華中地區(qū)高大平房倉(cāng)內(nèi)墻風(fēng)管溫控技術(shù)研究

聶 煌，楊 光

（中央儲(chǔ)備糧南昌直屬庫(kù)有限公司，南昌 330000）

江西省是華中地區(qū)高溫高濕氣候的典型代表，7~9月平均氣溫29.0～30.0℃，極端的最高氣溫都在40℃以上，全年日氣溫≥35℃的天數(shù)多達(dá)40～50 d。為確保儲(chǔ)糧安全渡夏，江西各直屬庫(kù)高大平房倉(cāng)主要采取的是空調(diào)控溫技術(shù)，再通過(guò)倉(cāng)頂噴涂聚胺酯、糧面壓蓋20~30 cm谷殼、糧面覆膜等輔助手段，一般夏季上表層最高糧溫不超過(guò)25℃，上表層平均糧溫不超過(guò)20~22℃，糧堆內(nèi)部平均溫度8~12℃左右。8月下旬，當(dāng)靠近外墻的糧堆四周糧溫超過(guò)27℃時(shí)，必須使用谷冷機(jī)全倉(cāng)冷卻通風(fēng)即夏季復(fù)冷，使四周糧溫降低到20℃，才能保證10月最高糧溫不超過(guò)25℃。這種空調(diào)加谷冷機(jī)的控溫方式雖然能有效控制糧堆平均糧溫，但需破壞原有冷芯對(duì)糧堆進(jìn)行重新降溫，能耗大、能效低。外墻高溫造成的糧堆“熱皮”現(xiàn)象，不但使靠墻區(qū)域稻谷出現(xiàn)不同程度的黃變和陳化，而且在保管過(guò)程中沿墻壁糧食水分蒸發(fā)損失嚴(yán)重（如表1所示），部分高濕造成糧食發(fā)熱、霉變、掛壁等問(wèn)題，使倉(cāng)房四周的沿墻區(qū)域成為糧食保管高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，是糧食安全儲(chǔ)存的重要隱患。

表1 實(shí)驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)距墻不同距離糧食質(zhì)量情況

為解決糧食“熱皮”問(wèn)題,曹陽(yáng)[1]、杜召慶等[2]對(duì)平房倉(cāng)糧食溫度變化、糧食“熱皮”的變化過(guò)程開展了系統(tǒng)的專項(xiàng)研究，但基于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，對(duì)“熱皮”影響的研究依然不夠具體、詳細(xì)。在此基礎(chǔ)上南昌直屬庫(kù)采用每小時(shí)定時(shí)自動(dòng)測(cè)溫技術(shù)，進(jìn)一步詳細(xì)研究了平房倉(cāng)儲(chǔ)糧“熱皮”的主要成因、變化規(guī)律、影響范圍并提出有效的控溫措施，隔斷外墻高溫，保護(hù)糧堆冷心，延緩儲(chǔ)糧“熱皮”的形成，避免夏季復(fù)冷，從而達(dá)到減少能耗的目的。

1 “熱皮”成因及對(duì)糧堆影響

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）南昌直屬庫(kù)32倉(cāng)，寬24 m，長(zhǎng)60 m，座北朝南，東面墻為32倉(cāng)、31倉(cāng)之間隔墻；存放2019年產(chǎn)早秈稻3 200 t。

（2）佳華電子測(cè)溫系統(tǒng)。

（3）直徑7.5 cm（開孔率30%）、11 cm PVC管、1.1 kW小型渦流風(fēng)機(jī)。

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2021年6~10月，氣溫30~35℃。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

從內(nèi)墻壁開始向糧堆側(cè)每隔15~20 cm下埋一根測(cè)溫電纜，每面墻6根，第一根緊貼墻壁，最后一根線與墻距離75~100 cm，四面墻24根電纜，每根電纜分表層、上、中、下四個(gè)點(diǎn)，四面墻共96個(gè)點(diǎn)，每小時(shí)測(cè)量一次糧溫，觀察內(nèi)墻糧堆溫度變化。測(cè)溫點(diǎn)排列如圖1。

圖1 沿墻埋設(shè)測(cè)溫線纜位置示意圖

1.3 結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

1.3.1“熱皮”影響的朝向

通過(guò)表2中各朝向內(nèi)墻壁溫度發(fā)現(xiàn)，東面為隔墻，不受外墻影響，糧溫由表層向下依次遞減，其它墻壁中上層糧溫最高，說(shuō)明空調(diào)對(duì)糧堆的控溫影響主要體現(xiàn)在表層，糧堆中上層糧溫會(huì)受外墻影響。對(duì)照各墻的中上層溫度看，外墻受氣溫影響程度依次是西面>北面>南面>東面，北墻>南墻，是華中地區(qū)的特點(diǎn)，夏季南面光照時(shí)間和北面差不多，上午南墻的陽(yáng)光強(qiáng)度遠(yuǎn)低于下午北墻的陽(yáng)光強(qiáng)度，外墻高溫的主要影響因素是夏季光照時(shí)間和光照強(qiáng)度。1.3.2“熱皮”影響的時(shí)間

表2 當(dāng)氣溫28.8℃、倉(cāng)溫23.3℃時(shí)各朝向內(nèi)墻溫度對(duì)比

通過(guò)跟蹤監(jiān)測(cè)西墻1號(hào)線纜中上層溫度變化發(fā)現(xiàn)，內(nèi)墻溫度幾乎不受外溫天氣變化、早晚溫差變化及空調(diào)控溫變化的影響，僅夏季呈現(xiàn)一直緩慢上升的趨勢(shì)。說(shuō)明糧倉(cāng)墻體是一個(gè)巨大的積熱體，外墻吸收光照熱量后，持續(xù)向溫度較低的內(nèi)墻傳導(dǎo)，外墻高溫造成的“熱皮”現(xiàn)象是一個(gè)由外墻向內(nèi)墻、再向糧堆內(nèi)部緩慢、持續(xù)傳導(dǎo)的過(guò)程。如圖2所示。

圖2 氣溫、倉(cāng)溫、內(nèi)墻溫度變化過(guò)程

1.3.3倉(cāng)內(nèi)糧堆“熱皮”影響的寬度

通過(guò)分析距墻不同距離各線纜之間的溫差變化，可發(fā)現(xiàn)“熱皮”影響的寬度。 如表3所示，西墻1號(hào)測(cè)溫線與2號(hào)測(cè)溫線、2號(hào)測(cè)溫線與3號(hào)測(cè)溫線的各層間有7~8℃的溫差，3號(hào)測(cè)溫線與4號(hào)測(cè)溫線溫差明顯縮小。糧堆經(jīng)過(guò)冬季的通風(fēng)冷卻，距離墻壁各立面糧溫應(yīng)該相對(duì)均勻，只有受外墻高溫影響才會(huì)出現(xiàn)較大溫差。當(dāng)6月上旬氣溫30℃左右時(shí)，外墻溫度已經(jīng)迅速傳導(dǎo)到3號(hào)測(cè)溫線，距墻內(nèi)30~40cm位置。

表3 6月距墻不同距離多糧層溫度及溫差

2個(gè)月后，8月上旬氣溫在32℃左右時(shí)，如表4所示，各測(cè)溫電纜間的溫差基本一致，溫差2~3℃，溫度由外向內(nèi)逐步降低，說(shuō)明外墻高溫影響已經(jīng)距墻1 m以外，超過(guò)了實(shí)驗(yàn)監(jiān)控范圍。

表4 8月距墻不同距離多糧層溫度及溫差

通過(guò)距墻不同距離糧溫及溫差分析發(fā)現(xiàn)，外墻高溫逐漸向糧堆內(nèi)擴(kuò)展，糧堆冷芯逐漸縮小，由于倉(cāng)房條件、氣候條件、隔熱條件、控溫情況的不同，綜合全年糧堆溫度觀察，“熱皮”的寬度最終為1.5~2 m左右。

1.3.4倉(cāng)內(nèi)糧堆“熱皮”影響的深度

外墻高溫由墻內(nèi)壁向糧堆內(nèi)部推進(jìn)過(guò)程中，不僅橫向存在溫差，而且在縱向也存在溫差。從表5數(shù)據(jù)可以看出，高溫由墻體平行向糧堆傳導(dǎo)擴(kuò)散，受到糧堆冷芯的阻攔和對(duì)沖，由于糧食表層結(jié)構(gòu)松散，阻擋隔熱能力遠(yuǎn)低于糧堆底部，糧堆中上層溫差大于下層。在空調(diào)控溫的條件下，倉(cāng)內(nèi)空間一般低于糧堆中上層溫度，所以將這種縱向溫差理解為高溫由糧堆表層和糧堆底層向糧堆中間擴(kuò)散是錯(cuò)誤的。實(shí)驗(yàn)表明，一般6 m堆糧線糧堆“熱皮”影響的范圍為3.5~4 m。

表5 8月各點(diǎn)不同深度糧溫及溫差

2 隔熱控溫方法的確定

可以通過(guò)設(shè)置隔熱風(fēng)管的方法，防止倉(cāng)房墻壁熱量向糧食傳遞。

2.1 確定隔熱風(fēng)管的作用范圍

隔熱控溫的目的是延緩?fù)鈮Ω邷叵騼?nèi)墻糧堆的擴(kuò)散，但必須滿足兩個(gè)前提，一是降溫速度不能太快，避免較大的溫差導(dǎo)致結(jié)露的可能；二是風(fēng)管氣流不能太大，否則會(huì)影響到糧堆冷芯的保持。所以實(shí)驗(yàn)先在離墻約30 cm處插下一根1.5 m長(zhǎng)的風(fēng)管，使風(fēng)管作用鎖定在糧堆的中上層，連接風(fēng)機(jī)正向通風(fēng)，確定風(fēng)管通風(fēng)作用范圍。圖3所示為風(fēng)管作用糧食變化情況實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)表明，在倉(cāng)溫20℃條件下，控溫點(diǎn)10 h后由25℃降到最低20.8℃，此后一直維持在倉(cāng)溫21~22℃左右，降溫速度相對(duì)平緩。如圖3所示。扦樣檢測(cè)結(jié)果也表明未出現(xiàn)部分水分增加或結(jié)露的情況。風(fēng)管上下層糧溫?zé)o變化，前后10 cm測(cè)溫點(diǎn)無(wú)變化，確定該風(fēng)管、風(fēng)機(jī)配置符合隔熱要求。

圖3 實(shí)驗(yàn)風(fēng)管作用各層糧溫變化情況

2.2 實(shí)施方法及效果

沿墻與墻面平行方向，糧堆距墻面約10 cm左右，每隔1.5 m插入直徑7.5 cm的PVC管，橫向使用直徑11 cm的PVC管相連接，橫向主管接1.1kW風(fēng)機(jī)，正向通風(fēng)。將倉(cāng)內(nèi)空調(diào)產(chǎn)生的冷空氣導(dǎo)流到內(nèi)墻壁，延緩糧堆溫度上升。隔熱風(fēng)管安裝如圖4。

圖4 隔熱風(fēng)管安裝示意圖

重新連接風(fēng)機(jī)后開始降溫，經(jīng)過(guò)近40 h，內(nèi)墻壁由30.7℃降到最低26.3℃，此后一直與中上層糧溫相同。距墻30 cm的測(cè)溫點(diǎn)溫度也相應(yīng)降低，由26.1℃低到21.6℃，此后也維持在表層糧溫21~22℃左右。距墻45 cm測(cè)溫點(diǎn)下降約2℃。整體看，內(nèi)墻糧溫變化均勻，能基本維持與上表層糧溫相近。

3 結(jié)論及討論

（1）陽(yáng)光輻射是墻壁高溫的最大熱源，采用外墻避光、反光、反輻射等措施是降低墻壁溫度的最有效、最直接手段。

（2）外墻高溫向倉(cāng)內(nèi)擴(kuò)散實(shí)質(zhì)是外墻積熱后持續(xù)釋放過(guò)程，整面墻不分上、中、下等部位，一直向墻內(nèi)低溫側(cè)進(jìn)行熱傳導(dǎo)。在墻內(nèi)安裝隔熱板需覆蓋全墻面，如資金有限，應(yīng)優(yōu)先覆蓋堆糧線下的部分，而不是直觀認(rèn)為的溫度較高的堆糧線上部分。

（3）外墻高溫對(duì)隔墻幾乎沒有影響，隔墻沒有必要安裝隔熱板或冷氣環(huán)流管路，隔墻側(cè)溫度的升高主要原因是糧堆內(nèi)的氣流循環(huán)造成的。

（4）從各靠墻處溫差檢測(cè)及日常熏蒸濃度檢測(cè)情況反映該倉(cāng)墻體與地面L角可能存在裂縫，加強(qiáng)氣密性改造也可以降低熱皮現(xiàn)象。

（5）內(nèi)墻風(fēng)管隔熱相對(duì)隔熱板或冷氣環(huán)流管路簡(jiǎn)單、高效，不需要對(duì)倉(cāng)房進(jìn)行改造，低費(fèi)用、易推廣，是南方空調(diào)倉(cāng)內(nèi)墻隔熱更有效的方法。

成都糧科所郭道林[3]、滁州直屬庫(kù)郁曉玲[4]、長(zhǎng)春直屬庫(kù)朱安定[5]對(duì)“熱皮冷心”的危害和防治都提出了很多有效措施，但在華中地區(qū)中儲(chǔ)糧直屬庫(kù)普遍使用空調(diào)控溫和谷冷機(jī)復(fù)冷的情況下，“熱皮”問(wèn)題被空調(diào)、谷冷機(jī)低溫所掩蓋，“冷芯”的作用沒有充分發(fā)揮，隨著電費(fèi)單價(jià)的提高，噸糧費(fèi)用年年攀升，儲(chǔ)糧耗電費(fèi)用已經(jīng)超過(guò)保管費(fèi)用的一半以上。在當(dāng)前中儲(chǔ)糧公司大力提倡節(jié)能控費(fèi)的形勢(shì)下，內(nèi)墻風(fēng)管隔熱技術(shù)的實(shí)施在減少控溫能耗、提高糧食品質(zhì)兩方面都將發(fā)揮更好成效。