一種貯藏果蔬保鮮的拋石控溫窯洞制造技術

本實用新型專利技術涉及一種貯藏果蔬保鮮的拋石控溫窯洞，其結構特征是挖去原有的黃土高原窯洞頂部土層，填有塊石層呈梯形，形成開放邊界，塊石粒徑控制在22-30cm，強度為30-35MPa，空隙率為25%-30%。在塊石層中上部，鋪一層防水透氣膜，以防止降水落入窯洞內。在塊石層上安裝豎向通風煙囪，煙囪垂直且高出窯頂部1.5-2.0m，煙囪口徑20-30cm，塊石層上鋪設可折式石棉網布。本實用新型專利技術根據黃土高原果、蔬保鮮窯洞特點，有機的結合拋石層冬季降溫蓄冷效能及“煙囪效應”，提供一種新型果蔬保鮮越冬窯洞，達到黃土高原地區果蔬越冬保鮮的需求，同時具有造價低，施工簡易，便于維護的優點，解決了該地區農民生產生活中的困難和難題，具有較好的社會、經濟效應。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種貯藏果蔬保鮮的拋石控溫窯洞。
技術介紹
黃土高原地區約有自然建制村470萬個，農民人口3733萬，有效耕地面積15萬km2。自2000年以來，隨著國家退耕還林及特色農業政策的落實和初見成效，每年秋季果蔬豐收，但由于黃土高原山區交通不便，信息閉塞等原因，大量果蔬滯銷，需要保鮮到來年春季，以便取得更大的生活、經濟效應。因此，當地果農、菜農就地取材，依山而建窯洞，用于果蔬保鮮越冬，但由于黃土層的保溫效應，使得窯洞在全年中處于“冬暖夏涼”的狀態，難以滿足果蔬保鮮的低溫要求，加之果、蔬在儲存的過程中容易發熱，散發出大量的催熟氣體，只要有一株或者一個果蔬腐爛，就會引起其它的果蔬加速腐爛，形成多米諾效應。給當地人民造成巨大的財產損失。近年，在此基礎上發展起一種新式的保鮮窯洞，即在原有的窯洞里增掛一臺或數臺空調制冷，以滿足低溫保鮮的效果，但由于儲藏窯洞面積大，制冷要求很難滿足，即使可以通過加增空調數量達到低溫需求，但一方面由于空調的經濟成本高，而且需要一直用電，能耗較高，農民較難接受；另一方面由于窯洞中夏季容易返潮，而這段時間保鮮窯洞沒有果蔬儲存，空調處于閑置狀態。長期不用，容易損壞，維修成本較高。另外，加了空調后的窯洞中空氣不流動，仍然使果蔬成熟時揮發出的催熟氣體難以有效揮發，加速了果蔬的成熟速度，以致大量腐爛。目前，還有一種較常見到的保溫板鋼結構+大型制冷設備保鮮冷庫，雖然可以達到制冷，通風的保鮮需求，但1）造價成本高昂（1.5萬/m3），即一個100m3鋼結構保鮮冷庫造價在150萬元左右，普通果農、菜農難以建設，只好通過租用的方式使用。近年來，由于物價、人工工資上漲等原因，租借費用大幅上漲，達到600元/噸/月，按6個月計算，每噸果蔬的租借費用達到3600元，大大抬高了果蔬的銷售成本，增加了農民的負擔，往往造成很多農民覺得不劃算，在秋季果蔬收購價格不高時，大量果蔬腐爛在田間地頭無人采摘，極大的打擊、傷害了農民的生產積極性，造成不良的社會影響；2）需要專人值守；3）大型制冷設備能源的需求較大，以一個100m3的鋼結構冷庫為例，每小時在1000KW左右；4）國內大型制冷設備大多數采用R21氟利昂制冷（價格低廉），對大氣造成污染較大；5）這種鋼結構保溫材料冷庫，使用壽命較短，廢棄的保溫板在黃土高原農村地區難以回收利用，形成大量的白色垃圾，污染環境。因此，亟需一種既能滿足果蔬保鮮越冬，又經濟實惠的保鮮越冬設施，以便滿足該地區大量果農、菜農的生產、生活需求，促進當地農村生態文明建設。
技術實現思路
鑒于上述，本技術根據黃土高原窯洞特點，有機的結合拋石層冬季降溫蓄冷效能，旨在提供一種貯藏果蔬保鮮的拋石控溫窯洞，達到黃土高原地區果蔬越冬保鮮的需求，解決該地區農民生產生活中的困難和難題，以期取得較好的社會、經濟效應。本技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種貯藏果蔬保鮮的拋石控溫窯洞，是由換氣煙囪、可折式保溫層、塊石層、防水透氣膜、排水洞、窯門、窯洞、窯面、溫控開關、溫度探頭、加固鋼梁支架和鋼絲網構成。開挖原有的黃土高原窯洞頂部土層，窯門由鋼梁加固，窯內布有加固加固鋼梁支架，鋼梁支架上鋪有鋼絲網，在窯洞頂部填有塊石層呈梯形，塊石粒徑為12-30cm，塊石強度為30-35MPa，空隙率為25%-30%；窯內和塊石層上分別設有溫度探頭，可折式石棉網布上置有溫控開關；塊石層中安裝豎向通風煙囪，煙囪垂直且高出塊石層頂部1.5-2.0m，煙囪口徑20-30cm；在塊石層上方鋪有防水透氣膜，防水透氣膜塊石層上鋪設一層石棉網布，并且沿著塊石層坡腳面延伸處，窯面設有排水洞。本技術工作原理：本技術充分利用拋石層通風降溫效果，結合“煙囪效應”，一方面提高了整個窯洞內的對流換熱速度，另一方面又強化了窯洞內部的制冷。在窯洞使用季節（10月中上旬~次年4月中下旬），當外界氣溫低于窯洞內溫度時，窯洞頂部拋石層出現上部溫度低于下部，空氣密度上大下小，在重力和浮力的作用下，內部熱空氣從拋石間隙和煙囪排出，外界冷空氣從窯洞頂部兩側的拋石層補入，空氣的流動將外部“冷量”帶入窯洞中，同時把熱量帶出，從而實現對窯洞內部的降溫作用。當窯洞內溫度達到果、蔬最佳保鮮溫度時，溫控開關發出命令，可折式保溫層覆蓋到拋石層上部，阻止拋石層對窯洞繼續降溫；當外界氣溫高于窯洞內溫度時，由于拋石層上部溫度高于下部，空氣密度上大下小，空氣無對流發生，同時由于拋石層較好的熱屏蔽作用，可有效阻隔外界熱量的侵入，使窯洞內溫度不會升高，實現窯洞內溫度保持在果、蔬最佳保鮮溫度。本技術的優點和有益效果是：1：經濟成本較低。本技術設計就地取材，建造工序簡單。推廣應用后，預算成本約為2萬元，在普通農戶經濟承受能力范圍內。建成后，后期維護費用低，不需要專人看護。2：保鮮時間及溫度滿足需求黃土高原地區果蔬保鮮時間一般為10月中、下旬至次年的4月中、下旬。黃土高原在地理分布上屬于季節性凍土區，冬季氣溫較低，地表土壤凍結深度20~40cm，持續時間90~135d。以黃土高原腹地的正寧縣2009~2014年為例，10月15~1月15（前冬），2m氣象塔平均氣溫-2.7℃，晝夜溫差大。1月15~4月15（后冬），2m氣象塔平均氣溫2.2℃，晝夜溫差小，即所謂的“前冬冷，后冬暖”。根據這一邊界條件，本技術利用窯洞構造特征，不同時、次的關合達到前冬“降溫保暖”——利用前冬較低的氣溫，使窯洞內溫度降低到最佳保鮮溫度，但又要防止溫度過低，對果蔬造成凍傷；后冬“隔溫蓄冷”——后冬外界白天氣溫平均較高，要做好蓄冷、保冷工作。針對這兩種邊界條件，對本技術設計拋石窯洞進行溫度場模擬試驗，結果表明新型拋石窯洞內溫度前冬、后冬分別為：0.62℃，1.5℃。果蔬保鮮越冬溫度一般要求-3℃~+3℃之間，按照模擬結果，本設計新型拋石路基完全滿足保鮮溫度需求。3：通風條件良好，達到果、蔬保鮮越冬需求果、蔬成熟后再儲藏得過程中，會發散出一種催熟氣體，一定濃度的這種氣體引起其它果蔬加速成熟、腐爛，本技術設計具有良好的通風對流條件，完全可以滿足果蔬儲藏的通風需求。附圖說明圖1是本技術橫斷面。圖2是本技術加固示意圖。具體實施方式下面結合附圖，將對本技術技術方案再做進一步的說明。如圖1-2所示，一種貯藏果蔬保鮮的拋石控溫窯洞，是由換氣煙囪1、可折式石棉網布2、塊石層3、防水透氣膜4、排水洞5、窯門（鋼梁）6、窯洞7、窯面（山體）8、溫控開關9、溫度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種貯藏果蔬保鮮的拋石控溫窯洞，是由換氣煙囪（1）、可折式石棉網布（2）、塊石層（3）、防水透氣膜（4）、排水洞（5）、窯門（6）、窯洞（7）、窯面（8）、溫控開關（9）、溫度探頭（10）、加固鋼梁支架（11）和鋼絲網（12）構成，窯面（8）開挖窯洞（7），其特征是窯門（6）由鋼梁加固，窯內布有加固鋼梁支架（11），鋼梁支架（11）上鋪有鋼絲網（12），在窯洞（7）頂部填有塊石層（3）呈梯形，塊石粒徑為12?30cm，塊石強度為30?35MPa，空隙率為25%?30%；窯內和塊石層（3）上分別設有溫度探頭（10），可折式石棉網布（2）上置有溫控開關（9）；塊石層（3）中安裝豎向通風煙囪（1），煙囪（1）垂直且高出塊石層（3）頂部1.5?2.0m，煙囪口徑20?30cm；在塊石層（3）上方鋪有防水透氣膜（4），防水透氣膜（4）塊石層上鋪設一層石棉網布（2），并且沿著塊石層（3）坡腳面延伸處，窯面（8）設有排水洞（5）。

【技術特征摘要】
1.一種貯藏果蔬保鮮的拋石控溫窯洞，是由換氣煙囪（1）、可折式石棉網布（2）、塊石層
（3）、防水透氣膜（4）、排水洞（5）、窯門（6）、窯洞（7）、窯面（8）、溫控開關（9）、溫度探頭（10）、
加固鋼梁支架（11）和鋼絲網（12）構成，窯面（8）開挖窯洞（7），其特征是窯門（6）由鋼梁加
固，窯內布有加固鋼梁支架（11），鋼梁支架（11）上鋪有鋼絲網（12），在窯洞（7）頂部填有塊
石層（3）呈梯形，塊石粒徑為12-30...

【專利技術屬性】
技術研發人員：贠漢伯，吳青柏，張明義，芮鵬飛，羅京，劉明浩，
申請(專利權)人：中國科學院寒區旱區環境與工程研究所，
類型：新型
國別省市：甘肅;62