田字型不同方位倉房傳熱情況對比分析

◎ 邵東風，欒 坤，張新民，李 葉

（中央儲備糧永城直屬庫有限公司，河南 永城 476600）

河南省永城市位于河南省最東部，地處豫魯蘇皖4省結合部，屬于華北中溫干燥儲糧區(qū)[1]。全境屬濕潤的暖溫帶季風氣候，冬冷夏熱，冬長于夏。永城直屬庫馬橋分庫的倉房是2009年所建的田字型倉房，4棟倉房組合成1棟大倉房，分別坐落東南、西南、東北、西北4個方位。由于倉房的特殊性，內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)運用比較有利，進行氣密性隔熱性改造后，結合內(nèi)環(huán)流控溫技術，能夠?qū)崿F(xiàn)準低溫儲糧。為貫徹落實“藏糧于技”戰(zhàn)略，堅持“綠色、保質(zhì)、減損、增效”發(fā)展方向，大力推進科技儲糧技術應用，提高科技儲糧使用率以及使用效果，通過對數(shù)據(jù)進行分析比較，制定合理的通風蓄冷、內(nèi)環(huán)流控溫方案，使糧食能夠安全度夏的前提下，節(jié)約成本，提質(zhì)增效，不用或少用化學藥劑，避免或減少污染，實現(xiàn)綠色儲糧。

1 材料與方法

1.1 供試倉房

試驗倉房選取中央儲備糧永城直屬庫馬橋分庫1～4號倉房，始建于2009年，鋼筋混凝土結構。倉型為4棟30 m×60 m的獨立倉房，組合成1棟60 m×120 m的大倉房1號倉位于東南方位、2號位于西南方位、3號倉位于東北方位、4號倉位于西北方位（圖1）。設計倉容9 000 t，倉門3個，均采用新型擋糧門，用5 mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板密閉，窗戶10個，為雙層密閉窗。倉房內(nèi)部糧面以上墻體及倉頂噴涂聚氨酯，糧面壓蓋透氣毯，倉內(nèi)鋪設一機三道地上籠通風系統(tǒng)，通風途徑比為1∶1.5，安裝了內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)。

圖1 倉房位置平面圖

1.2 試驗倉房儲糧情況

試驗倉房儲糧情況如表1所示。

表1 試驗倉房儲糧情況表

1.3 試驗設備

內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)，由通風道、通風保溫隔熱管、環(huán)流風機、集成控制箱構成。保溫隔熱管由雙層不銹鋼管，中間填充隔熱材料組成。環(huán)流風機為三相異步防爆電動機，功率0.75 kW。集成控制箱可以根據(jù)倉內(nèi)溫度設定啟動關閉風機。通風道為倉房地上籠通風系統(tǒng)，采用一機三道通風系統(tǒng)，通風途徑比1.5∶1，總共3個通風口，累計9個通風支道，倉房墻面裝有6個軸流風機，型號Y90L-2，功率2.2 kW，地籠口處采用功率為7.5 kW、型號為Y132M-4的軸流風機。天碩糧情無線測溫系統(tǒng)由一臺計算機、測控主機、測控分機、分線器、測溫電纜構成，測溫電纜由6列13行4層312個測溫點以及一個溫濕度感應器構成。

1.4 試驗方法

1.4.1 秋冬季蓄冷

在每年11月到次年2月分階段進行通風降溫作業(yè)。第一階段，選擇合適的天氣，打開窗戶利用自然通風排除倉內(nèi)積熱，當外界溫度小于平均糧溫8 ℃以上時，打開地籠通風口關閉窗戶，并開啟倉房山墻上的6臺風機進行通風降溫。根據(jù)糧情測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，當外界溫度小于平均糧溫4 ℃以內(nèi)時結束第一階段通風。第二階段，抓住有利低溫天氣，通過在地籠口加裝風機，在夜間進行通風降溫，使4個倉房的糧食平均溫度迅速降到5 ℃，最高糧溫10 ℃以下，并保證4個倉房的平均糧溫相差±0.5 ℃結束通風。

1.4.2 通風后管理

通風結束后及時關閉窗戶、排風扇口，拆下地籠口風機，用隔熱板對地籠口進行隔熱密閉處理，對門窗用10 cm厚硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫板堵塞并用塑料薄膜進行密封，并對糧食進行透氣毯壓蓋。

1.4.3 檢測糧溫倉溫

利用糧情測溫系統(tǒng)，每周固定時間上午9:00左右檢測在氣溫上升期間的糧食溫度、倉房溫度、倉房濕度的變化，并記錄數(shù)據(jù)。

1.4.4 內(nèi)環(huán)流通風控溫

在每年6—9月，氣溫會影響倉溫迅速提高，開啟內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)降低倉房溫度，實現(xiàn)準低溫儲糧，限制有害生物體的生長、繁育，延緩糧食品質(zhì)陳化，達到糧食安全儲藏的目的[2]。內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)設定為自動模式，采用分段開啟模式，6月份，內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)啟動溫度設置為25 ℃，停止溫度設置為23 ℃；7、8月份，開啟關閉溫度設為26 ℃、24 ℃；9月份，開啟關閉溫度設為26 ℃、23 ℃[3]。同時記錄4個倉房系統(tǒng)開啟的時間以及糧溫、倉溫的變化。

2 結果與分析

2.1 不同方位倉房最高糧溫比較

由圖2可知，在2月、3月最高糧溫變化較小，當進入4月份時，外界氣溫迅速回升，倉內(nèi)最高糧溫也快速上升。2號倉房在初始最高糧溫較低的情況下，最終溫度上升到最高，4號倉房相較于其他3個倉房整體糧溫上升較慢，2號倉的溫度波動較大，受外界的溫度影響較大。

圖2 不同方位倉房在溫度上升期間最高糧溫的變化情況圖

2.2 不同方位倉房平均糧溫比較

由圖3可知，平均糧溫在初始溫度相差±0.5 ℃后，在2月2日至6月22日4個倉房整體平均糧溫隨著外界溫度回升呈平穩(wěn)上升趨勢。但2號倉平均糧溫上升最快，3號倉上升最慢，在6月21日時溫度相差1.9 ℃，1號倉前期上升較慢，但在5月份氣溫高時溫度上升迅速增加。在外界氣溫較高時，4號倉房的糧溫變化比1號、3號快，說明4號倉房經(jīng)外界通過圍護結構傳進倉內(nèi)的熱量較多，推測原因為氣溫日變的最高值發(fā)生在午后14:00前后[4]，陽光直接照射4號倉的西側(cè)。最終平均糧溫2號倉＞4號倉＞1號倉＞3號倉。

圖3 不同方位倉房在溫度上升期間期平均糧溫的變化情況圖

2.3 不同方位倉房溫度比較

由圖4可知，總體來看倉房的溫度波動較大，3號倉相對波動較小，受外界的氣溫影響較小，2號倉波動較大，受外界影響較大。倉溫變化主要受氣溫的影響，受圍護結構即倉房隔熱性的影響[5]，整體倉房的隔熱性有待提高。1號、4號倉房溫度波動幅度處于2號和3號之間。

圖4 不同方位倉房在溫度上升期間期倉房溫度的變化情況圖

2.4 不同方位倉房內(nèi)環(huán)流控溫效果比較

由表2可知，2號倉內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)啟動時間最長，且平均糧溫上升最多。消耗倉內(nèi)冷心冷源最多，3號倉內(nèi)環(huán)流啟動時間最短，平均糧溫上升最少。說明在不同方位的倉房，受外界溫度的影響不相同，位于西南方位的2號倉房外界傳導的熱量最多，需要冷源最多，4號倉與1號倉次之，位于東北方位的3號倉房受熱最少。

表2 試驗倉冬季蓄冷后糧食溫度變化情況表

3 結論

不同方位的倉房經(jīng)外界通過圍護結構傳進倉內(nèi)的熱量不同，運用內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)實現(xiàn)低溫儲糧的難度不同，制定相應的內(nèi)環(huán)流控溫方案，可以實現(xiàn)低溫儲糧，不用或少用化學熏蒸藥劑，實現(xiàn)綠色儲糧。

通過4個倉房通風后溫度變化比較，以及運用內(nèi)環(huán)流控溫效果對比，可以明確了解位于西南方位2號倉房經(jīng)外界通過圍護結構傳進倉內(nèi)的熱量較多，倉房溫度、糧食溫度上升較快；3號倉房經(jīng)外界通過圍護結構傳進倉內(nèi)的熱量較小，倉房溫度、糧食溫度上升較慢。在冬季通風蓄冷時可以針對性的制定相應的作業(yè)方案節(jié)約用電成本。但倉房受外界氣溫影響還是較大，有待進一步進行密閉隔熱改造，根據(jù)這次研究，制定合理的施工方案，節(jié)約施工成本。