高大平房倉屋面自動控溫系統改造*

劉興勇 包 勇 劉向前 周黔光 張鐵軍 袁 強 劉孝武 楊 斌 鮑安慶 陳 偉 熊學宏 張先果 胡 濤 李 慧 侯云成

(1 中央儲備糧貴陽直屬庫有限公司 550000)(2 中國儲備糧管理集團有限公司貴州分公司 550081)(3 貴州食品工程職業學院 551400)(4 國家糧食和物資儲備局湖北局三七三處 441300)

隨著科技的發展與時代的進步,我國現代化糧倉建設的腳步日益加快,控溫儲糧技術作為我國現代化糧食儲藏技術的重要組成部分正在被廣泛使用,控制倉溫對糧溫的影響成為我們的研究方向。

空調控溫是目前的主流技術,但能耗及成本投入大,中央儲備糧貴陽直屬庫有限公司貴安分公司通過在屋面加裝自動控溫系統,減少太陽直射屋面的熱量,降低倉內空間溫度,從而起到節能降耗的作用,效果顯著。

1 原理

1.1 遮陽網工作原理

遮陽網利用其疏松多孔的結構特點遮擋陽光,即利用其反光面和不透光性,使一定時間段內直射屋頂的熱量以一定比例降低,有效阻擋太陽輻射并吸收輻射熱量,降低屋面受太陽直射帶來的能量上升。利用熱空氣上升的原理,將積存在遮陽網周圍的熱空氣從網隙帶走。

1.2 自動噴霧系統工作原理

噴霧機是利用流速大、壓強小的原理制成的,讓空氣從小孔迅速流出,小孔附近的壓強小,容器里液面上方的空氣壓強大,液體就沿小孔下邊的細管上升,從細管的上口流出后,受氣流的沖擊,被噴成霧狀。

自動噴霧系統在降溫工作中,根據預先設定的啟動溫度控制指標,屋面溫度達到設定的啟動溫度目標值時,噴霧機自動啟動霧化功能,以最大效率進行降溫;屋面溫度降低至設定的停機溫度目標值后,噴霧機自動停止。整個系統在高溫天氣不斷循環降溫,從而達到控溫目的。

1.3 研究意義

控溫儲糧是當前儲糧的主流技術,空調、谷冷等控溫技術能耗大、成本高,我們應尋求其他的低成本控溫技術,以降低儲糧成本,提高儲糧效益,減少能耗,促進行業良性發展。

2 材料和方法

2.1 試驗倉房基本情況

試驗選取倉房條件相似的中央儲備糧貴陽直屬庫有限公司貴安分公司5號倉和7號倉。5號倉為試驗倉,屋面加裝自動控溫系統;7號倉為對照倉,屋面不做任何處理。兩棟倉房均為高大平房倉,長53.7 m,寬29.2 m,裝糧線高7.5 m,結構完全一致,外墻及隔熱措施相同,均未安裝空調。其中5號倉現存稻谷5281 t,儲糧高度5.77 m;7號倉現存稻谷6438 t,儲糧高度7.0 m。每倉安裝1.5 kW軸流風機4臺,保溫密閉門窗,密閉性能良好。兩棟倉冬季蓄冷較好,5號倉整倉平均糧溫為12.7℃,表層糧溫為20.2℃;7號倉整倉平均糧溫為11.7℃,表層糧溫為20.3℃。

2.2 遮陽網及噴霧系統設計

屋面遮陽網采用HDPE(高密度聚乙烯)材質,長寬與屋面長寬相當,架空層高20 cm。遮陽網示意圖見圖1、圖2、圖3。

圖1 屋面遮陽網示意圖

圖2 遮陽網結構示意圖

圖3 安裝遮陽網后的屋頂

對照倉僅對倉房進行密閉隔熱處理,試驗倉加裝屋面噴霧控溫系統,噴霧系統在降溫工作中,根據降溫溫感指令,達到降溫要求的溫度時,噴霧機自動啟動將水霧化,以最大效率進行降溫,溫度降低至控溫要求后,噴霧機自動停止,整個系統在溫控調節器的控制下不斷循環降溫,從而達到控溫目的。

3 結果與分析

3.1 溫度對比分析

從2021年5月21日開始試驗,到9月10日結束試驗,共112 d。期間兩倉溫度變化見表1。從表1中可以看出,兩倉屋面溫度在試驗開始階段分別為17.5℃和18.0℃,相差不到1℃。隨著氣溫的不斷上升,屋面溫度也隨之升高,溫差最大在7月21日,當日氣溫為33.6℃,5號倉、7號倉屋面溫度分別為37.0℃和57.0℃,相差20℃。由此可見,自動控溫系統在氣溫較高時,能有效阻擋太陽輻射熱,且氣溫越高,輻射越強,效果越明顯。

表1 試驗數據記錄表 (單位:℃)

3.2 倉溫對比分析

自5月21日開始試驗以來,兩倉倉溫變化見圖4。從圖4中可以看出,5號倉、7號倉基礎倉溫分別為20.0℃和21.5℃,相差1.5℃。隨著氣溫的變化,倉溫在緩慢上升,對照倉倉溫較試驗倉高3℃～4℃,且試驗倉倉溫變化較為平緩,維持在27℃以下,對照倉倉溫受氣溫的影響較大。由此可見,太陽直射屋面的對照倉溫度傳導較快,試驗倉在遮陽網的阻隔下,倉溫受到架空層氣溫的影響較小,變化平緩。

圖4 試驗倉與對照倉倉溫變化情況

3.3 整倉平均糧溫變化分析

隨著氣溫上升,糧溫受環境溫度及倉溫影響均逐步上升(圖5),其中5號倉整體平均糧溫上升3.8℃,7號倉上升3.9℃。

圖5 試驗倉與對照倉平均糧溫變化情況

3.4 表層糧溫變化對比分析

表層糧溫變化主要受倉溫影響,從圖6可以看出,5號倉、7號倉初始表層糧溫分別為19.9℃、20.3℃,幾乎無溫差。試驗期間,兩倉表層糧溫均有所上升,7號倉倉溫變化幅度較大,致使表層糧溫變化幅度也較大,5號倉變化則較平緩,起伏較小,5號倉、7號倉試驗結束時表層糧溫分別為23.8℃、26.0℃,溫差達到2.2℃。

圖6 試驗倉與對照倉表層糧溫變化情況

3.5 兩倉控溫效果分析

根據監測數據可以看出,兩倉倉溫均未超過當日大氣氣溫,整體控溫效果理想。其中5號倉屋面溫度、倉內溫度及表層糧溫均低于7號倉,整體糧情5號倉更容易控制。

3.6 耗電情況分析

從表2可以看出,整個試驗周期,5號倉總耗電563 kW·h,噸糧耗電0.12 kW·h/t,根據我庫當地電費單價核算,噸糧電費為0.07元/t,可見該系統耗能較低,是一種可行的節能措施。

表2 5號倉耗電情況統計 (單位:kW·h)

3.7 耗水情況分析

從表3可以看出,整個試驗周期,5號倉總耗水318.8 m3,噸糧耗水0.06 m3/t,根據我庫當地水費單價核算,噸糧水費為0.26元/t,可見該系統耗能較低,是一種可行的倉節能措施。

表3 5號倉耗水情況統計 (單位:m3)

根據水電能耗分析,加裝自動控溫系統后噸糧費用為0.33元/t,控溫成本低,值得推廣。

4 結論

屋面自動控溫系統是一種行之有效的節能措施,具有造價低、安裝方便、成效顯著等優點?？稍谖髂系貐^進一步研究推廣。