[0001] 本发明属于粮食储藏技术领域。

[0002] 粮食储藏涉民生问题，是经济与社会发展的基础。通常粮食需要储藏3‑5年，因此如何确保粮食在储存期间不变质，提高粮食储存的保鲜期成为粮食安全中的首要问题。低温储粮能有效减少粮食储藏过程中自然发热现象，延缓其品质劣化，同时还能防止虫害和霉变，保证粮食品质，这是粮食储藏领域一种绿色经济的储粮技术。传统的低温储粮方法为机械制冷低温储藏，采用谷物冷却剂或空调等常见制冷设备实现制冷，该方法基本不受气候环境的影响，降温效果良好，但对于高大空间的粮仓来说，设备能耗大、费用高，不适合作为实现粮仓降温的主要手段。此外，还有一些粮仓采用内环流控温储藏，在环流风机的作用下，将粮堆中下部干冷空气通过通风道引入粮仓上部空间，两侧通过保温管道形成一个封闭的环流回路。这种方式可以调节粮仓仓温和表层粮食温度，实现粮仓控温，但是随着粮堆内冷空气的持续抽出，会造成粮食水分的缺失，存在粮食品质降低的问题，并且内环流技术在非冬季需要可靠冷源为粮仓降温，凭借粮堆自身在冬季储存的冷量是无法保证非冬季粮仓低温储藏的需求。

[0003] 随着全球气候变暖问题的不断加剧，粮食的低温储藏越来越难以实现。而跨季节储冷技术则是考虑季节气候因素，将冬季自然条件中的冷能以某种形式储存起来作为非冬季释冷时的可靠冷源，实现冷能的跨时空利用；相变蓄冷技术则是利用相变蓄冷材料的物相变化过程中吸收和释放大量潜热来储存和释放能量，缓解能源供需之间在空间和时间的不匹配问题；电场调控相变传热技术则是通过对电极通断电控制，利用其产生的电场增强流体边界层的扰动，以达到强化流体相变传热的目的。因此，跨季节储冷技术、相变蓄冷技术和电场调控相变传热技术的提出和融合为实现绿色低温储粮提供了新的思路，对节约能源和保护环境具有重要意义。

[0053] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0054] 具体实施方式一：参照图1至图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于电控相变装置跨季节储冷的寒区粮仓保冷系统，包括电控相变装置1、储藏粮仓2和交流电控箱3；

[0055] 电控相变装置1内填充有相变蓄冷材料和换热风管103，所述换热风管103穿插在所述相变蓄冷材料中；

[0056] 交流电控箱3根据外部环境温度和电控相变装置1内温度，通过控制风机，控制换热风管103内的风是否输送至储藏粮仓2内和是否向换热风管内通入气体。

[0057] 交流电控箱3还通过控制电磁阀开度大小，控制换热风管内气体流动速度。

[0058] 进一步地，本实施方式中，所述电控相变装置1设置在地面以下，且位于储藏粮仓2的正下方。

[0059] 进一步地，本实施方式中，电控相变装置1包括保温箱体101，所述保温箱体内填充有相变蓄冷材料，所述保温箱体101内等间隔布置有多个换热风管103，所述换热风管103穿插在所述相变蓄冷材料中；

[0060] 所述多个换热风管103的两端分别与进风管I1031和出风管I(1032)连通，进风管I1031的进风口和出风管I1032的出风口均穿过所述保温箱体101保温箱体101的侧壁置于保温箱体101保温箱体101外；且所述进风管I1031的进风口和出风管I1032的出风口分别设置有第一风机207和第二风机213；

[0061] 所述第一风机207用于将外部环境空气和/或储藏粮仓出风管II203内的气体抽至进风管I1031；第二风机213用于将出风管I1032内的气体抽出排放至外界环境中，或抽进储藏粮仓进风管II217。

[0062] 本实施方式中，保温箱体101的顶面和底面分别开设有相变蓄冷材料入口和相变蓄冷材料出口。

[0063] 进一步地，本实施方式中，保温箱体101的包括绝热保温层101a、支撑围护层101b和金属层101c；

[0064] 所述绝热保温层101a、支撑围护层101b和金属层101c由外向内依次排布。

[0065] 进一步地，本实施方式中，保温箱体101内等间隔设置有支撑杆104，所述支撑杆104的两端分别固定在保温箱体101的顶面和底面。

[0066] 本实施方式中，所述第一温度传感器均匀设置在所述支撑杆104内。

[0067] 进一步地，本实施方式中，所述保温箱体101内设置有绝缘隔板107，所述绝缘隔板107平行于保温箱体101一个侧壁，且临近所述一个侧壁设置，在所述绝缘隔板107与所述一个侧壁之间设置有线状电极板108和电热板109，所述电热板109设置在线状电极板108和所述一个侧壁之间，所述线状电极板108上设置有电极插口；

[0068] 保温箱体101内还等间隔布置有电极棒102，所述电极棒102的一端穿过所述绝缘隔板107插接在所述线状电极板的插接口内，另一端与绝缘隔板相对的侧壁之间留有空隙。

[0069] 本实施方式中，电极棒102与所述换热风管103和支撑杆104之间均不接触，当电极棒102上电产生电场，电场加速相变蓄冷材料的相变反应。

[0070] 本发明中所述电控相变装置壳体的顶部和底部分别预留相变蓄冷材料进口孔和相变蓄冷材料出口孔，用于接通填充和更换相变蓄冷材料的管段。并且在向电控相变装置中填充相变蓄冷材料时，填充量的高度应为电控相变装置高度的4/5，应提前预留出电控相变装置高度1/5的空间，用于相变反应时体积膨胀。电控相变装置壳体的金属层作为地极。

[0071] 所述电控相变装置内填充的相变蓄冷材料优选为有机盐碳酰胺，相变温度为‑12.9℃，相变潜热为271.5kJ/kg。

[0072] 进一步地，本实施方式中，保温箱体101内等间隔设置有多个第一温度传感器1011，所述多个第一温度传感器1011用于采集保温箱体内相变蓄冷材料的温度；

[0073] 储藏粮仓2内、外均设置有第二温度传感器219，所述第二温度传感器219分别用于检测储藏粮仓2内或外界环境的温度。

[0074] 进一步地，本实施方式中，储藏粮仓2的顶部等间隔排列有多个吹风管209，所述多个吹分管209的出风口朝下；吹向粮仓的存粮区；

[0075] 所述储藏粮仓2的内壁竖直贴设有储藏粮仓进风管II217和储藏粮仓出风管II203；所述储藏粮仓出风管II203的出风口位于储藏粮仓2顶端且置于储藏粮仓2外，所述储藏粮仓出风管II203的出风口上设置有第三风机202；所述多个吹分管209的一端与储藏粮仓进风管II217的出风口连通，另一端密封；

[0076] 储藏粮仓进风管II217的进风口与第二风机213的出风口连通，所述第二风机213的进风口与出风管I1032的出风口连通；第二风机213的进风口还与外部进风管IV215连通。

[0077] 进一步地，本实施方式中，储藏粮仓2内设有多孔隔板211，所述多孔隔板211的边沿嵌设在所述储藏粮仓2的侧壁上，且位于储藏粮仓2的下部，所述多孔隔板211与所述储藏粮仓2底面之间形成排风腔，所述储藏粮仓出风管II203储藏粮仓出风管II203的进风口置于排风腔内。

[0078] 进一步地，本实施方式中，所述第三风机202的出风口设置有第四电磁阀201；

[0079] 所述储藏粮仓进风管II217上设置有第九电磁阀212；

[0080] 储藏粮仓出风管II203储藏粮仓出风管II203上设置有第十电磁阀204；所述第十电磁阀204的开关用于控制储藏粮仓出风管II203储藏粮仓出风管II203内的气体是否经第三风机202排至外部环境中；

[0081] 第一风机207的出风口设置有第五电磁阀208；

[0082] 第一风机207的进风口与储藏粮仓出风管II203储藏粮仓出风管II203之间的连通管上设置有第七电磁阀218；

[0083] 第一风机207的进风口还与外部进风管III206连通，所述外部进风管III206的进风口设置有第一电磁阀205；

[0084] 出风管I1032上设置有第六电磁阀105；

[0085] 所述出风管I1032同时与外部出风管III106和外部进风管IV215连通，所述外部出风管III106的出风口设置有第二电磁阀216；

[0086] 外部出风管III106与第二风机213的进风口之间设置有第八电磁阀(108)；

[0087] 所述第二风机213的进风口还与外部进风管IV215连通，所述外部进风管IV215的进风口上设置有第三电磁阀214。

[0088] 进一步地，本实施方式中，所述交流电控箱3利用第一温度传感器和第二温度传感器分别采集的保温箱体内的温度信号，储藏粮仓2内的温度信号和环境温度信号，控制第一电磁阀205、第二电磁阀216、第三电磁阀214、第四电磁阀201、第五电磁阀208、第六电磁阀105、第七电磁阀218、第八电磁阀108、第九电磁阀212和第十电磁阀204开关量，还用于控制第一风机207、第二风机213、第三风机202的开关和频率。

[0089] 具体实施方式二、本实施方式所述基于电控相变装置跨季节储冷的寒区粮仓保冷系统的保冷方法，该方法利用具体实施方式一所述的基于电控相变装置跨季节储冷的寒区粮仓保冷系统实现，具体包括：

[0090] 该方法首先判断当前工况，当为冬季工况时，

[0091] 当室外环境温度小于等于‑5℃时，电控相变装置1蓄冷；

[0092] 控制第一风机207、第二风机213、第一电磁阀205、第二电磁阀216、第五电磁阀208、第六电磁阀105开启，其余电磁阀和风机保持关闭；

[0093] 通过第一温度传感器1011获取电控相变装置1内的温度，当电控相变装置1内的温度达到相变蓄冷材料的相变温度，控制线状电极板108和电极棒102上电，产生电场加速相变蓄冷材料发生相变反应，加快相变蓄冷材料和换热风管103之间的传热；

[0094] 气体依次经外部进风管III206、第一风机207和进风管I1031进入换热风管103，换热后再经出风管I1032、外部出风管III106排至外部环境中；当相变蓄冷材料温度低至‑30℃时，控制线状电极板108和电极棒102断电，开启的电磁阀和风机全部关闭，完成冬季蓄冷；

[0095] 当储藏粮仓2内的温度大于5℃时，外部环境空气直接通入储藏粮仓2进行供冷；

[0096] 控制第三风机202、第二风机213、第三电磁阀214、第四电磁阀201、第九电磁阀212和第十电磁阀204开启；其余电磁阀和风机保持关闭；空气经外部进风管IV215、第二风机213、储藏粮仓进风管II217和吹风管209的出风口吹出，为储藏粮仓2供冷，储藏粮仓2内气体从储藏粮仓2底部排风腔210依次经储藏粮仓出风管II203储藏粮仓出风管II203、第三风机202和第四电磁阀201排至外部环境；直至储藏粮仓2的温度低于‑20℃，控制开启的电磁阀和风机全部关闭，停止为储藏粮仓2供冷；

[0097] 当为非冬季工况时，电控相变装置1释冷；

[0098] 当储藏粮仓2内的温度大于5℃时，控制第一风机207、第二风机213、第一电磁阀205、第五电磁阀208、第六电磁阀105、第七电磁阀218、第八电磁阀(108)和第九电磁阀212开启，其余电磁阀和风机保持关闭；

[0099] 气体从外部进风管III206进入换热风管103，换热后气体再经出风管I1032、第二风机213、储藏粮仓进风管II217和多个吹风管209的出风口吹入储藏粮仓2；

[0100] 当电控相变装置1内的温度达到相变蓄冷材料的相变温度时，交流电控箱3控制线状电极板108、电极棒102和电热板109通电并产生加热电场，使相变蓄冷材料在加热电场的作用下发生相变吸热反应；

[0101] 吹入储藏粮仓2的气体经排风腔210进入储藏粮仓出风管II203，再经第七电磁阀218、第一风机207循环进入换热风管103直至储藏粮仓2内温度小于等于5℃，控制开启的风机和电磁阀关闭，线状电极板108、电热板109和电极棒102断电；

[0102] 当储藏粮仓2内的温度再次大于5℃时，再次控制第一风机207、第二风机213、第一电磁阀205、第五电磁阀208、第六电磁阀105、第七电磁阀218、第八电磁阀(108)和第九电磁阀212开启；控制线状电极板108、电热板109和电极棒102上电并产生加热电场，使相变蓄冷材料在加热电场的作用下加速发生相变吸热反应，直至电控相变装置1内相变蓄冷材料的温度升至‑5℃时，交流电控箱3控制开启的风机和电磁阀关闭，为线状电极板108、电极棒102和电热板109断电。

[0103] 本发明所述第二温度传感器219用于对储藏粮仓2和外部环境温度进行监测，地上部分的的第二温度传感器219监测范围包括储藏粮仓2内温度监测和室外温度监测。储藏粮仓2内第二温度传感器219均匀布置在储藏粮仓2内，用于监测储藏粮仓2整体温度，超过设定值，自动开启释冷模式并按照预定方式进行调节，所述室外的第二温度传感器219布置在室外，用于监测室外温度值，在冬季室外温度小于等于‑5℃，自动开启电控相变装置蓄冷系统模式。

[0104] 所述交流电控箱3集中控制包括线状电极板108、电热板109、电极棒102的通断电，所有风机的启停和变频以及所有电动阀的开关和开度大小，实现对系统模式的启停控制和设备通断电处理。

[0105] 所述电控相变装置1和储藏粮仓2的外围护结构采用厚质的混凝土结构或实体红砖结构，所述外围护结构外设绝热保温层101a，增加墙体保温性能。优选为真空绝热板，导热系数为0.008W/(m·K)，保温层厚度800mm，整个系统围护结构的保温性能和蓄热能力良好，以减少冷量的散失。

[0106] 所述电控相变装置1放置于储藏粮仓2地面正下方的1.5m处，依靠中间的土壤源向粮仓传递一部分能量，以达到节约能源的目的。

[0107] (1)冬季工况

[0108] 由于严寒和寒冷地区的冬季工况下，室外空气中的冷能充足，系统不仅需要满足电控相变装置中的蓄冷要求，还需将冷量送入储藏粮仓2中，实现粮仓供冷。所以冬季系统运行分为两种运行模式：电控相变装置蓄冷模式和储藏粮仓供冷模式。

[0109] 电控相变装置蓄冷模式：当冬季室外温度值小于等于‑5℃时，控制第一风机207、第二风机213、第一电磁阀205、第二电磁阀216、第五电磁阀208、第六电磁阀(106)开启，其余电磁阀保持关闭，并通过第一温度传感器1011获取电控相变装置1内的温度，当电控相变装置1内的温度达到相变蓄冷材料的相变温度，控制线状电极板108和电极棒102上电并产生电场加速相变蓄冷材料发生相变反应，空气依次经外部进风管III206、第一风机207和进风管I1031进入换热风管103，换热后再经出风管I1032、外部出风管III106排出室外。当监测到相变蓄冷材料温度低至‑30℃时，控制为线状电极板108和电极棒102断电，上述开启的电磁阀全部关闭，完成冬季蓄冷。

[0110] 储藏粮仓供冷模式：在电控相变装置蓄冷模式的基础上，当储藏粮仓2内的温度大于5℃时，向储藏粮仓2内供冷，控制第三风机202、第三电磁阀214、第四电磁阀201、第九电磁阀212、第十电磁阀204开启，第七电磁阀218、第八电磁阀108仍保持关闭，空气经外部进风管IV215、第二风机213、储藏粮仓进风管II217和吹风管的出风口吹出，为储藏粮仓2供冷，储藏粮仓2内空气从粮仓底部隔板下的风口吸入地面排风腔210，依次经出风管II203、第三风机202和第四电磁阀201排出室外。当储藏粮仓2内的温度低于‑20℃时，联锁控制上述开启电磁阀和风机关闭，停止为储藏粮仓2供冷。

[0111] (2)非冬季工况

[0112] 在非冬季工况下，由于室外温度高，室外新风不能直接通入储藏粮仓2，并且储藏粮仓2自身无法实现长期保冷，所以将室外空气通入电控相变装置中进行换热释冷，进而通入储藏粮仓2内为储藏粮仓2补冷，另外由于储藏粮仓2内温度波动，还需考虑风量大小的实时调节。因此，非冬季系统运行包括两个部分：非冬季释冷模式和风量调节方法。

[0113] 非冬季释冷模式：当储藏粮仓2内的温度大于5℃时，控制第一风机207、第二风机213、第一电磁阀205、第五电磁阀208、第六电磁阀105、第七电磁阀218、第八电磁阀和第九电磁阀212开启，其余电磁阀和风机全部关闭，空气从外部进风管III206进入，储藏粮仓2内回风从储藏粮仓2底部隔板上的条形风口吸入排风腔210，并进入储藏粮仓出风管II203储藏粮仓出风管II203的连通管与室外空气汇合，经过第一风机207和进风管I1031进入换热风管103，换热后再经出风管I1032、第二风机213、储藏粮仓进风管II217和多个吹风管的出风口吹出，形成释冷循环。在此过程中，当储藏粮仓2内温度小于等于5℃时，联锁控制为线状电极板108、电极棒102和电热板109断电，关闭上述开启的风机和阀门，短暂关闭系统；当再次监测到储藏粮仓2内的温度大于5℃时，再开启系统，达到实时调控的目的。当电控相变装置1内的温度达到相变蓄冷材料的相变温度时，交流电控箱3联锁控制，为线状电极板
108、电热板109、电极棒102通电，在加热电场的作用下强化传热；当电控相变装置1内相变蓄冷材料的温度升至‑5℃时，交流电控箱3联锁控制，为线状电极板108、电极棒102和电热板109断电，最终完成释冷过程，上述所开启的风机、阀门全部关闭。

[0114] 风量调节方法：在非冬季释冷模式的基础上，根据储藏粮仓2内第二温度传感器219监测的温度数据信号实时上传，当第二温度传感器219监测到储藏粮仓2内温度逐渐下降并且趋于5℃时，实时控制第九电磁阀212的开度减小；同时，实时控制风机低频运行，以达到调节风量的作用。

[0115] 虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。