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摘 要
随着人民生活水品的日益提高，人们对绿色食品需求越来越强烈，这就要求科学储粮要与时俱进。我库于2017年安装了“内环流控温/环流熏蒸集成控制系统”并应用于稻谷的储存管理上。这里主要对内环流自动控温系统在稻谷中的应用进行分析，并与利用空调进行控温的方法进行对比。
关键字：内环流 稻谷 空调 效益 温度
我库位于山东西部齐河县，属于暖温带半湿润季风气候区。主要气候特点是四季分明，气候温和，冷热季和干湿季明显。
内环流控温储粮技术是指在气密性良好的储粮仓房内，冬季利用自然冷源降低粮温，当仓温升高后，利用环流风机吸出粮堆底部冷气，平衡仓温，达到防止粮面结露，实现低温或准低温储粮的技术。
高温会促进稻谷脂肪酸值增加，引起品质下降。加工大米的等级也明显降低。水分和温度越高，脂肪酸值上升，品质下降就越明显。稻谷在储藏期间也会发生黄变，这与他的温度和水分有着密切关系。稻谷在储藏期间，尤其是夏秋季节。往往会发热、霉变、生芽、导致稻谷品质劣变，丧失生命力，造成重大损失。我库在利用空调制冷的基础上，于2017年又安装了内环流自动控温系统，并对两项控温系统进行了应用、分析、对比，并且取得了显著的效果。
1 材料
1.1试验仓房
13号仓为试验仓，配备内环流自动控温系统；14号仓为对照仓，配备空调制冷系统。
13、14号仓房情况一致。长40.7m,宽21.7m,顶高10.6m，库门高3.6m,存粮线5m,设计仓容3000T。风道布置，地上笼式一机两道，共十道。墙体砖混，地面水泥，混凝框架。
1.2储粮情况
13、14号仓储粮情况见表1
表1.储粮情况
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仓号
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品种
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产地
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数量
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储存方式
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入库水分
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入库时间
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13
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粳稻
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黑龙江
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2427709吨
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散存
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15.0%
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2017.12.1
|
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14
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粳稻
|
黑龙江
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2485783吨
|
散存
|
14.9%
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2017.11.30
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1.3试验设备情况
1.3.1内环流自动控温系统：内环流自动控温系统由控制系统、保温管路系统、保温循环风机系统、连接电缆系统冀安装辅料等组成，下面对其核心部件进行重点介绍。
控制系统：
控制系统由温度传感器、控制柜、控制单元、液晶显示屏等组成。
（1） 温度传感器：安装在仓内两面以上廒间中间位置，用于检测仓内粮面上温度，并向控制单元发送温度信号。
（2） 控制柜：安装在仓外墙廒间中间位置，用户实现系统各运行动作。
（3） 控制单元：安装在控制柜内，用户接受温度传感器信号，并根据信号判断发出各运行命令，同事存储各项运行参数。
（4） 液晶显示屏：安装在控制柜中间门上，用户显示廒间号、设备运行参数、设置信息等。
保温循环风机系统：
保温循环风机系统为整个系统提供循环动力，由循环风机、保温壳体、电支架等组成。
（1） 循环风机：实现了凉风的循环，依据安装位置及进风口方式科根据现场实际情况选择安装。循环风机5台。主要参数：功率：0.75KW 安装形式：卧式法兰连接 电机：铝合金材质风机：铝合金材质 循环风量：1000m³/h
（2） 循环风机保温壳体：循环风机保温壳体实现了循环风机的保温功能，采用一体化设计方案，与循环风机组装形成一体，壳体内壁与循环风机之间填充聚氨酯发泡，有效防止了冷源的散失。壳体材料采用304不锈钢，外观美观、耐腐蚀。风机保温壳能够有效减低冷热量损失，减少冷凝水现象。
（3） 电机支架：电机支架通过膨胀螺栓固定在廒间外墙体上，为整个保温循环风提供支撑。
1.3.2空调制冷系统
4台制冷量14000W，最大输入功率7600W,额定电压380V，额定电源50Hz的空调，有8个出风口，平均分布于仓内吊顶上。
1.3.3粮温检测装置
13、14号仓测温装置一致，采用电子测温系统，由10趟电缆，每趟6根，每根分四层，每仓共计240个测温点，仓内中央上方一米处装有仓内温、湿度传感器。
2 方法
2.1试验方法
13号试验仓将内环流系统设置到自动模式，在仓温高于22℃时风机开启，低于20℃时风机关闭，利用冬季通风形成的“冷芯”在环流风机的作用下，自粮堆底部从通风地笼抽出冷气，经过保温管注入仓房上部空间，使仓内上下空气在闭合的循环系统中运行，不与外界空气接触，达到调节粮温的作用。
14号对照仓，在日间仓温高于22℃时，视情况开启2-4台空调，仓温低于20℃时关闭，夜间温度较低不使用空调。
试验仓和对照仓在5月28日，同时开启内环流自动控温系统和空调制冷系统，直至6月28日，14号对照仓出库。在这期间用以上方法进行对比试验。
3 实验结果
3.1试验期间温湿度情况
表2. 13号仓，5月底到6月底温湿度变化情况
（温度℃ 湿度% 最大粮温梯度值℃/m）
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日期
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外温
|
外湿
|
仓温
|
仓湿
|
一温
|
二温
|
三温
|
四温
|
平均温度
|
最大粮温梯度值
|
|
2018-5-28
|
29
|
35
|
24.5
|
59
|
21.8
|
9.5
|
6.4
|
10.7
|
12.1
|
12.4
|
|
2018-6-1
|
29
|
37
|
22.5
|
57
|
18.5
|
13.0
|
7.2
|
10.7
|
12.4
|
7.5
|
|
2018-6-4
|
32
|
38
|
21.5
|
25
|
17.6
|
17.0
|
8.2
|
10.6
|
13.4
|
10.4
|
|
2018-6-8
|
29
|
65
|
21.5
|
25
|
16.6
|
19.3
|
11.4
|
10.8
|
14.5
|
9.5
|
|
2018-6-11
|
21
|
60
|
21.5
|
34
|
18.7
|
19.7
|
12.0
|
10.5
|
15.2
|
9.0
|
|
2018-6-14
|
26
|
64
|
21.5
|
30
|
17.1
|
19.0
|
15.0
|
10.8
|
15.5
|
7.0
|
|
2018-6-19
|
28
|
63
|
21.5
|
30
|
16.8
|
17.9
|
19.9
|
12.3
|
16.7
|
9.3
|
|
2018-6-22
|
33
|
32
|
20.5
|
29
|
18.7
|
16.9
|
20.0
|
14.4
|
17.5
|
10.1
|
|
2018-6-25
|
32
|
64
|
20.5
|
30
|
20.9
|
16.2
|
19.6
|
17.1
|
18.4
|
9.3
|
表3. 14号仓，5月底到6月底温湿度变化情况
（温度℃ 湿度%最大粮温梯度值℃/m）
|
日期
|
外温
|
外湿
|
仓温
|
仓湿
|
一温
|
二温
|
三温
|
四温
|
平均温度
|
最大粮温梯度值
|
|
2018-5-28
|
29
|
35
|
26.5
|
54
|
21.9
|
9.9
|
7.9
|
11.5
|
12.8
|
11.8
|
|
2018-6-1
|
29
|
37
|
26.0
|
53
|
20.5
|
6.3
|
8.2
|
11.7
|
12.7
|
9.5
|
|
2018-6-4
|
32
|
38
|
29.0
|
58
|
22.9
|
10.9
|
8.4
|
11.8
|
13.5
|
11.7
|
|
2018-6-8
|
29
|
65
|
27.0
|
45
|
22.0
|
11.4
|
8.4
|
11.7
|
13.4
|
10.1
|
|
2018-6-11
|
21
|
60
|
24.0
|
53
|
22.0
|
11.8
|
8.6
|
11.9
|
13.6
|
9.1
|
|
2018-6-14
|
26
|
64
|
23.0
|
48
|
21.6
|
12.3
|
8.8
|
12.0
|
13.7
|
8.9
|
|
2018-6-19
|
28
|
63
|
26.5
|
49
|
23.2
|
12.9
|
9.1
|
12.1
|
14.3
|
10.7
|
|
2018-6-22
|
33
|
32
|
24.5
|
47
|
22.5
|
13.3
|
9.3
|
12.2
|
14.3
|
9.3
|
|
2018-6-25
|
32
|
64
|
25.0
|
45
|
23.2
|
13.7
|
9.5
|
12.4
|
14.7
|
11.3
|
3.2设备运行情况
表4. 13号仓内环流自动控温系统开启情况
（运行时间h）
|
日期
|
开启风机数量
|
运行时间
|
|
2018-5-28至2018-6-8
|
5台
|
278
|
|
2018-6-11至2018-6-27
|
5台
|
399
|
备注：仓温未低于20℃，系统一直开启状态
表5. 14号仓空调开启情况
（运行时间h）
|
日期
|
开启空调数量
|
运行时间
|
|
2018-5-28至2018-5-31
|
4台
|
29.5
|
|
2018-6-1至2018-6-8
|
4台
|
47.5
|
|
2018-6-11
|
2台
|
7
|
|
2018-6-12至2018-6-27
|
4台
|
89.5
|
备注：仓温未低于20℃，系统一直开启状态
3.3数据分析对比
3.3.1仓温变化：试验期间13号仓仓温从24.5℃降到20.5℃，降幅达到4℃；14号仓仓温从26.5℃降到25.0℃，降幅达到1.5℃。
3.3.2仓湿变化：试验期间13号仓仓湿从59%降到30%，降幅达到29%；14号仓仓湿从54%下降到45%，降幅达到9%。
3.3.3一层粮温变化（表层）：试验期间13号仓一层粮温从21.8℃降到20.9℃，降幅达到0.9℃；14号仓一层粮温从21.9℃上升到23.2℃，上升1.3℃。
3.3.4二层粮温变化：试验期间13号仓二层粮温从9.5℃上升到16.2℃，上升6.7℃；14号仓二层粮温从9.9℃上升到13.7℃，上升3.8℃。
3.3.5三层粮温变化：试验期间13号仓三层粮温从6.4℃上升到19.6℃，上升13.2℃；14号仓三层粮温从7.9上升到9.5℃，上升1.6℃。
3.3.6四层粮温变化（底层）：试验期间13号仓四层粮温从12.1℃上升到18.4℃，上升6.3℃；14号仓四层粮温从12.8℃上升到14.7℃，上升1.9℃。
3.3.7整仓平均粮温：试验期间13号仓平均粮温从12.1℃上升到18.4℃，上升6.3℃；14号仓平均粮温从12.8℃上升到14.7℃,上升1.9℃。
3.3.8最大粮温梯度值：试验期间13号仓最大粮温梯度值从12.4℃/m降到9.3℃/m，降幅达到3.1℃/m；14号仓最大粮温梯度值从11.8℃/m下降到11.3℃/m，降幅达到0.5℃/m。
3.3.9设备耗能：根据已知额定功率和试验记录设备工作时间，可计算得出13号仓耗电量2538度,14号仓耗电量6433度
4 结论探讨
4.1通过试验的对比，发现使用内环流自动控温系统的仓温和仓湿，比空调仓下降幅度大，能更好的维持储粮环境。
4.2 13号仓在试验期间表层温度下降0.9℃，14号空调仓上升。在6月份外温不断上升的情况下，一层粮温仍能略有下降。
4.3 13号仓二温、三温、四温和平均粮温较14号仓上升幅度较大，主要是由于内环流自动控温系统利用粮堆“冷芯”在粮堆气体不断的自下而上循环的原因。
4.4 13仓粮温最大梯度值较14号仓下降明显，表明粮堆内粮食温差逐渐减小，可有效防止个别位置因温差过大引起结露霉变情况。
4.5通过已知的设备额定功率和统计的设备工作时间，（结合 “谷” “平” “峰” “极”电价）计算可得出13号仓内环流自动控温系统用电量2538度，电费2499元，单位成本1.02元/t；14号仓空调用电量6433度，电费4547元，单位成本1.83元/吨，使用费用要比空调仓低，经济效益明显。
5 经验建议
5.1 内环流自动控温系统使用的前提是要有足够的冷源。利用自然冷空气作为冷源，这就要求在冬季要抓住合理的通风时机要充分的积蓄冷源，建议利用机械通风将粮食的平均温度降到5℃以下或更低。
5.2我国仓房气密性普遍较差，在短期内又无法改变其现状，制约着很多技术的应用推广。仓房的密封性能也是内环流自动控温系统使用效果的关键，当冷空气自下而上不断循环时，由于较差的仓房气密性，会损失一部分冷空气，从而影响使用效果和使用时长，这就需要对门窗孔洞进行气密性的改造。利用泡沫加塑料薄膜对门窗进行气密性处理，是相对经济且有效的方法。
5.3要准确掌握好内环流自动控温系统温度的设定和开启时机，此次试验在5月底开始进行，内环流的温度设定上限22℃，下线20℃。通过此次历时一个月的试验，发现“冷芯”的消耗较快，没有达到预期的使用时长，建议在日后的使用中将设备上限下限的温度向上调整2-3℃，并在气温最高的7、8月份开始使用。
5.4内环流自动控温系统使用前要合理的布置通风道，对新入仓的粮食进行清理，这样是减少通风死角的有效方法，若对于通风过程中的死角部位，建议采用单管风机组或加插导风管进行引风，或在粮层阻力较小部位的粮面采取局部压盖措施，增加粮层阻力，迫使气流穿过粮层阻力较大的部位，或对杂质集聚部位的粮食进行清理，以利于通风死角的消除。
参考文献：
[1]邹军顺，李伟，杜文华 内环流控温系统应用效果初探[J]，粮食加工 2016（4）。
[2]丁常依，陈巧丽，吴卫平，等 平房仓空调控温安装方式的探索[J]，粮食储藏 2012（4）
[3]周永杰，高大平房仓储粮中“冷心”现象的形成与应用，中国粮油学会第二次学术年会（储藏分卷）论文集 2002
[4]郭均钧，郭兴海 环流管道的选材和安装对稻谷储藏的影响[J]，粮食科技与经济 2011（6）
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