华南地区大米冷凝控温储藏的效益分析

王晨阳 黄信 曾勇 余少张 陈喜江 王建

摘要：空调控温储粮是在高温季节开启空调，控制仓内空间和上层粮食温度，进而控制粮食呼吸强度，延缓粮食品质变化的绿色储粮技术。文章以加装隔热板的平房仓为对象，使用冷凝机对仓房温度进行控制，分析了控温期间仓温、外温、粮温和开门作业时长等与单位能耗之间的关系，探讨了华南地区大米冷凝控温储藏的经济性。研究结果表明，在冷凝控温过程中，耗电量与外界温度和开门作业时长密切相关，企业需根据外界温度及时调整冷凝设定温度，同时减少进出仓作业时长，从而实现准低温储存，提高企業控温储粮经济性。

关键词：大米储藏；冷凝控温；粮温；仓温；外温；作业时长；经济性

中图分类号：TS205 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210319

低温储粮是当今世界公认最为绿色的储粮技术，低温储粮不仅能够抑制有害生物的繁殖，还能延缓粮食品质劣变。华南地区常年高温，不利于粮食储藏。由于低温储粮成本高，大多粮食仓储和加工企业采用控温储粮技术。使用空调控温可以降低仓温与粮温，张会娜等[1]认为低温可以阻碍害虫的新陈代谢、抑制酶活性和使细胞原生质脱水的机制来抑制害虫生长，减少因害虫造成的粮食损耗。于金旺等[2]认为控温储粮可以减少化学药剂的使用，从而使储粮品质得到更好的保护。大米没有外壳保护，营养物质直接暴露于外，对外界温度、湿度的影响比较敏感；同时，因其具有食品的属性，在储藏过程中不能出现害虫，需采用控温储粮技术进行储藏。沈波等 [3]、姜立均等 [4]、王丽娜等 [5]使用冷凝机对仓温及粮堆上层进行降温，有效延缓了大米品质劣变及虫害的发生。因此，实施控温储粮具有极其重要的意义[6]。本研究拟采用冷凝控温技术储藏大米，考察控温期间仓温、外温、粮温和开门作业时长与单位能耗之间的关系，以期为华南地区湿热环境下的准低温储粮提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 控温仓房及储粮情况

控温平房仓及其储粮情况见表1。

1.2 仓房改造

根据文献[7]对仓房进行隔热保冷改造，仓房内墙及仓顶加装双面彩钢聚氨酯夹芯板，隔热板规格及属性为夹芯板厚50 mm，单面彩钢板厚0.426 mm，防火等级B1，保温容重38～42 kg/m3，导热系数为0.018～0.024 W/（m·K）。

1.3 制冷机组配置

仓房装配GNJ-QF10CG/D型冷凝机6台，其工作负荷及功率情况见表2。

1.4 实验方法

冷凝机分别安装在仓房外侧的东北面和西南面，每侧各3台。冷凝机具有变频功能，当仓温高于设定温度3 ℃时，冷凝机工作将仓温降低到设定温度附近，之后开始变频降低压缩机功率，使压缩机处于低功率状态。

冷凝机配备专用电表，仓温及外温取当天平均值。根据实际需求，控温期间开启3台冷凝机，运行满一个月后改换另3台冷凝机。将冷凝机从1～6进行编号（见图1），控温期间开启1、3、5号冷凝机或2、4、6号冷凝机。3台冷凝机运行期间温度设定一致，控温期间3—5月份设定为15 ℃，6—7月份设定为16.5 ℃，8—12月设定为15 ℃，观察并记录控温期间冷凝机耗电量。

2 结果与分析

2.1 控温效果分析

分析3—7月控温期间不同月份单位能耗与室外均温（外温）及作业时长关系。3月份的单位能耗最高出现在28日，为14.67 kW/h，当天外温为16 ℃，并有5 h的作业时长，且在此前9 d均有进出仓作业，连续的开门作业使得仓温难以维持稳定，冷凝机需要不断工作来降低仓温，导致耗电量增加。单位能耗最低出现在18日，为3.33 kW/h，当天外温为23 ℃，相邻数天均无进出仓作业，不存在仓内外冷热空气对流，所以耗电量较少。4月份的单位能耗最高出现于8日，为9.63 kW/h，当天作业时长2 h，外温25 ℃。单位能耗最低出现于3日，为2.08 kW/h，当天无作业，外温17 ℃。开门作业会导致仓内外冷热空气对流，使得仓温升高，冷凝机运行降温导致了耗电量增加。而较高的外温不利于冷凝机向仓外排热，大大降低了冷凝机的工作效率，使得耗电量增加。所以较长的作业时间和较高的外温都使得耗电量增加。5月份无进出仓作业，观察期间单位能耗最高出现于8日，为8.25 kW/h，当天外温29.5 ℃。单位能耗最低出现于23日，为5.46 kW/h，当天外温27 ℃。高温环境不利于冷凝机对外排热，导致了压缩机工作效率大大降低，从而使得耗电量增加。低温环境下冷凝机排出的热可以更快地被环境吸收，这使得压缩机工作效率大大提高，耗电量也大为降低。此外，当外温一定时，不同运行状态下的冷凝机也会造成耗电量的不同，具体表现为压缩机满功率运行时耗电量大，变频到低功率状态时耗电量少。所以，高温环境和处于满功率运行下的冷凝机都会使耗电量增加。6月份无进出仓作业，观察期间单位能耗最高出现于14日，为12.13 kW/h，当天外温30 ℃。单位能耗最低出现于7日，为3.54 kW/h，当天外温27 ℃。与5月类似，较高的外温不利于排热进而导致耗电量增加，而压缩机运行状态不同也会导致其耗电量不同。7月份的单位能耗最高出现于18日，为16.5 kW/h，当天外温为31 ℃。单位能耗最低出现于20日，为7.33 kW/h，外温也为31 ℃。较高的外温导致了耗电量整体的增加，此外具有变频功能的压缩机在满功率运行时也会使耗电量增加，变频功能会使相同外温环境下的冷凝机具有不同的耗电量。

耗电量方面，在冷凝机运行期间，耗电量最高为7月份的8 804 kW·h，最低为12月份的1 900 kW·h。冷凝机耗电量因外温、作业时长及压缩机运行状态的不同而产生较大差异。

2.2 与未安装冷凝机的仓房进行对比分析

经过10个月的控温观察，在配备了冷凝机的条件下，可以将仓温控制在一定的低温状态。当设定温度为15.0 ℃时，3月份外温为21 ℃左右时，可以维持室内温度在16.5 ℃左右；4月份外温为21.5 ℃左右时，可以维持仓温在16.2 ℃左右；5月份外温为28 ℃左右时，可以维持室内温度在17.4 ℃左右；6月份设定冷凝目标温度为16.5 ℃，在外温为29 ℃左右时，可以维持仓温在18.1 ℃左右；7月份外温为31 ℃左右时，可以维持仓内温度在20 ℃左右；在8—12月，设定目标仓温为15 ℃时，可使仓温可维持在17 ℃左右。

为了直观地看出冷凝机在维持准低温过程中所发挥的作用，将未安装冷凝機的P9仓与已安装冷凝机的P10仓进行对比。如图2和图3所示，加装了冷凝机后，在外温达到30 ℃以上时仍可以使仓温维持在20 ℃左右，且其中一多半时间可以将仓温维持在20 ℃以下，这种低温环境有利于粮食的储存，尤其对于成品大米而言。

2.3 经济成本

控温仓房存放成品大米2 500 t，控温期间能耗最高的为7月份，日均耗电量284 kW·h，取工业用电费用1元/（kW·h），该月控温成本为284元/d；能耗最低的为12月份，日均耗电量为62 kW·h，控温成本为62元/d。由此可以计算出每月控温成本，即3月份控温储粮成本为200元/d；4月份控温储粮成本为150元/d；5月份控温储粮成本为134元/d；6月份控温储粮成本为203元/d；7月份控温储粮成本为284元/d；8月份控温储粮成本为214元/d；9月份控温储粮成本为282元/d；10月份控温储粮成本为197元/d；11月份控温储粮成本为189元/d；12月份控温储粮成本为62元/d。记录控温期间总耗电量为57 783 kW·h，得出控温成本为57 783元，控温期间每天的控温成本为189元，即吨粮控温储存成本为0.08元/d，经济成本较低。

3 结论与建议

3.1 结论

① 冷凝机耗电量与外温及作业时长呈正相关，外温越高作业时长越长，耗电量相应也就越高。② 变频功能会影响每个记录时间段内冷凝机的耗电量，在无进出仓作业期间也可使其在外温较低时所耗电量高于外温较高时的耗电量。③ 具有变频功能的冷凝机能够根据仓温的变化来调节压缩机功率，低功率状态能够降低控温期间的能耗。④ 配置冷凝机与隔热板的仓房可以使仓温长期处于较低水平，该环境有利于成品粮的储藏。

3.2 建议

加装隔热板与冷凝机的仓房，能使仓温长期处于准低温水平，这为成品大米的储存提供了理想的环境。较高的外温会导致冷凝机的耗电量升高，所以冷凝机外机应安装在阴凉通风的位置。为降低由于仓内外空气对流造成的仓温升高，可在隔热门的四周加装橡胶密封条，也可铺设地台使隔热门与地面接触更加充分，增大仓房整体的密闭度。控温期间冷凝机的耗电量与外温和进出仓作业时长呈正相关，为降低耗电量，提高储粮经济效益，在控温期间应减少人员进出仓次数，合理控制进出仓的作业时长，进仓后隔热门应及时关闭到较小缝隙，减少由于仓温升高造成的能耗增加。

参 考 文 献

[1]张会娜，吕建华，白旭光，等.控温对储粮害虫防治作用的研究和应用进展[J].农业灾害研究，2014，4（11）：30-34.

[2]于金旺，袁旭光，刘增广.控温储藏与常规储藏的对比分析[J].粮食科技与经济，2020，45（7）：76-77.

[3]沈波，梁青保，曾远青，等.华南地区空调控温储存大米技术研究[J].粮食储藏，2011，40（6）：31-33.

[4]姜立均，宋立新，彭里.空调控温准低温储粮技术实验探讨[J].粮食科技与经济，2018，43（11）：63-65.

[5]王丽娜.高温高湿地区物流仓高水分大米冷凝控温储藏可行性研究[D].郑州：河南工业大学，2014：24-28.

[6]谭云鹤.珠海地区平房仓经济控温储粮模式研究[D].郑州：河南工业大学，2015：13-22.

[7]王平坪，王波，胡玉林，等.平房仓空调控温储藏稻谷应用工艺分析[J].粮食科技与经济，2020，45（8）：65-70+94.

Air-Conditioning and Temperature-Controlled Storage of Rice in South China

Wang Chenyang， Huang Xin， Zeng Yong， Yu Shaozhang， Chen Xijiang， Wang Jian

（ Changping Grain Depot， Guangdong South China Grain Trading Center Co.， Ltd.， Dongguan， Guangdong 523560 ）

Abstract： Air controlled temperature storage grain is a green grain storage technology that turns on air conditioning in high temperature season， controls the temperature of the space in the warehouse and the upper grain， and then controls the respiration intensity of grain and delays the change of grain quality. This paper takes the bunker with heat insulation board as the object， uses the condensing machine to control the temperature of the bunker， analyzes the relationship between the temperature of the bunker， the outside temperature， the duration of the grain temperature and the unit energy consumption during the temperature control period， and discusses the economy of rice condensing and temperature control storage in South China. The research results show that， in the process of condensing temperature control， the power consumption is closely related to the external temperature and opening operation time. Enterprises need to adjust the condensing setting temperature in time according to the external temperature and reduce the operation time in and out of the warehouse， so as to realize the quasi-low temperature storage and improve the economy of grain temperature control and storage.

Key words： condensing temperature control， warehouse temperature， outside temperature， homework time， grain storage quality， economy