淺圓倉不同控溫方式效果及能耗研究*

張 景 翁勝通 向 征

(中央儲(chǔ)備糧廣東新沙港直屬庫有限公司 523147)

中央儲(chǔ)備糧廣東新沙港直屬庫有限公司(下稱“新沙港公司”)位于東莞市麻涌鎮(zhèn)，地處珠江入?？讵{子洋東側(cè)。該區(qū)域?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候，平均全年降水量達(dá)1830 mm，全年平均氣溫約23℃，全年日照時(shí)間1900 h，長(zhǎng)夏無冬，屬于典型的第七儲(chǔ)糧生態(tài)區(qū)。本區(qū)域“高溫、高濕”的氣候特點(diǎn)，使其成為我國安全儲(chǔ)糧難度最大、成本最高的地區(qū)[1]。新沙港公司淺圓倉在度夏期間倉溫高，積熱嚴(yán)重，糧面長(zhǎng)時(shí)間高溫(32℃～35℃)，因溫差產(chǎn)生的濕熱轉(zhuǎn)移導(dǎo)致糧面下800 mm～1000 mm糧層發(fā)熱，嚴(yán)重危害糧食的安全儲(chǔ)存[2]。為有效控制淺圓倉度夏期間倉溫和表層糧溫，新沙港公司從2017年起分步對(duì)全部淺圓倉安裝了“量身定制”的控溫儲(chǔ)糧專用空調(diào)。從應(yīng)用情況看，控溫效果明顯，但與傳統(tǒng)儲(chǔ)糧方式相比，運(yùn)行成本相對(duì)較高。我們通過創(chuàng)新性探索分段開啟空調(diào)控溫，適當(dāng)調(diào)高控溫溫度，既實(shí)現(xiàn)了綠色、安全儲(chǔ)糧的要求，同時(shí)也有效降低了空調(diào)控溫能耗。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試驗(yàn)倉房

試驗(yàn)倉房為新沙港公司南庫區(qū)淺圓倉，倉房直徑25 m，檐高16.0 m，裝糧線高15.6 m，設(shè)計(jì)倉容6500 t。倉頂為鋼筋混凝土澆筑拱形頂蓋，外層噴涂聚氨酯隔離涂料層、混凝土防水層和巖石改性瀝青防水卷材。倉壁為中間有空氣層的夾心隔熱墻。倉頂設(shè)有8個(gè)通風(fēng)口，其中拱形頂蓋上下各4個(gè)，均勻?qū)ΨQ分布。取上下各一個(gè)通風(fēng)口改造為空調(diào)進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)口，下側(cè)進(jìn)風(fēng)，上側(cè)回風(fēng)。倉內(nèi)布置23條測(cè)溫電纜，呈三圈環(huán)狀分布，每根測(cè)溫電纜垂直分布7個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

制冷空調(diào)：YGLA-034DA/A倉儲(chǔ)專用空調(diào)，上海產(chǎn)，制冷量34.2 kW，功率16.2 kW，送風(fēng)量7374 m3/h?？照{(diào)監(jiān)測(cè)倉溫傳感器位于倉內(nèi)距糧面1 m左右的中心點(diǎn)。

糧溫、倉溫檢測(cè)系統(tǒng)：北京產(chǎn)。測(cè)溫范圍-40℃～80℃，溫度誤差≤±0.5℃，溫度重復(fù)誤差≤±0.2℃。

1.3 儲(chǔ)糧情況

試驗(yàn)選取淺圓倉536、543、545、548 4個(gè)倉為試驗(yàn)倉，糧情如表1所示。

表1 試驗(yàn)倉儲(chǔ)糧基本情況

2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)倉分別在2019年和2020年7月至9月采用不同的空調(diào)控溫模式，對(duì)比度夏期間糧食的整倉糧溫、平均糧溫變化以及空調(diào)的能耗變化。

2.1 控溫方法

2019年空調(diào)控溫設(shè)定倉溫控制目標(biāo)為25℃，24 h開機(jī)。2020年控溫儲(chǔ)糧，空調(diào)開啟方式分為兩種，其中536、548倉設(shè)定倉溫控制目標(biāo)為27℃，每天11:00～23:00空調(diào)運(yùn)行；543、545倉設(shè)定倉溫控制目標(biāo)為28℃，每天12:00～24:00開機(jī)。

2.2 糧溫檢測(cè)方法

每周二和周四檢測(cè)糧溫并記錄，同時(shí)在2020年控溫期間選取其中三天對(duì)倉溫每2小時(shí)檢測(cè)1次，跟蹤不同時(shí)段倉溫的變化情況。糧溫檢測(cè)分為表層平均糧溫檢測(cè)和整倉平均糧溫檢測(cè)，表層糧溫檢測(cè)點(diǎn)位于糧面下50 cm處。

2.3 能耗記錄

控溫期間每天早上9點(diǎn)記錄每臺(tái)空調(diào)電表讀數(shù)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 表層控溫效果

為方便對(duì)比，糧溫檢測(cè)按開始控溫后第一次測(cè)溫記錄為第一次，后面以此類推，對(duì)比控溫開始后相同天數(shù)的糧溫變化?？販卦囼?yàn)期間，試驗(yàn)倉表層平均糧溫如圖1。

圖1 表層平均糧溫變化曲線

由圖1可以看出，2019年控溫期間表層平均糧溫明顯低于2020年控溫期間表層糧溫。2019年控溫期間，試驗(yàn)倉表層平均糧溫25.3℃，高于倉溫控制目標(biāo)0.3℃。2020年控溫期間，536、548倉表層平均糧溫29.1℃，高于倉溫控制目標(biāo)2.1℃。543、545倉表層平均糧溫30.2℃，高于倉溫控制目標(biāo)2.2℃。雖然2020年控溫期間表層糧溫略高于倉溫控制目標(biāo)，但在以往未采用空調(diào)控溫度夏期間，大豆糧堆表層800 mm～1000 mm會(huì)因濕熱轉(zhuǎn)移產(chǎn)生不同程度的發(fā)熱異常，采用空調(diào)控溫后，有效減緩了濕熱轉(zhuǎn)移，較好抑制了表層糧溫的上升，基本避免了糧堆表層發(fā)熱的現(xiàn)象，為進(jìn)口大豆的安全度夏提供了更好的技術(shù)保障。

3.2 整倉控溫效果

控溫試驗(yàn)期間，試驗(yàn)倉平均糧溫變化如圖2所示。

圖2 平均糧溫變化曲線

由圖2可以看出，在試驗(yàn)開始前，試驗(yàn)倉基礎(chǔ)糧溫基本一致。在控溫度夏期間整體糧溫均有一定程度的升高，2019年7月至9月各試驗(yàn)倉平均糧溫上升2.3℃，2020年7月至9月各試驗(yàn)倉平均糧溫上升2.4℃。由此可以看出，不同模式的空調(diào)控溫對(duì)度夏過程中整體糧溫的影響區(qū)別較小。在空調(diào)控溫期間，整倉糧溫的上升主要受倉壁的熱傳導(dǎo)和糧食自身呼吸作用的影響。

3.3 間歇式控溫的倉溫變化情況

選取2020年8月17日至19日連續(xù)三天每2 h檢測(cè)試驗(yàn)倉倉溫，得到倉溫變化曲線如圖3所示。

由圖3可以看出，在空調(diào)開啟的控溫時(shí)段，平均倉溫26.5℃～28.8℃?？照{(diào)關(guān)閉后的4 h內(nèi)倉溫逐漸上升至29.7℃～30.9℃，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是由于試驗(yàn)倉屋蓋表層鋪貼瀝青防水卷材，顏色為黑色，較為吸熱，在夏季太陽直射數(shù)小時(shí)后，表層溫度最高可達(dá)60℃以上，加上水泥屋蓋具有較好的保溫作用，待外界溫度低于屋蓋溫度后，水泥屋蓋會(huì)持續(xù)放熱，從而造成空調(diào)停機(jī)后倉溫會(huì)有一定程度的回升。雖然停機(jī)后倉溫有一定程度的回升，但仍大幅低于未安裝空調(diào)時(shí)度夏期間超過35℃～39℃的倉溫。

圖3 倉溫變化曲線

3.4 不同控溫方式能耗對(duì)比

試驗(yàn)期間能耗情況如表2所示。

表2 試驗(yàn)倉空調(diào)能耗情況

由表2可以看出，試驗(yàn)倉在2019年7月至9月控溫期間空調(diào)總用電量為59004 kW·h，噸糧能耗約為2.61 kW·h/t，試驗(yàn)倉在2020年7月至9月控溫期間空調(diào)總用電量為36215 kW·h，噸糧能耗約為1.60 kW·h/t，2020年較2019年控溫噸糧能耗降低了38.7%。在2020年控溫期間，設(shè)定不同倉溫控制目標(biāo)的情況下，空調(diào)能耗也有所差別，536、548倉倉溫控制目標(biāo)為27℃，單倉平均能耗為10553 kW·h，噸糧能耗為0.93 kW·h/t，543、548倉倉溫控制目標(biāo)為28℃，單倉平均能耗為7585 kW·h，噸糧能耗為0.67 kW·h/t。

4 結(jié)論與討論

4.1 在南方高溫高濕地區(qū)，度夏期間采用空調(diào)控溫技術(shù)能夠有效控制倉溫，從而基本避免表層糧堆因倉溫過高產(chǎn)生的濕熱轉(zhuǎn)移，從而造成面層發(fā)熱問題，特別是針對(duì)進(jìn)口大豆的度夏保管，起到關(guān)鍵作用。同時(shí)較低的倉溫也減緩了蟲害的產(chǎn)生，是一種綠色安全的儲(chǔ)糧新技術(shù)。

4.2 通過對(duì)比兩種不同模式的空調(diào)控溫模式，結(jié)果表明間歇式控溫相對(duì)于持續(xù)控溫雖然面層平均糧溫有小幅升高，但對(duì)度夏期間的面層發(fā)熱仍有較好的控制作用，對(duì)比傳統(tǒng)控溫方式可以節(jié)約38.7%的噸糧能耗，并且當(dāng)控溫目標(biāo)調(diào)高1℃時(shí)噸糧能耗約可下降28.0%。

4.3 采用間歇式空調(diào)控溫技術(shù)能夠有效抑制倉溫升高和表層糧溫的上升，但由于試驗(yàn)倉頂蓋聚集熱量較多在夜間持續(xù)放熱造成夜間倉溫升高。如何調(diào)整開停機(jī)時(shí)機(jī)，避免因頂蓋放熱造成的倉溫回升還有待探討。

4.4 采用儲(chǔ)糧專用空調(diào)控溫是南方地區(qū)糧食安全度夏的重要手段，在綠色儲(chǔ)糧技術(shù)高速發(fā)展的今天，空調(diào)控溫技術(shù)有廣泛的應(yīng)用前景。如何使用好空調(diào)控溫技術(shù)，減少空調(diào)能耗，是拉動(dòng)現(xiàn)代低溫儲(chǔ)糧技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重要線索[3]。