CN102767937A - 温室型太阳能热泵联合干燥装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能干燥装置，具体公开了一种温室型太阳能热泵联合干燥装置及方法，该装置包括：温室；回风风机，设置在所述温室内部，其一端为回风口，另一端为排气口且通过回风管穿过所述温室的侧壁伸出到温室外；新风风机，位于所述温室外部，其一端为新风口，另一端为送风口且通过送风管穿过所述温室的侧壁伸入到温室内；干化床，设置在所述温室内部；控制中心，与所述回风风机和新风风机连接。本发明能够节能、高效的利用太阳能的热量对温室中的物料进行加热干燥。

Description

温室型太阳能热泵联合干燥装置及方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及太阳能干燥装置技术领域，特别涉及一种温室型太阳能热泵联合干燥装置及方法。

背景技术

随着节能减排政策的深入进行，太阳能的利用越来越广泛，在发展太阳能发电等方式的同时，古老的太阳能热利用又重新被人们重视起来。太阳能的热利用使用的太阳能属较低品位的能，除用在热水器上之外，低温(＜100℃)干燥领域内太阳能的作用正被越来越多的发掘出来。太阳能的干燥装置主要分为：温室型、集热型和两者结合的整体型。其中温室型太阳能干燥装置其温室就是干燥室，干燥室直接接受太阳的辐射能。这种干燥装置实际上是具有排湿能力的太阳能温室，其主要持点是集热部件与干燥室结合成一体。工作时，阳光透过玻璃盖板直接照射在待干燥物品上，部分阳光被温室壁吸收，于是室内温度逐渐上升，通过空气对流带走物品蒸发的水分，并从排气囱排出，达到干燥目的。但是这种传统结构排气中的热能直接流失，未能进行回收利用，并且适用于工业干燥时，能量密度太低，连续性差，无法满足生产的要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何节能、高效的利用太阳能热量对温室中的物料进行加热干燥。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一温室型太阳能热泵联合干燥装置，包括：

温室；

回风风机，设置在所述温室内部，其一端为回风口，另一端为排气口且通过回风管穿过所述温室的侧壁伸出到温室外；

新风风机，位于所述温室外部，其一端为新风口，另一端为送风口且通过送风管穿过所述温室的侧壁伸入到温室内；

干化床，设置在所述温室内部；

控制中心，与所述回风风机和新风风机连接。

进一步地技术方案中，还包括：

冷凝器，位于所述温室内，设置在所述送风管上，其一端为所述送风口；

蒸发器，位于所述温室外，通过蒸发管连接在所述回风管和送风管之间，所述蒸发器通过两条回路与冷凝器连接。

还包括：

膨胀阀和压缩机，与所述控制中心连接，分别位于所述蒸发器与冷凝器连接的两条回路中。

还包括：

换热器，通过所述回风管连接在回风风机和蒸发器之间，通过所述送风管连接在蒸发器和冷凝器之间。

其中，所述蒸发器靠近排气口的蒸发管中设置有第二风阀，所述蒸发器靠近新风风机的蒸发管中设置有第四风阀，所述第二风阀和第四风阀均与控制中心连接。

所述回风管中靠近排气口的一端设置有第一风阀，所述送风管中靠近新风风机的一端设置有第三风阀，所述第一风阀和第三风阀均与控制中心连接。

所述干化床上设置有翻泥机。

所述温室内顶部通过钢架固定有扰流风机。

所述温室上设置有进料门和出料门。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种温室型太阳能热泵联合干燥方法，包括以下步骤：

步骤S1、控制中心检测太阳能强度是否达到满足温室除湿需要的第一设定值，是则执行步骤S2，否则判断太阳能强度是否介于第一设定值和第二设定值之间，是则执行步骤S3；

步骤S2、控制中心控制关闭第二风阀和第四风阀，开启第一风阀和第三风阀，执行步骤S21；

步骤S21、温室内的空气通过回风口由回风风机抽送并经回风管和排气口排出，温室外的空气通过新风口由新风风机抽送并经送风管和送风口送入温室内；

步骤S3控制中心控制第一风阀至第四风阀均开启，控制中心根据太阳能强度计算并控制各个风阀的开度，并确定回风、送风的流向及分配，实现室内的热量需求供给平衡。

所述步骤S1还包括：

若控制中心监测到太阳能强度低于第二设定值，则执行步骤S4。

还包括：

步骤S4、所述控制中心控制关闭第一风阀和第三风阀，开启第二风阀和第四风阀，蒸发器中来自温室的湿热空气的热量被蒸发器的热泵工质吸收，湿热空气中的水分凝结并被排走，所述蒸发器的热泵工质进入到压缩机中被进一步加热加压，加热加压后的热泵工质进入到冷凝器中，与冷凝器中的热泵工质进行热交换；在蒸发器中被除湿的空气也进入到冷凝器中，与冷凝器的热泵工质进行热交换，冷凝器的热泵工质温度降低，温度降低后的热泵工质经膨胀阀进一步地降温降压，进入蒸发器进行下一轮吸收湿热空气的热量，经冷凝器热交换后的热空气通过送风口送入到温室内。

还包括：

从回风风机排出的温室的湿热空气与经过蒸发器降温的空气在预热器中进行热交换。

(三)有益效果

上述技术方案具有如下有益效果：

1、本发明属于采用温室太阳能热进行干燥污泥的设备，既满足了采集太阳能的面积需要，又起到了污泥仓库的作用，且成本远低于太阳能集热器；

2、本发明将热泵机组做太阳能的补充，对温室做密封处理，尽可能地回收温室内的热量，且这种工况下的热泵效率会大大提高，很好的达到了高效、节能的目的；

3、热泵蒸发器的调节方式(吸收回风热量或环境热量)，可协调实现除湿及补热作用的同时进行，使整个系统运行更稳定。

附图说明

图1是本发明实施例的温室型太阳能热泵联合干燥装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的温室型太阳能热泵联合干燥装置的剖视图；

图3是本发明实施例的温室型太阳能热泵联合干燥装置的俯视图；

图4是本发明实施例的温室型太阳能热泵联合干燥装置的部分结构示意图；

图5是本发明实施例的温室型太阳能热泵联合干燥方法的流程图。

其中，1：温室；2：回风管；3：送风管；4：回风口；5：回风风机；6：换热器；7：第二风阀；8：第一风阀；9：排气口；10：蒸发器；11：冷凝器；12：送风口；13：第三风阀；14：第四风阀；15：新风风机；16：新风口；17：出料门；18：进料门；19：翻泥机；20：扰流风机；21：钢架；23：干化床；24：污泥物料；25：膨胀阀；26：压缩机；27：蒸发管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，是本发明实施例的温室型太阳能热泵联合干燥装置的结构示意图；本装置包括温室1、回风风机5、换热器6、冷凝器11、蒸发器10、新风风机15、压缩机26、膨胀阀25、若干个风阀以及控制中心(未示出)。其中冷凝器11、蒸发器10、压缩机26和膨胀阀25构成热泵机组。

其中，温室1采用PC阳光板制作，或者温室1的顶部和侧部能够被阳光照射到的部分用PC阳光板制作。温室1内部有回风风机5，回风风机5的一端为回风口4，另一端通过回风管2穿过温室1的侧壁与温室1外的热泵预热换热器6连接，回风管2连接换热器6之后继续延伸，回风管2的另一个端为排气口9。温室1的内部安装有冷凝器11，冷凝器11的一端为送风口12，另一端通过送风管3穿过温室1的侧壁与换热器6连接，送风管3连接换热器6之后继续延伸，与新风风机15连接，新风风机15的另一端为新风口16。

回风管2和送风管3还通过蒸发管27与蒸发器10连接，蒸发管27靠近回风管2的位置设置有第二风阀7，蒸发管27靠近送风管3的位置设置有第四风阀14。回风管2中位于排气口9和第二风阀7之间的位置设置有第一风阀8，送风管3中位于新风风机15和第四风阀14之间的位置设置有第三风阀13。各个风阀均与控制中心连接。

蒸发器10还分别通过压缩机26和膨胀阀25与冷凝器11连接。其中压缩机26位于温室1内，膨胀阀25位于温室1外。压缩机26和膨胀阀25与控制中心连接。

温室1中设有干化床23，用于放置污泥物料24。温室1上设置有进料门18和出料门17，用于将污泥物料24送入温室1内部的干化床23，以及将干燥后的污泥物料24送出。干化床23在进料门18和出料门17之间设置有轨道，轨道上有翻泥机27沿轨道来回运动，不断破坏污泥物料7的干化表面结成的致密结构提高水分排出效率。

温室1内顶部通过钢架21固定有扰流风机20，用于向污泥物料7吹风，使得温室1内的空气上下翻腾使得水分在其中充分扩散。

如图5所示，为本发明实施例的实施例的温室型太阳能热泵联合干燥方法的流程图，也是本发明提供的装置的原理，包括如下步骤：

步骤S1、控制中心检测太阳能强度是否大于满足温室除湿需要的第一设定值，是则执行步骤S2，否则判断太阳能强度是否介于第一设定值和第二设定值之间，则执行步骤S3；若太阳能强度低于第二设定值时，执行步骤S4；

步骤S2、控制中心控制关闭第二风阀和第四风阀，并判断是否达到预设排气点，是则执行步骤S21；

步骤S21、开启第一风阀和第三风阀，温室内高温高含湿量的空气通过回风口由回风风机抽送，并经回风管和排气口排出，温室外低温低含湿量的空气通过新风口由新风风机抽送并经送风管和送风口送入温室内；

这部分新鲜的空气经过温室内太阳能的加热，又变成高温高含湿量的空气，排出时顺便带走了污泥中的水分，到达除湿的目的。

步骤S3、控制中心判断是否达到预设排气点，是则控制第一风阀至第四风阀均开启，控制中心根据太阳能强度计算并控制各个风阀的开度，决定热泵机组的开启，并确定回风、送风的流向及分配，实现室内的热量需求供给平衡。

步骤S4、控制中心控制关闭第一风阀和第三风阀，开启第二风阀和第四风阀。开启热泵机组，具体地，蒸发器中来自温室内的湿热空气的热量被蒸发器的热泵工质吸收，湿热空气中的水分凝结并被排走，从而达到将温室内湿热空气除湿的目的；该热泵工质进入到压缩机中被进一步加热加压，加热加压后的热泵工质进入到冷凝器中，与冷凝器中的热泵工质进行热交换；其热量被冷凝器中的热泵工质吸收，在蒸发器中被除湿降温后的空气进入到冷凝器中，冷凝器的热泵工质的热量被进入冷凝器的空气吸收，热泵工质温度降低，温度降低后的热泵工质经膨胀阀进一步地降温降压，进入蒸发器进行下一轮吸收湿热空气的热量；而在冷凝器热交换后的热空气通过送风口继续进入到温室内。同时温室内从回风风机排出的湿热空气与经过蒸发器降温的空气在预热器中还进行一轮热交换，以充分利用温室内湿热空气的热量。

还可以根据实际情况，当室内湿热空气的热量不够用时，还可以在蒸发器处引入其他热源，如环境空气或水，热泵便可以吸收外界的热量补充温室内的散热量，达到平衡。

当采用上述装置及方法后，与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

1、本发明属于采用温室太阳能热进行干燥污泥的设备，既满足了采集太阳能的面积需要，又起到了污泥仓库的作用，且成本远低于太阳能集热器；

2、本发明将热泵机组做太阳能的补充，对温室做密封处理，尽可能地回收温室内的热量，且这种工况下的热泵效率会大大提高，很好的达到了高效、节能的目的；

3、热泵蒸发器的调节方式(吸收回风热量或环境热量)，可协调实现除湿及补热作用的同时进行，使整个系统运行更稳定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.温室型太阳能热泵联合干燥装置，其特征在于，包括：

温室；

回风风机，设置在所述温室内部，其一端为回风口，另一端为排气口且通过回风管穿过所述温室的侧壁伸出到温室外；

新风风机，位于所述温室外部，其一端为新风口，另一端为送风口且通过送风管穿过所述温室的侧壁伸入到温室内；

干化床，设置在所述温室内部；

控制中心，与所述回风风机和新风风机连接。

2.如权利要求1所述的温室型太阳能热泵联合干燥装置，其特征在于，还包括热泵机组，所述热泵机组包括：

冷凝器，位于所述温室内，设置在所述送风管上，其一端为所述送风口；

蒸发器，位于所述温室外，通过蒸发管连接在所述回风管和送风管之间，所述蒸发器通过两条回路与冷凝器连接；

膨胀阀和压缩机，与所述控制中心连接，分别位于所述蒸发器与冷凝器连接的两条回路中。

3.如权利要求2所述的温室型太阳能热泵联合干燥装置，其特征在于，还包括：

换热器，通过所述回风管连接在回风风机和蒸发器之间，通过所述送风管连接在蒸发器和冷凝器之间。

4.如权利要求2所述的温室型太阳能热泵联合干燥装置，其特征在于，所述蒸发器靠近排气口的蒸发管中设置有第二风阀，所述蒸发器靠近新风风机的蒸发管中设置有第四风阀，所述第二风阀和第四风阀均与控制中心连接。

5.如权利要求2所述的温室型太阳能热泵联合干燥装置，其特征在于，所述回风管中靠近排气口的一端设置有第一风阀，所述送风管中靠近新风风机的一端设置有第三风阀，所述第一风阀和第三风阀均与控制中心连接。

6.如权利要求1所述的温室型太阳能热泵联合干燥装置，其特征在于，所述干化床上设置有翻泥机。

7.如权利要求1所述的温室型太阳能热泵联合干燥装置，其特征在于，所述温室内顶部通过钢架固定有扰流风机。

8.如权利要求1所述的温室型太阳能热泵联合干燥装置，其特征在于，所述温室上设置有进料门和出料门。

9.温室型太阳能热泵联合干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、控制中心检测太阳能强度是否大于满足温室除湿需要的第一设定值，是则执行步骤S2，否则判断太阳能强度是否介于第一设定值和第二设定值之间，是则执行步骤S3；

步骤S2、控制中心控制关闭第二风阀和第四风阀，并判断是否达到预设排气点，是则执行步骤S21；

步骤S21、开启第一风阀和第三风阀，温室内的空气通过回风口由回风风机抽送并经回风管和排气口排出，温室外的空气通过新风口由新风风机抽送并经送风管和送风口送入温室内；

步骤S3、控制中心判断是否达到预设排气点，是则控制第一风阀至第四风阀均开启，由控制中心根据太阳能强度计算并控制各个风阀的开度，决定热泵机组的开启，并确定回风、送风的流向及分配，实现室内的热量需求供给平衡。

10.如权利要求9所述的温室型太阳能热泵联合干燥方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

若控制中心监测到太阳能强度低于第二设定值，则执行步骤S4。

11.如权利要求10所述的温室型太阳能热泵联合干燥方法，其特征在于，还包括：

步骤S4、所述控制中心控制关闭第一风阀和第三风阀，开启第二风阀和第四风阀，并控制开启热泵机组：蒸发器中来自温室的湿热空气的热量被蒸发器的热泵工质吸收，湿热空气中的水分凝结并被排走，所述蒸发器的热泵工质进入到压缩机中被进一步加热加压，加热加压后的热泵工质进入到冷凝器中，与冷凝器中的热泵工质进行热交换；在蒸发器中被除湿的空气也进入到冷凝器中，与冷凝器的热泵工质进行热交换，冷凝器的热泵工质温度降低，温度降低后的热泵工质经膨胀阀进一步地降温降压，进入蒸发器进行下一轮吸收湿热空气的热量，经冷凝器热交换后的热空气通过送风口送入到温室内。

12.如权利要求11所述的温室型太阳能热泵联合干燥方法，其特征在于，还包括：

从回风风机排出的温室的湿热空气与经过蒸发器降温的空气在预热器中进行热交换。

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