一种储热式太阳能热泵联合干燥系统技术方案

本实用新型专利技术涉及干燥除湿设备的技术领域，更具体地，涉及一种储热式太阳能热泵联合干燥系统，包括太阳能集热干燥回路、储热罐储热干燥回路以及热泵干燥回路。本实用新型专利技术以太阳能加热为主，储热罐加热为辅，热泵作为二者的辅助和备用热源，通过多种供热模式的切换或联合，能够在不同的气候条件下连续稳定地完成干燥作业；能够将白天富余的太阳能储存在相变储热装置中到晚上使用，提高太阳能的利用率，提升干燥系统的连续性和稳定性。热泵作为二者的辅助和备用热源，只在阴雨天和夜间等热量不足的时候开启，能大幅降低电能的消耗；控制器可根据采集系统采集的干燥工艺参数切换不同的运行模式，能够达到大多数物料的干燥工艺要求，适用于多种热敏性物料的干燥。

A Combined Drying System of Heat Storage Solar Heat Pump

【技术实现步骤摘要】
一种储热式太阳能热泵联合干燥系统
本技术涉及干燥除湿设备的
，更具体地，涉及一种储热式太阳能热泵联合干燥系统。
技术介绍
干燥作业涉及国民经济的广泛领域，是许多工业行业不可或缺的工序。在粮食、食品、果品、烟草、药材、木材、皮革、橡胶和陶瓷等许多工业产品的加工处理过程中，干燥作业对产品的质量和成本影响很大。干燥作业能耗高，据不完全统计，全球20%-25%的能源用于工业化的热力干燥，也是我国的耗能大户之一，所用能源占国民经济总能耗的12%左右。有的行业如造纸业，干燥所耗能占企业总能耗的35%；木材干燥占木制品生产总能耗的40%-70%。目前，很多在工业，农业中的干燥温度需求在40～80℃，属于低温干燥范围。在干燥过程中，温度的提高应以不损害物料品质为原则，尤其对某些热敏性物料：如种子表面温度不允许超过45℃，否则会影响发芽率。在太阳能干燥过程中，一般干燥温度不会超过80℃，更多的是60℃左右，这样的干燥温度对一般食品和农副产品等物料都比较适宜，而且此时太阳能集热器的热效率也比较高。太阳能干燥就是利用太阳能转化为热能进行干燥，与自然干燥相比，可以减少的外界因素的干扰，提高干扰效率，改善物料的干燥质量。与使用传统能源干燥相比，太阳能干燥可以节约常规能源的使用，没有粉尘和温室气体产生，节能环保。但单一的太阳能干燥有明显的不足，其受昼夜、晴雨、时间等条件的影响大，工作过程稳定性差，干燥室内温度、湿度的波动较大，难以实现预定的干燥工艺。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种储热式太阳能热泵联合干燥系统，将太阳能集热器、储热罐、热泵系统三者结合，具有集热、储热、热回收三项功能于一体的特点，能将白天富余的太阳能储存在相变储能罐中到晚上使用，提升干燥系统的连续性和稳定性。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：提供一种储热式太阳能热泵联合干燥系统，包括太阳能集热干燥回路、储热罐储热干燥回路以及热泵干燥回路：所述太阳能集热干燥回路包括通过管道顺次连接的第一风机、太阳能集热器以及内置有待干燥物料的干燥室，所述太阳能集热器设有与第一风机连接的第一进气口以及与干燥室连接的第一出风口；所述干燥箱底部设有用于加强干燥室内空气对流的循环风机，干燥箱顶部设有用于排出干燥室内湿空气的排湿机构；所述储热罐储热干燥回路包括通过管道顺次连接的第二风机、相变储热装置以及内置有待干燥物料的干燥室，所述相变储热装置设有分别与第一出风口、第二风机连接的第二进气口以及分别与第一风机、干燥室连接的第二出风口；所述热泵干燥回路包括除湿蒸发器、热泵蒸发器、压缩机、冷凝器以及膨胀阀，所述膨胀阀的进气端与冷凝器的出气端连接，膨胀阀的出气端分别与除湿蒸发器的进气端、热泵蒸发器的进气端连接；所述压缩机的进气端分别与除湿蒸发器的出气端、热泵蒸发器的出气端连接；所述除湿蒸发器的下方设有排水机构，所述除湿蒸发器、压缩机以及冷凝器均设置于干燥室内，所述热泵蒸发器设于干燥室外。本技术的储热式太阳能热泵联合干燥系统，将太阳能集热器、相变储热装置、热泵系统三者相结合，具有集热、储热、热回收三项功能于一体的特点，且除湿蒸发器和热泵蒸发器构成双蒸发器热泵系统。相变储热装置利用相变储能材料将白天富余的太阳能储存起来到夜间使用，热泵作为二者的辅助和备用热源，只在阴雨天和夜间等能量不足的时候开启。本技术的热泵系统采用双蒸发器空气源热泵，并将热泵系统部分嵌入干燥室：当需要除湿时，可利用除湿蒸发器吸收干燥室排出的湿空气的余热，克服传统干燥直接将干燥室的湿空气排到室外造成能量损失的缺点，提高热泵的能效比。在干燥后期需要提高干燥温度时，可启动热泵蒸发器进一步提高干燥室内的空气温度。本技术的干燥系统通过多种供热模式的切换或联合，能够在不同的气候条件下连续稳定地完成干燥作业，运行成本低，节能效果显著。进一步地，所述太阳能集热器由多个空气通道两端通过联箱并联组成，所述空气通道由多根太阳能真空管通过保温套管串联组成。本技术的太阳能真空管为呈横向布置的直通式真空管，数根直通式真空管通过保温套管串联在一起构成一排空气通道，空气通道两端的直通式真空管末端分别插入两侧的联箱中，数排空气通道并联在一起组成太阳能空气集热器，本技术中太阳能真空管的数量可根据实际干燥需求增加。进一步地，所述太阳能集热器坐北朝南设置，太阳能集热器设置所在地的纬度为x，太阳能集热器与水平面的夹角范围为[x-10°，x+10°]。太阳能集热器的倾斜角度选用原则为：全年使用时，倾斜角与当地地理纬度一致；侧重夏季使用时，倾斜角为当地纬度减10°左右；侧重冬季使用时，倾斜角为当地纬度加10°左右。进一步地，所述相变储热装置包括相变储热罐以及填充于相变储热罐内侧的相变储能单元，所述相变储能单元为相变温度在60℃~70℃的固-液相变材料。固-液相变材料随温度改变形态，并提供潜热，为储热罐储热干燥回路提供热源。进一步地，所述固-液相变材料选自烷烃类化合物、水合盐化合物、醇类化合物、有机酸类化合物、酯类化合物中的一种或多种。本技术的烷烃类化合物选自石蜡（熔点60℃~70℃），芳香烃，脂肪烃（碳原子数26~34，如正三十烷）中的一种或几种；水合盐化合物为三水合醋酸钠；醇类化合物为十八醇；有机酸类化合物选自十六烷酸、十八烷酸中的一种或几种。但需要说明的是，上述固-液相变材料仅作为优选，并不作为限制性规定。进一步地，所述干燥室内部设有若干平行排列的物料架，所述物料架的上方设有透风隔板。进一步地，所述排湿机构包括设于透风隔板上方的轴流风机以及设于干燥室顶部的排湿风机。轴流风机、排湿风机、循环风机、第一风机、第二风机构成本技术的风机系统，第一风机和第二风机的设置使得干燥系统采用空气为传热工质，不存在诸如太阳能热水器中水的冻结和承压问题，并且热空气可以直接进入干燥室对物料进行干燥，没有二次换热损失；轴流风机、排湿风机、循环风机的设置能够加强干燥室内的热空气与湿物料表面的热质传递。本技术的第一风机和第二风机均为变频风机，变频风机的转速可通过控制器控制，使得集热器出口空气温度控制在40℃～100℃范围内。进一步地，储热式太阳能热泵联合干燥系统还包括用于控制和切换各回路的阀门控制系统，所述阀门控制系统包括控制器以及与控制器连接的第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第一三通阀以及第二三通阀，所述第一阀门设于太阳能集热器连接干燥室的干路上，所述第二阀门设于太阳能集热器连接相变储热装置的干路上，所述第三阀门设于第二风机连接相变储热装置的干路上，所述第四阀门设于相变储热装置连接第一风机的干路上，所述第五阀门设于相变储热装置连接干燥室的干路上，所述第一三通阀设于压缩机连接除湿蒸发器和热泵蒸发器的干路上，所述第二三通阀设于膨胀阀连接除湿蒸发器和热泵蒸发器的干路上。阀门控制系统分别和太阳能集热器，储热装置，热泵系统相连，通过调节各阀门开度的大小和开闭，以此来转换干燥系统的工作模式。进一步地，储热式太阳能热泵联合干燥系统还包括用于监测干燥工艺参数的采集系统，所述采集系统连接于控制器的输入端；所述采集系统包括设于太阳能集热器出口处的第一温度传感器、设于储热罐出口处的第二温度传感器、设于干燥室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储热式太阳能热泵联合干燥系统，其特征在于，包括太阳能集热干燥回路、储热罐储热干燥回路以及热泵干燥回路：所述太阳能集热干燥回路包括通过管道顺次连接的第一风机、太阳能集热器以及内置有待干燥物料的干燥室，所述太阳能集热器设有与第一风机连接的第一进气口以及与干燥室连接的第一出风口；所述干燥室底部设有用于加强干燥室内空气对流的循环风机，干燥箱顶部设有用于排出干燥室内湿空气的排湿机构；所述储热罐储热干燥回路包括通过管道顺次连接的第二风机、相变储热装置以及内置有待干燥物料的干燥室，所述相变储热装置设有分别与第一出风口、第二风机连接的第二进气口以及分别与第一风机、干燥室连接的第二出风口；所述热泵干燥回路包括除湿蒸发器、热泵蒸发器、压缩机、冷凝器以及膨胀阀，所述膨胀阀的进气端与冷凝器的出气端连接，膨胀阀的出气端分别与除湿蒸发器的进气端、热泵蒸发器的进气端连接；所述压缩机的进气端分别与除湿蒸发器的出气端、热泵蒸发器的出气端连接；所述除湿蒸发器的下方设有排水机构，所述除湿蒸发器、压缩机以及冷凝器均设置于干燥室内，所述热泵蒸发器设于干燥室外。

【技术特征摘要】
1.一种储热式太阳能热泵联合干燥系统，其特征在于，包括太阳能集热干燥回路、储热罐储热干燥回路以及热泵干燥回路：所述太阳能集热干燥回路包括通过管道顺次连接的第一风机、太阳能集热器以及内置有待干燥物料的干燥室，所述太阳能集热器设有与第一风机连接的第一进气口以及与干燥室连接的第一出风口；所述干燥室底部设有用于加强干燥室内空气对流的循环风机，干燥箱顶部设有用于排出干燥室内湿空气的排湿机构；所述储热罐储热干燥回路包括通过管道顺次连接的第二风机、相变储热装置以及内置有待干燥物料的干燥室，所述相变储热装置设有分别与第一出风口、第二风机连接的第二进气口以及分别与第一风机、干燥室连接的第二出风口；所述热泵干燥回路包括除湿蒸发器、热泵蒸发器、压缩机、冷凝器以及膨胀阀，所述膨胀阀的进气端与冷凝器的出气端连接，膨胀阀的出气端分别与除湿蒸发器的进气端、热泵蒸发器的进气端连接；所述压缩机的进气端分别与除湿蒸发器的出气端、热泵蒸发器的出气端连接；所述除湿蒸发器的下方设有排水机构，所述除湿蒸发器、压缩机以及冷凝器均设置于干燥室内，所述热泵蒸发器设于干燥室外。2.根据权利要求1所述的储热式太阳能热泵联合干燥系统，其特征在于，所述太阳能集热器由多个空气通道两端通过联箱并联组成，所述空气通道由多根太阳能真空管通过保温套管串联组成。3.根据权利要求2所述的储热式太阳能热泵联合干燥系统，其特征在于，所述太阳能集热器坐北朝南设置，太阳能集热器设置所在地的纬度为x，太阳能集热器与水平面的夹角的范围为[x-10°，x+10°]。4.根据权利要求1所述的储热式太阳能热泵联合干燥系统，其特征在于，所述相变储热装置包括相变储热罐以及填充于相变储热罐内侧的相变储能单元，所述相变储能单元为相变温度在60℃~7...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐军，黄金，王婷玉，谢全君，陈思旭，黎杰扬，黄雪敏，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东,44