糧倉專用空調結合內環流控溫技術應用探析

吳文強 黃明智 林小龍 潘剛 楊建國 黃早異 李燕

【摘要】本文通過研究內、外機均在倉外的糧倉專用空調（相當于小型谷物冷卻機）結合內環流的綜合技術應用，確保東南地區能夠安全、穩定、經濟地達到準低溫乃至低溫儲糧。本技術應用徹底解決了一般空調在控溫過程中的安全性、穩定性問題，在達到更好的控溫效果的同時，提升了控溫的經濟效益。

【關鍵詞】糧倉專用空調；內環流；控溫；東南地區

東南地區因氣候因素，夏季要達到準低溫或低溫儲糧，控溫的難度大、成本高。如何為東南地區提供一套安全、穩定、經濟的控溫解決方案，迫在眉睫。

當前，糧庫在進行控溫技術應用過程中，大多數使用的是家用空調或工業空調（以下簡稱一般空調），這些空調均由倉內內機和倉外外機組成。由于儲備糧倉空調運行的環境較差，如粉塵較多、熏蒸作業等，這些不利環境對空調內機的破壞力非常大，受影響的部位主要是倉內內機的電路板及電線線路等電氣元件，空調使用的安全性、運行效率及使用壽命都大大降低。如果空調遭到破壞，輕則空調內機漏水，重則發生火災事故，這些都將直接威脅到安全儲糧。雖然，各糧庫對空調進行了如安裝接水盤、鋪防火毯、制作防火罩等安全防護措施，但仍無法徹底解決一般空調存在安全隱患。一般空調因在倉內的運行環境較差，在使用2～3年之后，所耗用的功率也隨之大大增加，維護維修費用也隨之增高。因此，應用內外機均在糧倉外的糧倉專用空調就顯得尤為重要。

1試驗倉選擇

在中央儲備糧邵武直屬庫有限公司（以下簡稱本單位）選擇二座類型一致的倉房為試驗倉、對照倉。

1.1倉房情況

試驗倉、對照倉均為平房倉，長50m，寬20m，堆糧線4m，倉墻厚50cm，倉頂水泥預制板架空式隔熱層。通風系統為單側一機三道地上籠，共4組。倉頂1.1kW軸流風機3臺。

空調安裝情況：其中，試驗倉18#倉安裝2臺糧倉專用空調，制冷功率5.3kW/臺，制冷量13kW/臺；對照倉24#倉安裝4臺格力牌空調，制冷功率2kW/臺，制冷量5kW/臺。

1.2儲糧情況

試驗倉18#倉儲藏2016年產晚秈稻，數量2 327t；對照倉24#倉儲藏2015年產晚秈稻，數量2 336t。

2試驗方法與數據分析

2.1試驗過程中的主要技術應用

2.1.1設施設備改造

2.1.1.1環流管道的隔熱改造

試驗1 8#倉外所有的環流管道進行保溫隔熱處理，保溫材料的隔導熱系數在0.05W/m·k以下，保溫材料外部進行外部防護處理，以防止風雨侵蝕。經過多種材料對比，選擇性價比較高的復合硅酸鹽做為保溫材料，保溫材料厚度為10cm；保溫材料的外部使用0.5cm的鋁板進行全封閉防護；經測試隔熱效果在17℃左右。

2.1.1.2保溫管安裝注意事項

確保保溫效果的同時做到美觀大方。安裝時注意：保溫材料除達到導熱系數的要求外，還應具有柔性好、可塑性強的特點，能夠適應變徑交接處、彎管等不同部位的保溫處理；保溫材料安裝時要注意分段的保溫材料之間不能留有縫隙；外部防護材料（鋁板）必須現場制作，注意各個彎頭處理以及環流風機等特殊部位處理，確保工藝到位；保溫材料與外部防護材料之間不能留有縫隙。

2.1.1.3糧倉專用空調安裝

在試驗18#倉的背陽面安裝2臺糧倉專用空調，2臺專用空調安裝的水平位置：2臺空調的間距以及2臺空調距倉墻的間距均相等（即將倉房三等分）；2臺專用空調安裝的垂直位置：空調倉內送風口距倉頂30cm左右，空調進氣口在送風口下方60cm（設備出產時已固定）。

2.1.1.4專用空調安裝注意事項。

專用空調的自重較一般空調大，設計安裝方案時要考慮墻體承重問題；安裝時注意做好孔洞的密封處理，送風口、進氣口制作的雙層槽管應與倉墻做好密封處理，同時便于薄膜的裝、拆。

2.1.2相關技術應用

2.1.2.1冬季蓄冷

試驗18#倉于2016年10月18日開始入庫，2016年11月7日入庫滿倉，入庫過程中及入庫結束后，使用7.5kW離心風機進行均衡水分及降溫通風，并于冬季氣溫最低的時段進行蓄冷，通風結束后的糧溫對比情況見表1。

2.1.2.2春夏季保冷

春季氣溫開始回升時，進行門窗、孔洞等密閉隔冷保冷。

2.1.2.3啟用專用空調結合內環流進行控溫

本試驗開始之前試驗倉與對照倉均使用一般空調進行控溫。試驗18#倉環流管保溫及專用空調安裝施工于2017年8月23日結束。試驗倉專用空調連續開機試機一周，測試專用空調的安全性、穩定性。通過一周試機，專用空調運行情況良好。試機結束后開始進行專用空調結合內環流控溫性能測試；同時，制定經、濟性對比方案，根據兩座倉的具體情況，確定試驗倉專用空調開啟一臺結合內環流進行控溫，制冷量13.5kW，功率5.3kW，在對比時段內，前5d24h進行內環流，后4h專用空調運行期間啟動內環流；對照倉一般空調開啟3臺，制冷量15kW，功率6kW（對照倉未安裝保溫管，未啟動內環流）。試驗倉未安裝專用空調之前使用一般空調控溫；對照倉夏季全程使用一般空調進行控溫。

2.1.2.4專用空調使用過程中的注意事項

注意事項包括兩點：一是專用空調倉內送風風閥調節送風方向時應與糧面平行或適度朝上，不能朝下對著糧面送風；二是專用空調風量較高，降溫速度快，要注意出風口下方及其送風方向對應糧堆的糧情檢查，尤其是設備啟動運行的初期，可以通過定期松動糧面，防止溫差過大引起的結露。

2.2相關數據分析

2.2.1控溫均溫數據分析

2017年8月29日至2017年9月13日，試驗倉運用專用空調結合內環流進行控溫，分析試驗倉控溫數據，不難看出，試驗倉使用專用控調結合內環流控溫均溫效果良好：一是對表層糧溫控溫效果顯著，同時，在一定程度上降低了表層糧溫。試驗前8月29日試驗倉表層平均糧溫20℃，表層最高糧溫23.2℃，最低糧溫17.7℃；9月13日試驗結束時，試驗倉表層平均糧溫20℃，表層最高糧溫23.1℃，最低糧溫17.2℃；試驗倉表層平均糧溫沒有變化，最高糧溫降低0.1℃，最低糧溫降低0.5℃。對照倉表層平均糧溫升高0.9℃，最高糧溫升高0.8℃，最低糧溫升高1.1℃；二是內環流起到較好的均溫效果。對比試驗倉前后數據，中層最高糧溫由22.2℃均衡至20.5℃，底層最高糧溫由23.2℃均衡至18.3℃，對其它層點糧溫也起到了較好的均溫效果；三是內環流充分運用了冷心作用，輔助了專用空調控溫。而且在內環流過程中，冷心“損失”不大，試驗倉專用控調結合內環流控溫冷心平均溫度只升高了0.6℃，且仍處于低溫狀態，糧情穩定。具體控溫、均溫數據情況見表2。

2.2.2經濟性對比數據分析

2017年9月5日至2017年9月13日，兩倉進行經濟性對比運行（注：2017年9月14日起試驗倉開始做熏蒸準備，試驗對比結束）。

試驗18#倉運行1臺13.5kW專用空調，功率5.3kW，運行時段早上9點至晚上22點，用電量680kW·h；對照24#倉運行3臺5kW一般空調，總功率6kW，運行時段早上9點至晚上22點，用電量702kW·h；試驗倉使用專用空調能耗略低于一般空調。

3結果分析

3.1安全性、穩定性方面分析

試驗中24#倉因一臺空調出現較大的故障，無法開機使用。后期經濟性對比只能開啟3臺運行，一般空調的穩定性稍差。內、外機均在倉外專用空調受倉內不良環境的影響較小，專用空調的安全性、穩定性優于一般空調。

3.2經濟性方面分析

糧倉專用空調達到經濟運行的原理：一是利用倉內已制冷的“冷”空氣做為專用空調制冷空氣的來源，降低了機器運行能耗；二是充分運用內環流技術后，糧堆冷心被充分利用，在本試驗的經濟性運行中也證明了專用空調的功率略小于一般空調也能達到同樣或更好的控溫效果。專用空調結合內環流技術在能耗方面可以做到與一般空調持平或者更低；三是如果使用制冷量比一般空調稍大的專用空調，在達到設定溫度后，專用空調自動停機，降低了能耗。本試驗中，一般空調安裝4臺（5kW/臺），專用空調安裝2臺（13.5kW/臺）。一般空調因其制冷量較小，要達到控溫要求，需全部4臺全部連續開機。而專用空調制冷量大，可以在雙機運行達到預定溫度后，只開啟1臺進行單機運行制冷控溫，降低能耗的同時，能達到同樣或更好的控溫效果。

3.3綜合分析

安裝1臺13.5kW的專用空調費用在2.35萬元（本試驗倉型實際使用1臺13.5kW專用空調即可），4臺一般空調含安裝費用在2.2萬元。通過對本庫一般空調使用情況進行匯總分析，一般空調在糧倉使用的壽命在5～8年，每年的維護維修費用逐年增高；專用空調的使用壽命參照本庫谷冷機的使用情況，將達到15～20年，每年維護保養費用較低；雖然專用空調一次性投資稍大，但綜合分析投資、運行成本，專用空調的投資綜合成本將小于一般空調。

3.4使用條件參數及范圍分析

3.4.1制冷量要求

專用空調的制冷量可以與一般空調匹數相當或略低10%以內；如使用專用空調結合內環流控溫，根據倉房不同的隔熱性能以及冷心情況，專用空調制冷量按每平方米15～18W配置，可以達到較好的控溫效果，達到經濟運行模式。

3.4.2倉房條件

要求在可以達到蓄冷、保冷要求的倉房使用；冬季蓄冷條件要求中心平均糧溫降至5℃以下，能達到2～C以下的倉房內環流效果更佳；倉房的隔熱圍護結構達到準低溫倉的有關要求。

3.4.3內環流要求

夏季開始內環流時，中心冷心平均糧溫與表層平均糧溫之間的平均溫差在8℃及以上，溫差越大，內環流效果越好。夏季充分利用內環流將糧堆的冷心充分進行利用，可以降低能耗，同時達到更好的控溫效果。

3.4.4環流管道要求

使用倉外環流管道進行內環流的倉房，環流管道要求進行有效的保溫處理，保溫材料的隔導熱系數應在0.06W/m·k（厚度在10cm）以下為宜，保溫材料外部要進行外部防護處理，以防止風雨侵蝕。

3.5技術工藝流程分析

3.5.1冬季蓄冷

冬季進行階梯式通風降溫，并在冬季氣溫最低的時段將中心糧溫降至預定值。

3.5.2春季保冷

春季氣溫即將開始回升時，及時進行隔熱密閉，進行保冷。

3.5.3夏季綜合使用冷心

綜合分析本庫運用內環流技術情況，采用準低溫儲藏工藝時，夏季使用冷心階段分為：

初夏，當倉溫超過24%，在白天氣溫較高時段開啟專用空調并啟動環流風機下行式通風，倉溫低于22℃時，停止使用專用空調，環流風機可選擇時段繼續運行。

夏季高溫季節，根據表層糧溫的情況，連續或階段開啟專用空調并啟動環流風機下行式通風，專用空調設定溫度（23±1）℃，當倉溫低于23℃時專用空調自動停機，環流風機繼續運行。

夏末，當倉溫超過24℃，在白天氣溫較高時段開啟專用空調并啟動環流風機下行式通風，倉溫低于22℃，停止使用專用空調，環流風機可選擇時段繼續運行。

3.5.4秋季通風

進入秋季，停止使用專用空調和內環流，進行階梯式通風降溫，同時進行糧面翻耙，為冬季蓄冷做好充分準備。

4結論

專用空調結合內環流控溫技術在安全性、穩定性方面優于一般空調。專用空調結合內環流控溫技術運行的經濟性與一般空調相比也具有優勢，能耗可以做到與一般空調持平或更低，專用空調配置的總功率可以與一般空調相當或略低（10%以內）。內環流技術的充分運用及專用空調技術的不斷提升，該技術應用的經濟性仍有較廣的開發空間。

從投資綜合成本、維護保養等方面的綜合評價。專用空調結合內環流控溫技術的綜合投資及運行成本優于一般空調。專用空調結合內環流的技術工藝可以為東南地區提供了安全、穩定、經濟的控溫解決方案。通過該技術應用成果的逐步推廣，將取得較好的經濟、社會效益。

本次試驗受安裝時間限制，設備運行對比的時間稍短，下一步將對本應用進行全程試驗分析，做進一步的探索，繼續做專用空調和一般空調功率相同或專用空調功率更低一些試驗。在對比過程中充分運用內環流技術，從而進一步提升專用空調結合內環流的經濟性，力爭進一步降低專用空調的功率配置。進一步提升專用空調的機械性能，試用高能效、變頻式專用空調，提升專用空調的經濟性。同時在本庫及分庫高大平房倉、淺圓倉等不同的倉型進行推廣應用，充分發揮這些倉型冷心充裕的優點，發揮內環流在控溫及降低能耗中所起的作用。