基于最高糧溫的儲糧模式判定和儲糧倉房等級劃分研究

郝立群，趙 旭，陳怡岑，李欣蔚

（遼寧省糧食科學(xué)研究所，遼寧 沈陽 110032）

我國在糧食產(chǎn)量連續(xù)增長后，糧食儲存數(shù)量也迅速增長，為此，建設(shè)了各類儲糧倉房，既有標準儲糧倉房，也有“非標準倉房”[1]。這些倉房在為糧食儲存提供便利同時，由于存儲的糧堆呈多孔介質(zhì)狀態(tài)[2]，受太陽輻射[3]、倉內(nèi)外溫度傳導(dǎo)、糧堆內(nèi)孔隙間熱對流等邊界條件的變化，使得糧堆內(nèi)部溫度產(chǎn)生不均衡梯度的溫度場[4]。為實現(xiàn)安全儲糧目的，糧食倉儲業(yè)規(guī)定了低溫儲糧、準低溫儲糧和常規(guī)儲糧三種儲糧模式，《糧油儲藏技術(shù)規(guī)范》GB/T 29890—2013[5]將平均糧溫與局部最高糧溫兩個溫控指標作為判定標準，分別對“低溫儲藏”和“準低溫儲藏”進行了定義。儲糧實踐中，經(jīng)常以平均糧溫（即整倉平均糧溫）來初步判定儲糧模式，但由于儲糧堆不同部位的糧溫具有梯度變化的特點，加之儲糧中所發(fā)生的異常糧情（糧溫異常）通常是先在糧堆局部產(chǎn)生，因此采取這種全倉糧溫平均值的方法并不能真實反映出糧堆的實際儲糧狀況，且用來判定儲糧模式的意義不大。鑒于此，本研究選擇采取不同保溫措施的房式倉和筒式倉，進行溫度場常規(guī)測試與加密測試點測試驗證與分析，通過對糧堆內(nèi)部溫度場動態(tài)變化規(guī)律研究，探討儲糧模式判定指標及倉房等級劃分標準，以期為整體提升適合我國安全儲糧、“綠色儲糧”[6]要求的儲糧倉硬件標準提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

房式倉：選擇 3個未作保溫處置平房倉、3個進行吊頂保溫處置平房倉、2個進行整倉保溫處置平房倉作為對照倉，進行常規(guī)測試。溫度測試系統(tǒng)按照LS/T 1203糧情測控系統(tǒng)標準設(shè)置。

筒式倉：選擇 3個未作保溫處置淺圓倉、2個未作保溫處置立筒倉、2個未作保溫處置鋼板倉作為對照倉，進行常規(guī)測試。溫度測試系統(tǒng)按照LS/T 1203糧情測控系統(tǒng)標準設(shè)置。

選擇1個未作保溫處置立筒倉、1個進行吊頂保溫處置平房倉作為實驗倉，進行加密測試點測試。溫度測試系統(tǒng)由電腦、主機、分機、控制器、無線模塊、倉內(nèi)外溫濕度傳感器、糧堆測溫桿、測溫電纜、通訊電纜等構(gòu)成。倉內(nèi)外溫濕度傳感器每倉各 1組，每組由 1個溫度傳感器、1個濕度傳感器構(gòu)成。糧堆測溫桿長 2.0 m，外殼為不銹鋼管，內(nèi)部由頂部每隔10 cm布置1個溫度傳感器，共布置20個溫度傳感器。糧堆測溫桿內(nèi)布設(shè)的溫度傳感器測溫范圍為–40～+60 ℃、檢測速度≤128 點/s、分辨率≤0.1 ℃、誤差≤±0.5 ℃。每倉布置2組，每組20根，從倉壁南側(cè)開始布點，每間距10 cm布設(shè)1根測溫桿，連續(xù)布置至2 m處；組間距2 m。在4 m2測試范圍內(nèi)，布置800（400×2）個溫度測點，見圖1、圖2。

圖1 測溫桿平面布置示意圖Fig.1 Plane layout of temperature measuring rod

圖2 測溫桿垂直布置示意圖Fig.2 Diagram of vertical arrangement of temperature measuring rod

1.2 實驗方法

對照倉，分別選擇未作保溫處置平房倉、進行吊頂保溫處置平房倉、整倉保溫處置平房倉以及未作保溫立筒倉各1個，在外界溫度較高的3月至10月期間，進行連續(xù)溫度測試，測試周期為每天1次。其他對照倉僅在外界溫度最高的季節(jié)，進行一次單日溫度測試[7]。

對照倉與實驗方法見表1、表2。

表1 不同保溫型式平房倉對照倉與實驗方法Table 1 Comparison chamber and experimental method of bungalow with different insulation types

表2 不同型式筒式倉對照倉與實驗方法Table 2 Comparison bins and experimental methods of different types of bobbins

實驗倉，在外界溫度較高的3月至10月期間，進行連續(xù)溫度測試。測試系統(tǒng)每天定時自動采集所測區(qū)域溫濕度數(shù)據(jù)，并實時傳輸至遠程服務(wù)器，以郵件方式接收。

2 結(jié)果與分析

2.1 測試結(jié)果

依據(jù)實驗方法，在外界溫度最高季節(jié)，對照倉進行單日溫度測試與連續(xù)溫度測試，糧面下0.5 m處最高糧溫見表3、表4。

表3 不同保溫型式平房倉對照倉糧面下0.5 m處最高糧溫Table 3 Maximum grain temperatures at 0.5 m under the grain surface of the control barn of different insulation types of bungalow

表4 不同型式筒式倉對照倉糧面下0.5 m處最高糧溫Table 4 Maximum grain temperatures at 0.5 m under grain surface of different types of bobbin

依據(jù)實驗方法，在外界氣溫較高季節(jié)，進行連續(xù)溫度測試對照倉，糧面下0.5 m處糧溫變化見圖3，對照倉平均糧溫變化見圖4。

圖3 對照倉糧面下0.5 m處糧溫圖Fig.3 Grain temperature map at 0.5 m under the grain surface of the control barn

圖4 對照倉平均糧溫圖Fig.4 Average grain temperature in control barn

依據(jù)實驗方法，實驗倉進行連續(xù)溫度測試，測試結(jié)果見圖5、圖6。

圖5 平房倉實驗倉糧溫圖Fig.5 Grain temperature diagram of bungalow experimental barn

圖6 立筒倉實驗倉糧溫圖Fig.6 Grain temperature diagram of vertical silo experiment

2.2 結(jié)果分析

對照倉連續(xù)溫度測試結(jié)果表明，未作保溫處置平房倉、進行吊頂保溫處置平房倉、整倉保溫處置平房倉、未做保溫處置立筒倉，4種儲糧條件差異較大的倉型，其平均糧溫均低于 15 ℃，見圖4。若依照“低溫儲藏 平均糧溫常年保持在15 ℃及以下”[5]，均可判定為低溫儲藏模式。而糧面下0.5 m處局部最高糧溫差異較大，見表3、表4、圖3，未作保溫平房倉高于30 ℃，未作保溫處置立筒倉為27.5 ℃，介于30 ℃與25 ℃之間，吊頂保溫與整倉保溫平房倉低于 25 ℃。若依照“局部最高糧溫”，未作保溫平房倉、未作保溫處置立筒倉判定為常規(guī)儲糧，吊頂保溫平房倉與整倉保溫平房倉為“準低溫儲糧”?！都Z油儲藏技術(shù)規(guī)范》GB/T 29890—2013，低溫儲藏與準低溫儲藏的平均糧溫、局部最高糧溫分別相差 5℃。若將其理解為每相差5 ℃為一個儲糧模式，則未作保溫平房倉與吊頂、整倉保溫平房倉可理解為相差兩個儲糧模式。由以上分析可知，分別依據(jù)“平均糧溫”與“局部最高糧溫”判定，各對照倉的儲糧模式判定結(jié)果差異較大。

實驗倉連續(xù)溫度測試結(jié)果表明，見圖5、圖6，若以 25 ℃作為判定指標，平房倉糧堆垂直“熱皮”厚度為 0.4 m，立筒倉糧堆垂直“熱皮”厚度為1.0 m；若以20 ℃作為判定指標，平房倉“熱皮”厚度為1.0 m，立筒倉“熱皮”厚度為2.0 m；若以 15 ℃作為判定指標，平房倉“熱皮”厚度達2.0 m，立筒倉“熱皮”厚度在2.0 m以上，已不再是“熱皮”厚度概念，表現(xiàn)為“熱層”厚度[8]。由此可知，使用不同儲糧模式的溫控指標進行判定，其“熱皮”厚度、持續(xù)時間、起始結(jié)束點均有所不同。同時，“熱皮”的形成和發(fā)展相對倉溫的變化具有一定的時滯性，且兩者呈正相關(guān)性。

綜上所述，研究結(jié)果表明，相同類型的倉房，但由于保溫措施不同，其表現(xiàn)出的儲糧結(jié)果不盡相同。因此，應(yīng)通過加設(shè)符合 GB/T 29890標準規(guī)定的倉體保溫、強化氣密性、防潮隔熱等干預(yù)措施，提高糧倉建設(shè)的倉儲標準，同時對最高糧溫有所限定，確保儲糧中盡可能減少“熱皮”厚度，最大程度消除管理中人為因素對儲糧狀況的影響。

另由以上結(jié)果分析可知，“平均糧溫”作為判定指標意義并不大，同時期在2 m的糧層范圍內(nèi)溫度差即可達到 20 ℃之巨。在實際儲糧中，因“平均糧溫”判定指標的存在，當(dāng)局部糧溫超過“局部最高糧溫”指標，或?qū)⒉槐徽J為是糧倉等級偏低所致，而被認為是偶然發(fā)生的現(xiàn)象。若將“局部最高糧溫”作為溫度判定的唯一指標，則可將糧倉級別問題展現(xiàn)出來。因此，建議將局部最高糧溫作為儲糧模式唯一判定指標，并結(jié)合最高糧溫指標，以此來劃分倉房等級。因為儲糧模式判定標準究其根本是儲糧倉房保溫性能、氣密性、儲糧倉所處地域等外在表現(xiàn)形式，其中，保溫性能與氣密性主要取決于儲糧倉房所使用建筑材料與結(jié)構(gòu)型式、建筑工藝及施工細節(jié)等。在我國房式倉的圍護結(jié)構(gòu)所使用材料通常為紅磚，紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.39～0.42 W/(m·K)。筒式倉的圍護結(jié)構(gòu)所使用材料相對復(fù)雜，有鋼筋混凝土、磚混、鋼板等，混凝土導(dǎo)熱系數(shù)一般為 1.6～4.6 W/(m·K)，普通碳鋼導(dǎo)熱系數(shù)一般為45 W/(m·K)。因此，若提高倉房保溫性能，既要使用導(dǎo)熱系數(shù)較低的建筑材料和保溫材料，也要提高倉房的氣密性，解決微氣流對儲糧堆的影響，以此達到提高儲糧倉房等級的目的，實現(xiàn)由以治標為主轉(zhuǎn)向治本為主。

3 結(jié)論

綜上所述，提出以下結(jié)論及建議：取消儲糧模式判定標準中“平均糧溫”這一判定指標。

將最高糧溫設(shè)為溫度方面的唯一判定指標，并將儲糧倉房分為4級：

A級倉房最高糧溫不超過 15 ℃，B級倉房最高溫度不超過 20 ℃，C級倉房最高溫度不超過25 ℃，D級倉房最高溫度不超過30 ℃。

在中國現(xiàn)代化進程的今天，農(nóng)業(yè)方面已有高標準農(nóng)田，糧食倉儲已試行高標準倉房，對于涉及國家安全的糧食，應(yīng)該設(shè)定儲糧標準的上限。建議最高溫度超過30 ℃的倉房，不作為儲糧倉使用。