粮仓专用空调结合内环流控温技术应用探析

吴文强 黄明智 林小龙 潘刚 杨建国 黄早异 李燕

【摘要】本文通过研究内、外机均在仓外的粮仓专用空调（相当于小型谷物冷却机）结合内环流的综合技术应用，确保东南地区能够安全、稳定、经济地达到准低温乃至低温储粮。本技术应用彻底解决了一般空调在控温过程中的安全性、稳定性问题，在达到更好的控温效果的同时，提升了控温的经济效益。

【关键词】粮仓专用空调；内环流；控温；东南地区

东南地区因气候因素，夏季要达到准低温或低温储粮，控温的难度大、成本高。如何为东南地区提供一套安全、稳定、经济的控温解决方案，迫在眉睫。

当前，粮库在进行控温技术应用过程中，大多数使用的是家用空调或工业空调（以下简称一般空调），这些空调均由仓内内机和仓外外机组成。由于储备粮仓空调运行的环境较差，如粉尘较多、熏蒸作业等，这些不利环境对空调内机的破坏力非常大，受影响的部位主要是仓内内机的电路板及电线线路等电气元件，空调使用的安全性、运行效率及使用寿命都大大降低。如果空调遭到破坏，轻则空调内机漏水，重则发生火灾事故，这些都将直接威胁到安全储粮。虽然，各粮库对空调进行了如安装接水盘、铺防火毯、制作防火罩等安全防護措施，但仍无法彻底解决一般空调存在安全隐患。一般空调因在仓内的运行环境较差，在使用2～3年之后，所耗用的功率也随之大大增加，维护维修费用也随之增高。因此，应用内外机均在粮仓外的粮仓专用空调就显得尤为重要。

1试验仓选择

在中央储备粮邵武直属库有限公司（以下简称本单位）选择二座类型一致的仓房为试验仓、对照仓。

1.1仓房情况

试验仓、对照仓均为平房仓，长50m，宽20m，堆粮线4m，仓墙厚50cm，仓顶水泥预制板架空式隔热层。通风系统为单侧一机三道地上笼，共4组。仓顶1.1kW轴流风机3台。

空调安装情况：其中，试验仓18#仓安装2台粮仓专用空调，制冷功率5.3kW/台，制冷量13kW/台；对照仓24#仓安装4台格力牌空调，制冷功率2kW/台，制冷量5kW/台。

1.2储粮情况

试验仓18#仓储藏2016年产晚籼稻，数量2 327t；对照仓24#仓储藏2015年产晚籼稻，数量2 336t。

2试验方法与数据分析

2.1试验过程中的主要技术应用

2.1.1设施设备改造

2.1.1.1环流管道的隔热改造

试验1 8#仓外所有的环流管道进行保温隔热处理，保温材料的隔导热系数在0.05W/m·k以下，保温材料外部进行外部防护处理，以防止风雨侵蚀。经过多种材料对比，选择性价比较高的复合硅酸盐做为保温材料，保温材料厚度为10cm；保温材料的外部使用0.5cm的铝板进行全封闭防护；经测试隔热效果在17℃左右。

2.1.1.2保温管安装注意事项

确保保温效果的同时做到美观大方。安装时注意：保温材料除达到导热系数的要求外，还应具有柔性好、可塑性强的特点，能够适应变径交接处、弯管等不同部位的保温处理；保温材料安装时要注意分段的保温材料之间不能留有缝隙；外部防护材料（铝板）必须现场制作，注意各个弯头处理以及环流风机等特殊部位处理，确保工艺到位；保温材料与外部防护材料之间不能留有缝隙。

2.1.1.3粮仓专用空调安装

在试验18#仓的背阳面安装2台粮仓专用空调，2台专用空调安装的水平位置：2台空调的间距以及2台空调距仓墙的间距均相等（即将仓房三等分）；2台专用空调安装的垂直位置：空调仓内送风口距仓顶30cm左右，空调进气口在送风口下方60cm（设备出产时已固定）。

2.1.1.4专用空调安装注意事项。

专用空调的自重较一般空调大，设计安装方案时要考虑墙体承重问题；安装时注意做好孔洞的密封处理，送风口、进气口制作的双层槽管应与仓墙做好密封处理，同时便于薄膜的装、拆。

2.1.2相关技术应用

2.1.2.1冬季蓄冷

试验18#仓于2016年10月18日开始入库，2016年11月7日入库满仓，入库过程中及入库结束后，使用7.5kW离心风机进行均衡水分及降温通风，并于冬季气温最低的时段进行蓄冷，通风结束后的粮温对比情况见表1。

2.1.2.2春夏季保冷

春季气温开始回升时，进行门窗、孔洞等密闭隔冷保冷。

2.1.2.3启用专用空调结合内环流进行控温

本试验开始之前试验仓与对照仓均使用一般空调进行控温。试验18#仓环流管保温及专用空调安装施工于2017年8月23日结束。试验仓专用空调连续开机试机一周，测试专用空调的安全性、稳定性。通过一周试机，专用空调运行情况良好。试机结束后开始进行专用空调结合内环流控温性能测试；同时，制定经、济性对比方案，根据两座仓的具体情况，确定试验仓专用空调开启一台结合内环流进行控温，制冷量13.5kW，功率5.3kW，在对比时段内，前5d24h进行内环流，后4h专用空调运行期间启动内环流；对照仓一般空调开启3台，制冷量15kW，功率6kW（对照仓未安装保温管，未启动内环流）。试验仓未安装专用空调之前使用一般空调控温；对照仓夏季全程使用一般空调进行控温。

2.1.2.4专用空调使用过程中的注意事项

注意事项包括两点：一是专用空调仓内送风风阀调节送风方向时应与粮面平行或适度朝上，不能朝下对着粮面送风；二是专用空调风量较高，降温速度快，要注意出风口下方及其送风方向对应粮堆的粮情检查，尤其是设备启动运行的初期，可以通过定期松动粮面，防止温差过大引起的结露。

2.2相关数据分析

2.2.1控温均温数据分析

2017年8月29日至2017年9月13日，试验仓运用专用空调结合内环流进行控温，分析试验仓控温数据，不难看出，试验仓使用专用控调结合内环流控温均温效果良好：一是对表层粮温控温效果显著，同时，在一定程度上降低了表层粮温。试验前8月29日试验仓表层平均粮温20℃，表层最高粮温23.2℃，最低粮温17.7℃；9月13日试验结束时，试验仓表层平均粮温20℃，表层最高粮温23.1℃，最低粮温17.2℃；试验仓表层平均粮温没有变化，最高粮温降低0.1℃，最低粮温降低0.5℃。对照仓表层平均粮温升高0.9℃，最高粮温升高0.8℃，最低粮温升高1.1℃；二是内环流起到较好的均温效果。对比试验仓前后数据，中层最高粮温由22.2℃均衡至20.5℃，底层最高粮温由23.2℃均衡至18.3℃，对其它层点粮温也起到了较好的均温效果；三是内环流充分运用了冷心作用，辅助了专用空调控温。而且在内环流过程中，冷心“损失”不大，试验仓专用控调结合内环流控温冷心平均温度只升高了0.6℃，且仍处于低温状态，粮情稳定。具体控温、均温数据情况见表2。

2.2.2經济性对比数据分析

2017年9月5日至2017年9月13日，两仓进行经济性对比运行（注：2017年9月14日起试验仓开始做熏蒸准备，试验对比结束）。

试验18#仓运行1台13.5kW专用空调，功率5.3kW，运行时段早上9点至晚上22点，用电量680kW·h；对照24#仓运行3台5kW一般空调，总功率6kW，运行时段早上9点至晚上22点，用电量702kW·h；试验仓使用专用空调能耗略低于一般空调。

3结果分析

3.1安全性、稳定性方面分析

试验中24#仓因一台空调出现较大的故障，无法开机使用。后期经济性对比只能开启3台运行，一般空调的稳定性稍差。内、外机均在仓外专用空调受仓内不良环境的影响较小，专用空调的安全性、稳定性优于一般空调。

3.2经济性方面分析

粮仓专用空调达到经济运行的原理：一是利用仓内已制冷的“冷”空气做为专用空调制冷空气的来源，降低了机器运行能耗；二是充分运用内环流技术后，粮堆冷心被充分利用，在本试验的经济性运行中也证明了专用空调的功率略小于一般空调也能达到同样或更好的控温效果。专用空调结合内环流技术在能耗方面可以做到与一般空调持平或者更低；三是如果使用制冷量比一般空调稍大的专用空调，在达到设定温度后，专用空调自动停机，降低了能耗。本试验中，一般空调安装4台（5kW/台），专用空调安装2台（13.5kW/台）。一般空调因其制冷量较小，要达到控温要求，需全部4台全部连续开机。而专用空调制冷量大，可以在双机运行达到预定温度后，只开启1台进行单机运行制冷控温，降低能耗的同时，能达到同样或更好的控温效果。

3.3综合分析

安装1台13.5kW的专用空调费用在2.35万元（本试验仓型实际使用1台13.5kW专用空调即可），4台一般空调含安装费用在2.2万元。通过对本库一般空调使用情况进行汇总分析，一般空调在粮仓使用的寿命在5～8年，每年的维护维修费用逐年增高；专用空调的使用寿命参照本库谷冷机的使用情况，将达到15～20年，每年维护保养费用较低；虽然专用空调一次性投资稍大，但综合分析投资、运行成本，专用空调的投资综合成本将小于一般空调。

3.4使用条件参数及范围分析

3.4.1制冷量要求

专用空调的制冷量可以与一般空调匹数相当或略低10%以内；如使用专用空调结合内环流控温，根据仓房不同的隔热性能以及冷心情况，专用空调制冷量按每平方米15～18W配置，可以达到较好的控温效果，达到经济运行模式。

3.4.2仓房条件

要求在可以达到蓄冷、保冷要求的仓房使用；冬季蓄冷条件要求中心平均粮温降至5℃以下，能达到2～C以下的仓房内环流效果更佳；仓房的隔热围护结构达到准低温仓的有关要求。

3.4.3内环流要求

夏季开始内环流时，中心冷心平均粮温与表层平均粮温之间的平均温差在8℃及以上，温差越大，内环流效果越好。夏季充分利用内环流将粮堆的冷心充分进行利用，可以降低能耗，同时达到更好的控温效果。

3.4.4环流管道要求

使用仓外环流管道进行内环流的仓房，环流管道要求进行有效的保温处理，保温材料的隔导热系数应在0.06W/m·k（厚度在10cm）以下为宜，保温材料外部要进行外部防护处理，以防止风雨侵蚀。

3.5技术工艺流程分析

3.5.1冬季蓄冷

冬季进行阶梯式通风降温，并在冬季气温最低的时段将中心粮温降至预定值。

3.5.2春季保冷

春季气温即将开始回升时，及时进行隔热密闭，进行保冷。

3.5.3夏季综合使用冷心

综合分析本库运用内环流技术情况，采用准低温储藏工艺时，夏季使用冷心阶段分为：

初夏，当仓温超过24%，在白天气温较高时段开启专用空调并启动环流风机下行式通风，仓温低于22℃时，停止使用专用空调，环流风机可选择时段继续运行。

夏季高温季节，根据表层粮温的情况，连续或阶段开启专用空调并启动环流风机下行式通风，专用空调设定温度（23±1）℃，当仓温低于23℃时专用空调自动停机，环流风机继续运行。

夏末，当仓温超过24℃，在白天气温较高时段开启专用空调并启动环流风机下行式通风，仓温低于22℃，停止使用专用空调，环流风机可选择时段继续运行。

3.5.4秋季通风

进入秋季，停止使用专用空调和内环流，进行阶梯式通风降温，同时进行粮面翻耙，为冬季蓄冷做好充分准备。

4结论

专用空调结合内环流控温技术在安全性、稳定性方面优于一般空调。专用空调结合内环流控温技术运行的经济性与一般空调相比也具有优势，能耗可以做到与一般空调持平或更低，专用空调配置的总功率可以与一般空调相当或略低（10%以内）。内环流技术的充分运用及专用空调技术的不断提升，该技术应用的经济性仍有较广的开发空间。

从投资综合成本、维护保养等方面的综合评价。专用空调结合内环流控温技术的综合投资及运行成本优于一般空调。专用空调结合内环流的技术工艺可以为东南地区提供了安全、稳定、经济的控温解决方案。通过该技术应用成果的逐步推广，将取得较好的经济、社会效益。

本次试验受安装时间限制，设备运行对比的时间稍短，下一步将对本应用进行全程试验分析，做进一步的探索，继续做专用空调和一般空调功率相同或专用空调功率更低一些试验。在对比过程中充分运用内环流技术，从而进一步提升专用空调结合内环流的经济性，力争进一步降低专用空调的功率配置。进一步提升专用空调的机械性能，试用高能效、变频式专用空调，提升专用空调的经济性。同时在本库及分库高大平房仓、浅圆仓等不同的仓型进行推广应用，充分发挥这些仓型冷心充裕的优点，发挥内环流在控温及降低能耗中所起的作用。