土窑洞贮藏cave storage

利用黄土特有结构建造地下洞窑贮藏果品的方法。具有结构简单，可以就地取材和极少消耗能源等特点。用于贮藏苹果、梨等水果。
在中国西北黄土高原地区有居住窑洞的习惯， 这种窑洞向阳、短小(一般不超过10米)、无通风气孔结构。陕西省延安地区利用向北开门的窑洞， 用于短期贮藏国光等晚熟耐贮苹果品种， 窑顶由前往后开1～3个通风气孔， 并注意冬季通风管理， 直至翌年5月窑内温度仍可保持在10℃以下。山西省原平县的梨窑，靠土崖挖掘成隧道状， 窑身长度一般不超过8米， 设有窑门， 但不设通气孔。自20世纪70年代开始， 中国的果品贮藏工作者深入研究土窑洞贮藏苹果的优缺点，将普通土窑洞改造成为科学的土窑洞贮藏库。
原理 土窑洞式果库建筑深入地下， 窑洞贮藏空间的四周有深厚的土层， 具有良好的热稳定性和密闭性， 受外界气温影响小，保持低温高湿时间长的特点，有利于果品贮藏。在窑洞开挖或掏挖前， 从地面向下至30米以内的年平均温度， 基本上等于当地的年平均温度。在开挖或掏挖后， 由于土层（或砌体）与空气接触面加大， 窑内空气温度与窑壁温度形成温差时， 窑壁土层（或砌体）与空气产生热交换。当窑温低于土温时， 窑内低温通过窑壁传入土中， 并逐渐向土层深处传递，土层（或砌体）中的热量则通过窑壁释放到窑中；当窑温高于土温时， 热交换则反方向进行； 当窑温等于土温时， 空气与土层之间停止热交换。因此， 窑洞温度可相对稳定有利于果品贮存。
类型和结构 根据窑洞库的建造方法， 可分为掏挖式和开挖式两类； 根据窑形结构， 又可分为平窑和母子窑（侧窑）两种。掏挖式窑洞多建于土层深厚的黄土高原地区， 选择质地粘重的土层和方向适当的崖坡或沟壑，按照一定的结构掏挖而成，一般窑顶土层5米以上， 这类窑洞性能较好， 建筑费用低。平原地区多建开挖式窑洞，选择地下水位较低， 土质较好的地点，按库体平面尺寸将地面挖开， 用砖、石等建筑材料按一定的结构砌建而成， 然后将土回填至等于或略高于原地面高度， 并做库顶地面处理， 这类窑洞需砖、石、沙、水泥等建筑材料， 挖、填土方量大， 窑顶保温层较薄， 建筑费用较高， 隔热蓄冷效果较差。
窑洞库一般分为窑门、窑身和通气孔三大部分。窑门向北设2道，门距3～4米， 构成缓冲间；窑身长度以30～50米为宜， 宽、高视土质和建筑材料而定， 2.5～4.0米均可； 通气孔设在窑身最后部的最高处。因为通风量与通气孔最小截面积成正比， 与通气孔高度的开方成正比， 因此应尽量加大通气孔的截面积， 以利通风降温， 而高度则以高出地面1～2米即可。土窑洞主要依靠自然通风降温， 在窑洞建筑上要尽量做到通风流畅， 避免突然转折、扩大或缩小等情况， 并使窑壁尽可能平整光滑。几种窑型的结构特点如下：
平窑型 主要由3部分组成。❶窑门。宽0.8～1.4米，高约3米，设两道，间隔4～6米。
❷窑身。宽2.5～3.0米， 高约3米， 长约30～50米。
❸通气孔。直径约1.0～1.2米， 上下粗度相同， 高出地面1～2米。窑身顶部由窑口向内缓慢降低，比降为5～10‰, 窑顶的最高点在窑门外侧， 窑底与窑顶倾斜平行， 这种结构有利于引入外界冷空气和排除窑内的热空气(图1)。

图 1 平窑型结构示意
1. 窑门； 2. 窑身； 3. 窑顶； 4. 通气孔

母子窑（侧窑）型 中国山西、陕西、甘肃、河南等地陆续建立了一系列“非字型”、“梳子型”的母子窑，利用母窑（主巷道）运输、通风，子窑（侧窑）贮果(图2、3)。母窑长度最长可达100米以上，在母窑的两侧建子窑， 每个子窑之间的间隔至少在5米以上。利用母窑通风的子窑长度不超过10米，如超过10米，需另设通气孔， 结构如平窑， 但通风效果不如平窑。这种窑洞的特点是充分利用地形， 合理安排通风， 贮量可达100吨以上，但应注意通风设施， 以免空气滞留， 难以降温。

图2 非字型窑平面示意
1. 通气孔； 2. 子窑3. 母窑

图 3 梳子型窑平面示意
1. 斜坡道； 2. 母窑；3. 子窑门； 4. 通气孔；5. 子窑

地下式砖窑 山西、陕西、河南、河北等平原地区开明沟砖砌地下式窑洞。一般窑宽、高各4米， 长30～50米，窑顶弧形， 呈半圆形，半径2米， 窑顶弧形厚度32厘米以上， 覆土1～2米， 窑墙直立部分高2米左右， 墙厚37厘米。在通气孔和窑身之间设可以开闭的排气窗1个，排气窗面积为窑洞横截面的1/3～1/2, 通气孔下口直径与排气窗面积相同， 上口直径略小， 其他结构与平窑相同(图4)。为了降低地下式砖窑洞的造价和建筑材料， 把两个地下式砖窑洞相邻砌旋， 共同使用一个通气孔成为双窑洞型， 这种结构曾风行一时， 但由于秋季降温慢， 效果不好， 相继被淘汰。

图 4 地下式砖窑洞横截面示意
1. 通气孔； 2. 排气窗；3. 地面

管理技术
管理制度 一般措施是： ❶秋季入库时期到封冻前， 充分利用夜间低温和寒流降温。当外温低于窑温时， 打开窑门和通气孔， 充分通风换气， 以利于迅速降低窑温和窑内土温， 直到窑温降至0℃为止。
❷当窑温降至0℃后，尽量保温， 以果实不冻为原则， 适当通风换气， 继续降低窑壁土温， 尽量加大窑内低温土层厚度， 使窑壁更多地存冷。
❸第2年开春气温回升时， 管理方法与秋季相同， 但必须严格控制窑门和通气孔， 不通风时一律关闭， 以延长保冷时间。此时窑温的变化受土温的影响， 窑温稳定的基础是土温稳定。
❹果品出库后， 封闭门窗。通气孔， 尽量减少外部高温对窑内温度的影响。
窑内贮冰 贮冰能够在增加窑内湿度的同时， 还可有效地降低窑温。这种变态(固态—液态—汽态)中吸热的过程，可抵销夏季进入窑内的热量， 降低窑温，并与窑壁发生热交换降低壁温。冰消融后的水， 能增大窑内土层含水量， 降低窑内全年温度， 延迟秋季开始通风日期。冬季通风时， 由于窑内湿度大， 能够带走更多的热量， 提高通风效果。土窑洞贮冰， 通过水的两次变态， 大量吸收热量， 是提高土窑洞性能的有效途径。
土窑洞加机械制冷 在内壁未加保温材料的情况下，利用自然冷源和小型制冷机有效地降低窑内温度，为果品贮藏创造更好的贮藏温度条件。容积4000立方米的土窑洞安装2台制冷量4000千卡/小时的制冷机，由7月底至11月中旬和翌年3月底至7月底开机制冷，在年平均温度10℃、年均日温差12℃、年温极差55℃左右的地区，土窑洞内可以形成年均温5℃、年均日温差10℃以下、年温极差12℃的环境温度。
土窑洞贮藏， 适用于年均温10℃、冬季月均温最低温度为-5℃左右的地区。如果加强科学管理， 50米长的窑洞，一个冬天可蓄冷400万～500万千卡，成为维持窑内低温环境的冷源， 从而取代了人工制冷的耗能冷源。管理较好的土窑洞， 第2年夏季窑内仍可保持10℃以下的较低温度。采用塑料薄膜袋包装、塑料薄膜小帐及大帐堆藏等技术， 元帅系苹果贮藏6个月以上仍可保持良好品质。

土窑洞贮藏pit storage

中国北方黄土高原地区一种传统的窑窖贮藏形式。窑洞呈隧道形深入地下，一般窑身高2.5～3.0 m、宽3m、长30 m以上，还可有岔道。窑顶呈拱形或人字形。窑门由栅栏门、木门和棉帘门三道组成。从窑门向窑掌呈0.5°坡度向上倾斜。窑掌中间向上挖排气洞，其高度为窑身长的1/3～1/2，基部直径1.5 m，出口直径1 m。还可加设地下通风道。果蔬包装或散装堆垛在窑内，底部垫木条或砖块，中间留通道，以便通风和检查管理。土窑洞建造容易、管理方便，因深入地下使窑内温度低而稳定，湿度也易保持，贮藏效果好。