高大平房仓内顶聚氨酯密闭隔热改造应用效果分析*

冯玉林 秦利国 孙海波 高志学 董作鑫

(中央储备粮敦化直属库有限公司 133700)

中央储备粮敦化直属库有限公司(以下简称“敦化直属库”)位于吉林省敦化市,地属第三储粮生态区,低温高湿,冬季寒冷漫长,夏季7月～8月最为炎热。因敦化直属库高大平房仓均为彩钢保温板屋面,隔热密闭性能较差,夏季受外温影响易出现“冷心热皮”情况。2019年敦化直属库探索开展屋面保温隔热改造工作,对彩钢保温板屋面内顶喷涂聚氨酯发泡保温隔热层,有效改善了仓房密闭隔热性能,夏季综合运用内环流控温储粮技术,取得了较好效果。

1 试验材料与方法

为检验聚氨酯发泡保温隔热改造效果,2020年夏季敦化直属库开展内环流控温效果试验,具体情况如下:

1.1 试验仓房及储粮情况

1.1.1 试验仓房 敦化直属库中心库09号仓为试验仓、13仓号为对照仓。仓型均为彩钢保温板屋顶、门架式结构高大平房仓,规格为长60 m×宽24 m×堆高6 m,单仓容量6250 t。仓顶均为10 cm厚压型隔热彩板。试验仓09号仓内顶完成聚氨酯发泡密闭隔热改造。对照仓13号仓屋面彩钢保温彩板缝隙处采用“两涂一布”进行处理。

1.1.2 储粮情况 试验仓、对照仓储粮均为2019年产国产大豆,品质良好,储粮环境条件接近,见表1。

表1 试验仓与对照仓储粮情况表

1.2 试验方法

设定仓温达到上限值20℃时内环流系统启动,仓温达到下限18℃时内环流系统关闭。2020年7月6日首次运行,8月31日试验结束。试验期间利用粮情检测系统记录仓温、仓湿、粮堆表层粮温、最高粮温、整仓平均粮温变化情况,检查内环流系统运行情况,记录系统运行时间。

2 试验结果分析

2.1 试验期间仓温、仓湿及粮温变化情况

根据表2～表4数据,内环流控温试验结束后,09号试验仓与13号对照仓相比,试验仓仓温上升幅度高于对照仓0.7℃;试验仓平均粮温上升幅度低于对照仓1.0℃;试验仓最高粮温上升幅度高于对照仓0.8℃;试验仓表层粮温上升幅度高于对照仓0.8℃;试验仓粮堆2层均温上升幅度低于对照仓4.4℃;试验仓、对照仓3、4层粮温升温幅度均不大,每周上升幅度在0.2℃～0.4℃,符合粮温变化规律。

表2 09号试验仓内环流控温数据记录表

表3 13号对照仓内环流控温数据记录表

表4 两仓内环流试验后粮情数据变化对比分析表

表5 两仓内环流运行时长及能耗情况表

综合分析,09号试验仓收购入库结束后受气候影响,未达到粮堆蓄冷目标值(蓄冷目标值:整仓平均粮温-3℃～0℃),内环流运行前整仓平均粮温4.8℃,粮堆3、4层平均粮温为2.0℃。13号对照仓经过冬季通风蓄冷,内环流运行前整仓平均粮温2.0℃,粮堆3、4层平均粮温为-3.3℃。试验仓相比对照仓粮堆内部冷源较少,因此仓温、表层粮温上升幅度较对照仓略高。但09号试验仓在粮堆内部冷源较少情况下,整仓平均粮温上升幅度仍比对照仓低1.0℃,充分证明仓内顶聚氨酯发泡密闭隔热改造后,仓房整体保温隔热性能得到有效提高。

2.2 两仓内环流系统运行时长及能耗情况

试验仓、对照仓内环流控温系统运行均为56 d,其中09号试验仓累计运行61.8 h,平均每天运行1.1 h,电耗210 kW·h,单位能耗0.034 kW·h/t,吨粮费用0.03元;13号对照仓累计运行306.7 h,平均每天运行5.5 h,电耗306.7 kW·h,单位能耗0.143 kW·h/t,吨粮费用0.13元。综合上述数据分析,09号试验仓完成仓内顶聚氨酯发泡密闭隔热改造后,有效阻隔了来自仓顶的大部分热量,仓房保温隔热性能大幅提高,延缓了仓内空间冷源的流失速率,缩短了内环流控温系统的运行时间,节约了能耗。

3 维修改造成本情况

从表6可以看出,09号试验仓内顶聚氨酯发泡密闭隔热改造成本21.57万元,高于13号对照仓屋面“两涂一布”密闭隔热改造费用,但从实际应用情况来看,试验仓密闭隔热效果要优于对照仓。

表6 两仓维修改造成本分析表

4 试验效果分析

4.1 试验仓吨粮成本费用较低

09号试验仓内环流控温吨粮费用0.03元/t,13号对照仓内环流控温吨粮费用0.13元/t。试验仓吨粮费用比对照仓低0.1元/t,以20万吨储粮规模计算,每年可节约控温费用2万元。

4.2 试验仓消除仓内“冷凝水”问题

敦化直属库每年2月～3月仓内易出现“冷凝水”,原因:一是秋、冬季节交替期间,仓内外温差较大,机械降温通风时粮堆内部湿热空气直接接触屋面彩钢保温板,易产生“冷凝水”或冰霜。二是春、夏季节交替期间,仓内外温差较大,屋面彩钢保温板搭接缝隙处易产生“冷凝水”。为有效解决此问题,敦化直属库根据粮情及气温变化情况适时开展自然通风、分阶段进行降温通风,取得一定的效果,但仍然无法彻底解决“冷凝水”问题。09号试验仓内顶聚氨酯发泡密闭隔热改造完成后,因聚氨酯发泡保温层为无缝隙硬质壳体,且导热系数低,仓内未出现“冷凝水”现象,彻底解决了“冷凝水”影响储粮安全问题,为安全储粮提供了有力的保障。

4.3 试验仓有利于秋、冬机械降温通风

09号试验仓内环流控温系统累计运行61.8 h,13号对照仓内环流控温系统累计运行306.7 h。试验仓与对照仓相比运行时长缩短244.9 h。受内环流影响,粮堆内部气体向下运动,控温通风时间越长,温度向下运动越快,内环流控温后,9号试验仓粮堆2层上升5.3℃,13号对照仓粮堆2层粮温上升幅度9.7℃,运行时长的缩短有效减缓了试验仓粮堆表层热量向粮堆2层运行的速度。因秋、冬季节机械降温通风关键在于排出粮堆表层、2层积热,2层粮温低有利于缩短秋冬季节机械通风运行时长,减少机械通风电力能耗。

5 试验结论

仓内顶聚氨酯发泡密闭隔热改造后,仓房保温隔热性能提升明显,在内环流控温、机械通风应用中,有效减少了电力能耗费用,营造了低温、干燥储粮环境,避免了季节转换期间仓内“冷凝水”现象,解决了高大平房仓彩钢保温板屋面易渗漏问题,为储粮安全提供了有力的保障。