浅圆仓承压式粮仓专用空调控温储粮试验*

卢全祥 林 涛 许国川 李 卓 蔺德江 薛 渊 吴晓东

(1 中央储备粮泉州直属库有限公司 362800) (2 河南天硕机电设备工程有限公司 450045)

近年来，民用分体式空调控温技术在浅圆仓储粮中的应用愈发广泛，在改善粮食储藏条件、延缓粮食品质劣变、降低虫害活动率、减少熏蒸及通风次数等方面取得了良好的效果，但是随着使用时间的推移，普通民用空调用于粮食储藏的缺陷也进一步显现，主要表现在以下几点：

(1)仓房熏蒸和进出仓作业状态下，内机密封效果有限，存在空调内机铜管、换热器、贯流风机、电路板和排水管等不同程度腐蚀，大量粉尘粘附换热设备影响控温效果以及排水堵塞漏水等问题。

(2)普通空调在运行过程中，空调内机存在制冷失效、自燃的安全风险，危害储粮安全。

(3)普通空调在运行时的除湿结水作用影响粮食保质保水。

(4)没有提供远程控制接口，无法与智能化系统对接。

(5)随着气调储粮的应用，仓房对于气密性的要求越来越高，分体式空调由于内外机结构的特点，对仓房气密性有较大影响。

中储粮泉州直属库在平房仓专用空调的使用基础上，对浅圆仓专用空调进行升级应用，在有效克服民用分体式空调使用缺点的同时，在浅圆仓专用空调送风方式、保温气密处理、安全性等方面均有较大的提升。

1 材料

1.1 试验仓情况

本次试验选取036仓为试验仓，031仓为对照仓，两座仓房均为2015年建成交付使用的浅圆仓，采用钢筋砼结构，顶高29.5 m，檐口高度26.4 m，仓内直径20 m，墙体厚度260 mm，设计堆粮线高23.5 m，单仓设计容量5000 t。屋顶采用60 mm厚聚氨酯现发泡和3+3 mm厚APP防水卷材施工，屋面和外立面采用白色丙烯酸涂料粉刷，通风口、门窗、出料溜管中部采用保温材料充实等保障仓房具有良好的保温隔热性能。通风口外沿采用气密胶条粘接，溜管和入粮口采用气密阀门，大门采用双槽管和双层薄膜密闭，保证仓房具有较好的气密性。地坪采用水泥砼底板加防水卷材施工，其他工艺孔洞采用发泡胶和玻璃胶处理，保证仓房具有良好的防潮性能。

1.2 供试粮情

本次试验所选试验仓、对照仓储存的都是2019年江苏产小麦，入仓时间均为2019年7月，各项品质指标基本一致，试验期间粮温及外部条件接近，主要指标如表1。

表1 供试粮情

2 方法

2.1 空调参数

试验仓选用河南生产的承压式粮仓专用空调，型号TS-LS051/Q22，机组材质为304不锈钢，整机尺寸2100 mm×1205 mm×980 mm，制冷量22 kW，最大功耗8.5 kW/h，风量4500 m3/h，余压300 Pa，控温范围16℃～45℃。

对照仓选用的是3P壁挂式空调，型号为KF-72GW(JY01)，室内机尺寸1178 mm×326 mm×253 mm，室外机尺寸980 mm×790 mm×440 mm，制冷量7260 W，最大功耗2.95 kW/h，风量1100 m3/h，控温范围16℃～45℃。

2.2 空调安装方案对比

2.2.1 承压式粮仓专用空调 浅圆仓专用空调整体安装在室外仓顶平台，平台居中于2台轴流风机风口，采用10号槽钢的承重支架搭建，底部铺镀锌格栅，设备仅有出风管和回风管与仓房连通，出风管和回风管分别连接2台轴流风机风口，连接处采用保温三通静压箱，三通上方安装有电动气密涡轮蝶阀，送回风管道采用管径450 mm，壁厚8 mm 的PVC硬质管材，管道外面包裹3 cm的保温棉，外面2 mm厚304不锈钢板材密封。安装方式如图1所示。

图1 承压式空调安装示意图

2.2.2 民用分体式壁挂式空调 分体壁挂式空调安装于仓内圈梁下方，每仓3台，内机安装空调密封槽管、托水盘，排水管采用管径32 mm的304不锈钢管从内机圈梁沿外墙铺设到仓底，外接U形管。

2.3 保温气密处理

中储粮泉州直属库位于东南沿海高温高湿地区，浅圆仓每年5月～11月长时间开展控温气调储粮应用，因此对仓房保温气密性能要求较高。

在设备安装过程中，机组的进出风口采用直径450 mm的圆形不锈钢风口，风口和内层壳体采用密封焊接，确保风口和壳体连接处不渗漏，风机和出风口采用帆布卡箍连接，减少机组振动造成管道气密性下降。设备蒸发器侧和冷凝器之间的连接管路，采用密封盒内灌树脂密封处理，管道和电线连接完成后在密封盒导入环氧树酯密封隔绝,见图2。

图2 仓房密闭处理示意图

浅圆仓空调排水孔的密封是难点。利用U形管水封原理(如图2)，空调开启前，将U形管加满水，空调开机期间，冷凝水顺着排水管流入，从排水口自然流出，管内积水阻断了仓内氮气外泄，本装置应用解决了气调与空调共用的矛盾。

图3 空调集排水器示意图

2.4 送风方式改造

由于新型专用空调送风量大、风压高，出风口温度低，送风风程可达30 m，仓顶距离粮面不到10 m，轴流风口直吹粮面，极容易导致温差过大引起粮面结露。通过在送风口下方30 cm安装锥形环状送风分配器，往四周送风，起到分散作用，可有效避免粮面结露问题。

2.5 智能化改造

浅圆仓专用空调采用本地触摸屏和远程集成软件双控制，通过在送风口处安装温度传感器、风速传感器、烟雾传感器等模块，设备具备远程实时调整设定空调温度、风量参数、超温告警、短信报警等智能化功能。

3 应用效果

3.1 控温效果

度夏期间，空调控温储粮从5月中旬开始至10月下旬结束。空调开启关闭采用时控器控制，开启时间为白天8:00～18:00，高温季节适当延长，空调设定温度在20℃～22℃。

从图4可以得出，试验仓36号仓控温期间仓温始终低于31号仓，36号仓在控温期间仓温最高为22.0℃，最低为20.4℃，均在空调设定温度20℃～22℃范围内，仓温波动较小，分体式空调应用仓房在控温期间仓温最高为25.2℃，最低为20.1℃，最高仓温超过空调设定温度范围，温度波动较大。

图4 31号仓和36号仓仓温随外温变化趋势

从图5可以得出，专用空调应用仓房在控温期间表层平均粮温起始为16.5℃，结束控温时表层平均粮温为19.8℃，升高3.3℃，分体式空调应用仓房在控温期间表层平均粮温起始为16.2℃，结束控温时表层平均粮温为21.5℃，升高5.3℃，可以看出专用空调控温效果明显好于分体式空调。

图5 31号仓和36号仓表层粮温随外温变化趋势

3.2 气调效果

气调储粮开展时间为4月至11月，基本覆盖控温储粮时间段。在气调储粮开展前，进行仓房正压500 Pa半衰期的气密性检测，经检测，31号仓半衰期301 s，36号仓325 s(仓房专用空调改造前气密半衰期311 s，改造前后气密变化不大)。在控温气调期间，起始氮气浓度相同条件下，对同时间段内氮气浓度变化趋势进行对比，如图6。

图6 氮气浓度变化趋势

从图6可以看出，31号仓氮气浓度从99%降至97%为16 d，36号仓氮气浓度从99%降至97%则需要20 d，36号仓氮气浓度下降速度明显比31号仓更慢，一方面因为仓房气密性较好，另一方面可能跟仓温变化幅度不大，热胀冷缩影响不明显有关系。

3.3 粮食品质变化

空调控温期间，降低仓温的同时，仓湿也会保持在较低值，从而影响表层粮食水分变化。31号仓控温前表层水分12.1%，全仓水分12.0%，控温结束后表层水分12.0%，全仓水分12.0%；36号仓控温前表层水分12.1%，全仓水分12.0%，控温结束后表层水分11.9%，全仓水分12.0%。

3.4 空调运行状况

空调控温储粮期间，对空调运行状况进行监控，31号仓出现2次轻微的内机漏水、1次制冷失效的问题，36号仓未出现不良的运行状况。试验过程中发现，由于分体式空调铜管大部分在仓内，虽有保温措施，但始终无法避免铜管外壁结露滴落至粮面上，专用空调则没有此类问题。

3.5 能耗分析

在空调运行时间相等的情况下，根据两仓控温起始对电表读数的统计，31号仓单个控温周期总计能耗3180 kW·h，空调控温吨粮能耗为 0.54 kW·h/t，36号仓单个控温周期总计能耗2939 kW·h，空调控温吨粮能耗0.50 kW·h/t，36号仓吨粮能耗略低于31号仓。同时在气调期间，两仓设定相同的氮气目标浓度上下限，31号仓单个气调周期总计能耗11970 kW·h，气调储粮吨粮能耗2.04 kW·h/t，36号仓单个气调周期总计能耗10024 kW·h，气调储粮吨粮能耗1.71 kW·h/t。综上所述，31号仓气调控温吨粮能耗2.59 kW·h/t，36号仓气调控温吨粮能耗2.22 kW·h/t，36号仓吨粮能耗比31号仓低0.37 kW·h/t。

3.6 建设费用

专用空调建设费用9万元，其中设备费4.5万元，管道、承台、线路建设费用4.5万元。分体壁挂式空调建设费用4.5万元，其中设备费1.6万元，管道、排水管、密封装置建设费用2.9万元。两者相差4.5万元。

4 结论与讨论

4.1 试验仓36号仓仓温始终低于31号仓，仓温控制在设定温度20℃～22℃内，而对照仓31号仓控温期间仓温波动较大，最高仓温达到25.2℃，同时试验仓36号仓控温期间表层平均粮温始终低于31号仓，由此可见，粮仓专用空调控温效果要优于家用分体式空调。

4.2 试验仓36号仓表层水分控温前后下降0.2个百分点，全仓水分没变化，对照仓31号仓表层水分控温前后下降0.1个百分点，全仓水分没变化。由此可见，两种空调对粮食水分的影响均不大，对于空调控温带来水分损耗的疑虑可以消除。

4.3 试验仓房36号仓专用空调改造前后气密性变化不大，气密性好于31号仓，控温气调期间氮气浓度下降速度明显比31号仓慢，因此专用空调更适用于气调储粮的要求。

4.4 家用分体式空调由于结构缺陷，维护困难，仓房气调需要散气方能维修，并且内机始终存在漏水、自燃以及铜管外壁结露等问题，这对粮食安全储藏有较大的影响，尤其是在气调储粮长时间密闭的情况下，粮仓专用空调则可以较好地避免此类问题。

4.5 通过能耗分析对比，试验仓房36号仓在控温吨粮能耗、气调吨粮能耗均低于31号仓，气调控温整体吨能耗比31号仓低0.37 kW·h/t。因此，虽然粮仓专用空调的前期投入较大，但应用成本较分体式空调有较大优势。