一种太阳能多热源联合热泵干燥系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能多热源联合热泵干燥系统及其控制方法，涉及热泵干燥技术领域。包括热泵系统回路、太阳能集热系统回路和热风回路，还包括有太阳能集热器、辅助蒸发器、除湿蒸发器、冷凝器、压缩机、板式换热器、热管空气预热器、蓄热装置，能实现太阳能独立运行、热泵独立运行及联合运行模式，可根据外界环境状况进行闭式、半开式及开式运行方式的灵活切换，本发明专利技术增加了板式水源蒸发器，能够在寒冷季节更加充分的利用太阳能，增加的热管空气预热器可以较好地回收高温高湿排气的余热，提高系统性能，能更好地进行太阳能热储存，降低系统能耗。统能耗。统能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能多热源联合热泵干燥系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及热泵干燥
，尤其涉及一种太阳能多热源联合热泵干燥系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]经检索专利号CN202010992656.1公开了一种蓄热式太阳能耦合空气源热泵烟叶干燥系统及控制方法；干燥技术在我国工业、农业等领域皆有广泛的应用，是非常重要的工序，同时也是能耗最大的工艺环节。据统计，干燥能耗占国民经济总能耗的12％左右。烟叶烘烤同样是一个高能耗、涉及复杂传热传质的干燥过程。此外，不同的烘烤工序对烟叶干燥速率、烟叶品质都有很大的影响。目前，我国仍普遍采用燃煤烤房对烟叶进行烘烤。普通燃煤烤房煤耗量高，热效率低，烘烤1kg的烟叶大约需要消耗1.5
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2.5kg的标准煤，且近年煤价上涨，烘烤烟叶的成本逐渐增加。此外，烤房难以实现温湿度的自动控制，温度波动较大，容易出现烤青和挂灰的现象，烤烟品质不高。而且会产生大量有害气体，环境污染严重，有悖于环境友好型社会的发展。而燃油、燃气、电加热烤房的使用费用太高，经济性较低。
[0003]太阳能耦合空气源热泵进行烟叶干燥主要有如下几种方式：直接膨胀式、串联式、并联式、混联式。直接膨胀式在夜间或阴雨天无法对物料正常干燥。混联式系统复杂，初投资成本高，设备的维护检修费用高。
[0004]空气源热泵在冬季尤其是严寒地区容易出现结霜问题，导致蒸发器的换热热阻增加，显著降低系统的能效比。而传统的换向除霜法与热气旁通法除霜时间长，系统可靠性较差，容易引起干燥室内的温度波动。r/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种太阳能多热源联合热泵干燥系统及其控制方法，解决了上述提到的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种太阳能多热源联合热泵干燥系统，包括热泵系统回路、太阳能集热系统回路和热风回路，所述热泵系统回路包括压缩机，所述压缩机的排气管连接有冷凝器，所述冷凝器的出口连接节流阀，所述节流阀的出口分别与辅助蒸发器的制冷剂进口、除湿蒸发器的制冷剂进口以及板式换热器的制冷剂进口管路连接并分别设置有电磁阀八、电磁阀七以及电磁阀六，所述辅助蒸发器的制冷剂出口、除湿蒸发器的制冷剂出口以及板式换热器的出口均连接储液器的进口，储液器的出口管道连接压缩机的进口；
[0007]所述太阳能集热系统回路包括太阳能集热器，所述太阳能集热器的出口分两路输出，其中一路输出与蓄热装置入口连接，另一路输出与空气
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水换热器的热水入口连接，所述蓄热装置依次经电磁阀三进口、水泵的进口以及电磁阀二的出口连接形成蓄热循环，所述空气
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水换热器的出口经电磁阀五与水泵进口连接，所述水泵出口经电磁阀一与太阳能集热器进口连接，所述空气
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水换热器的出口依次经电磁阀五和电磁阀四与板式换热器的
制冷剂进口管路连接，所述空气
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水换热器的入口依次经电磁阀九、电磁阀十二和电磁阀十三与除湿蒸发器的出口管路连接；
[0008]所述热风回路包括烘干室，所述烘干室的出口和第二风机进口连接，所述第二风机出口分三路输出，第一路经电磁阀十二与冷凝器的空气进口管路连接，第二路经电磁阀十四与热管空气预热器的进口管路连接，第三路经电磁阀十三与除湿蒸发器的空气进口管路连接，所述冷凝器的空气出口以及空气
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水换热器的空气出口分别与烘干室的进口连接，所述热管空气预热器的出口依次经电磁阀十和电磁阀十一接入冷凝器的进口。
[0009]优选的，所述所述热泵系统回路使用Ra制冷剂，太阳能集热系统回路使用水，热风回路采用空气。
[0010]优选的，所述蓄热装置包括圆柱状壳体，直立管，所述壳体顶部设置有蓄热直立管进口，冷水补水口以及取热出口，所述壳体的底部设置有蓄热直立管出口和蓄热出口，所述壳体内包括隔热层和蓄热层，所述直立管位于蓄热层内部。
[0011]优选的，所述辅助蒸发器配套设置有第一风机。
[0012]一种太阳能多热源联合热泵干燥系统控制方法，包括热泵系统回路独立运行控制方法、太阳能集热系统回路独立运行控制方法以及热泵系统回路与太阳能集热系统联合运行控制方法。
[0013]优选的，所述热泵系统回路独立运行控制方法包括
[0014]闭式运行：当烘干室内空气湿度d小于需要换气的空气湿度D时，系统正常运行，开启电磁阀八、电磁阀十二、电磁阀十一，开启第一风机、第二风机，开启压缩机；当烘干室内空气湿度d大于需要换气的空气湿度D时，系统进行除湿，开启电磁阀七、电磁阀十三、电磁阀十一，开启第二风机，开启压缩机；
[0015]半开式运行：当烘干室内空气湿度d小于需要换气的空气湿度D时，系统正常运行，开启电磁阀八、电磁阀十二、电磁阀十一，开启第一风机、第二风机，开启压缩机；当烘干室内空气湿度d大于需要换气的空气湿度D时系统进行除湿，开启电磁阀八、电磁阀十，用于吸入外界空气，与烘干室内空气混合，降低空气湿度，开启电磁阀十一、电磁阀十四排出烘干室内湿空气，并通过热管空气预热器吸收湿热空气的热量加热电磁阀十进入的空气，开启第一风机、第二风机，开启压缩机；
[0016]开式运行：开启电磁阀八、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十四，用于吸入外界空气排出烘干室内湿空气，并通过热管空气预热器吸收湿热空气的热量加热电磁阀十进入的空气，开启第一风机、第二风机，开启压缩机。
[0017]优选的，所述太阳能集热系统回路独立运行控制方法包括
[0018]半开式运行：当蓄热装置温度大于干燥所需温度且太阳能集热器出口温度大于蓄热装置温度时，使用太阳能进行干燥,开启电磁阀一、电磁阀五、电磁阀九、电磁阀十二，开启第二风机，开启水泵；当蓄热装置温度大于干燥所需温度且太阳能集热器出口温度小于蓄热装置温度时，使用蓄热装置的热量进行干燥，开启电磁阀二、电磁阀五、电磁阀九、电磁阀十二，开启第二风机，开启水泵；当烘干室内空气湿度d大于需要换气的空气湿度D时，系统进行除湿，开启电磁阀十、电磁阀十四，由电磁阀十吸入外界空气与烘干室内空气混合降低空气湿度,由电磁阀十四排出烘干室内湿空气，并通过热管空气预热器吸收湿热空气的热量加热电磁阀十进入的空气，开启第二风机，进行换气；当蓄热装置温度低于干燥所需温
度时，关闭系统；
[0019]开式运行：全程开启电磁阀十、电磁阀十四，开启第二风机，进行换气，当蓄热装置温度大于干燥所需温度且太阳能集热器出口温度大于蓄热装置温度时，使用太阳能进行干燥,开启电磁阀一、电磁阀五、电磁阀九、电磁阀十二，开启第二风机，开启水泵；当蓄热装置温度大于干燥所需温度且太阳能集热器出口温度小于蓄热装置温度时，直接使用蓄热装置的热量进行干燥，开启电磁阀二、电磁阀五、电磁阀九、电磁阀十二，开启第二风机，开启水泵；当蓄热装置温度低于干燥所需温度时，关闭系统。
[0020]优选的，所述热泵系统回路与太阳能集热系统联合运行控制方法包括
[0021]闭式运行：当烘干室内空气湿度d大于需要换气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能多热源联合热泵干燥系统，包括热泵系统回路、太阳能集热系统回路和热风回路，其特征在于：所述热泵系统回路包括压缩机(B2)，所述压缩机(B2)的排气管连接有冷凝器(2)，所述冷凝器(2)的出口连接节流阀(10)，所述节流阀(10)的出口分别与辅助蒸发器(3)的制冷剂进口、除湿蒸发器(4)的制冷剂进口以及板式换热器(5)的制冷剂进口管路连接并分别设置有电磁阀八(M8)、电磁阀七(M7)以及电磁阀六(M6)，所述辅助蒸发器(3)的制冷剂出口、除湿蒸发器(4)的制冷剂出口以及板式换热器(5)的出口均连接储液器(9)的进口，储液器(9)的出口管道连接压缩机(B2)的进口；所述太阳能集热系统回路包括太阳能集热器(7)，所述太阳能集热器(7)的出口分两路输出，其中一路输出与蓄热装置(8)入口连接，另一路输出与空气
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水换热器(1)的热水入口连接，所述蓄热装置(8)依次经电磁阀三(M3)进口、水泵(B1)的进口以及电磁阀二(M2)的出口连接形成蓄热循环，所述空气
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水换热器(1)的出口经电磁阀五(M5)与水泵(B1)进口连接，所述水泵(B1)出口经电磁阀一(M1)与太阳能集热器(7)进口连接，所述空气
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水换热器(1)的出口依次经电磁阀五(M5)和电磁阀四(M4)与板式换热器(5)的制冷剂进口管路连接，所述空气
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水换热器(1)的入口依次经电磁阀九(M9)、电磁阀十二(M12)和电磁阀十三(M13)与除湿蒸发器(4)的出口管路连接；所述热风回路包括烘干室(11)，所述烘干室(11)的出口和第二风机(F2)进口连接，所述第二风机(F2)出口分三路输出，第一路经电磁阀十二(M12)与冷凝器(2)的空气进口管路连接，第二路经电磁阀十四(M14)与热管空气预热器(6)的进口管路连接，第三路经电磁阀十三(M13)与除湿蒸发器(4)的空气进口管路连接，所述冷凝器(2)的空气出口以及空气
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水换热器(1)的空气出口分别与烘干室(11)的进口连接，所述热管空气预热器(6)的出口依次经电磁阀十(M10)和电磁阀十一(M11)接入冷凝器(2)的进口。2.根据权利要求1所述的一种太阳能多热源联合热泵干燥系统，其特征在于：所述所述热泵系统回路使用R(134)a制冷剂，太阳能集热系统回路使用水，热风回路采用空气。3.根据权利要求2所述的一种太阳能多热源联合热泵干燥系统，其特征在于：所述蓄热装置(8)包括圆柱状壳体，直立管，所述壳体顶部设置有蓄热直立管进口，冷水补水口以及取热出口，所述壳体的底部设置有蓄热直立管出口和蓄热出口，所述壳体内包括隔热层和蓄热层，所述直立管位于蓄热层内部。4.根据权利要求3所述的一种太阳能多热源联合热泵干燥系统，其特征在于：所述辅助蒸发器(3)配套设置有第一风机(F1)。5.一种太阳能多热源联合热泵干燥系统控制方法，适用于权利要求1
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4任意一项所述的一种太阳能多热源联合热泵干燥系统，其特征在于：包括热泵系统回路独立运行控制方法、太阳能集热系统回路独立运行控制方法以及热泵系统回路与太阳能集热系统联合运行控制方法。6.根据权利要求5所述的一种太阳能多热源联合热泵干燥系统控制方法，其特征在于：所述热泵系统回路独立运行控制方法包括闭式运行：当烘干室(11)内空气湿度d小于需要换气的空气湿度D时，系统正常运行，开启电磁阀八(M8)、电磁阀十二(M12)、电磁阀十一(M11)，开启第一风机(F1)、第二风机(F2)，开启压缩机(B2)；当烘干室内空气湿度d大于需要换气的空气湿度D时，系统进行除湿，开启电磁阀七(M7)、电磁阀十三(M13)、电磁阀十一(M11)，开启第二风机(F2)，开启压缩机(B2)；
半开式运行：当烘干室(11)内空气湿度d小于需要换气的空气湿度D时，系统正常运行，开启电磁阀八(M8)、电磁阀十二(M12)、电磁阀十一(M11)，开启第一风机(F1)、第二风机(F2)，开启压缩机(B2)；当烘干室内空气湿度d大于需要换气的空气湿度D时系统进行除湿，开启电磁阀八(M8)、电磁阀十(M10)，用于吸入外界空气，与烘干室(11)内空气混合，降低空气湿度，开启电磁阀十一(M11)、电磁阀十四(M14)排出烘干室内湿空气，并通过热管空气预热器(6)吸收湿热空气的热量加热电磁阀十(M10)进入的空气，开启第一风机(F1)、第二风机(F2)，开启压缩机(B2)；开式运行：开启电磁阀八(M8)、电磁阀十(M10)、电磁阀十一(M11)、电磁阀十四(M14)，用于吸入外界空气排出烘干室(11)内湿空气，并通过热管空气预热器(6)吸收湿热空气的热量加热电磁阀十(M10)进入的空气，开启第一风机(F1)、第二风机(F2)，开启压缩机(B2)。7.根据权利要求5所述的一种太阳能多热源联合热泵干燥系统控制方法，其特征在于：所述太阳能集热系统回路独立运行控制方法包括半开式运行：当蓄热装置(8)温度大于干燥所需温度且太阳能集热器(7)出口温度大于蓄热装置(8)温度时，使用太阳能进行干燥,开启电磁阀一(M1)、电磁阀五(M5)、电磁阀九(M9)、电磁阀十二(M12)，开启第二风机(F2)，开启水泵(B1)；当蓄热装置(8)温度大于干燥所需温度且太阳能集热器(7)出口温度小于蓄热装置(8)温度时，使用蓄热装置(8)的热量进行干燥，开启电磁阀二(M2)、电磁阀五(M5)、电磁阀九(M9)、电磁阀十二(M12)，开启第二风机(F2)，开启水泵(B1)；当烘干室(11)内空气湿度d大于需要换气的空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯峰，袁培，李亚威，何汀，冀瑞浩，孙红闯，何永宁，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：