CN110050593A - 粮仓密闭环流换热降温系统及其降温方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粮仓密闭环流换热降温系统及其降温方法，包括热交换器、通风机、粮仓内部通风管网；所述热交换器内的热空气通道与粮仓内部通风管网、通风机一起构成隔绝仓外空气的仓内热空气封闭循环通道；所述热交换器内的冷空气通道与强对流风扇构成一个与大气连通的开放通道。当粮温与大气温差达到设定开机值时，启动本系统，通风机使仓内热空气在热空气封闭循环通道内循环，强对流风扇将大气中的冷空气从热交换器的冷空气进口吸入经过冷空气通道从冷空气出口排出。大气冷空气和仓内热空气在热交换器内换热，仓内热空气被冷却后返回仓内达到降温目的。用本系统为粮仓降温不受大气湿度影响，不影响粮食水分，克服了开放式通风的缺点。

Description

粮仓密闭环流换热降温系统及其降温方法

技术领域

本发明属于粮食通风储藏领域，具体的说，涉及了一种粮仓密闭环流换热降温系统，及其降温方法。

背景技术

粮食通风储藏是当前粮食储藏的主流技术，为安全储粮提供了可靠的技术支持。基本原理是粮食入仓前，在粮仓内铺设带有密布小通风孔的通风管道（后称通风笼）或在仓内地坪上设置通风地槽，在地槽上面铺设开有密布小通气孔的盖板（后称地槽盖板），将通风管道或通风槽与在粮仓墙壁上设置的通风口连通，用鼓风机通过通风口向粮仓内鼓风，空气通过通风笼或地槽盖板的小通风孔进入粮堆。通入干燥空气会降低粮食水分，通入潮湿空气会使粮食吸潮水分增加，通入低温空气会降低粮食温度。根据粮食储存的需要和外界气候条件选择合适的通风时机进行通风，以达到粮食储藏工艺的要求。低温干燥的环境有利于保持粮食新鲜品质，抑制粮食发热霉变。因此，在粮食储藏过程中，以降低粮食温度和粮食水分为主要手段。

当前粮食通风储藏技术是这样实施的（以储藏小麦为例）：

小麦入仓前，先在粮仓内铺设通风笼，在中原地区小麦夏季6月份收购入仓，正值高温季节，入仓的小麦温度一般在30℃左右，粮食平均水分不超过13.0%，如遇到干热天气，小麦水分会低些，遇到连阴雨天小麦水分会高些，根据小麦收获时当地气候不同而有所变化，国标规定，小麦12.5%的水分属于安全水分，小麦水分在12.5%及以下就不会发生霉变。入仓的粮食由于来源渠道不同、来自不同的农户，粮食水分含量不会一致，有的粮食局部水分可能会超过14.5%，超过14.5%的粮食在30℃的温度下容易发热霉变，为了防止局部粮食霉变，粮仓入仓后（或入仓期间）如遇到干热天气，就要对粮食通风降水，均温，均湿度，把粮食水分降低到12.5或13%以下，以保证粮食安全储藏。即使粮食平均水分在12.5%左右，也需要对粮食进行通风均温和均湿，防止局部粮食温度或水分过大影响粮食储藏安全。

粮食是有生命的有机体，较高温度下粮食生命活动强度大，会消耗更多营养物质，还会导致粮食品质迅速下降。较高温度环境下微生物活动强度也会加大，消耗粮食更多的营养物质；粮食温度在30℃左右，粮食害虫繁殖速度会加快，高温对粮食安全储藏不利，高温条件不适宜粮食储藏。夏季大气温度高，不能利用大气条件降低粮温，通常到深秋以后气温明显下降时，把粮仓外的低温空气用鼓风机送入仓内降低粮食温度，到冬季还要利用寒冷的天气进一步降低粮食温度，粮食温度越低，越有利于粮食安全储藏和保持粮食的新鲜品质。这就是当前使用的通风储粮技术的主要方法。

在我国北方，冬季的气候除了低温外还有干燥的特点，目前通风降温的方式是直接把干燥低温空气用鼓风机送入粮仓中，给粮食通风降温的同时也会对粮食进一步干燥。多数情况下经过夏季第一轮通风，粮食水分已经接近12.5%的安全水分了，如果冬季再进行大幅度降温通风，在粮食温度下降过程中粮食水分的含量也会减少，甚至含水率降低到12%以下，虽然粮食越干燥越容易储存，但水分降低过多，会造成粮食重量减少，给粮库造成经济损失。如：一个储存5万吨小麦的中型粮库，如果冬季通风时把水分平均减掉 0.5%，全粮库粮食重量减少总量为：50000吨×0.5% = 250吨，以当前粮食平均价格2300元/吨计算，则粮库总共损失250吨×2300元/吨=57.5万元，而这样的损失对一个粮库来说，无疑是无法承受的。为了避免粮食亏库，粮库会对冬季通风进行严格控制，一般控制粮食温度下降到15℃就停止通风了。尤其是粮食保管过了第一个冬季后，粮食水分已经比较低了，在第二个通风冬季为防止粮食水分下降，会对粮食通风严加限制，限制了冬季通风，粮食温度就不能进一步降低，不利于粮食安全储藏。

而在我国南方，冬季气候以阴冷潮湿天气为主，把低温潮湿的空气通入粮仓粮食吸潮会增加粮食的水分，南方由于常年潮湿，粮仓内的粮食水分本来就不容易降低，虽然低温的天气也不少，但是即低温又干燥的天气很少，能够对粮食通风降温的机会就少，因此冬季很难把粮食温度降得很低，粮食保管难度较大，尤其是粮食局部发热时由于没有合适的通风天气条件会很难处理。

我国北方冬季气温虽然能达到零下十几摄氏度甚至零下几十摄氏度的温度，但因为担心粮食水分过多散失，也不能充分利用低温条件最大限度降低粮温。南方粮库即使有相对低温的天气，由于空气过于潮湿，多数情况下也不能通风，也限制了粮食温度的降低。因此，无论在北方或南方，当前的通风控温储藏技术使用受到了限制。

当前气调储粮也是绿色储粮的一种重要技术，利用惰性的氮气或对害虫有毒性的二氧化碳气体置换粮堆内的空气后密闭，可以抑制粮食的劣变速度和害虫的发生，可以避免使用杀虫剂熏蒸杀虫，这是一种很有前途的绿色储藏方法。但是，由于气调储藏需要粮堆密闭，到冬季要降低粮温时利用当前的常规通风方式只能把惰性气体排出再通入大量的冷空气，这样就破坏了粮食的气调储藏状态，造成当前的通风技术与气调储藏的冲突，只能二者选一。

当前还有一种内环流控温的储藏技术，其原理是利用冬季通风把粮温降的很低后密闭。由于粮食导热性差，到了春夏气温上升后，粮仓内粮面和粮食上层的温度到30℃以上时，粮堆内部中心还能保持较低的温度（称作冷心）。内环流控温技术就是在夏季利用通风机把粮仓内上部高温空气用粮堆内冷心处的低温粮食进行环流冷却，使仓内上层粮温降低，使各部位粮食的温差减小，用牺牲冷心部位的低温，换来上层粮食和粮面以上空间的温度下降，避免了上层粮食温度过高，品质快速下降情况出现。冷心温度越低，越有利于夏季控制粮仓内的温度。要在粮堆形成温度更低的冷心，需要在冬季对粮食进行充分通风对粮食降温，由于前面所述北方粮库担心过量通风造成粮食水分过多散失，又不愿意过多通风，就无法形成低温冷芯，导致内环流控温储粮技术无法充分得以实施；南方粮库担心低温潮湿增加粮食水分造成水分升高超标不能通风，因此内环流控温技术的作用也不能充分发挥。

造成通风控温储藏技术和内环流控温技术不能充分发挥作用的主要原因在于目前所使用的通风方式是开放式通风降温的方式，直接把外部空气导入粮堆，在降温的时候也降低了粮食水分，水分损失过大仓储企业无力承担经济损失，导致企业不愿意把粮食温度降低到更低温度，影响粮食的安全储藏也影响了粮食新鲜品质的保持。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种粮仓密闭环流换热降温系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种粮仓密闭环流换热降温系统，包括热交换器、通风机和粮仓内部通风管网；

所述热交换器的热空气进口和热空气出口分别与所述粮仓内部通风管网密封连通，构成隔绝外界的粮仓热空气封闭循环通道，所述通风机安装在所述粮仓热空气封闭循环通道中；

所述热交换器的冷空气进口和冷空气出口分别连通大气，构成与所述粮仓热空气封闭循环通道隔绝的大气冷空气通道。

基上所述，所述粮仓内部通风管网包括通风笼，所述通风笼的出口密封连接所述通风机，所述通风机的出口密封连通到所述热交换器的热空气进口。

基上所述，所述粮仓内部通风管网还包括保温环流管和保温密闭箱，所述保温密闭箱为拥有三个接口和一个启闭箱门的密闭箱体，所述通风机的出口、所述保温环流管的进口以及所述热交换器的热空气进口分别密封连接在所述保温密闭箱的三个接口上，其中与保温环流管的进风口和热交换器的热空气进口所连的两个接口配备有密封塞子，所述保温环流管的出口用于连通粮仓内部。

基上所述，所述粮仓内部通风管网还包括热空气出口连接管，所述热空气出口连接管的进口密封连接所述热交换器的热空气出口，所述热空气出口连接管的出口用于连通粮仓内部。

基上所述，它还包括智能控制设备和 温度采集装置，所述的温度采集装置用于检测粮仓内部和粮仓外部的空气温度，所述智能控制设备连接温度采集装置，并根据温度采集装置采集到的粮温和大气温差，控制热交换器的强对流风扇以及所述通风机的启闭。

基上所述，所述热交换器包括壳体、换热板组、热空气进口、热空气出口、冷空气进口和冷空气出口和强对流风扇，所述换热板组包括多层交替布置的热空气通道和冷空气通道，相邻的热空气通道和冷空气通道之间由换热板间隔，各热空气通道的进气口和出气口分别汇集成所述热交换器的热空气进口和热空气出口，各冷空气通道两端的进气口和出气口分别汇集成所述热交换器的冷空气进口和冷空气出口。

基上所述，所述换热板组由多层换热板交叠设置形成，相邻的换热板之间设有分隔密封条，相邻两换热板和之间的分隔密封条合围成一空间；组成冷空气通道的空间在两端的密封条处分别留出缺口，作为冷空气通道的进气口和出气口；组成热空气通道的空间在靠近两端的不同侧或相同侧的密封条处分别留出缺口，作为热空气通道的进气口和出气口；所述换热板上压制有一面凸起、一面凹陷的凹凸结构，所述凹凸结构的形状为长条形或圆形。

一种粮仓密闭环流换热降温系统的通风控温方法，包括以下步骤：

阻断保温环流管；

当所述的温度采集装置采集到的粮仓外部大气温度与粮仓内部粮食温度的温差达到开机温度值时，所述智能控制装置启动所述通风机和所述热交换器的强对流风扇；

当所述的温度采集装置采集到的粮仓外部大气温度与粮仓内部粮食温度的温差达到关机温度值时，所述智能控制装置关停所述通风机和所述热交换器的强对流风扇。

基上所述，它还包括时钟模块，所述时钟模块连接智能控制设备，用于限定智能控制设备只在所设定的时间段运行。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明提供了一种粮仓密闭环流换热降温系统，解决了现有的开放式通风降温系统所存在的仓外空气湿度对于粮仓内部粮食水分影响过大的问题，具体采用热交换器、通风机和粮仓内部通风管网，形成对内循环的封闭的环流通道，然后借助热交换器实现与外界冷空气的温度交换，避免了冬季为粮仓降温时受大气湿度的影响，增加了通风时机，减轻了粮食储藏工作的难度，能够充分利用现有自然条件为粮食储藏创造一个安全环境，促进粮食储藏工作开展。

附图说明

图1是本发明实施例1中粮仓密闭环流换热降温系统的结构示意图。

图2是本发明实施例3中粮仓密闭环流换热降温系统的结构示意图。

图3是本发明中实施例4中热交换器的整体结构示意图。

图4是本发明中实施例4中换热板组的内部换热板交叠设置的结构原理图。

图5是本发明实施例4相邻换热板拼接的结构示意图。

图6是本发明实施例4中构成冷空气通道换热板的结构示意图。

图7是本发明实施例4中构成热空气通道换热板的结构示意图。

图中：1.热交换器；2.通风机；3.通风笼；4.热空气进口；5.热空气出口；6.热空气出口连接管；7.冷空气进口；8.冷空气出口；9.保温环流管；10.保温密闭箱；11.启闭箱门；12.壳体；13.换热板组；14.强对流风扇；15.热空气通道；16.冷空气通道；17.换热板；18.分隔密封条；19.凹凸结构。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种粮仓密闭环流换热降温系统，包括安装在粮仓外墙上的热交换器1、通风机2和粮仓内部通风管网；所述粮仓内部通风管网包括通风笼3，所述通风笼3的出口密封连通通风机，通风机与所述热交换器1的热空气进口4密封连通。

所述热交换器的热空气出口5通过热空气出口连接管6接入粮仓内部，构成隔绝外界的粮仓热空气封闭循环通道；所述热交换器1的冷空气进口7和冷空气出口8分别连通大气，构成与所述粮仓热空气封闭循环通道隔绝的大气冷空气通道。

本实施例为该控温系统的基本体系，无需考虑仓外环境，只要仓内粮食和仓外气温的温差符合条件，达到预定的数值，就可以开启热交换器1的强对流风扇14和通风机2，将粮仓内的热空气体通过粮仓热空气封闭循环通道循环，经过热交换器时实现与大气冷空气通道的热量交换，仓内热空气得到降温，达到冬季为粮食降温的目的，同时也有效避免了内部粮食水分的损失或增加，保证粮仓内粮食水分恒定。

例如，温差数据以10°C为开机温度值，若要提高通风效率，可设置更大的温差为开机温度值，但需考虑通风机会是否会减少，综合考量；温差数据在6°C以下时，停止通风。

本设置无需考虑南方天气是否潮湿下雨或北方天气是否下雨或下雪，只要大气温度低于粮仓内粮食温度10℃就可以运行。

运行方式可以人为管控，也可以通过系统自动管控。

自动控制时，使用智能控制设备和温度采集装置，所述的温度采集装置用于检测仓内粮食和粮仓外部的空气温度，所述智能控制设备连接温度采集装置，并根据温度采集装置采集到的粮温和大气温差，控制换热器的强对流风扇的启闭以及通风机的启闭。所述的智能控制设备可以是单片机、PLC或者其它具备接收信号和启停电机功能的处理器。

具体的控制过程：

当所述的温度采集装置采集到的粮仓外部大气温度与粮仓内部粮食温度的温差达到开机温度值时，所述智能控制装置启动所述通风机和所述热交换器的强对流风扇14；

当所述的温度采集装置采集到的粮仓外部大气温度与粮仓内部粮食温度的温差达到关机温度值时，所述智能控制装置关停所述通风机和所述热交换器的强对流风扇14。

它还可以加入时钟模块，所述时钟模块连接智能控制装置，用于限定智能控制装置的运行时间在设定的时间段内，如凌晨0点至早上8点。一般情况下这个时段的气温是一天气温最低的时段，凌晨0点到早上8点是用电低谷时段，电费便宜，通风机只有满足温度条件和时间条件后才会启动，这样就会节省通风的电能消费。

实施例2

为了解决气调储藏冬季降温又不改变气调的氮气或二氧化碳气体浓度，可用本粮仓密闭环流换热降温系统来实现。在存入粮食后，在粮食最上层粮面以下10cm-20cm处铺设若干粮面通风管，粮面通风管的长度接近粮仓跨度，各粮面通风管等间距设置，粮面若干个通风管汇总成一个进风口，该进风口通过热空气出口连接管连通热交换器的热空气出口，在粮面上覆上塑料薄膜密封粮面，最后用氮气或二氧化碳置换粮仓的空气，浓度符合要求时密闭粮仓和粮堆实现气调储藏。

冬季要对气调储藏的粮食降温，通过对粮仓内部的氮气或二氧化碳进行环流在热交换器内与强制对流的冷空气的换热，被冷却降温后的氮气或二氧化碳通过粮面通风管均匀分散到粮堆中，持续降温循环，直到降低至理想温度后停止。

由于对粮仓内惰性气体进行密闭循环，不会破坏粮仓内的气调气体浓度，实现了冬季对气调仓既降温又不破坏气调气体浓度的目的。

实施例3

如图2所示，本实施例与实施例1和2的区别在于：所述粮仓内部通风管网还包括保温环流管9和保温密闭箱10，所述保温密闭箱10为拥有三个接口和一个启闭箱门11的密闭箱体，所述通风机的出口、所述保温环流管9的进口以及所述热交换器1的热空气进口4分别密封连接在所述保温密闭箱10的三个接口上，其中与保温环流管的进风口和热交换器的热空气进口所连的两个接口配备有密封塞子，所述保温环流管9的出口用于连通粮仓内部。

本实施例加入的结构是利用冬季降温的粮食在夏天通过环流控制粮仓上层及靠墙四周粮食温度。

冬季进行充分通风降温后，粮仓内粮食被降低到较低的温度，把门窗保温密闭后，形成一个低温冷源。由于粮食是热的不良导体，到夏季大气温度达到30℃时，仓内粮堆除了靠近墙壁一米以内会升温，粮面一米以下还能保持比较低的温度。如果仓内上层粮食和靠近仓墙的粮食温度比较高，会导致这些高温区的粮食品质下降，容易发生害虫。

因此，到了夏季，由于外界温度通常高于粮仓内温度，此时就需要借助粮食中心处的低温冷源作为降温的冷源基础。

具体操作时，开启保温环流管9，关闭热交换器1的强对流风扇14及热空气进出口以阻断热交换器通道，借助粮食中心处形成的低温冷源和通风机2、预埋在粮仓底部的通风管网、保温环流管9形成环流，当温度采集装置采集到的仓内上部空间温度和粮食温度差值达到设定的开机值时，启动通风机，对粮食表面进行降温，当温度采集装置采集到的仓内上部空间和粮食温度差值达到设定的关机值时，停止通风机工作 。

在冬季降温时，需关闭保温环流管9。

实施例4

如图3-图7所示，本实施例中，所述热交换器1包括壳体12、换热板组13、热空气进口4、热空气出口5、冷空气进口7和冷空气出口8和强对流风扇14，所述换热板组13包括多层交替布置的热空气通道15和冷空气通道16，相邻的热空气通道15和冷空气通道16之间由换热板17间隔，各热空气通道15的两端分别汇集到所述热空气进口4和热空气出口5，各冷空气通道16的两端分别汇集到冷空气进口7和冷空气出口8。

所述换热板组由多层换热板17交叠设置形成，相邻的换热板17之间设有分隔密封条18，相邻两换热板17和分隔密封条18 围成一空间；

组成冷空气通道的空间在两端的密封条处分别留出缺口，作为冷空气通道的进气口和出气口；组成热空气通道的空间在靠近两端的不同侧或相同侧的密封条处分别留出缺口，作为热空气通道的进气口和出气口；所述换热板上压制成一面凸起、一面凹陷的凹凸结构，所述凹凸结构的形状为长条形或圆形。

这种结构的热交换器，能够将通过的气流分成多路，通过多层换热板17充分换热，有效增大换热面积，提升换热效率，体积小巧紧凑；同时，换热板上的凹凸结构可制造强烈的紊流，能进一步的提升换热效率。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种粮仓密闭环流换热降温系统，其特征在于：包括热交换器、通风机和粮仓内部通风管网；

所述热交换器的热空气进口和热空气出口分别与所述粮仓内部通风管网密封连通，构成隔绝外界的粮仓热空气封闭循环通道，所述通风机安装在所述粮仓热空气封闭循环通道中；

所述热交换器的冷空气进口和冷空气出口分别连通大气，构成与所述粮仓热空气封闭循环通道隔绝的大气冷空气通道。

2.根据权利要求1所述的粮仓密闭环流换热降温系统，其特征在于：所述粮仓内部通风管网包括通风笼，所述通风笼的出口密封连接所述通风机，所述通风机的出口密封连通到所述热交换器的热空气进口。

3.根据权利要求2所述的粮仓密闭环流换热降温系统，其特征在于：所述粮仓内部通风管网还包括保温环流管和保温密闭箱，所述保温密闭箱为拥有三个接口和一个启闭箱门的密闭箱体，所述通风机的出口、所述保温环流管的进口以及所述热交换器的热空气进口分别密封连接在所述保温密闭箱的三个接口上，其中与保温环流管的进风口和热交换器的热空气进口所连的两个接口配备有密封塞子，所述保温环流管的出口用于连通粮仓内部。

4.根据权利要求1-3任一项所述的粮仓密闭环流换热降温系统，其特征在于：所述粮仓内部通风管网还包括热空气出口连接管，所述热空气出口连接管的进口密封连接所述热交换器的热空气出口，所述热空气出口连接管的出口用于连通粮仓内部。

5.根据权利要求4所述的粮仓密闭环流换热降温系统，其特征在于：它还包括智能控制设备和 温度采集装置，所述的温度采集装置用于检测粮仓内部和粮仓外部的空气温度，所述智能控制设备连接温度采集装置，并根据温度采集装置采集到的粮温和大气温差，控制热交换器的强对流风扇以及所述通风机的启闭。

6.根据权利要求5所述的粮仓密闭环流换热降温系统，其特征在于：所述热交换器包括壳体、换热板组、热空气进口、热空气出口、冷空气进口和冷空气出口和强对流风扇，所述换热板组包括多层交替布置的热空气通道和冷空气通道，相邻的热空气通道和冷空气通道之间由换热板间隔，各热空气通道的进气口和出气口分别汇集成所述热交换器的热空气进口和热空气出口，各冷空气通道两端的进气口和出气口分别汇集成所述热交换器的冷空气进口和冷空气出口。

7.根据权利要求6所述的粮仓密闭环流换热降温系统，其特征在于：所述换热板组由多层换热板交叠设置形成，相邻的换热板之间设有分隔密封条，相邻两换热板和之间的分隔密封条合围成一空间；组成冷空气通道的空间在两端的密封条处分别留出缺口，作为冷空气通道的进气口和出气口；组成热空气通道的空间在靠近两端的不同侧或相同侧的密封条处分别留出缺口，作为热空气通道的进气口和出气口；所述换热板上压制有一面凸起、一面凹陷的凹凸结构，所述凹凸结构的形状为长条形或圆形。

8.一种基于权利要求6-7所述的粮仓密闭环流换热降温系统的通风控温方法，其特征在于：

阻断保温环流管；

当所述的温度采集装置采集到的粮仓外部大气温度与粮仓内部粮食温度的温差达到开机温度值时，所述智能控制装置启动所述通风机和所述热交换器的强对流风扇；

当所述的温度采集装置采集到的粮仓外部大气温度与粮仓内部粮食温度的温差达到关机温度值时，所述智能控制装置关停所述通风机和所述热交换器的强对流风扇。

9.根据权利要求8所述的通风控温方法，其特征在于：它还包括时钟模块，所述时钟模块连接智能控制设备，用于限定智能控制设备只在所设定的时间段运行。