材料的相变储能板5，在日均最高环境气温不超过30°C时能保持轻钢龙骨石膏板吊顶6上方空间温度在I个月不超过22°C，并可使轻钢龙骨石膏板吊顶6下方空间温度不超过18°C，在相对较小的封闭空间及与室外温差相对不大时可以大幅节约材料成本;而粮面上压盖用涤纶复合PVC面料封装熔点为18°C的有机相变材料的相变储能垫10确保整个储粮仓空间处于准低温储粮范围，同时大幅降低夏季高温时的冷能量补充，大大降低储粮仓的材料成本和运行成本。在靠近轻钢龙骨吊顶6下方的储粮仓壁9的内壁上设有空调机8，空调机8与工控机控制系统连接，在仓房尽可能靠近仓顶石膏板吊顶6的仓壁上挂空调机8，型号可采用格力变频空调KFR-32GW (32583)/FN_A3型1.5P，以防止从空调器中吹出的冷风直接接触粮面而产生结露，空调机6用于夏季极热温度时补充冷能量，夏季仓内轻钢龙骨石膏板吊顶6下方空间温度超过20°C时，在夜间用电低谷时段启动空调机消费低谷电力，降低仓温及上层粮温并完成粮面压盖相变材料的相变能量转换过程，控制仓内温度在20°C以下，空调机6消费低谷电力既大幅降低相变材料的购买成本也大大降低系统的运行成本。
[0017]仓顶导热是仓温、粮温上升的主要原因，在储粮仓顶3的外表面设置热反射隔热涂料2，喷涂厚度为0.2mm?0.3_的太阳热反射隔热涂料2，低成本、高环保、隔热效果好、兼具防水防腐功能，可有效地控制仓温和表层粮温随气温上升的幅度，为实现准低温储粮创造良好的条件;储粮仓顶3的内表面设置50_厚聚氨酯保温层4，增加隔热效果。
[0018]如图2所示，采用所述的基于相变材料的准低温储粮仓组合式温控系统对储粮仓温度控制的方法，包括以下步骤:
[0019]I)工控机通过粮情检测系统获取实时粮温、上部高温区的仓温、下部常温区的仓温和环境气温；
[0020]2)对获取的实时数据进行汇总分析，形成温度历史数据库，对实时的粮温、仓温和环境气温进行数学计算与分析，对多组粮温、仓温和环境气温数据取平均值，计算出当时的平均温度；
[0021 ] 3)驱动工控机中的时钟模块，读取当前时钟的值，进行时间的判断，依据粮温和仓温的数值控制通风窗、机械通风系统或者空调机运行；
[0022]3.1)通风降温:当粮温低于15°(:、下部常温区温度在18°(:?20°(:间时，若一天中最低环境气温低于18°C，则在夜晚环境气温低于18°C的时间段，打开储粮仓通风窗通风，让相变储能板、相变储能垫吸收并储存空气中的冷能量，完成相变材料能量存储热交换过程，而在白天气温上升时则释放已储存的冷能量，利用相变材料的相变潜热对冷能量的储存与释放，并将仓温控制在18°C以下，使粮温全天低于15°C ;
[0023]3.2)制冷控温:当粮温高于15°C，且下部常温区温度高于20°C时，在夜间用电低谷时段，通过工控机控制系统启动仓内空调机消费低谷电力补充冷能量，将储粮仓下部常温区温度降至15°C以下，同时也降低上部高温区的温度，相变材料板、相变材料垫吸收并储存空调机提供的冷能量，直至完成相变材料能量存储热交换，而在空调机停止工作的时间段相变材料板、相变材料垫释放已储存的冷能量，利用相变材料的相变潜热对冷能量的储存与释放使粮温控制在20°C以下的准低温的温度范围；
[0024]3.3)在其他环境下，根据实际需求通过工控机控制系统的人机交互界面进行人工手动控制，启动机械通风系统或空调机进行通风、降温；
[0025]4)工控机控制系统采用的是一个闭环控制，通过粮情检测系统实时的监控粮温、仓温和环境气温，根据各温度值来进行相关的控制，如果粮温和仓温达到预定温度，关闭通风窗、机械通风系统或者空调机，持续维持步骤I)至3)的监测与控制。
[0026]所述的步骤3.3)的其他情况包括:一年两次的粮食通风，一次是粮食入仓后开启机械通风系统通风，平衡粮食温度和水分，另一次是12月份左右开启机械通风系统通风，将粮温降到(TC以下。
[0027]本申请的基于相变材料的准低温储粮仓组合式温控系统及方法具有以下优点:
[0028]I)采用仓房外部喷涂反光材料、仓房吊顶、隔热材料、粮面压盖、自然低温、机械通风及空调控温等组合工艺技术，按照高温区、常温区进行分区隔离，通过放置不同熔点的相变材料进行组合式分层控温，实现准低温储粮仓高效、低成本组合式隔离控温，保证了在气温较高的夏季将粮温控制在15°C?20°C (<20°C)，使储粮温度始终保持在准低温状态，达到安全过夏的要求；
[0029]2)首次将相变材料应用于粮食储藏领域，实现了准低温粮食储藏，调整相变材料的熔点还可实现低温粮食储藏；
[0030]3)首次将储粮仓空间进行分区、分层，放置不同熔点的相变材料进行组合式分层控温，实现较低的材料购置成本、较好的控温效果；
[0031]4)空调机与相变材料进行组合控温，减少相变材料的购买成本，整个系统具有较好的经济性；
[0032]5)基于相变材料热转换机理，充分利用春、秋季昼夜温差大、夜间温度低的特点，利用相变材料的相变潜热对空气的冷能量进行储存与释放，完成相变材料的物理状态转化，在无动力的条件下，有效调控储粮仓温度，实现准低温储粮，有效降低系统运行成本；
[0033]6)在夜间用电低谷时段启动空调机消费低谷电力，既大幅降低相变材料的购买成本也大大降低系统的运行成本；
[0034]7)以工控机控制系统为核心连接粮情检测系统、机械通风系统、空调机和通风窗，可以通过无线传输模块对远端进行监视和控制，完成对远端粮情检测系统、机械通风系统、空调机等设备的状态监控及诊断维护等功能。
【主权项】
1.一种基于相变材料的准低温储粮仓组合式温控系统，包括工控机控制系统、粮情检测系统、机械通风系统和通风窗(7)，工控机控制系统分别与粮情检测系统、机械通风系统和通风窗连接实现自动控制，其特征在于:储粮仓孔洞采用保温隔热密封处理，使储粮仓内部达到密闭状态;在储粮仓顶(3)的下部设有轻钢龙骨吊顶(6)，轻钢龙骨吊顶(6)将储粮仓内部空间分割为上部高温区和下部常温区的两个独立的空间，在轻钢龙骨吊顶(6)上表面铺设相变材料储能板(5);在储粮仓内的粮食(11)上表面铺设相变材料储能垫(10);在靠近轻钢龙骨吊顶(6)下方的储粮仓壁(9)的内壁上设有空调机(8)，空调机(8)与工控机控制系统连接。2.如权利要求1所述的基于相变材料的准低温储粮仓组合式温控系统，其特征在于:所述的储粮仓顶(3)的外表面设置热反射隔热涂料(2)，储粮仓顶(3)的内表面设置聚氨酯保温层(4)。3.如权利要求1或2所述的基于相变材料的准低温储粮仓组合式温控系统，其特征在于:所述的相变材料储能板(5)的熔点为22°C;相变材料储能垫(10)的熔点为18°C。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于相变材料的准低温储粮仓组合式温控系统，结构为：工控机控制系统、粮情检测系统、机械通风系统和通风窗，储粮仓孔洞采用保温隔热密封处理，使储粮仓内部达到密闭状态；在储粮仓顶的下部设有轻钢龙骨吊顶，将储粮仓内部空间分割为两个独立的空间，在轻钢龙骨吊顶上表面铺设相变材料储能板；在储粮仓内的粮食上表面铺设相变材料储能垫；在储粮仓壁的内壁上设有空调机，空调机与工控机控制系统连接。该系统将相变材料热量转换机理应用到储粮仓内，利用相变材料的相变潜热对冷能量的储存与释放，使储粮温度始终保持在准低温状态，达到安全过夏的要求，实现准低温储粮仓高效、低成本组合式隔离控温。
【IPC分类】G05D23/32
【公开号】CN205375232
【申请号】CN201620116540
【发明人】赵学工, 高树成, 王赫, 李玉, 任丽辉, 李佳, 刘长生, 刘国辉, 周钢霞
【申请人】辽宁省粮食科学研究所
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年2月5日