一种贮藏果蔬保鲜的抛石控温窑洞的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种贮藏果蔬保鲜的抛石控温窑洞。
【背景技术】
[0002]黄土高原地区约有自然建制村470万个，农民人口3733万，有效耕地面积15万km2。自2000年以来，随着国家退耕还林及特色农业政策的落实和初见成效，每年秋季果蔬丰收，但由于黄土高原山区交通不便，信息闭塞等原因，大量果蔬滞销，需要保鲜到来年春季，以便取得更大的生活、经济效应。因此，当地果农、菜农就地取材，依山而建窑洞，用于果蔬保鲜越冬，但由于黄土层的保温效应，使得窑洞在全年中处于“冬暖夏凉”的状态，难以满足果蔬保鲜的低温要求，加之果、蔬在储存的过程中容易发热，散发出大量的催熟气体，只要有一株或者一个果蔬腐烂，就会引起其它的果蔬加速腐烂，形成多米诺效应。给当地人民造成巨大的财产损失。近年，在此基础上发展起一种新式的保鲜窑洞，即在原有的窑洞里增挂一台或数台空调制冷，以满足低温保鲜的效果，但由于储藏窑洞面积大，制冷要求很难满足，即使可以通过加增空调数量达到低温需求，但一方面由于空调的经济成本高，而且需要一直用电，能耗较高，农民较难接受;另一方面由于窑洞中夏季容易返潮，而这段时间保鲜窑洞没有果蔬储存，空调处于闲置状态。长期不用，容易损坏，维修成本较高。另外，加了空调后的窑洞中空气不流动，仍然使果蔬成熟时挥发出的催熟气体难以有效挥发，加速了果蔬的成熟速度，以致大量腐烂。
[0003]目前，还有一种较常见到的保温板钢结构+大型制冷设备保鲜冷库，虽然可以达到制冷，通风的保鲜需求，但I)造价成本高昂(1.5万/m3)，S卩一个10m3钢结构保鲜冷库造价在150万元左右，普通果农、菜农难以建设，只好通过租用的方式使用。近年来，由于物价、人工工资上涨等原因，租借费用大幅上涨，达到600元/吨/月，按6个月计算，每吨果蔬的租借费用达到3600元，大大抬高了果蔬的销售成本，增加了农民的负担，往往造成很多农民觉得不划算，在秋季果蔬收购价格不高时，大量果蔬腐烂在田间地头无人采摘，极大的打击、伤害了农民的生产积极性，造成不良的社会影响;2)需要专人值守;3)大型制冷设备能源的需求较大，以一个10m3的钢结构冷库为例，每小时在1000KW左右;4)国内大型制冷设备大多数采用R21氟利昂制冷(价格低廉)，对大气造成污染较大;5)这种钢结构保温材料冷库，使用寿命较短，废弃的保温板在黄土高原农村地区难以回收利用，形成大量的白色垃圾，污染环境。因此，亟需一种既能满足果蔬保鲜越冬，又经济实惠的保鲜越冬设施，以便满足该地区大量果农、菜农的生产、生活需求，促进当地农村生态文明建设。
【发明内容】
[0004]鉴于上述，本实用新型根据黄土高原窑洞特点，有机的结合抛石层冬季降温蓄冷效能，旨在提供一种贮藏果蔬保鲜的抛石控温窑洞，达到黄土高原地区果蔬越冬保鲜的需求，解决该地区农民生产生活中的困难和难题，以期取得较好的社会、经济效应。
[0005]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]—种贮藏果蔬保鲜的抛石控温窑洞，是由换气烟囱、可折式保温层、块石层、防水透气膜、排水洞、窑门、窑洞、窑面、温控开关、温度探头、加固钢梁支架和钢丝网构成。开挖原有的黄土高原窑洞顶部土层，窑门由钢梁加固，窑内布有加固加固钢梁支架，钢梁支架上铺有钢丝网，在窑洞顶部填有块石层呈梯形，块石粒径为12-30cm，块石强度为30-35MPa，空隙率为25%-30%;窑内和块石层上分别设有温度探头，可折式石棉网布上置有温控开关;块石层中安装竖向通风烟囱，烟囱垂直且高出块石层顶部1.5-2.0m，烟囱口径20-30cm;在块石层上方铺有防水透气膜，防水透气膜块石层上铺设一层石棉网布，并且沿着块石层坡脚面延伸处，窑面设有排水洞。
[0007]本实用新型工作原理:
[0008]本实用新型充分利用抛石层通风降温效果，结合“烟囱效应”，一方面提高了整个窑洞内的对流换热速度，另一方面又强化了窑洞内部的制冷。在窑洞使用季节(10月中上旬?次年4月中下旬)，当外界气温低于窑洞内温度时，窑洞顶部抛石层出现上部温度低于下部，空气密度上大下小，在重力和浮力的作用下，内部热空气从抛石间隙和烟囱排出，外界冷空气从窑洞顶部两侧的抛石层补入，空气的流动将外部“冷量”带入窑洞中，同时把热量带出，从而实现对窑洞内部的降温作用。当窑洞内温度达到果、蔬最佳保鲜温度时，温控开关发出命令，可折式保温层覆盖到抛石层上部，阻止抛石层对窑洞继续降温；当外界气温高于窑洞内温度时，由于抛石层上部温度高于下部，空气密度上大下小，空气无对流发生，同时由于抛石层较好的热屏蔽作用，可有效阻隔外界热量的侵入，使窑洞内温度不会升高，实现窑洞内温度保持在果、蔬最佳保鲜温度。
[0009]本实用新型的优点和有益效果是:
[0010]1:经济成本较低。本实用新型设计就地取材，建造工序简单。推广应用后，预算成本约为2万元，在普通农户经济承受能力范围内。建成后，后期维护费用低，不需要专人看护。
[0011]2:保鲜时间及温度满足需求
[0012]黄土高原地区果蔬保鲜时间一般为10月中、下旬至次年的4月中、下旬。
[0013]黄土高原在地理分布上属于季节性冻土区，冬季气温较低，地表土壤冻结深度20?40cm，持续时间90?135d。以黄土高原腹地的正宁县2009?2014年为例，10月15?I月15(前冬)，2m气象塔平均气温-2.7°C，昼夜温差大。I月15?4月15(后冬)，2m气象塔平均气温2.2°C，昼夜温差小，即所谓的“前冬冷，后冬暖”。根据这一边界条件，本实用新型利用窑洞构造特征，不同时、次的关合达到前冬“降温保暖”一一利用前冬较低的气温，使窑洞内温度降低到最佳保鲜温度，但又要防止温度过低，对果蔬造成冻伤;后冬“隔温蓄冷”一一后冬外界白天气温平均较高，要做好蓄冷、保冷工作。针对这两种边界条件，对本实用新型设计抛石窑洞进行温度场模拟试验，结果表明新型抛石窑洞内温度前冬、后冬分别为:0.62°C，1.5°C。果蔬保鲜越冬温度一般要求-3°C~+3°C之间，按照模拟结果，本设计新型抛石路基完全满足保鲜温度需求。
[0014]3:通风条件良好，达到果、蔬保鲜越冬需求
[0015]果、蔬成熟后再储藏得过程中，会发散出一种催熟气体，一定浓度的这种气体引起其它果蔬加速成熟、腐烂，本实用新型设计具有良好的通风对流条件，完全可以满足果蔬储藏的通风需求。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型横断面。
[0017]图2是本实用新型加固示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图，将对本实用新型技术方案再做进一步的说明。
[0019]如图1-2所示，一种贮藏果蔬保鲜的抛石控温窑洞，是由换气烟囱1、可折式石棉网布2、块石层3、防水透气膜4、排水洞5、窑门(钢梁)6、窑洞7、窑面(山体)8、温控开关9、温度探头10、加固钢梁支架(工字钢)11、钢丝网12构成，开挖原有的黄土高原窑洞7顶部土层，其特征是窑门6由钢梁加固，窑内布有加固钢梁支架(工字钢)11，钢梁支架(工字钢)11上铺有钢丝网12，以免窑洞顶部的块石掉落。窑内和块石层3上分别设有温度探头10，可折式石棉网布2上置有温控开关9;在窑洞7顶部填有1.5m~l.8m厚的块石层3呈梯形，形成开放边界，块石粒径为12-30cm，块石强度为30-35MPa，空隙率为25%-30%;块石层3中安装竖向通风烟囱I，烟囱I垂直且高出块石层3顶部1.5-2.0m，烟囱口径20-30cm;使烟囱底部与块石层贯通连接，以利于窖洞内、夕卜空气交换;在块石层3上方1.2m高度加铺一层2cm厚防水透气膜4，以防止降水浸入窑洞内。防水透气膜4块石层上铺设一层5cm厚可折式石棉网布2，用于阻止窑洞内温度达到果、蔬最佳保鲜温度后抛石层继续对窑洞内进行降温。沿着块石层3坡脚面位置水平延伸1.0m宽处，窑面(山体)8设有排水洞5，将雨雪水排出窑外，保障窑洞的安全。
[0020]在窑洞使用季节(10月中上旬?次年4月中下旬)，即果蔬进窑时，当外界温度低于窑洞7内温度时，温控开关9打开可折式石棉网布2，构件块石层3利用抛石对流效应对窑洞7内进行降温，当窑洞内7温度达到最佳果、蔬保鲜温度时，构件温控开关9发出命令，闭合构件可折式保温层。构件换气烟囱I利用自吸效应，用于窑洞内7、外空气交换。当窑洞7内温度高于果、蔬保鲜温度而低于外界时，温控开关9打开可折式石棉网布2，对窑洞7内进行降温，如此往返循环。构件温度探头10对窑洞内外空气温度进行监测，数据传入构件温控开关9来控制可折式石棉网布2的打开与闭合，从而达到控制窑洞7内温度的目的。
【主权项】
1.一种贮藏果蔬保鲜的抛石控温窑洞，是由换气烟囱(1)、可折式石棉网布(2)、块石层(3)、防水透气膜(4)、排水洞(5)、窑门(6)、窑洞(7)、窑面(8)、温控开关(9)、温度探头(10)、加固钢梁支架(11)和钢丝网(12)构成，窑面(8)开挖窑洞(7)，其特征是窑门(6)由钢梁加固，窑内布有加固钢梁支架(11)，钢梁支架(11)上铺有钢丝网(12)，在窑洞(7)顶部填有块石层(3)呈梯形，块石粒径为12-30cm，块石强度为30-35MPa，空隙率为25%-30%;窑内和块石层(3)上分别设有温度探头(10)，可折式石棉网布(2)上置有温控开关(9);块石层(3)中安装竖向通风烟囱(I)，烟囱(I)垂直且高出块石层(3)顶部1.5-2.0m，烟囱口径20-30cm;在块石层(3)上方铺有防水透气膜(4)，防水透气膜(4)块石层上铺设一层石棉网布(2)，并且沿着块石层(3)坡脚面延伸处，窑面(8)设有排水洞(5)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种贮藏果蔬保鲜的抛石控温窑洞，其结构特征是挖去原有的黄土高原窑洞顶部土层，填有块石层呈梯形，形成开放边界，块石粒径控制在22-30cm，强度为30-35MPa，空隙率为25%-30%。在块石层中上部，铺一层防水透气膜，以防止降水落入窑洞内。在块石层上安装竖向通风烟囱，烟囱垂直且高出窑顶部1.5-2.0m，烟囱口径20-30cm，块石层上铺设可折式石棉网布。本实用新型根据黄土高原果、蔬保鲜窑洞特点，有机的结合抛石层冬季降温蓄冷效能及“烟囱效应”，提供一种新型果蔬保鲜越冬窑洞，达到黄土高原地区果蔬越冬保鲜的需求，同时具有造价低，施工简易，便于维护的优点，解决了该地区农民生产生活中的困难和难题，具有较好的社会、经济效应。
【IPC分类】A01F25/16, A01F25/14, A01F25/22
【公开号】CN205249861
【申请号】CN201521029885
【发明人】贠汉伯, 吴青柏, 张明义, 芮鹏飞, 罗京, 刘明浩
【申请人】中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月14日