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智能通风技术在保水降温通风中的实践应用

文档作者：罗智洪１卢兴稳１林荣华３邬昌荣４郑志华２文档来源：１中国储备粮管理总公司云南分公司２中央储备粮曲靖直属库３成都比斯特科技有限公司４四川省粮食学校		点击数：	更新时间： 2021年03月23日
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智能通风技术在保水降温通风中的实践应用＊
罗智洪１　卢兴稳１　林荣华３　邬昌荣４　郑志华２
（１　中国储备粮管理总公司云南分公司　６５０２２８）
（２　中央储备粮曲靖直属库　６５５０００）
（３　成都比斯特科技有限公司　６１０１００）
（４　四川省粮食学校　６１００８１）
摘　要　智能通风系统自动采集大气温湿度和监控粮情变化，按构建模型进行智能分
析，自动捕捉通风时机进行通风；通风过程中，根据流出气体温湿度等反馈的即时粮情、大
气温湿度等数据，判断是否继续通风，从而避免了低效通风、无效通风和有害通风，取得了
在降温通风中减少水分损耗、节能降耗的良好效果。
关键词　智能通风　保水　降温　节能降耗
　　冬季降温通风是应用较为广泛和成熟的储粮技
术，引入的大气温度和绝对湿度决定控温、控湿的
效果，但大气温湿度不断变化，难以捕捉合适的通
风时机。解决此问题，需具备较高储粮技术水平的
工作人员根据大气温湿度和粮情的变化情况进行开
机和关机，而通风机会多集中于夜间，需工作人员
长时间值守。技术水平的欠缺、工作的繁琐和长时
间值守造成的疲惫，可能导致开机时机把握不准，
错过最佳通风时机，停机时机把握不准形成低效通
风、无效通风和有害通风。因此，智能通风因其优
势逐渐取代了人工控制的保水降温通风。
２０１２年～２０１３年，在中储粮云南分公司的指
导下，曲靖库对库内１０栋仓房进行了智能化通风
系统改造，２０１３年４月投入使用，２０１３年９月～
２０１４年１月，按照试验方案，在１９、２０、２１、２４、
２５号仓进行了智能通风保水降温试验。与对照１
号仓相比，智能通风在降低粮温、防止通风过程中
造成的大量水分损失、节能降耗、提高通风效率、
降低劳动强度等方面取得了较好的效果。
１　材料与方法
曲靖地区全年平均气温１８℃，最高温度很少
超过３０℃，最低温度－２℃，年温差小、日温差
大、空气干燥等高原气候特点显著。每年１１月到
翌年２月全年气温最低，平均气温在１０℃以下的
时间约有４５ｄ左右，是冬季保水降温通风的最佳
时机。
１．１　试验仓房及设备
试验仓１９、２０、２１、２４号仓和对照仓１号仓的
通风网为一机两道“∪”形地上笼，通风道间距４ｍ
（２５仓为５ｍ）；仓房前后两端各安装有１台轴流风
机（０．５５ｋＷ，１４５０ｒ／ｍｉｎ，８６６７ｍ３／ｈ，１６９Ｐａ），共
４台，用于冬季降温通风和夏季排除积热。因２１号
仓有２台轴流风机损坏、２３仓有１台轴流风机损坏，
故在试验中未使用。试验仓和对照仓仓房和设备基
本情况见表１。
１．２　试验粮食（见表２）
·２８·
＊ 通讯地址：昆明市西山区广福路广福商业中心一期Ａ７栋
第４３卷　智能通风技术在保水降温通风中的实践应用
１．３　智能通风系统
智能通风仓改造除安装自动控制设备外，还安
装了风速仪、转速仪和进出风口温湿度传感器。智
能通风系统使用粮情测控系统全天候定时监测采集
即时粮情数据，包括粮温、仓温、仓间相对湿度、
粮食水分和大气温湿度。粮食扦样水分为人工录入
的实验室检测值，通风中系统以流入、流出气体的
湿含量差和实际流量计算扦样时间点至当前的水分
变量，从而确定当前水分。按不同通风目的构建的
控温控湿模型，主要包括引入气体温度边界条件、
结露控制边界条件、水分控制边界条件等。
表１　供试仓房和设备基本情况
基本情况
仓　　号
１９　２０　２１　２４　２５　１
轴流风机使用数量（台） ４　４　２　３　４　４
通风口数量（个） ６　６　６　６　４　４
长（ｍ） ５１．３　５１．３　５１．３　５１．３　４１．８　３２．６
宽（ｍ） １９．８　１９．８　１９．８　１９．８　１４．６　１９．６
高（ｍ） ６　６　６　６　５　５
储粮数量（ｔ） ３６２３　３７３９　３６０７　３５３９　１８７３　１８６３
　　表２　供试仓房储粮基本情况
储粮基本情况
仓　　号
１９　２０　２１　２４　２５　１
品　种粳稻粳稻粳稻粳稻粳稻粳稻
产　地曲靖曲靖曲靖湖北曲靖曲靖
入库时间（年） ２０１２　２０１０　２０１２　２０１０　２０１１　２０１３
出糙率（％） ７９．６　７８．６　７６．７　７７．８　８１．４　８０．６
杂质（％） ０．５　０．８　０．８　１．０　０．８　０．７
脂肪酸值
［（ＫＯＨ／干基）
／（ｍｇ／１００ｇ）］
２１．１　１８．１　２０．８　１９．６　１８　１６．９
２　方法
２．１　通风方法
按云南分公司业务处制定的控温方案，冬季通
风控温分三阶段进行。第一阶段９月底至１０月初
利用夜间冷空气排除积热，控制仓温和表层粮温，
实现表层粮温１８℃以下；第二阶段在１１月至１２
月间全仓控湿降温，实现平均粮温１３℃以下；第
三阶段抓住翌年１月至２月的低温时机全仓控湿降
温，实现平均粮温９℃以下。试验仓和对照仓均采
用轴流风机吸出式通风。
试验中，根据降温效果和水分变化优化模型和
参数设置，力求实现降温效果最佳、能耗最低、水
分减量最小。
２．２　数据处理
除工作人员设置试验仓参数和关注运行情况
外，计算机通过智能通风系统自动控制整个降温过
程，自动记录试验数据；试验结束后，从系统数据
库中导出数据进行处理分析。１号仓由通风经验丰
富的保管员专人负责，根据测温系统提供的数据及
天气情况，人工开启通风装置通风，同时记录通风
时间；试验结束后，从测温系统导出通风过程的粮
温变化数据进行分析处理。
２．３　水分检测
根据储粮品质检验的规定，粮面设置１２个取
样点，分上、中、下三层，上层距粮面５０ｃｍ，中
层取粮堆高１／２处，下层距离地面５０ｃｍ，通风前
和通风后各测定粮食水分１次。
图１　１９号仓智能通风平均粮温变化曲线
３　结果与分析
３．１　通风过程中全仓平均粮温变化
通风作业中气温、平均粮温和流出气温的变化
情况见图１～图５。
从图１～图５可以看出，智能通风自动捕捉到
的通风时机，粮温与气温始终保持一定的差距，未
发生吸入高温气体造成粮温回升现象；通风一定时
间后，平均粮温均下滑，流出气温也随平均粮温下
滑且远高于大气温度。表明智能通风成功避免了有
害通风和无效通风。１９、２０、２１、２４号仓流出气
·２９·
粮　食　储　藏　２０１４ （３）
图２　２０号仓智能通风平均粮温变化曲线
图３　２１号仓智能通风平均粮温变化曲线
图４　２４号仓智能通风平均粮温变化曲线
图５　２５号仓智能通风平均粮温变化曲线
温接近甚至高于平均粮温，说明冷空气在仓内吸热
充分。而２５号仓风机使用配置数太高（４６３ｔ粮／
台），冷空气在粮堆内流速太快吸热不充分，流出
气温低于平均粮温。
刚开始通风时，流出气温迅速上升，平均粮温
稍有上升，是因仓温、表层粮温在１０月～１１月未
通风受气温影响降幅大所致。中途停机后再次作
业，流出气温较前次停机时大幅下降，故停机期间
在仓温、表层粮温降至高温层粮堆气体露点前，应
寻求机会作业，缩小温差。
３．２　通风中的层温变化
通风中各层平均粮温、全仓最高粮温变化见图
６～图１０。
时间：２０１３／１２／１６～２０１４／１／１４
图６　１９号仓智能通风层温变化
时间：２０１３／１２／１６～２０１３／１２／３１
图７　２０号仓智能通风层温变化
时间：２０１３／１２／２３～２０１３／１２／３１
图８　２１号仓智能通风层温变化
时间：２０１３／１２／１７～２０１３／１２／３１
图９　２４号仓智能通风层温变化
时间：２０１３／１２／１４～２０１３／１２／３１
图１０　２５号仓智能通风层温变化
图６～图１０表明：通风中大气温度始终低于
最低层的粮温，成功避免了有害通风和无效通风；
·３０·
第４３卷　智能通风技术在保水降温通风中的实践应用
轴流风机缓速降温是层温推动降温的过程，下方粮
温大幅下降，带动上方粮温的下降，层温差１．８℃
以内才结束通风。至１２月３１日，２５号仓层温差
４．５４℃且表层粮温降幅小，需继续通风。
１９号仓最高粮温降幅稍大，其它仓均较小，
研究通风记录发现，最高粮温均处于第四层通风道
间的通风死角。第四层粮温先快速下降，在温差缩
小后，不但不降反而回升，降低最高粮温需更长时
间通风和热平衡。２５号仓第四层粮温快速反弹与
风道间距较大且堆粮高度较低有关。
３．３　通风后的粮温和水分
因人工通风不能完全避免无效通风和有害通风
所致，对照仓通风后粮温比试验仓粮温最高值高
１．１５℃，比试验仓粮温平均值７．６１℃高２．０４℃。
试验仓最高层温差０．９℃ ～１．６８℃，对照仓为
２．９８℃，智能通风降温后粮温均匀性优于人工通风
降温。
表３　通风前后的粮温和水分
仓　　号
１９　２０　２１　２４　２５　１
通风前平均粮温（℃） １３．２６　１２．５４　１０．８５　１１．８３　１０．７１　１４．３９
通风后平均粮温（℃） ８．５　７．４８　８　７．１４　６．９４　９．６５
通风前最高粮温（℃） １９．１９　１６．８８　１６．３８　１７．５６　１４．６９　１９．０６
通风后最高粮温（℃） １２．９３　１５．１８　１４．５６　１５．０６　１２．５　１４．３８
通风前最高层温差（℃）３．０６　２．０５　４．７７　２．９９　１．３１　３．３７
通风后最高层温差（℃）１．６８　０．９　１．２１　１．２２　４．５４　２．９８
通风前水分（％） １４．５０　１３　１３．１０　１３．２０　１３．６０　１３．４
通风后水分（％） １４．３　１２．９　１３．１　１３．１　１３．５　１３．１
３．４　能耗对比
表４　降温能耗对比情况
温度、水分
仓　　号
１９　２０　２１　２４　２５　１
通风时间（ｈ） １７９．１　１８５．４　１３６．５　１６７　１０６　１９４．８
总电耗（ｋＷ·ｈ） ３９４　４０７．９　１５０．１５　２７５．５５　２３３．２　４２８．５６
通风前平均粮温（℃） １３．２６　１２．５４　１０．８５　１１．８３　１０．７１　１４．３９
通风后平均粮温（℃） ８．５　７．４８　８　７．１４　６．９４　９．６５
全仓平均粮温降幅（℃） ４．７６　５．０８　２．８５　４．６９　３．７７　４．７４
通风中内外温差平均值（℃） ６．８７　６．２３　５．３　５．６８　５．１８　７．９
降温单位能耗（ｋＷ·ｈ）／ （℃·ｔ）０．０２３　０．０２２　０．０１５　０．０１８　０．０３３　０．０４９
轴流风机配置（ｔ／台） ９０６　９３５　１８０４　１１８０　４６３　４６１
　　对照仓单位能耗是试验仓的１．５倍～３倍，说
明智能通风较人工通风节能。２５号仓与对照仓相
比，储粮吨位、轴流风机配置均相近，而对照仓单
位能耗是２５号仓的１．５倍；降温幅度是２５号仓的
１．２６倍，与通风时间是２５号仓的１．８３倍严重不
对称；２５ 号仓内外平均温差由５．１８℃ 下降到
３．７７℃，而对照仓内外平均温差７．９℃ 下降
４．７４℃。证明人工通风时机把握不准是造成单位能
耗高、降温效果差的主要原因。
试验结果表明，轴流风机配置越高，单位能耗
越高。轴流风机配置以８００ｔ／台～１０００ｔ／台较为适
宜。配置太低，冷资源利用不充分，粮温单位降幅
小；配置太高，冷空气在粮堆中滞流时间短，吸热
不充分。
３．５　降温通风过程中粮食保水效果比较
从表５可以看出：通风中内外温差、原始水分
对水分变量影响明显，内外温差越高，水分减量越
大；原始水分越高，水分减量越大。在曲靖相对干
燥的条件下，所有水分减量都在２‰以内，基本实
现了保水的效果。
表５　试验仓通风后水分变化
仓　　号
１９　２０　２１　２４　２５
通风前水分（％） １４．５０　１３　１３．１０　１３．２０　１３．６０
通风中最大内外温差（℃）１３．４１　１２．３５　６．２７　１０．３　９．２１
水分减量（ｔ） ７．１５９　５．３７９ 增量０．３　１．７５８　１．９７８
水分损耗（‰） １．９８　１．４４　０　０．５　１．０５
４　问题与讨论
４．１　因曲靖特殊的气候和夏季全仓密闭储藏，储
粮度夏后除表层粮温２２℃～２３℃偏高外，其余各
层粮温１３℃～１８℃和全仓平均粮温１７℃左右均偏
低，而９月底至１０月初，夜间最低气温低于１３℃
的机会极少，故以排除仓间积热为主，避免气温下
降引起的仓间结露。但应把握降温幅度，避免上下
层因温差高而结露。
４．２　因３８０Ｖ动力电故障造成第二阶段通风延后
和云南冻雨天气造成第三阶段通风提前，通风开始
时内外温差较大，造成水分损失较预计稍高，如
·３１·
粮　食　储　藏　２０１４ （３）
１９号仓最大温差达到１３．４℃。
４．３　粮情和大气温湿度才是决定是否通风作业的
根本依据。年温变化规律虽相似，但在时间上有特
殊性，通风只能顺势而为。
４．４　因曲靖气候干燥，空气绝对湿度较低，完全
不失水难度太大，故通风目的选择控湿降温通风，
通过设置水分损失的极限范围确定通风中空气绝对
湿度的变化范围，捕捉通风时机，事实证明是科学
的。
时间：２０１３／１２／１６～２０１３／１２／３１
图１１　２４号仓智能通风流出气体温变化
４．５　试验仓通风中流出气温与仓温、表层粮温相
近，而与气温关联性较小，如图１１所示。通风中，
流出温度与气温相近但与表层粮温差距甚大，说明
门窗漏气，需要做严格的检查处理，否则会影响降
温效果。
５　结论
在冬季气温较低且持续时间不长的地区，高效
利用智能通风系统，捕捉通风时机，避免无效通风
和有害通风的发生，不仅比人工通风节能降耗，而
且还能控制内外温差在８℃以内，可以避免大量失
水，达到降温、保水、节能降耗的目的。
参　考　文　献
１　中国储备粮管理总公司．Ｑ／ＺＣＬ１１－２０１１：智能通风
技术规程，２０１１
２　陈德发，秦维平等．智能通风技术在高大平房仓中的
实践［Ｊ］．粮油仓储科技通讯，２０１４ （１）
３　刘庆利，王添波等．高大平房仓智能缓速通风试验
［Ｊ］．粮油仓储科技通讯，２０１３ （２）
４　陈德发，秦维平等．改进型智能通风系统实仓应用效
果［Ｊ］．粮油仓储科技通讯，２０１３ （３）
（收稿日期：２０１４　０３　２７）
ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　ＯＦ　ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ　ＶＥＮＴＩＬＡＴＩＯＮ　ＴＯ　ＫＥＥＰ
ＭＯＩＳＴＵＲＥ　ＡＮＤ　ＬＯＷＷＥＲ　ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ　ＩＮ　ＧＲＡＩＮ　ＨＯＵＳＥ
Ｌｕｏ　Ｚｈｉｈｏｎｇ１　Ｌｕ　Ｘｉｎｇｗｅｎ１　Ｌｉｎ　Ｒｏｎｇｈｕａ３　Ｗｕ　Ｃｈａｎｇｒｏｎｇ４　Ｚｈｅｎｇ　Ｚｈｉｈｕａ２
（１　Ｓｉｎｏ－ｇｒａｉｎ　Ｒｅｓｅｒｖｅｓ　ｏｆ　Ｙｕｎｎａｎ　Ｂｒａｎｃｈ　６５０２２８）
（２　Ｓｉｎｏ－ｇｒａｉｎ　Ｒｅｓｅｒｖｅｓ　ｏｆ　Ｑｕｊｉｎｇ　Ｄｅｐｏｔ　６５５０００）
（３　ＢＥＳＴ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．Ｌｔｄ　６１０１００）
（４　Ｇｒｉａｎ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　６１００８１）
Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｃｏｌｌｅｃｔ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｗｈｅｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｉｔ　ｃａｎ　ａｌｓｏ
ｊｕｄｇｅ　ｗｈｅｔｈｅｒ　ｃｏｎｔｉｎｕｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｂｙ　ａｉｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｒｕｓｈ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｉｔ　ｃａｎ
ｐｒｅｖｅｎｔ　ｐｏｏｒ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ｉｎｖａｌｉｄ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ｉｔ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｌｏｓｓ　ｏｆ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ，
ａｎｄ　ｓａｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ｋｅｅｐ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ，ｌｏｗｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓａｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ
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