高大平房倉(cāng)屋面自動(dòng)控溫系統(tǒng)改造*

劉興勇 包 勇 劉向前 周黔光 張鐵軍 袁 強(qiáng) 劉孝武 楊 斌 鮑安慶 陳 偉 熊學(xué)宏 張先果 胡 濤 李 慧 侯云成

(1 中央儲(chǔ)備糧貴陽(yáng)直屬庫(kù)有限公司 550000)(2 中國(guó)儲(chǔ)備糧管理集團(tuán)有限公司貴州分公司 550081)(3 貴州食品工程職業(yè)學(xué)院 551400)(4 國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局湖北局三七三處 441300)

隨著科技的發(fā)展與時(shí)代的進(jìn)步,我國(guó)現(xiàn)代化糧倉(cāng)建設(shè)的腳步日益加快,控溫儲(chǔ)糧技術(shù)作為我國(guó)現(xiàn)代化糧食儲(chǔ)藏技術(shù)的重要組成部分正在被廣泛使用,控制倉(cāng)溫對(duì)糧溫的影響成為我們的研究方向。

空調(diào)控溫是目前的主流技術(shù),但能耗及成本投入大,中央儲(chǔ)備糧貴陽(yáng)直屬庫(kù)有限公司貴安分公司通過在屋面加裝自動(dòng)控溫系統(tǒng),減少太陽(yáng)直射屋面的熱量,降低倉(cāng)內(nèi)空間溫度,從而起到節(jié)能降耗的作用,效果顯著。

1 原理

1.1 遮陽(yáng)網(wǎng)工作原理

遮陽(yáng)網(wǎng)利用其疏松多孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)遮擋陽(yáng)光,即利用其反光面和不透光性,使一定時(shí)間段內(nèi)直射屋頂?shù)臒崃恳砸欢ū壤档?有效阻擋太陽(yáng)輻射并吸收輻射熱量,降低屋面受太陽(yáng)直射帶來的能量上升。利用熱空氣上升的原理,將積存在遮陽(yáng)網(wǎng)周圍的熱空氣從網(wǎng)隙帶走。

1.2 自動(dòng)噴霧系統(tǒng)工作原理

噴霧機(jī)是利用流速大、壓強(qiáng)小的原理制成的,讓空氣從小孔迅速流出,小孔附近的壓強(qiáng)小,容器里液面上方的空氣壓強(qiáng)大,液體就沿小孔下邊的細(xì)管上升,從細(xì)管的上口流出后,受氣流的沖擊,被噴成霧狀。

自動(dòng)噴霧系統(tǒng)在降溫工作中,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)溫度控制指標(biāo),屋面溫度達(dá)到設(shè)定的啟動(dòng)溫度目標(biāo)值時(shí),噴霧機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)霧化功能,以最大效率進(jìn)行降溫;屋面溫度降低至設(shè)定的停機(jī)溫度目標(biāo)值后,噴霧機(jī)自動(dòng)停止。整個(gè)系統(tǒng)在高溫天氣不斷循環(huán)降溫,從而達(dá)到控溫目的。

1.3 研究意義

控溫儲(chǔ)糧是當(dāng)前儲(chǔ)糧的主流技術(shù),空調(diào)、谷冷等控溫技術(shù)能耗大、成本高,我們應(yīng)尋求其他的低成本控溫技術(shù),以降低儲(chǔ)糧成本,提高儲(chǔ)糧效益,減少能耗,促進(jìn)行業(yè)良性發(fā)展。

2 材料和方法

2.1 試驗(yàn)倉(cāng)房基本情況

試驗(yàn)選取倉(cāng)房條件相似的中央儲(chǔ)備糧貴陽(yáng)直屬庫(kù)有限公司貴安分公司5號(hào)倉(cāng)和7號(hào)倉(cāng)。5號(hào)倉(cāng)為試驗(yàn)倉(cāng),屋面加裝自動(dòng)控溫系統(tǒng);7號(hào)倉(cāng)為對(duì)照倉(cāng),屋面不做任何處理。兩棟倉(cāng)房均為高大平房倉(cāng),長(zhǎng)53.7 m,寬29.2 m,裝糧線高7.5 m,結(jié)構(gòu)完全一致,外墻及隔熱措施相同,均未安裝空調(diào)。其中5號(hào)倉(cāng)現(xiàn)存稻谷5281 t,儲(chǔ)糧高度5.77 m;7號(hào)倉(cāng)現(xiàn)存稻谷6438 t,儲(chǔ)糧高度7.0 m。每倉(cāng)安裝1.5 kW軸流風(fēng)機(jī)4臺(tái),保溫密閉門窗,密閉性能良好。兩棟倉(cāng)冬季蓄冷較好,5號(hào)倉(cāng)整倉(cāng)平均糧溫為12.7℃,表層糧溫為20.2℃;7號(hào)倉(cāng)整倉(cāng)平均糧溫為11.7℃,表層糧溫為20.3℃。

2.2 遮陽(yáng)網(wǎng)及噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)

屋面遮陽(yáng)網(wǎng)采用HDPE(高密度聚乙烯)材質(zhì),長(zhǎng)寬與屋面長(zhǎng)寬相當(dāng),架空層高20 cm。遮陽(yáng)網(wǎng)示意圖見圖1、圖2、圖3。

圖1 屋面遮陽(yáng)網(wǎng)示意圖

圖2 遮陽(yáng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 安裝遮陽(yáng)網(wǎng)后的屋頂

對(duì)照倉(cāng)僅對(duì)倉(cāng)房進(jìn)行密閉隔熱處理,試驗(yàn)倉(cāng)加裝屋面噴霧控溫系統(tǒng),噴霧系統(tǒng)在降溫工作中,根據(jù)降溫溫感指令,達(dá)到降溫要求的溫度時(shí),噴霧機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)將水霧化,以最大效率進(jìn)行降溫,溫度降低至控溫要求后,噴霧機(jī)自動(dòng)停止,整個(gè)系統(tǒng)在溫控調(diào)節(jié)器的控制下不斷循環(huán)降溫,從而達(dá)到控溫目的。

3 結(jié)果與分析

3.1 溫度對(duì)比分析

從2021年5月21日開始試驗(yàn),到9月10日結(jié)束試驗(yàn),共112 d。期間兩倉(cāng)溫度變化見表1。從表1中可以看出,兩倉(cāng)屋面溫度在試驗(yàn)開始階段分別為17.5℃和18.0℃,相差不到1℃。隨著氣溫的不斷上升,屋面溫度也隨之升高,溫差最大在7月21日,當(dāng)日氣溫為33.6℃,5號(hào)倉(cāng)、7號(hào)倉(cāng)屋面溫度分別為37.0℃和57.0℃,相差20℃。由此可見,自動(dòng)控溫系統(tǒng)在氣溫較高時(shí),能有效阻擋太陽(yáng)輻射熱,且氣溫越高,輻射越強(qiáng),效果越明顯。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 (單位:℃)

3.2 倉(cāng)溫對(duì)比分析

自5月21日開始試驗(yàn)以來,兩倉(cāng)倉(cāng)溫變化見圖4。從圖4中可以看出,5號(hào)倉(cāng)、7號(hào)倉(cāng)基礎(chǔ)倉(cāng)溫分別為20.0℃和21.5℃,相差1.5℃。隨著氣溫的變化,倉(cāng)溫在緩慢上升,對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)溫較試驗(yàn)倉(cāng)高3℃～4℃,且試驗(yàn)倉(cāng)倉(cāng)溫變化較為平緩,維持在27℃以下,對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)溫受氣溫的影響較大。由此可見,太陽(yáng)直射屋面的對(duì)照倉(cāng)溫度傳導(dǎo)較快,試驗(yàn)倉(cāng)在遮陽(yáng)網(wǎng)的阻隔下,倉(cāng)溫受到架空層氣溫的影響較小,變化平緩。

圖4 試驗(yàn)倉(cāng)與對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)溫變化情況

3.3 整倉(cāng)平均糧溫變化分析

隨著氣溫上升,糧溫受環(huán)境溫度及倉(cāng)溫影響均逐步上升(圖5),其中5號(hào)倉(cāng)整體平均糧溫上升3.8℃,7號(hào)倉(cāng)上升3.9℃。

圖5 試驗(yàn)倉(cāng)與對(duì)照倉(cāng)平均糧溫變化情況

3.4 表層糧溫變化對(duì)比分析

表層糧溫變化主要受倉(cāng)溫影響,從圖6可以看出,5號(hào)倉(cāng)、7號(hào)倉(cāng)初始表層糧溫分別為19.9℃、20.3℃,幾乎無溫差。試驗(yàn)期間,兩倉(cāng)表層糧溫均有所上升,7號(hào)倉(cāng)倉(cāng)溫變化幅度較大,致使表層糧溫變化幅度也較大,5號(hào)倉(cāng)變化則較平緩,起伏較小,5號(hào)倉(cāng)、7號(hào)倉(cāng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)表層糧溫分別為23.8℃、26.0℃,溫差達(dá)到2.2℃。

圖6 試驗(yàn)倉(cāng)與對(duì)照倉(cāng)表層糧溫變化情況

3.5 兩倉(cāng)控溫效果分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出,兩倉(cāng)倉(cāng)溫均未超過當(dāng)日大氣氣溫,整體控溫效果理想。其中5號(hào)倉(cāng)屋面溫度、倉(cāng)內(nèi)溫度及表層糧溫均低于7號(hào)倉(cāng),整體糧情5號(hào)倉(cāng)更容易控制。

3.6 耗電情況分析

從表2可以看出,整個(gè)試驗(yàn)周期,5號(hào)倉(cāng)總耗電563 kW·h,噸糧耗電0.12 kW·h/t,根據(jù)我?guī)飚?dāng)?shù)仉娰M(fèi)單價(jià)核算,噸糧電費(fèi)為0.07元/t,可見該系統(tǒng)耗能較低,是一種可行的節(jié)能措施。

表2 5號(hào)倉(cāng)耗電情況統(tǒng)計(jì) (單位:kW·h)

3.7 耗水情況分析

從表3可以看出,整個(gè)試驗(yàn)周期,5號(hào)倉(cāng)總耗水318.8 m3,噸糧耗水0.06 m3/t,根據(jù)我?guī)飚?dāng)?shù)厮M(fèi)單價(jià)核算,噸糧水費(fèi)為0.26元/t,可見該系統(tǒng)耗能較低,是一種可行的倉(cāng)節(jié)能措施。

表3 5號(hào)倉(cāng)耗水情況統(tǒng)計(jì) (單位:m3)

根據(jù)水電能耗分析,加裝自動(dòng)控溫系統(tǒng)后噸糧費(fèi)用為0.33元/t,控溫成本低,值得推廣。

4 結(jié)論

屋面自動(dòng)控溫系統(tǒng)是一種行之有效的節(jié)能措施,具有造價(jià)低、安裝方便、成效顯著等優(yōu)點(diǎn)?？稍谖髂系貐^(qū)進(jìn)一步研究推廣。