一、前言
我国是世界上最大的粮食生产国和消费国，随着人们生活水平的提高，粮食的质量品质和食品安全等问题逐步成为人民关注的焦点。低温储藏的粮食由于呼吸作用弱，呼吸消耗的干物质较少，粮食的蛋白质、碳水化合物、脂类、酸性物质等变化缓慢，减少了营养损失，粮食的品质相对较好。低温储粮不仅保证了粮食的品质，而且能够有效抑制虫、霉的生长，减少化学药剂的使用和污染等，更适合于高品质粮食的储藏。因此,低温储粮将成为我国今后粮食储藏工作中值得大力推广的先进储粮技术措施。目前国内外主要利用自然冷源或者机械设备进行低温储粮，包括机械通风降温、谷物冷却机低温储粮技术、地源热泵低温储粮技术、太阳能吸收式制冷低温储粮技术和热管技术低温储粮。本文就综合目前常用的低温技术手段，在比较各自工作原理的基础上，分析它们的优缺点和对低温储粮的适用情况，从中对比各种方案的经济性，以期为低温储粮技术方案的选择提供参考。
二、低温储粮技术的应用
1、自然低温通风
现有自然低温储粮的方法：一是利用洞仓、地下仓等自然生态储粮，由于条件所限，储粮比例较少；二是利用冬季干冷空气使储粮处于低温状态(粮温降至0℃或低于5℃)，然后采用隔热保冷措施，尽可能减缓粮温随气温上升的速度，延长储粮低温期。根据我国储粮生态区域划分三北地区正处于我国的青藏高寒干燥区、蒙新干冷区、东北湿冷区和华北干热区等5个储粮生态区域,全年日平均气温在0℃以下的时间有120天以上。在寒冷季节，可以通过打开窗户和通风口利用烟囱效应将寒冷空气送入粮仓，使仓内粮食成为低温粮或冷冻粮，达到低温储粮。由于自然低温储藏完全利用自然冷源，因此受地理位置、气候条件及季节的限制较大，其冷却效果常常不能令人满意。
2、机械通风技术在低温储粮中的应用
机械通风技术是利用通风机将外界环境冷空气送入粮堆，实现外界空气与粮堆内空气的交换，从而改善储粮条件。选择适当的通风机和适宜的通风条件，可以有效地排出粮堆内的热气体，使粮堆由高温状态转变到低温状态，实现低温储粮。这种非传统的、非化学药剂处理的低温储粮技术，可以防止霉变和抑制害虫，延缓粮食陈化。美国储粮专家Demaier于1992年曾在美国西部进行过如下试验，故意使储藏于4个容积相同的筒仓内玉米感染害虫，然后采用熏蒸、通风冷却、通风、不通风等方法处理，在1年中测量不同时期粮食的温度、水分、霉菌的状况。试验证明，理想的冷却通风，能够保持谷物的最佳品质，是防治害虫和霉菌的一个有效方法。根据我国储粮科技资料表明冬季机械冷却通风技术已成为我国低温储粮技术中不可缺少的重要组成部分。孟德军等利用冬季低温，使用低压轴流风机对储粮进行缓速通风降低粮温，使储粮保持较低温度，从而抑制了虫霉的发生，减少熏蒸化学药剂的使用，延缓粮食陈化，保持粮食品质，提高企业经济效益和社会效益，达到环保绿色储粮的目的。
3、谷物冷却机在低温储粮中的应用
谷物冷却机一般有制冷系统、通风系统、自动控制系统和移动式机架四部分组成。谷物冷却机通常与地槽或者地上笼通风系统连接，其优点在于谷物冷却机可以移动，不需每个库的送风口都配备，占用库区空间少，在保证粮食安全的情况下可以逐库通风降温。在适合机械通风的气候条件下还可以在送风口接上风机进行机械通风降温，以降低动力能源消耗。充分利用自然低温条件，谷物冷却机与机械通风和自然通风相结合，才能实现节能降耗的目的。
南燕研究了谷物冷却机低温储粮技术在甘肃的应用。粮食采用谷物冷却机低温储藏的方法，既能快速有效降低储粮温度，延缓品质陈化劣变，又可以弥补机械通风的不足，有效解决在夏秋高温季节降低粮温的问题，并可根据要求降低储粮水分，真正实现绿色储粮的目的。
刘启航等分析了中国区域气候对粮堆温度的影响，以及对谷物冷却机低温储粮应用的影响。高大平房仓、浅圆仓冬季机械通风后，整仓粮温可降到全年最冷月平均温度左右；夏季中下层粮温回升到全年计算平均温度左右。可以结合我国气候的特点，利用谷冷机与局部降温系统的互补优势，进行长期低温储粮。
4、热泵技术在低温储粮中的应用
热泵是利用少量的高品位能源—电能驱动压缩机提取几倍于输入电能的低品位热能，提高能量的品位进行利用，从而实现供暖和制冷的装置。由于其对于空气、水和土地均没有污染产生，最大限度地解决了环境污染问题。将地源热泵技术应用于低温储粮可以实现节能控温的目标，是一项安全、节能、绿色高效的储粮新技术。
吕建华等针对高大平房仓的储藏特性和天津地区气候特征，对高大平房仓进行隔热控温改造，安装地源热泵制冷系统和仓内温度环流调控装置，冬季降温蓄冷，夏季隔热控温，全年最高仓温和粮温均控制在20℃左右，能够有效控制虫、霉危害，保证储粮品质，实现节能减排绿色储粮目标。
王海霞等从设计和经济性分析两个方面介绍了水源热泵在我国西南地区某低温仓建设中的应用。研究结果表明：在初投资上看， 水源热泵系统相对于谷物冷却机费用相当，稍有优势，且水源热泵制冷系统的每吨粮食耗电量相对较低，可以达到运行节能降耗的目的。
5、太阳能吸收式制冷技术在低温储粮中的应用
太阳能制冷低温储粮主要使用吸附式制冷系统。太阳能吸附式制冷低温储粮的原理是利用平板或真空管集热器采集太阳的辐射能加热水箱中的水，热水进入吸附制冷机组，通过加热升温后，使制冷剂从吸附剂中解吸出来，吸附床内压力升高，解吸出来的制冷剂进入冷凝器，经冷却介质冷却后凝结为液态，进入蒸发器减压蒸发，制冷剂蒸发的同时吸收带走周围的热量起到制冷效果，温的制冷剂通过盘管换热器用风机将较低温的冷气送至粮仓的上层空间。低温气态的制冷剂被送回吸附床中被吸附剂吸附，进行下一轮的制冷循环，达到低温储粮的目的。
罗会龙等根据太阳能制冷系统的特点及仓内粮温分布规律，提出了采用太阳能制冷系统进行仓内空气隔离层(仓内粮堆上部空间)环流通风的储粮技术，并在中央储备粮扬州直属库进行了试验。结果表明：采用仓内空气隔离层环流通风冷却方式可有效地抑制高温季节仓内上层粮温的升高。在仓内上层平均粮温回升到15~20℃前将太阳能制冷系统适时地投入运行，能够实现准低温储粮。
太阳能制冷低温储粮作为一种新型的储粮技术，比传统的机械通风和压缩式谷物冷却机制冷具有较多优点，例如与谷物冷却机低温储粮相比，太阳能低温储粮成本约为前者的67%，可以四季连续运行、运行费用低和无污染等。但该技术尚不成熟，尚有一系列问题需进一步研究与完善，如系统的气候条件依赖性强,系统的运行效果、初投资的回收期限与当地的气候条件密切相关等。
6、热管技术低温储粮中的应用
热管是一种通过工作介质的相变达到高效传送热量的元件。低温重力热管具有传热能力高、结构简单和单向导热等特性，已被应用到诸多工程及科学领域。根据低温重力热管单向导热的工作原理，可有效地将寒冷季节的冷能蓄积起来，待夏热季节，热管自动停止工作，再将储存的冷能有控制地释放到储粮库中，促使储备库粮温常年达到低温储粮的目的。
2011年，朱志昂选制直径60mm、长9m左右的低温重力热管，每隔3m～5m竖直埋入地层若干根，地面以上留出1.0m～1.5m的散热段，同时埋入若干对 60mm～l00mm的进出风热交换管。在地表面加设15cm以上的保温层保冷，风管处设的轴流风机由仓温微机控制，进出风管要粮库空间封闭循环运行，进行冷热交换。该方案主要是针对现有房式仓的低温储粮制定的，最终实现了准低温储藏。
2014年，张岩等使用自行开发的自动循环热管模组自然冷源储粮仓，在冬季大量储藏自然冷源的基础上，将遮阳网、自然通风和机械通风相结合，研究开发出一套储粮仓夏季控温实施方案，该方案节能、低耗、无污染，为北方地区夏季大规模粮食储藏提供了参考。
三、结论与展望
我国幅员辽阔，气候条件差异较大，在低温仓建设中各地应充分利用自然条件，结合地区特点选择低温储粮技术方案，建立有自身特色的低温储粮技术体系。在目前民用建筑节能的大环境下，创造粮库低温环境时，在能源方面要尽量考虑采用可再生能源，选择系统形式方面要尽量环保，以不破坏当地的环境为前提。传统的储粮方式主要为机械通风和压缩式制冷谷物冷却，但前者容易受气候的限制,而后者的电能消耗很大，二者均难以满足“高质量、高效益、低能耗、低污染”的要求。而利用地源热泵技术、太阳能技术和热管技术既可以解决传统设备价格高、耗电量大、停机后仓内粮食温度容易回升等问题，又可避免环境破坏问题，应进行推广应用。低温库在建设中应因地制宜选择机械制冷降温系统，同时要提高围护结构保温和密闭性，以减少粮库的冷负荷，提高粮库的保冷效果。
我国是世界上最大的粮食生产国和消费国，随着人们生活水平的提高，粮食的质量品质和食品安全等问题逐步成为人民关注的焦点。低温储藏的粮食由于呼吸作用弱，呼吸消耗的干物质较少，粮食的蛋白质、碳水化合物、脂类、酸性物质等变化缓慢，减少了营养损失，粮食的品质相对较好。低温储粮不仅保证了粮食的品质，而且能够有效抑制虫、霉的生长，减少化学药剂的使用和污染等，更适合于高品质粮食的储藏。因此,低温储粮将成为我国今后粮食储藏工作中值得大力推广的先进储粮技术措施。目前国内外主要利用自然冷源或者机械设备进行低温储粮，包括机械通风降温、谷物冷却机低温储粮技术、地源热泵低温储粮技术、太阳能吸收式制冷低温储粮技术和热管技术低温储粮。本文就综合目前常用的低温技术手段，在比较各自工作原理的基础上，分析它们的优缺点和对低温储粮的适用情况，从中对比各种方案的经济性，以期为低温储粮技术方案的选择提供参考。
二、低温储粮技术的应用
1、自然低温通风
现有自然低温储粮的方法：一是利用洞仓、地下仓等自然生态储粮，由于条件所限，储粮比例较少；二是利用冬季干冷空气使储粮处于低温状态(粮温降至0℃或低于5℃)，然后采用隔热保冷措施，尽可能减缓粮温随气温上升的速度，延长储粮低温期。根据我国储粮生态区域划分三北地区正处于我国的青藏高寒干燥区、蒙新干冷区、东北湿冷区和华北干热区等5个储粮生态区域,全年日平均气温在0℃以下的时间有120天以上。在寒冷季节，可以通过打开窗户和通风口利用烟囱效应将寒冷空气送入粮仓，使仓内粮食成为低温粮或冷冻粮，达到低温储粮。由于自然低温储藏完全利用自然冷源，因此受地理位置、气候条件及季节的限制较大，其冷却效果常常不能令人满意。
2、机械通风技术在低温储粮中的应用
机械通风技术是利用通风机将外界环境冷空气送入粮堆，实现外界空气与粮堆内空气的交换，从而改善储粮条件。选择适当的通风机和适宜的通风条件，可以有效地排出粮堆内的热气体，使粮堆由高温状态转变到低温状态，实现低温储粮。这种非传统的、非化学药剂处理的低温储粮技术，可以防止霉变和抑制害虫，延缓粮食陈化。美国储粮专家Demaier于1992年曾在美国西部进行过如下试验，故意使储藏于4个容积相同的筒仓内玉米感染害虫，然后采用熏蒸、通风冷却、通风、不通风等方法处理，在1年中测量不同时期粮食的温度、水分、霉菌的状况。试验证明，理想的冷却通风，能够保持谷物的最佳品质，是防治害虫和霉菌的一个有效方法。根据我国储粮科技资料表明冬季机械冷却通风技术已成为我国低温储粮技术中不可缺少的重要组成部分。孟德军等利用冬季低温，使用低压轴流风机对储粮进行缓速通风降低粮温，使储粮保持较低温度，从而抑制了虫霉的发生，减少熏蒸化学药剂的使用，延缓粮食陈化，保持粮食品质，提高企业经济效益和社会效益，达到环保绿色储粮的目的。
3、谷物冷却机在低温储粮中的应用
谷物冷却机一般有制冷系统、通风系统、自动控制系统和移动式机架四部分组成。谷物冷却机通常与地槽或者地上笼通风系统连接，其优点在于谷物冷却机可以移动，不需每个库的送风口都配备，占用库区空间少，在保证粮食安全的情况下可以逐库通风降温。在适合机械通风的气候条件下还可以在送风口接上风机进行机械通风降温，以降低动力能源消耗。充分利用自然低温条件，谷物冷却机与机械通风和自然通风相结合，才能实现节能降耗的目的。
南燕研究了谷物冷却机低温储粮技术在甘肃的应用。粮食采用谷物冷却机低温储藏的方法，既能快速有效降低储粮温度，延缓品质陈化劣变，又可以弥补机械通风的不足，有效解决在夏秋高温季节降低粮温的问题，并可根据要求降低储粮水分，真正实现绿色储粮的目的。
刘启航等分析了中国区域气候对粮堆温度的影响，以及对谷物冷却机低温储粮应用的影响。高大平房仓、浅圆仓冬季机械通风后，整仓粮温可降到全年最冷月平均温度左右；夏季中下层粮温回升到全年计算平均温度左右。可以结合我国气候的特点，利用谷冷机与局部降温系统的互补优势，进行长期低温储粮。
4、热泵技术在低温储粮中的应用
热泵是利用少量的高品位能源—电能驱动压缩机提取几倍于输入电能的低品位热能，提高能量的品位进行利用，从而实现供暖和制冷的装置。由于其对于空气、水和土地均没有污染产生，最大限度地解决了环境污染问题。将地源热泵技术应用于低温储粮可以实现节能控温的目标，是一项安全、节能、绿色高效的储粮新技术。
吕建华等针对高大平房仓的储藏特性和天津地区气候特征，对高大平房仓进行隔热控温改造，安装地源热泵制冷系统和仓内温度环流调控装置，冬季降温蓄冷，夏季隔热控温，全年最高仓温和粮温均控制在20℃左右，能够有效控制虫、霉危害，保证储粮品质，实现节能减排绿色储粮目标。
王海霞等从设计和经济性分析两个方面介绍了水源热泵在我国西南地区某低温仓建设中的应用。研究结果表明：在初投资上看， 水源热泵系统相对于谷物冷却机费用相当，稍有优势，且水源热泵制冷系统的每吨粮食耗电量相对较低，可以达到运行节能降耗的目的。
5、太阳能吸收式制冷技术在低温储粮中的应用
太阳能制冷低温储粮主要使用吸附式制冷系统。太阳能吸附式制冷低温储粮的原理是利用平板或真空管集热器采集太阳的辐射能加热水箱中的水，热水进入吸附制冷机组，通过加热升温后，使制冷剂从吸附剂中解吸出来，吸附床内压力升高，解吸出来的制冷剂进入冷凝器，经冷却介质冷却后凝结为液态，进入蒸发器减压蒸发，制冷剂蒸发的同时吸收带走周围的热量起到制冷效果，温的制冷剂通过盘管换热器用风机将较低温的冷气送至粮仓的上层空间。低温气态的制冷剂被送回吸附床中被吸附剂吸附，进行下一轮的制冷循环，达到低温储粮的目的。
罗会龙等根据太阳能制冷系统的特点及仓内粮温分布规律，提出了采用太阳能制冷系统进行仓内空气隔离层(仓内粮堆上部空间)环流通风的储粮技术，并在中央储备粮扬州直属库进行了试验。结果表明：采用仓内空气隔离层环流通风冷却方式可有效地抑制高温季节仓内上层粮温的升高。在仓内上层平均粮温回升到15~20℃前将太阳能制冷系统适时地投入运行，能够实现准低温储粮。
太阳能制冷低温储粮作为一种新型的储粮技术，比传统的机械通风和压缩式谷物冷却机制冷具有较多优点，例如与谷物冷却机低温储粮相比，太阳能低温储粮成本约为前者的67%，可以四季连续运行、运行费用低和无污染等。但该技术尚不成熟，尚有一系列问题需进一步研究与完善，如系统的气候条件依赖性强,系统的运行效果、初投资的回收期限与当地的气候条件密切相关等。
6、热管技术低温储粮中的应用
热管是一种通过工作介质的相变达到高效传送热量的元件。低温重力热管具有传热能力高、结构简单和单向导热等特性，已被应用到诸多工程及科学领域。根据低温重力热管单向导热的工作原理，可有效地将寒冷季节的冷能蓄积起来，待夏热季节，热管自动停止工作，再将储存的冷能有控制地释放到储粮库中，促使储备库粮温常年达到低温储粮的目的。
2011年，朱志昂选制直径60mm、长9m左右的低温重力热管，每隔3m～5m竖直埋入地层若干根，地面以上留出1.0m～1.5m的散热段，同时埋入若干对 60mm～l00mm的进出风热交换管。在地表面加设15cm以上的保温层保冷，风管处设的轴流风机由仓温微机控制，进出风管要粮库空间封闭循环运行，进行冷热交换。该方案主要是针对现有房式仓的低温储粮制定的，最终实现了准低温储藏。
2014年，张岩等使用自行开发的自动循环热管模组自然冷源储粮仓，在冬季大量储藏自然冷源的基础上，将遮阳网、自然通风和机械通风相结合，研究开发出一套储粮仓夏季控温实施方案，该方案节能、低耗、无污染，为北方地区夏季大规模粮食储藏提供了参考。
三、结论与展望
我国幅员辽阔，气候条件差异较大，在低温仓建设中各地应充分利用自然条件，结合地区特点选择低温储粮技术方案，建立有自身特色的低温储粮技术体系。在目前民用建筑节能的大环境下，创造粮库低温环境时，在能源方面要尽量考虑采用可再生能源，选择系统形式方面要尽量环保，以不破坏当地的环境为前提。传统的储粮方式主要为机械通风和压缩式制冷谷物冷却，但前者容易受气候的限制,而后者的电能消耗很大，二者均难以满足“高质量、高效益、低能耗、低污染”的要求。而利用地源热泵技术、太阳能技术和热管技术既可以解决传统设备价格高、耗电量大、停机后仓内粮食温度容易回升等问题，又可避免环境破坏问题，应进行推广应用。低温库在建设中应因地制宜选择机械制冷降温系统，同时要提高围护结构保温和密闭性，以减少粮库的冷负荷，提高粮库的保冷效果。
