低温储粮综合控温设计探讨

李云霄 叶坚 王永巍 张育濮 朱金秋

摘 要：本文分析了国内不同仓型低温储粮时粮温超标的部位及原因，并分别从粮层表面和围护墙体两方面提出相应的控温措施，为实现绿色高效节能低温储粮提供参考。

关键词：低温储粮;隔热保冷;粮面;墙体

Abstract：According to different types of warehouses in China， this paper analyzes the positions and causes of grain temperature exceeding the standard during low-temperature grain storage， and puts forward corresponding temperature control measures from the surface of grain layer and enclosure wall， which provides reference for realizing green， efficient and energy-saving low-temperature grain storage.

Key words：Low-temperature grain storage; Heat insulation; Grain surface; Wall

随着我国经济、科技的发展以及环保要求的提高，我国粮食仓储行业也迎来了一系列变革。人们的膳食观念也在不断改变，即逐步从原来的“温饱型”向“营养型、健康型和多样化”转变，人们已经由吃得饱转变为吃得好，吃得安全，吃得营养。所以实施绿色储粮对粮食储备保管的作用愈发重要，它不仅是社会发展的需要，也是粮食储藏发展和人们生活水平提高的需要，是确保储粮安全、卫生、环保的必然选择和要求。低温储粮作为绿色储粮中的重要环节，因其具有可有效减少虫害发生、合理提高安全储粮水分、改善粮食加工工艺品质、增加储存、加工及销售环节的综合效益等多方面优点，所以其在粮食储存保管中的推广应用显得愈发迫切。

低温储粮要求仓内粮食平均温度不超过15 ℃，局部最高温度不超过20 ℃。从目前全国大部分地区粮食储备库调研数据来看，其仓内粮食平均温度均能控制在15 ℃，但高温季节粮层表面及墙体四周50 cm范围内粮温较高，可达30 ℃左右，所以要实现低温储粮，控制粮仓此部分粮温是成功的关键。设计需从此块入手，制定解决措施。

1 粮层表面控温措施

《粮油储藏技术规范》规定，用于低温储藏仓房的仓盖传热系数需满足：第五、七生态储粮区x≤0.35 W/（m2·K）;第四、六生态储粮区≤0.40 W/（m2·K）;第一、二和三生态储粮区≤0.5 W/（m2·K）。

1.1 仓盖设计形式

1.1.1 普通仓型

对于传热系数达不到规范要求的折线型屋架形式、双T板形式的平房仓，设计可通过增加仓内吊顶的形式来降低传热系数，吊顶保温材料可选用硬质聚氨脂发泡，其在密度为35～40 kg·m-3时，导热系数仅为0.018～0.024 W/（m2?K），闭孔率在90%以上，热工性能好、重量轻、防潮、防水性能好，在不影响仓盖结构安全的前提下，是非常理想的粮仓隔热保冷材料。

1.1.2 自然通风屋面设计

自然通风屋面是采用双层屋面或在原拱板仓的仓盖基础上增设自然通风通道，并利用烟囱效应形成屋面间空气自然对流，来降低粮面温度。经实测此屋盖形式比普通仓盖形式的仓房，粮面上层温度可有效降低5 ℃以上，降温效果明显。为进一步降低低温储粮能耗，设计可在双层屋面的内屋面上表面或拱板仓拱腔底板上表面设50 mm厚硬质聚氨酯发泡保温材料，来增加屋盖隔热保冷效果。

1.2 仓顶控温措施

1.2.1 仓顶喷雾降温

随着全国各地对海绵城市建设要求的提高，在粮库项目总平面设计中对雨水资源的回收利用也越来越重要。平房仓70%的外界辐射热是通过屋顶传导至仓内粮面空间，而喷雾降温系统可利用收集的雨水给仓顶进行喷雾降温。在粮库项目设计时可考虑利用蓄水池将库内雨水收集澄清过滤，并在仓房屋顶设置喷雾降温系统，利用水泵加压将收集过滤后的雨水通过管道运送至仓顶，经布置的管道喷头将水均匀地喷洒在仓顶，水经蒸腾作用带走仓顶积热，理论上讲，喷雾降温所需的能量是克服水的表面张力增大所需要的能量，1 m3水变成10 μm3时，其表面张力所需要的能量约43 200 J，而蒸发潜热高达22亿J，其理论能效比高达5万，而空调受热力学定律的限制，30 ℃时降温5 ℃的理论高能效比约是60。所以仓顶采用喷淋降温具有无可比拟的节能和降温效果。此方式绿色高效，可有效降低粮面仓温4～6 ℃[1]，外界气温越高，降温效果越明显。喷雾降温系统设计可根据管道输送长度、以及降温的面积合理布置喷头数量。布置形式如图1、图2所示。

1.2.2 粮面空调控温

为进一步降低高温季节仓内上层粮面温度，使其维持在15 ℃以下，可设置粮面空调进行空间补冷。空调宜选用循环式空调一体机，空调冷气通过仓内布置的风管均匀输送至仓内。目前国内空调根据其换热方式不同可分为风冷型、水冷型和浅层地能型式。

风冷型空调利用风扇散热，结构形式相对简单，布置形式灵活，使用最为普遍。

水冷型空调换热可采用地下水源、地表水源或库区收集处理后的雨水，其能效比高，制冷效果好，能耗相比风冷型空调可节能30%～40%，对于设置雨水综合利用以及仓顶喷雾降温的粮库，可综合运用水冷空调为粮堆及粮面进行进一步的补冷降温，达到高效节能低温储粮的目的。

浅层地能型空调是采用地下深井埋管的方式，利用地表下方100 m左右深度相对恒定的18 ℃地热源为空调进行换热。此类型空调适用于地热资源相对丰富的地区，其每台空调需配置多处换热井，系统配置相对复杂，后期管道维护较难。

2 围护墙体控温措施

《粮油储藏技术规范》规定，用于低温储藏的粮仓墙体，其传热系数要求需滿足：第五、七生态储粮区，在0.46～0.52 W/（m2·K）;第四、六生态储粮区区，在0.53～0.58 W/（m2·K）;第一、二和三生态储粮区区，在0.59～0.70 W/（m2·K）。

对墙体导热系数达不到上述要求的，设计可考虑采用：①在墙体内（外）表面设置20～50 mm的硬质聚氨脂发泡保温层，以降低墙体导热系数。②外墙采用隔热反射涂料，减缓热辐射，降低墙体导热系数。③设计采用双层墙体，利用墙体间空气层作为隔热保冷介质，必要时墙体间可增设硬质聚氨脂发泡保温层。④高温季节可在双层墙体间通过空调补充冷气，来降低仓内墙壁周边粮食温度。⑤可设置内环流控温系统，使仓内粮堆冷心冷源通过环流系统沿墙壁四周进行均温环流，以降低仓内墙壁周边粮食温度。

3 结论

综上所述，在进行低温粮库设计时，设计人员可因地制宜，综合采用以上措施进行仓房设计，以实现绿色高效节能低温储粮。

参考文献：

[1]李明龙，荣华生，向 静，等.平房仓仓顶喷水控温储粮实验[J].粮食科技与经济，2014，39（6）：43，69.