1、一種新的平房倉(cāng)散裝糧低溫方式的探討 徐玉斌徐玉斌, 國(guó)家糧食儲(chǔ)備局無(wú)錫科研設(shè)計(jì)院,高級(jí)工程師,通風(fēng)空調(diào)、制冷及倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的設(shè)計(jì)與研究。江蘇省無(wú)錫市惠河路186號(hào)，郵政編碼：214035，Email：J85860526163.con （國(guó)家糧食儲(chǔ)備局無(wú)錫科研設(shè)計(jì)院 ）摘要 糧食低溫倉(cāng)是指糧溫15的糧倉(cāng)。超過(guò)15的儲(chǔ)糧占倉(cāng)內(nèi)總儲(chǔ)量的比例，可用不保證率B來(lái)表示。現(xiàn)有的低溫方式主要有二種：（1）冬季利用倉(cāng)外冷風(fēng)通風(fēng)將儲(chǔ)糧降溫，利用保溫、封閉、糧面保溫覆蓋和糧面上部通風(fēng)保持低溫的方式，該方式在華北地區(qū)維持不保證率B低于15%和冬冷夏熱地區(qū)保持糧食平均溫度低于15是困難的，盡管該方式投資及運(yùn)行費(fèi)用最低，但是

2、以不保證率B高為代價(jià)，有些地區(qū)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)低溫儲(chǔ)糧。（2）采用谷物冷卻機(jī)的低溫方式，該方式雖然在短時(shí)間可降低不保證率B，但不能維持不保證率B，短時(shí)間內(nèi)不保證率B仍會(huì)提高，且投資和能耗均較大。新的低溫方式的工作原理是：冬季采用通風(fēng)將儲(chǔ)糧降溫，在倉(cāng)外氣溫高于15時(shí)，將傳入倉(cāng)內(nèi)的熱量即時(shí)的排出倉(cāng)外，為此須設(shè)置固定制冷裝置，并與相應(yīng)的風(fēng)道、控制等構(gòu)成制冷系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)不對(duì)倉(cāng)內(nèi)谷物降溫，只是將進(jìn)入糧堆的熱量排除倉(cāng)外，因此如果倉(cāng)體維護(hù)結(jié)構(gòu)保溫較好，糧面用柔性的保溫層覆蓋，制冷量較小，相應(yīng)的風(fēng)量也較小。新的低溫方式按不同的B有三種方法：（1）方法一，可實(shí)現(xiàn)不保證率B5%。（2）方法二，可實(shí)現(xiàn)不保證率B10%

3、。（3）方法三，可實(shí)現(xiàn)不保證率B20%。新的低溫方式可實(shí)現(xiàn)平房倉(cāng)內(nèi)散裝糧的全年溫度的控制，是更積極、主動(dòng)的方式；可在冬冷夏熱地區(qū)將糧食平均溫度保持在15以下；新的低溫方式與谷物冷卻方式的功能不同，與采用谷物冷卻機(jī)復(fù)冷相比，新的低溫方式運(yùn)行費(fèi)用更低、效果更好、低溫時(shí)間更長(zhǎng)；新的低溫方式在技術(shù)上難度不大；新的低溫方式有三種不同的方法，可以根據(jù)不同的要求選擇，形式靈活；制冷裝置構(gòu)成簡(jiǎn)單，制冷設(shè)備容量不大，投資較低。關(guān)鍵詞 低溫儲(chǔ)藏 不保證率B 新的低溫方式低溫儲(chǔ)糧具有綠色環(huán)保、延緩儲(chǔ)糧陳化、保質(zhì)保鮮、防止蟲(chóng)害和微生物滋生等特點(diǎn)，可延長(zhǎng)儲(chǔ)藏時(shí)間，降低儲(chǔ)糧保管費(fèi)用，如采用自然低溫獲得的冷源，具有運(yùn)行費(fèi)用

4、低、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，因此，低溫儲(chǔ)糧普遍受到重視，成為安全儲(chǔ)糧的主要手段。特別是水稻、糙米、花生等耐儲(chǔ)性差的品種，低溫具有更重要的意義。隨著人民生活水平的提高，對(duì)食品質(zhì)量有了更高的要求。國(guó)家推行優(yōu)良品種的種植和優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的政策，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)環(huán)保、綠色、健康食品的需求，都為低溫儲(chǔ)藏提供了良好的前景。平房倉(cāng)散裝儲(chǔ)糧方式是糧食儲(chǔ)藏行業(yè)的主要方式，散裝糧的低溫儲(chǔ)藏方式是許多糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)使用的方法。現(xiàn)有的低溫方式主要有二種：（1）冬季利用倉(cāng)外冷風(fēng)通風(fēng)將儲(chǔ)糧降溫，利用保溫、封閉、糧面保溫覆蓋和糧面上部通風(fēng)保持低溫的方式，簡(jiǎn)稱為冬季降溫+保溫密閉方式。（2）采用谷物冷卻機(jī)的降溫方式，簡(jiǎn)稱谷冷卻機(jī)低溫方式。這二種方

5、式都有各自的特點(diǎn)，也存在不足和局限。1 現(xiàn)有散裝糧低溫方式及特點(diǎn)1.1低溫倉(cāng)的是指糧溫15的糧倉(cāng)。超過(guò)15的儲(chǔ)糧占倉(cāng)內(nèi)總儲(chǔ)量的比例，可用不保證率B來(lái)表示。低溫倉(cāng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)不僅指平均糧溫的高低，還需看不保證率B的大小。B值的不同，對(duì)儲(chǔ)藏的技術(shù)手段要求也不同。1 2冬季降溫+保溫密閉方式1.2.1蓄冷量對(duì)低溫儲(chǔ)藏的影響3冬季儲(chǔ)藏的谷物,可利用倉(cāng)外氣溫較低時(shí)用通風(fēng)方式將谷物降低到較低溫度。在冬冷夏熱地區(qū)一般可將糧溫降到5以下，“三北”地區(qū)的糧溫可降的更低。對(duì)低溫庫(kù)平均糧溫15，其蓄冷量Q可按下式計(jì)算：式中 Q-蓄冷量 ，KJ；Cp-谷物比熱， KJ/Kg. ；G-谷物儲(chǔ)存量 ，Kg；t-谷物平均糧溫

6、，； 蓄冷量與谷物的品種、平均溫度和儲(chǔ)藏量有關(guān)。在同樣溫度和儲(chǔ)存空間條件下，小麥比水稻蓄冷量大，溫升速度更慢；糧溫越低，蓄冷量越大。蓄冷量Q的意義為：在同樣條件下（維護(hù)結(jié)構(gòu)、氣候、管理方法等）蓄冷量越大，儲(chǔ)糧平均溫度升幅就越小。在許可的情況下，適當(dāng)降低糧溫有利于低溫儲(chǔ)藏。對(duì)21m跨，廒間長(zhǎng)30m，糧堆高6m的平房倉(cāng)，稻谷儲(chǔ)量約為1975t，稻谷比熱約為1.84 KJ/Kg. ，平均糧溫降至0 的倉(cāng)內(nèi)蓄冷量為5.45x107KJ，相當(dāng)于制冷量15140KW，蓄冷量很可觀。1.2.2糧溫變化規(guī)律 按熱力學(xué)規(guī)律，熱量自動(dòng)由高溫向低溫轉(zhuǎn)移。當(dāng)倉(cāng)外氣溫高于倉(cāng)內(nèi)糧溫時(shí)，倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)糧溫度會(huì)升高。儲(chǔ)糧溫度首先是與

7、墻體接觸部位和糧面開(kāi)始升高的，由于糧食導(dǎo)熱系數(shù)較低（稻谷約=0.11W/m. ），儲(chǔ)糧內(nèi)外出現(xiàn)較大溫差，形成“外熱內(nèi)冷”現(xiàn)象1。不同方向的墻體和糧面的儲(chǔ)糧溫度變化是不同的，這是因?yàn)樽饔迷诓煌恢玫木C合溫度tz及維護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻R不同，tz可用下列公式計(jì)算： 式中tz-考慮了氣溫、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等因素的綜合溫度，；tp-日平均溫度，；-不同材料的外表面對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收系數(shù)；J-太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，W/m²；w-維護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與倉(cāng)外空氣間的換熱系數(shù)。 不同方向和時(shí)間的J是不同的。如北緯30°地區(qū)在透明度等級(jí)3的 條件下，各方向日平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度分別為:東面-183 W/m²；南

8、面-88 W/m²；西面-183 W/m²；北面-88 W/m²；水平-355 W/m²。水平方向太陽(yáng)輻射強(qiáng)度比其它方向大的多，這解釋了水平方向?qū)Z面溫度的影響要大的多。倉(cāng)外氣溫對(duì)倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)糧的影響是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，但糧溫各變化趨勢(shì)是明顯的。 倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)藏的谷物是由糧粒和空氣所組成，但不是谷物和空氣影響的疊加，還有微氣流的影響，特別是靠外墻側(cè)微氣流的影響較大。而微氣流受維護(hù)結(jié)構(gòu)、糧食品種和水分、溫差的影響，因此，糧堆的傳熱較為復(fù)雜。四周和水平糧溫的變化程度與倉(cāng)外氣溫變化、維護(hù)結(jié)構(gòu)、管理方式、蓄冷量等因素有關(guān)。對(duì)四周的墻體適當(dāng)?shù)谋兀山档蛪w內(nèi)表面的溫度，減小糧溫

9、升幅。對(duì)糧面，糧面上的合理通風(fēng)和保溫層覆蓋，可有效的減小糧溫升幅。糧面的適當(dāng)通風(fēng)起減小太陽(yáng)輻射等效溫升J/的作用。按河北三河庫(kù)的數(shù)據(jù)4，距外墻0.5m處，東、南、西、北面平均糧溫高于15的天數(shù)分別為110天、110天、85天、90天，距糧面0.3m處的平均糧溫高于15的天數(shù)為140天-170天，最高糧溫可達(dá)29.5。在冬冷夏熱地區(qū)四周和水平糧溫高于15的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)、區(qū)域會(huì)更大，距外墻的距離會(huì)更遠(yuǎn)。 糧溫超過(guò)15的區(qū)域有可能出現(xiàn)蟲(chóng)害和微生物的異常活動(dòng)，對(duì)糧食品質(zhì)的影響需進(jìn)一步的研究。但超溫的區(qū)域?qū)Z食的儲(chǔ)藏是不利的。對(duì)華北地區(qū)，如四周距外墻1m，水平方向距糧面1m處糧溫超過(guò)15，對(duì)21m跨，廒間

10、長(zhǎng)30m，糧堆高6m的平房倉(cāng)，其不保證率B約30%，對(duì)冬冷夏熱地區(qū)如距外墻1.5m，水平方向距糧面1.5m處糧溫超過(guò)15, 其不保證率B約42%，占的比例都較大，雖然對(duì)華北地區(qū)在采取一定技術(shù)和管理措施后糧食平均溫度可低于15，但不保證率B仍較高，而冬冷夏熱地區(qū)一般只能達(dá)到準(zhǔn)低溫以上的平均溫度。 實(shí)踐和理論計(jì)算均表明，僅靠冬季降溫+保溫密閉方式在華北地區(qū)維持不保證率B低于15%和冬冷夏熱地區(qū)保持糧食平均溫度低于15是困難的，盡管冬季降溫+保溫密閉方式投資最低，運(yùn)行費(fèi)用最低，但是以不保證率B高為代價(jià)，有些地區(qū)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)低溫儲(chǔ)糧。1.3谷冷卻機(jī)低溫方式 谷物冷卻機(jī)為人工制冷用于谷物降溫的專用設(shè)備2

11、，一般用于倉(cāng)外氣溫較高，倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)糧需降溫的應(yīng)急場(chǎng)所，也可用于經(jīng)冬季通風(fēng)降溫，周邊及水平糧面儲(chǔ)糧溫升再?gòu)?fù)冷降溫。該方式的優(yōu)點(diǎn)是可在倉(cāng)外氣溫較高條件下作業(yè)，但缺點(diǎn)是：（1）谷物冷卻機(jī)一般是利用通風(fēng)道對(duì)整倉(cāng)進(jìn)行降溫作業(yè)，而外熱內(nèi)冷僅需對(duì)局部進(jìn)行處理，所需風(fēng)量較小。使用谷冷機(jī)降低了冷卻效率，加大了空氣循環(huán)量和動(dòng)力消耗。（2）谷物冷卻機(jī)是移動(dòng)使用的，冷卻作業(yè)后谷物糧溫迅速上升，即不適合儲(chǔ)糧需維持一定倉(cāng)溫的場(chǎng)合。如某倉(cāng)在6月份用谷物冷卻機(jī)降溫試驗(yàn)5，平均降溫4.32，單位能耗0.424KWh/t. ，一個(gè)月后平均降溫上升3，即近69.4%冷量散失，表層的溫升幅度更高。另外由于倉(cāng)外溫度較高，為提高制冷效率，谷

12、冷機(jī)一般不宜將糧溫降的過(guò)低，四周的糧溫很難維持低于15（3）投資和運(yùn)行費(fèi)用均較大。 谷冷卻機(jī)低溫方式雖然在短時(shí)間可降低不保證率B，但不能維持不保證率B，短時(shí)間內(nèi)不保證率B仍會(huì)提高，且投資和能耗均較大。2 新的低溫方式 針對(duì)上述二種低溫方式的不足，為最大限度的降低不保證率B，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，并技術(shù)上可行，本文提出一種新的散裝平房倉(cāng)低溫方式。2.1新的低溫方式的工作原理及方法 新的低溫方式的工作原理是：冬季采用通風(fēng)將儲(chǔ)糧降溫，在倉(cāng)外氣溫高于15時(shí)，將傳入倉(cāng)內(nèi)的熱量即時(shí)的排出倉(cāng)外，為此須設(shè)置固定制冷裝置，并與相應(yīng)的風(fēng)道、控制等構(gòu)成制冷系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)不對(duì)倉(cāng)內(nèi)谷物降溫，只是將進(jìn)入糧堆的熱量排除倉(cāng)外，因此如

13、果倉(cāng)體維護(hù)結(jié)構(gòu)保溫較好，糧面用柔性的保溫層覆蓋3，制冷量較小，相應(yīng)的風(fēng)量也較小。 根據(jù)不同的不保證率B ，新的低溫方式可有三種不同的做法： 2.1.1 方法一：實(shí)現(xiàn)不保證率B5% 在倉(cāng)壁四周設(shè)可承受糧食測(cè)壓力的鋼制風(fēng)道，下送風(fēng)，上回風(fēng)；糧面上200mm處設(shè)多組送、回風(fēng)PVC管道。由于送風(fēng)溫度較低，墻體需增加保溫材料，糧面用柔性的保溫層覆蓋再蓋塑料薄膜，以減少熱量的傳入。見(jiàn)圖一該方法可將倉(cāng)壁四周糧溫完全控制在15以內(nèi)，但糧面下約300mm糧溫可能超過(guò)15，故不保證率約B5，可以認(rèn)為是完全的散裝低溫倉(cāng)。2.1.2 方法二：實(shí)現(xiàn)不保證率B10% 在倉(cāng)壁四周設(shè)多組PVC風(fēng)道，下送風(fēng)，上回風(fēng)；糧面上做法

14、與方法一。見(jiàn)圖二。按該方法倉(cāng)壁四周300mm糧溫和糧面下約300mm糧溫可能超過(guò)15，故不保證率約B10%。2.1.3 方法三：實(shí)現(xiàn)不保證率B20% 僅在糧面設(shè)多組PVC送回風(fēng)道，糧面上做法與方法一相同。按該方法倉(cāng)壁四周超過(guò)1000mm糧溫和糧面下約300mm糧溫可能超過(guò)15，故不保證率約B20%。氣溫越高的地區(qū)，不保證率越高。江蘇昆山在早些時(shí)候曾做過(guò)試驗(yàn)：在冬季將糧食溫度降到5以下，在糧面上部安裝空調(diào)器，平均糧溫可維持在14。方法三與昆山接近，但效果更好，運(yùn)行費(fèi)用更低，其意義是在冬暖夏熱地區(qū)按方法三可將平均糧溫控制在15以內(nèi)。 三種方法由于不保證率B的不同，效果、投資和運(yùn)行費(fèi)用均不同。2.2

15、新的低溫方式的運(yùn)行費(fèi)用分析為便于分析，以21m跨，廒間長(zhǎng)30m，糧堆高6m的拱板平房倉(cāng)為例，以南京地區(qū)的氣象資料為室外空氣計(jì)算參數(shù),對(duì)新的低溫方式的運(yùn)行費(fèi)用作分析。2.2.1計(jì)算條件2.2.1.1 按南京地區(qū)的氣象條件，平均溫度高于15的月份為5、6、7、8、9、10，共6個(gè)月。各月份平均溫度見(jiàn)表一：表一5月6月7月8月9月10月平均溫度()19.924.528.027.822.716.92.2.1.2 為減少制冷負(fù)荷，降低運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)使用方法一、二墻體應(yīng)保溫。在外墻加50mm擠塑聚苯板，保溫后外墻熱阻值約為2.5m²./W。 糧面上覆蓋50mm阻燃聚乙烯板，再覆塑料薄膜，熱阻值約為

16、1.36m²./W。拱板倉(cāng)頂一般建設(shè)時(shí)已有保溫層，糧面上部設(shè)通風(fēng)機(jī)，可即時(shí)排除糧面上部積熱。2.2.2三種方法的運(yùn)行費(fèi)用 2.2.2.1 方法一制冷量及月用電量 表二5月6月7月8月9月10月合計(jì)制冷量(KW)5.248.5511.0310.97.192.86月用電量(KWh)1813286336943772240899015740注：（1）為簡(jiǎn)化計(jì)算，倉(cāng)外氣溫按平均綜合溫度計(jì)算。（2）太陽(yáng)輻射強(qiáng)度（W/m²）按民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50176-93）中南京地區(qū)的氣象氣象資料選用，并對(duì)部分月份太陽(yáng)輻射強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)修正。（3）制冷能效比按2.15W/W。2.2.2.2 方法二

17、制冷量及月用電量 表三 5月 6月 7月 8月 9月 10月 合計(jì)制冷量(KW) 4.316.849.068.62 5.952.59月用電量(KWh)1491 2290 30342982 1993897126872.2.2.3 方法三制冷量及月用電量 表四5月6月7月8月9月10月合計(jì)制冷量(KW)3.025.116.656.574.311.73月用電量(KWh)1045171122272273144359992982.2.2.4 表二、三、四數(shù)據(jù)由計(jì)算獲得，具有一定的準(zhǔn)確性。21m跨，廒間長(zhǎng)30m拱板倉(cāng)，使用方法一不保證率B5%，6個(gè)月的總用電量為15740KWh，水稻噸糧用電量約7.97

18、KWh/t；方法二不保證率B10%，6個(gè)月的總用電量為12678KWh，水稻噸糧用電量約6.42 KWh/t；方法三不保證率B20%，6個(gè)月的總用電量為9298KWh，水稻噸糧用電量約4.71 KWh/t，該用電量與谷物冷卻機(jī)在冬冷夏熱地區(qū)儲(chǔ)糧一次降溫10的用電量相近。 計(jì)算中可得出維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫對(duì)降低運(yùn)行成本很重要，特別是糧面的保溫應(yīng)予特別重視。保溫和運(yùn)行費(fèi)用可通過(guò)優(yōu)化確定合理的關(guān)系。2.3新的低溫方式增加費(fèi)用的估算 三種低溫方法的功能不同，增加的內(nèi)容也不同，費(fèi)用估算分別為：2.3.1方法一費(fèi)用估算 方法一需要增加的內(nèi)容為：（1）墻體增加保溫，材料加施工費(fèi)用約120元/m²，共9.

19、95萬(wàn)元；（2）糧面覆蓋保溫層費(fèi)用約25元/m²，共1.52萬(wàn)元；（3）按回風(fēng)溫度t=15，相對(duì)濕度=50%，每套制冷量Q=3.4KW，按7月份最大制冷量配置4套，每套價(jià)格約1.0萬(wàn)元（專用設(shè)備），共4.0萬(wàn)元；（4）沿外墻增加鋼制風(fēng)道（2mm鋼板制作）及風(fēng)道費(fèi)用約6.5萬(wàn)元。 方法一需增加費(fèi)用合計(jì)約21.97萬(wàn)元，單位面積造價(jià)為349元/m²。2.3.2方法二費(fèi)用估算 方法二需要增加的內(nèi)容為：墻體增加保溫與糧面覆蓋保溫層費(fèi)用與方法一相同；按7月份最大制冷量配置3套制冷設(shè)備，共3.0萬(wàn)元；風(fēng)道費(fèi)用約0.6萬(wàn)元。方法二需增加費(fèi)用合計(jì)約15.07萬(wàn)元，單位面積造價(jià)為239元/m

20、²。2.3.3方法三費(fèi)用估算 方法三需要增加的內(nèi)容為：糧面覆蓋保溫層費(fèi)用與方法一相同；按7月份最大制冷量配置3套制冷設(shè)備，共3.0萬(wàn)元；風(fēng)道費(fèi)用約0.3萬(wàn)元。 方法三需增加費(fèi)用合計(jì)約4.82萬(wàn)元，單位面積造價(jià)為77元/m²。2.4新的低溫方式的技術(shù)難點(diǎn) 新的低溫方式主要技術(shù)難點(diǎn)有二個(gè)（1）適用于糧倉(cāng)低溫儲(chǔ)藏固定制冷裝置；（2）布置在糧堆內(nèi)的送、回風(fēng)管道的流動(dòng)和傳熱規(guī)律。2.4.1糧倉(cāng)低溫儲(chǔ)藏固定制冷裝置糧倉(cāng)低溫儲(chǔ)藏固定制冷裝置分為室內(nèi)、室外機(jī)，室內(nèi)機(jī)根據(jù)要求可安裝在倉(cāng)內(nèi)或倉(cāng)外，室外機(jī)安裝在倉(cāng)外。固定制冷裝置采用風(fēng)冷。為降低制冷裝置去濕性和避免出風(fēng)口相對(duì)濕度過(guò)高，空氣處理采用小焓差設(shè)計(jì)；制冷裝