1粮仓热工原理1.1传热1.1.1辐射物体表面的辐射和吸热是相关的：表面的色彩由白至黑，由平滑至粗糙，其辐射（吸热）能力由弱而强。由此可知，为降低光辐射对粮仓的升温影响，仓体外表（屋顶和外墙面）应做成光滑的白色外表面。
1.1.2传导。与物质及其空隙度有关。实践证明：粮食、砖墙、钢筋混凝土、钢的导热系数之比，大致是1：2.5：5：25.形象地说，20cm的粮食相当于50cm砖砌体的阻热。
1.1.3对流。与气体的重力密度和气压有关。在温度下降时，前者变大，后者变小。前者引起垂直运动，后者由强至弱的扩散是全方位的。
1.2传湿传湿与空气中的水蒸气分压力（压强）有关。分压力e值大致等于其绝对湿度f（e＝f（T／293））。由此式可知，当温度在16℃上下时，绝对湿度大的区域，向绝对湿度小的区域扩散，它也是全方位的。认识这一点对认识粮堆中的水分转移是很重要的。
1.3空气穿过某厚度粮层的阻力与穿过粮层的气流速度关系甚大，速度越大，气流动能在碰撞粮粒及摩擦中损失越大。下列为计算粮层阻力的常用公式：r＝9.8×a×h×V b式中，h是粮层高度（或厚度），a、b为随粮种不同的系数，V是穿越粮层后的表现风速（Nominalairvelocity）。显然，它大大低于空气在粮堆中的实际速度。现举10m高的玉米粮堆为例，当取V＝0.001m／s时（近似可认为3.6m／h，即3小时可穿越10m粮堆），粮层阻力r＝1.433Pa.室内外温差10℃，粮堆高10m时，压差约4Pa余。由此可以理解，温度变化引起的重力压差和气压差，为什么能引起粮堆中的气流运动。
2粮仓热工环境我们将任一装满粮食的粮仓对大气环境的热、湿影响作简明的分析2.1从上而下是大气、顶盖、自由空间、粮堆、地面及地基2.1.1大气。以日照辐射、风雨和局部气流方式将湿、热作用于顶盖。日照光线入射角大，雨滴直落屋盖，将造成顶盖内外很大的温差和蒸汽压差，对粮仓的作用强烈。
2.1.2顶盖。各种顶盖的基本要求是防雨，多数尚有蒸汽绝缘层。但无论是热阻甚低的钢筒仓盖或多层构造的总热阻值较高的仓盖，对于连续高温（或寒冷）季节的温度作用，都是无能为力的：仓内迟早会达到与室外的平均温度。热阻高低的差别是日温度简谐波的延迟或峰值略有降低。
2.1.3仓内自由空间。粮面以上，顶盖以下为空气充满的自由空间，在顶盖内表面随大气温度简谐波变动时以对流和辐射的方式将这种影响传至粮面，并使自由空间的温度大约保持在日平均温度上下。
2.1.4粮堆。以粮粒间空气的渗透式流动和粮堆传导方式传热、传湿。由于粮堆为不良导热体，前者作用尤应注意。如上所述，只要形成足够重力压差或气压差，此种渗透式流动即会发生。但日温差难以有显著影响，只有季节温差（持续降温、升温）方可形成适宜条件2.1.5地面及地基。地面均设防潮层，阻止毛细管水上升或水蒸气分压下传。地基受大气日温差变化影响甚小，年温差会有作用，其热稳定性非常好。
2.2从左而右是大气、仓壁、粮堆、仓壁、大气。左右侧大气、仓壁相同，仅有背向阳、背向风的区别，暂不予细究。
2.2.1大气。仍以日照辐射、风雨和局部气流方式将湿、热作用仓壁，但即令向阳仓壁，日照入射角大大小于顶盖，雨点也只能斜打在壁面上，作用均弱于作用在顶盖者。但迎风面的影响却强于顶盖，这在秋冬之交，将使迎风面的降温作用加强。
2.2.2仓壁。由于力学强度、刚度的要求或构造要求，均有相当的厚度（钢板壁例外）。平房仓堆粮线以下更加设了防潮层（隔蒸汽渗透），仓壁的热阻性能随钢、钢筋混凝土、砖及构造不同亦有很大差异。但同顶盖一样，其内表面迟早也会达到季节平均温度或日平均温度。其外表面温度变化可认为同于大气日温简谐波变化，墙体内各点的变化也是简谐式的，只是波峰大小区别而已（详下）。
2.2.3粮堆。与前述粮堆传热、湿原理一样，但前者是垂直作用于粮面。此处却是由仓壁面水平作用。（略去渗透气流影响）由于温差△t o作用下，横向范围外的内部粮堆可视为不受日温差△t o影响。
2.2.4砼仓壁。由于砼热阻较钢为高，且其厚度远大于钢壁板，因此，在日温差△t o作用下，仓壁内将有一温度坡降，与粮堆温度坡降线连续。由于粮堆热阻值更大，后者的斜率远大于前者。
比较可知，若△t o值相同，则由于砼壁热阻值的作用，d c将小于d s；同理，如D为同厚度的砖砌体仓壁，则相应的影响深度d b将小于d s，即d b＜d c＜d s。综上所述可以指出：与仓壁共同工作的粮堆要受大气日温差的影响，由于日温差的简谐波动性，此影响可理解为受热与放热，因而不会很显著，但季节之交的降、升温，其影响是可观的。
3粮仓的筒罐效应粮仓中的粮堆受大气温度变化的影响，以粮面为*，其次是近仓壁处，*稳定而几乎不受影响的是邻近地面部分，（地面的构造应完好无损）。大气的日变化影响较小，但季节之交的升、降温变化，其影响应充分注意的它将引起粮面、邻壁面粮食温度的显著变化，从而引发粮粒间空气
的渗透流动，使温湿度分布在粮仓内发生变化，导致水分转移集中，因而造成虫霉等坏粮事的发生。
3.1降温筒罐效应秋冬之交往往有1￣3次日平均气温在短期（1￣2日）迅速下降，幅度在6￣10℃左右。经夏秋两季的粮温可能高于室外气温8￣10℃，加之西北冷风起，使仓上部自由空间迅速冷却，靠仓壁的竖向粮层温度也下降。*敏感区是檐下A点区域的粮食，降温更大，逐渐产生以下过程：A区粮隙空气密度变大，气流下降。此时的绝对湿度与内部粮堆几乎相同，但内部温度较A及自由空间均高，其气压也高，产生上升流动，由此形成一小区域气流环，在持续的内外温差作用下，气流环向下延伸到b，上升的热气流到达粮面，由于粮面温度下降，从而使那里的相对湿度增加。
过程继续，气流环下延至c点，热气流高度增加，上升至粮面冷却的水分增大，直至达到饱和而在粮面结露。受到仓顶冷却的冷空气沿仓壁进入粮堆，促使气流循环不断进行，凝结水区域由仓中部向四周扩散，直至整个粮面结露（结顶）。“结顶”的粮面（水分充填粮粒空隙）导热系数加大，使粮面下结顶的一层更加降温，气流环部分在粮堆中连通（d点），结露向仓壁延伸，沿仓壁由上而下发展，成为所谓“挂壁”。
在未配备通风设施的圆筒形仓中（不论是砖、砼或钢结构），储粮由夏入冬经常会发生上述的结顶、挂壁现象。80年代初，江浙一带在使用砖圆仓储稻谷时，就在粮面铺一厚层稻壳，让结顶现象发生在稻壳内；进而开始设仓顶排风扇，在秋冬之交打开仓底孔洞，启动仓顶排风，有效地解决了这一问题。新建设的浅圆仓，均设仓底进风、仓顶排风的通风系统，配以测温电缆，更能准确把握通风时机。唯应注意，仓顶的排风量应大于仓底进风量，否则通风时上升到自由空间的热空气不能及时排出，会在仓顶冷的内表面结露，水滴渗入粮堆。
3.2升温筒罐效应春夏之交的日平均气温上升，也有1￣3次剧升，幅度也差不多为6￣10℃。此时，直射仓顶和向阳面仓壁的阳光辐射热强烈。对于仓顶，外表面吸收的辐射热经传导加热内表面，然后主要以辐射方式加热粮面，对流也在起作用，迅速使自由空间升温至室外平均气温。对于仓壁，经传导加热与内表面接触的竖向粮层。檐下A点区域仍为变化敏感区域，升温较其它部位更快，逐渐产生以下过程：A区粮隙空气密度变小，其下至B的一层也在变小，轻热气流有沿壁面上升的趋势，如AB一线所示；但上部自由空间温度上升更快，其重力密度更小，而气压却较高，与上升的边壁气流相抗衡，具有阻止其上升的作用。如中C所示均匀下压的箭头所示；结果是边仓壁的热气流与上部自由空间热气流在室外日平均温度左右达到相对平衡，边仓壁热气流的上升被遏制，上升过程停止。
粮仓内的气流平衡、流动停止，对于保持内部粮温及防止水分转移起了很好的作用。此时热向粮堆的传播仅能依靠传导。由于粮粒间空气的相对静止，众所周知，气体的导热性能很差，这就加强了粮堆外层（粮食自上表面，周围沿仓壁粮层）的热阻性能，使内部粮堆难于升温，创造了低温储藏的条件。
3.3讨论降温时的筒罐效应对于保粮是非常危险的，会造成“结顶”甚至“挂壁”；通风是*好的手段，无论仓顶排风，或结合仓底送风均可。前者较为经济，后者较为迅速。
升温时的筒罐效应对于冬季降温的低温保粮是极有利的。仓体密封越好，仓内气流流动的可能性越小，越能保持内部粮食低温状态。仓壁、仓顶维护结构的隔汽、热阻性能。隔水蒸气渗透层是防止仓外水分渗入的需要，仓底、仓壁、仓顶都应设置，且保证完好。至于仓壁、仓顶的热阻性能，无论防止降温时的不利筒罐效应，还是发挥升温时的有利筒罐效应，都没有显著的作用。前已述，高热阻的围护结构，只能延缓仓内自由空间或内仓壁达到室外日平均温度。国外密闭性能高的钢筒仓也有成功的保粮经验，值得借鉴。
为提高热阻而采用复杂的多层高热阻材料的做法，会大大提高建仓成本是值得商榷的。
4仓型比较我们可以根据前述的粮仓热工性能，将各种仓加以比较，详见下表。表中增加了“自动分级”一项，那是从高处定点进粮滚落引起的灰杂成分集聚现象，是不利于粮食储藏的。
根据此表，可以指出：高径比对仓型储粮性能影响较大，它确定筒罐效应和自动分级的强弱，并和上部自由空间大小相关联。
平房仓高径比甚小，意味着单位仓容占地面积大，其上部自由空间很大，受外温影响大，筒罐效应小，季节降温不易出现“结顶”、“挂壁”；季节升温时，却不易实现保持低温。自动分级影响甚小，是平房仓的优点。
立筒仓高径比很大，单位仓容占地面积小，其上部自由空间甚小，受外温影响小，筒罐效应大，季节降温容易出现“结顶”、“挂壁”，季节升温时，较易实现保持低温。自动分级影响大是立筒仓的缺点。
其它三种圆形仓（浅圆仓、囤、砖圆仓）性能在立筒仓和平房仓之间。席穴囤由于折旧费用大，砖圆仓则用粘土砖受到限制，较适宜的是钢筋混凝土浅圆仓。采用机械通风、布料器等措施解决降温筒罐效应和自动分级问题后，浅圆仓应是一种适于储粮的仓型。
5浅圆仓应配备的设施和储粮方法、措施据前所述，浅圆仓的热工性能特点，选择合适的设施配备和储粮方法。
5.1设施配备5.1.1测温电缆。由于降温筒罐效应存在，测温电缆是必须的，但全仓均匀布置没有必要。笔者认为，根据筒罐效应的敏感区配置就可以了，从平面讲，外圈布于邻仓壁处6至8点；仓中心1点加中环4点。从高度讲，应在粮面以下加密测温元件。
5.1.2通风设施。3000吨以下储量的浅圆仓，密封性能好，可考虑仅设仓顶轴流风机，但仓下进风通道仍应设置；大储量仓仍宜设上、下风机，但仓顶风机风量应大于仓下风机风量。
5.1.3磷化氢熏蒸系统。该系统也应设置，与之相适应的应有进人孔并能下降至粮面以检查虫情。
5.1.4谷物冷却器。在冬季可利用通风致冷并密闭过夏的地区，可以不设冷却器，以降低储粮成本。即使在华南地区，也以集中设置、调配使用为宜，不需每库必设。
5.2储粮方法首先应充分利用浅圆仓密闭并有较强升温时的筒罐效应（阻止对流气流），采取冬季通风降温，密闭保持低温度夏的方法。优点是很明显的，成本低，抑制虫霉害并保持粮食品质。
其次应注意较强的降温筒罐效应可能带来的秋冬时粮面“结顶”问题，适时检查粮温、通风。夏秋季检查虫情，适当利用熏蒸手段当然也是必要的。
6结论本文对于粮仓的热工性能作了探讨，提出了两个重要概念，一是仓体上、中、下部位受大气温度变化的热稳定性是有很大区别的，一是由此在储粮封闭空间里的“筒罐效应”，并指出，降温时的效应是有害的，引起“结顶”、“挂壁”；升温时的效应却是有利的，阻止对流发生，有利于低温储粮。根据这些概念，笔者建议浅圆仓以冬季降温密闭度夏为主，掌握秋冬适时通风，防止“结顶”“挂壁”，并适时进行夏秋季熏蒸杀虫。概言之：低温密闭、秋冬防水、夏秋防虫。