王平坪 陈忠南 王文强 谭达川 李 岩

(1 武汉轻工大学 430023)(2 中央储备粮漳州直属库有限公司 363105)

中央储备粮漳州直属库有限公司地处福建东南沿海地区，属亚热带海洋性季风气候，年平均降雨量1315 mm，年平均气温20.6℃，夏季气温高、湿度大、时间长，年平均最高气温28℃，夏季最高气温达40℃。为解决南方高温高湿地区玉米、大豆储粮度夏管理难度大的问题，2008年开始研发和应用仓内环流均衡温湿度技术，有效解决了玉米、大豆等粮食度夏期间湿热转移导致的发霉发热问题。2013年以来，积极推广控温气调储粮技术，将空调控温、气调储粮与仓内环流技术结合，探索适合南方高温高湿地区的科学储粮新模式。

经过多年的应用研究，空调控温技术作为实现低温储粮的重要方式之一已获得普遍认可，空调控温技术在仓温和表层粮温的控制以及储粮品质保质减损方面的作用显著[1～4]。众多的报道显示，稻谷[5～7]、玉米[8～10]、大豆[11]均可通过空调制冷控温的方式实现安全度夏、延缓品质的变化。本研究通过2017～2019年在漳州库开展的空调控温实仓试验，分析不同仓型中的空调应用效果及其影响因素，为梳理空调控温与氮气气调组合模式在应用中的优点及不足提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验仓房及粮种

试验仓房包含平房仓和立筒仓两种仓型，每种仓型的尺寸相同，储藏的粮食种类有稻谷、小麦和玉米，平房仓采用吊顶及仓壁和屋面的隔热处理，情况见表1。

表1 仓房基本情况

1.2 空调设备

试验仓1号仓和12号仓在粮食入库时仓内，已安装4台单冷型挂壁式空调，制冷量：5200 W，2018年空调作业停止后2个试验仓的空调更换为单冷型分体式壁挂空调，数量仍为4台，制冷量7260 W。立筒仓601号仓配置1台直流变频风管机，制冷量：7200 W。

平房仓南北墙各安装2台空调，立筒仓空调安装在进人孔旁边顶梁上。

1.3 试验方法

1.3.1 仓房及粮面的隔热处理 平房仓安装菱镁板吊顶，在仓内壁粘贴PE保温棉铝膜板进行保温隔热，屋面刷隔热反射涂料。立筒仓上通廊隔热，在外露半圆刷隔热反射涂料，屋面刷隔热反射涂料。仓房的窗户及风机口均使用加厚泡沫板及薄膜密封。

平房仓粮面覆盖PE/PA尼龙共计五层薄膜压盖达到气密和隔热作用，在粮面四周布置打孔PVC管连接环流熏蒸机实现氮气仓内环流平衡粮堆表层湿度，防止内结露。

1.3.2 冬季机械通风降温 利用冬季低温条件，选择适宜的通风时机，使用吸出式的通风方式，分阶段进行通风降温，2017年、2018年冬季分别将试验仓平均粮温控制在16.4℃和18.6℃以下，为下一年度控温储藏蓄冷。

1.3.3 氮气气调作业 每年4月开启制氮设备，向仓房内充氮气至浓度98%以上。4月～10月为气调储粮阶段，整个气调过程中根据氮气浓度变化情况适时进行补气，保证氮气的有效浓度。

1.3.4 夏季空调控温 12号仓2017年4月入仓后，6月初即开启空调进行控温作业。2018年～2019年在1号、12号、601号试验仓中开展了空调控温储藏实仓应用效果研究。2018年在以往空调储粮应用的经验基础上确定了开机时间、开机温度等参数，2019年根据前一年的应用情况对运行参数进行了调整。试验仓空调运行参数见表2。

表2 试验仓2017～2019年空调运行参数

1.3.5 粮情检测 采用粮情检测系统对所有供试仓房的温度变化情况进行全程监测和记录，测温布点按照《粮油储藏技术规范》执行。使用普通温度计和数显式温湿度计对外温和仓温进行测定。粮情检测每周两次，每次测定选择8:00～9:00时间段进行，注意观察各测温点的数据，出现较多温度异常点时尽快检查和更换温度传感器，以保证数据的准确性。

2 结果与分析

2.1 空调控温应用效果分析

2.1.1 平房仓三温变化分析 12号试验仓与8号对照仓2017年的三温变化情况见图1。从图1可以看出，试验仓和对照仓的粮温变化趋势一致，呈现表层粮温>底层粮温>中上层粮温>中下层粮温的规律；试验仓与对照仓的仓温在开启空调前基本一样，空调启用后有了明显的差别，最大温度差2.8℃；试验仓新粮入库后进行了通风降温处理，因此基础粮温低于对照仓，试验仓新粮第一年度夏的粮温上升幅度明显大于对照仓，因启用空调在一定程度上减缓了升温幅度，使得试验仓的表层粮温虽增幅较大但一直低于对照仓。

图1 平房仓2017年4月～12月三温变化曲线

2018年对试验仓1号仓、12号仓及对照仓8号仓进行了全年的三温变化情况分析，见图2。粮堆各层温度的变化规律与2017年相同。2018年仓温的变化在空调开启前基本一致，空调开启后，对照仓8号仓的仓温明显高于试验仓1号仓和12号仓，最大温差达5.6℃；2019年3号仓的仓温无明显差别。2018年的粮堆温度变化规律基本一致，为8号仓表层温度>12号仓表层温度>1号仓表层温度，粮堆表层均温差别明显，两个试验仓的表层均温在26℃以下，对照仓的表层均温在28.4℃以下；整仓均温试验仓与对照仓的温差低于0.8℃。

图2 平房仓2018年三温变化曲线

2.1.2 立筒仓三温变化情况 立筒仓的三温变化情况见图3。2018年和2019年5月～10月开启空调期间，试验仓601号仓的仓温明显低于对照仓608号仓，差值范围3.0℃～5.1℃。试验仓和对照仓表层均温的差别在2018年5月～6月比较明显，温差约4℃，之后的变化趋势基本一致，在空调控温作业期间有细微差别，温差在0.8℃以下。两年内粮堆温度变化规律一致，底层粮温(12层)的变化幅度最大，其次是表层(1层)，中间层(6、7层)的变化幅度相对较小。开启空调在一定程度上减缓了夏季表层粮温的变化幅度，601号仓在启用空调期间表层粮温低于底层粮温，其余时段均高于底层粮温，对照仓608号仓在8月～9月高温时期表层粮温由5月～6月的低于底层粮温变为高于底层粮温，且对照仓在2018年12月时还发生了中间层出现高温点的情况。

图3 立筒仓2018年～2019年三温变化曲线

2.1.3 不同粮种的控温效果比较 在仓型及尺寸、仓房隔热措施、空调配置相同的条件下，对储藏不同粮种的平房仓(1号仓稻谷、12号仓玉米)的空调控温效果进行比较。1号仓和12号仓分别于2017年9月和2017年4月完成储粮入库。2017年冬季(2017.10.20～2018.2.8)完成机械通风作业后，两仓的仓温、表层均温及整仓均温都非常接近且呈现相同的变化趋势，直至5月空调开机后开始出现明显的差别(见图2)。在空调开机温度及运行模式相同的情况下，1号仓的仓温及表层均温在2018年空调运行期间均明显低于12号仓，6月～8月仓温的差值范围在1.5℃～2.5℃。2018年10月分阶段机械通风作业后，1号仓和12号仓的仓温及表层粮温又逐渐达到相同水平，2019年空调运行期间(5.20～10.16)，两仓仓温变化不规律，但12号仓表层均温及整仓均温都呈现出高于1号仓的状态。由此可见，在相同的仓房条件及空调运行条件下，玉米仓的仓温及表层粮温要高于稻谷仓。

2.2 空调控温能耗分析

试验期间，各试验仓的空调运行能耗情况见表3。2018年空调运行时开机温度统一设置为25℃，但在度夏过程中出现了结露现象，2019年对平房仓和立筒仓的空调开机温度都进行了调整。2018年1号仓和12号仓的日均吨粮电耗分别为0.0168 kW·h/t和0.0124 kW·h/t，2019年将空调开机温度调至26℃后，1号仓和12号仓的日均吨粮电耗比2018年有所下降，分别为0.0119 kW·h/t和0.0037 kW·h/t。立筒仓受外温的影响更为突出，因此2019年的空调开机温度根据实际情况设置为27℃或28℃，在整个空调运行期间，两仓的日均吨粮电耗分别为0.0082 kW·h/t和0.0040 kW·h/t，开机温度调高2℃～3℃，运行能耗下降50%。

表3 试验仓空调运行能耗分析

3 讨论与小结

3.1 不同粮食品种空调控温效果的差异性

不同粮食品种的热特性和吸附特性等物理性质存在差异，这些性质与空调的控温效果密切相关[12]。稻谷和玉米相比，玉米粒因胚部占比较大，生命活动更加旺盛，储藏稳定性比稻谷差。嘉兴库的空调控温储藏玉米试验显示，将空调温度设置为22℃～24℃，可将粮堆上层平均粮温控制在25℃以下[9]。温州库的玉米实仓控温储藏试验也表明，空调温度设定为23℃，并将粮面用砻糠包压盖，可以将上层粮温控制在24℃以下[8]。成都库空调控温储藏稻谷探索中，采用仓温高于25℃开启、仓温低于23℃停用空调的模式，可将粮堆上层均温控制在22℃以下[3]。长乐库在空调控温储藏稻谷时，将空调温度设置为22℃，将空调仓的仓温控制在了24℃以下[13]。已有报道的实仓试验展现的都是单一粮种的控温效果，即使是同一储粮区，因仓型、隔热措施、空调类型等的差异，无法分析不同粮种空调控温效果的差异性。

漳州库的实仓试验中，在前一年冬季机械通风后稻谷仓和玉米仓粮温基本相同的情况下，稻谷仓和玉米仓的仓温及表层粮温都表现出了差异，2018年和2019年空调运行期间，两仓的表层粮温都存在明显差异，差值范围在0.5℃～1.8℃。海口库的实仓试验也有类似的结果，相同的仓房及空调运行条件下，2018年5～7月玉米仓的表层均温比稻谷仓高了2℃～3℃，2019年5～7月份玉米仓的表层均温比稻谷仓高了3℃～4℃(数据尚未发表)。可见，在其他条件相同的情况下，储粮种类的差异也会导致空调控温效果的不同。

3.2 空调开机温度对控温效果及能耗的影响

在试验过程中，不同年份的空调开机温度根据粮情进行了调整。平房仓2017年和2018年空调温度设置为25℃，2019年提高了1℃，立筒仓则由2018年的25℃调整为2019年的27℃，从三年同期的数据(表4)来看，空调开机温度的提高并未引起仓温及表层均温的显著变化，平房仓2019年的表层粮温反而比2018年同期的低，立筒仓因开机温度提高了2℃，2019年的仓温及表层粮温比2018年同期要高。

表4 不同年份试验仓的仓温及粮堆表层均温 (单位：℃)

从空调运行能耗来看，提高了空调开机温度之后，平房仓和立筒仓的能耗降低了很多，1号仓和12号仓日均吨粮电耗分别下降了29.2%和70.2%，601号仓的日均吨粮电耗下降了51.2%。

综上所述，在实仓应用中，仓房隔热条件良好的情况下，第一年度夏使用空调较好地控制了表层粮温后，第二年适当提高开机温度既可保证控温目标的实现，也能达到节能降耗的目的。

3.3 小结

3.3.1 在高温高湿储粮区夏季高温季节开启空调，可以有效控制仓温和表层粮温的上升幅度。平房仓(29 m×42 m)使用4台制冷量5200 W壁挂式空调可将表层粮温控制在26℃以下，立筒仓(R12 m、H34.25 m)使用1台制冷量7200 W变频风管机可将表层粮温控制在27℃以下。

3.3.2 立筒仓粮堆底层和表层的温度变化幅度都比较大，在夏季高温季节开启空调，可实现对表层粮温的控制，使其变化幅度和温度值低于底层的幅度和温度。

3.3.3 在相同的仓型和空调运行条件下，稻谷仓的控温效果优于玉米仓。

3.3.4 空调温度的设置可根据气温的变化及粮情的变化适时做出调整，降低能耗的同时也可防止因粮堆温差过大导致结露的发生。