CN104896885A - 太阳能干燥温室和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能干燥温室和方法，属于太阳能利用技术领域。该太阳能干燥温室包括：干燥器，包括至少三个独立的干燥室，每个干燥室内均设有提供热量的热源装置，与外界连通的排气装置和进气装置，与其它干燥室连通的换气风机；换热器，包括换热风道和至少三个换热风机；检测系统，包括设于每个干燥室内的温度和湿度检测器；以及电气控制系统，所述热源装置、排气装置、进气装置、换气风机、换热风机、温度检测器和湿度检测器均与该电气控制系统电气连接。该干燥温室能够满足物料干燥工艺在各阶段对干燥温湿度的不同要求，并能够统筹使用整个干燥器内的热量，通过合理的控制逻辑和电气控制系统，充分利用能源，具有非常好的节能效果。

Description

太阳能干燥温室和方法

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，特别是涉及一种太阳能干燥温室和方法。

背景技术

2008年，我国能源消耗约0.95t标准煤/万元GDP；其中12％的能耗用于干燥作业，干燥能耗相当于0.114t标准煤/万元GDP，因此，研制高效节能干燥设备和改造现有设备对实现我国节能减排的长期规划具有重要意义。

而太阳能利用具有普遍、无害、巨大和长久性等优点，是廉价优质的清洁能源。但是，太阳能同时具有分散性、随机性和间歇性的缺点，这些缺点使太阳能干燥技术在应用稳定性上受到限制，通常配备辅助加热克服该缺点。

并且，多数的产品干燥加工工艺要求在不同干燥阶段使用不同干燥温度，对热量的需求随之不同。

但是，一般的太阳能干燥器只有一个干燥区域(下文简称普通干燥温室)，只有一个设定温度和设定湿度，在应用于干燥过程需要改变干燥温度和湿度的物料时，一般操作是，在一批物料干燥完毕后才进下一批物料。该干燥器是基于干燥过程热量需求最大的干燥阶段设计的，当物料干燥处于非最大热量需求的干燥阶段时，太阳能的供给过大，需要大量的通风以降低干燥温度，表现为太阳能未能充分利用；当太阳能不充足时就达不到最高干燥温度要求，表现出最高温度的可控性差的缺点，通常采用辅助热源克服该缺点。

当加工干燥周期较长的物料时需要建造多个干燥温湿度不同且独立运行的太阳能干燥器，满足不同的干燥温湿度要求，占用大量的场地吸收太阳能。这种多个太阳能干燥器独立运行的设计，当太阳能不充足时，便出现应用温度较低的干燥器超温，需要排走热量，而应用温度较高的干燥器温度不足，需要辅助热源补充热量，同样存在单个干燥器的缺点。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种太阳能干燥温室和方法。该干燥温室能够满足物料干燥工艺在各阶段对干燥温湿度的不同要求，并能够充分利用太阳能，具有非常好的节能效果。

一种太阳能干燥温室，包括：

干燥器，包括至少三个独立的干燥室，所述干燥室至少有一外壁由透光材料制成，并且每个干燥室内均设有提供热量的热源装置，与外界连通的排气装置和进气装置，与其它干燥室连通的换气风机；

换热器，包括换热风道和至少三个换热风机，所述换热风机设于该换热风道内，并分别对应于不同的干燥室，所述换热器可对任意两个干燥室进行换热；

检测系统，包括设于每个干燥室内的温度检测器和湿度检测器；以及

电气控制系统，所述热源装置、排气装置、进气装置、换气风机、换热风机、温度检测器和湿度检测器均与该电气控制系统电气连接。

上述太阳能干燥温室，设有3个或以上干燥室，可以分区干燥不同干燥特性的多种物料或分区干燥处于不同干燥阶段的同一类物料。该干燥温室的各个干燥室之间的设定干燥温度和湿度是独立且可以不相同的，但各干燥室之间可以进行空气的热量交换，也可以进行空气的物质交换或在干燥室之间流动。上述风机均指具有阀门的风机，在不运行时，阀门关闭，隔绝各干燥室之间的自然传递。根据各干燥室的设定温度湿度和即时温度湿度，结合环境温度湿度，统筹使用整个干燥器内空气的热量和质量，可通过合理的控制逻辑和电气控制系统，有条件的启动具各种功能的热源装置、排气装置、进气装置、换气风机、换热风机等装置，驱动各干燥室之间空气的热质流动，使整个干燥器内的热质利用达到最佳，节能作用明显。

在其中一个实施例中，所述热源装置包括热源风机、辅助加热器和热源风道，所述辅助加热器设于热源风道内，所述热源风机也设于该热源风道内，并且该热源风机分别对应于不同的干燥室。通过热源风道的设置，可以采用一个辅助加热器，就能够对所有干燥室进行供热。

在其中一个实施例中，所述干燥器为一个整体，被隔热墙分隔为三个干燥室，分别为高温干燥室，中温干燥室和低温干燥室；所述换热器设于三个干燥室相互邻接处。将换热器设于三个干燥室相互邻接处，具有换热方便，换热效果好的优点。

在其中一个实施例中，所述高温干燥室和中温干燥室之间的隔热墙上设有中高换气风机，所述高温干燥室和低温干燥室之间的隔热墙上设有低高换气风机，所述中温干燥室和低温干燥室之间的隔热墙上设有低中换气风机。通过隔热墙上设置的换气风机，可以直接对两个干燥室进行换气。

在其中一个实施例中，该太阳能干燥温室还包括吸热层，所述吸热层位于高温干燥室内，且该吸热层与隔热墙平行设置，在吸热层与隔热墙之间形成竖向风道，即为热源风道。吸热层能够更好的利用太阳能，而把吸热层设于高温干燥室内，充分考虑了高温干燥室对热能的高要求，具有设计合理的优点。

在其中一个实施例中，所述中温干燥室和低温干燥室的顶面与换热器的顶面之间形成顶空风道，该顶空风道与高温干燥室顶空和所述竖向风道共同组成热源风道，且所述辅助加热器位于竖向风道内。

在其中一个实施例中，所述排气装置为排气风机或排气阀，所述进气装置为进气阀或进气风机。可以理解的，当排气装置为排气风机时，进气装置为进气阀；当排气装置为排气阀时，进气装置为进气风机，这样的搭配具有经济合理的特点。

本发明还公开了一种太阳能干燥方法，采用上述的太阳能温室，由温度检测器和湿度检测器检测每个干燥室内的温度和湿度，根据电气控制系统预定的逻辑设定，开启或关闭相应的热源装置、排气装置、进气装置、换气风机和换热风机，在干燥室之间进行换热换气，和/或以热源装置对干燥室进行供热，和/或对干燥室进行排气进气，使各干燥室内的温度和湿度均达到预设范围。

上述太阳能干燥方法，采用上述具有三个以上独立干燥室的太阳能温室，根据各干燥室的设定温度湿度和即时温度湿度，结合环境温度湿度，统筹使用整个干燥器内空气的热量和质量，可通过合理的控制逻辑和电气控制系统，有条件的启动具各种功能的热源装置、排气装置、进气装置、换气风机、换热风机等装置，驱动各干燥室之间空气的热质流动，使整个干燥器内的热质利用达到最佳，节能作用明显。

在其中一个实施例中，所述电气控制系统预定的逻辑设定为：

当检测到干燥室的温度超出预定范围，则判断其它干燥室的温度是否可提供热量，如是，则开启换热风机进行换热，如否，则开启热源装置供热；

当检测到干燥室的湿度超出预定范围，则判断所有干燥室的空气总含湿量是否高于含湿量预设总值范围，如是，则选取环境与干燥室之间热湿比较小的干燥室进行排气；如否，则选取可以接受更高湿空气及相应温度变化且湿度较低的干燥室进行换气。

通过上述逻辑设定，在某一干燥室如普通温室一样向外界排气之前，首先考虑是否能与其它干燥室之间进行换气换热，优先在干燥室之间进行换气换热，尽量避免直接向外界排气，损失热能，具有很好的节能效果。

在其中一个实施例中，当检测到干燥室的湿度超出预定范围，并且所有干燥室的空气总含湿量高于含湿量预设总值范围，且环境与干燥室之间热湿比均较小时，选取温度较低的干燥室进行排气。在必须向外界排气时，优选温度较低的干燥室进行排气，能够避免热能的大量损失，达到节能的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的太阳能干燥温室，设有3个或以上干燥室，可以分区干燥不同干燥特性的多种物料或分区干燥处于不同干燥阶段的同一类物料，是基于物料干燥工艺在各阶段对干燥温湿度要求不同而设计的，具有显著的实际应用意义。

该干燥温室的各个干燥室之间的设定干燥温度和湿度是独立且可以不相同的，但各干燥室之间可以进行空气的热量交换，也可以进行空气的物质交换或在干燥室之间流动。即热量可以由较高温的区域往较低温区域传递，当必须与环境空气交换时，热量优先考虑留给其它区域，且选择适当的区域与环境换气，使换气过程最经济，节能效果明显。

该干燥温室的各个干燥室之间的设定干燥温度和湿度是独立且可以不相同的，但与环境的空气交换是基于所有干燥室的含湿量总和控制的，有效降低了热损失。

因此，该干燥温室根据各干燥室的设定温度湿度和即时温度湿度，结合环境温度湿度，统筹使用整个干燥器内空气的热量和质量，可通过合理的控制逻辑和电气控制系统，有条件的启动具各种功能的热源装置、排气装置、进气装置、换气风机、换热风机等装置，驱动各干燥室之间空气的热质流动，使整个干燥器内的热质利用达到最佳，节能作用明显。

本发明的太阳能干燥方法，采用上述太阳能温室，根据各干燥室的设定温度湿度和即时温度湿度，结合环境温度湿度，统筹使用整个干燥器内空气的热量和质量，可通过合理的控制逻辑和电气控制系统，驱动各干燥室之间空气的热质流动，使整个干燥器内的热质利用达到最佳，节能作用明显。

附图说明

图1为实施例中干燥温室的俯视示意图；

图2为图1的X-X剖面示意图；

图3为图1的Y-Y剖面示意图；

图4为实施例中控制逻辑流程示意图。

其中：110.低温干燥室；120.中温干燥室；130.高温干燥室；140.进气阀门；150.排气风机；200.隔热墙；210.中高换气风机；220.低高换气风机；230.低中换气风机；310.热源风机；320辅助加热器；330.热源风道；400.吸热层；510.换热风道；520.换热风机。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步的解释说明，但并不对本发明造成任何限制。

实施例

一种太阳能干燥温室，如图1所示，包括：干燥器，换热器，检测系统和电气控制系统。

所述干燥器包括三个独立的干燥室，所述干燥室至少有一外壁由透光材料制成，并且每个干燥室内均设有提供热量的热源装置，与外界连通的排气风机150和进气阀门140，与其它干燥室连通的换气风机。

在本实施例中，所述干燥器为一个整体，被隔热墙200分隔为三个干燥室，分别为高温干燥室130，中温干燥室120和低温干燥室110；所述换热器设于三个干燥室相互邻接处。并且，如图2所示，所述高温干燥室130和中温干燥室120之间的隔热墙上设有中高换气风机210，所述高温干燥室130和低温干燥室110之间的隔热墙上设有低高换气风机220，所述中温干燥室120和低温干燥室110之间的隔热墙上设有低中换气风机230。通过隔热墙上设置的换气风机，可以直接对任意两个干燥室进行换气。

在本实施例中，所述热源装置包括热源风机310、辅助加热器320和热源风道330，所述辅助加热器320设于热源风道330内，所述热源风机310也设于该热源风道330内，并且该热源风机310分别对应于不同的干燥室。可以理解的，也可以针对每个干燥室设置一个加热装置为干燥室供热，但是，采用上述设置，通过热源风道的设置，只需一个辅助加热器，就能够对所有干燥室进行供热。

并且在本实施例中，如图2所示，该太阳能干燥温室还包括吸热层400，所述吸热层400位于高温干燥室130内，且该吸热层400与隔热墙200平行设置，在吸热层400与隔热墙200之间形成竖向风道；所述中温干燥室130和低温干燥室110的顶面与换热器的顶面之间形成顶空风道，该顶空风道与高温干燥室130顶空和所述竖向风道共同组成热源风道330，且所述辅助加热器位于竖向风道内，如图3所示，与低温干燥室110对应的热源风机位于低温干燥室上方的顶空风道内，可将热源风道内的热量传至低温干燥室，与中温干燥室120对应的热源风机位于中温干燥室上方的顶空风道内，可将热源风道内的热量传至中温干燥室，与高温干燥室对应的热源风机位于高温干燥室上方的顶空，直接把风吹向吸热层，就可换热，如图1所示。

所述换热器包括换热风道510和四个换热风机520，所述换热风机520设于该换热风道510内，并分别对应于不同的干燥室，在本实施例中，有一个换热风机对应于低温干燥室，一个换热风机对应于中温干燥室，两个换热风机对应于高温干燥室，所述换热器可对任意两个干燥室进行换热换气。

所述检测系统包括设于每个干燥室内的温度检测器和湿度检测器。

所述热源装置(即其中的热源风机310和辅助加热器320)、排气风机150、进气阀门140、换气风机、换热风机520、温度检测器和湿度检测器均与所述电气控制系统电气连接。

采用本实施例的太阳能温室，进行太阳能干燥的方法，包括以下步骤：

首先，由温度检测器和湿度检测器检测每个干燥室内的温度和湿度。

然后，根据电气控制系统预定的逻辑设定，开启或关闭相应的热源装置、排气装置、进气装置、换气风机和换热风机，在干燥室之间进行换热换气，和/或以热源装置对干燥室进行供热，和/或对干燥室进行排气进气，使各干燥室内的温度和湿度均达到预设范围。

具体逻辑设定为：当检测到干燥室的温度超出预定范围，则判断其它干燥室的温度是否可提供热量，如是，则开启换热风机进行换热，如否，则开启热源装置供热；

当检测到干燥室的湿度超出预定范围，则判断所有干燥室的空气总含湿量是否高于含湿量预设总值范围，如是，则选取环境与干燥室之间热湿比较小的干燥室进行排气，如环境与干燥室之间热湿比均较小时，选取温度较低的干燥室进行排气；如否，则选取可以接受更高湿空气及相应温度变化且湿度较低的干燥室进行换气。

由于中温干燥室可与其它两个干燥室发生热量传递和空气交换，以下以中温干燥室达到设定条件为例，对上述控制逻辑设定进行说明。

表1控制逻辑设定中的参数列表及简介

标号0、1、2和3分别对应环境、高温、中温和低温干燥室的参数，其中各干燥室之间热湿比即时值ε的下标为两个数字，如ε12代表高温和中温干燥区之间的空气热湿比。各区总焓H＝M·h；各区总含湿量D＝M·d。设定高值和低值(HH、DH、HL和DL)由设定温度和相对湿度及其回差计算所得；整个干燥温室的总焓H4＝H1+H2+H3；整个干燥温室的总含湿量D4＝D1+D2+D3。

假设某一时刻，中温干燥室的即时温湿度满足条件：

D2>DH2且T2-ΔT2<t2<T2+ΔT2时，

表明测量湿度已高于设定温度的高值，而测量温度仍在设定值的范围内，

需要作出相应的处理。则按照图4的控制逻辑流程图运行，图中，在长方形框中的文字表示动作输出(风机启停)，每一个动作输出后都会实时监控是否达到程序结束条件，控制响应时间少，温湿度控制精度高，所以把程序结束的判断条件放在程序开始后，有利于流程图的解读。表2列出了流程图中各关系式(逻辑条件)的含义和作用。

表2流程图中各关系式(逻辑条件)的含义及作用

流程图中有8个可能动作，已包含中温干燥室对热量传递和空气交换的所有可能性。

从上述内容中，我们可以看出，当d2>d2+Δd2且T2-ΔT2<T<T2+ΔT2时，普通太阳能干燥温室只有一个区域，只能通过排气降低湿度，热量伴随空气排向环境。对应图4就是马上执行“中温干燥区排气”动作。

而本实施例的具多干燥室的干燥温室，可以考虑把中温干燥室的热量传递给低温干燥室再排气，实现了一次节能操作，对应图4就是先执行“与低温室换热”动作。或者把不适用于中温干燥室的空气与其他干燥室交换(只要其他干燥室适用即可)。

通俗地说，图4内要使中温干燥干燥室直接排气(与普通温室动作一样)必须满足4个“虚线菱形”内的判断条件才行，只要中间有一个判断条件使其他动作执行就表示节能一次，因此本文设计的多区域干燥温室具有良好的节能效果。若只发生区域间换气后控制程序结束，那么节能效果就更佳。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种太阳能干燥温室，其特征在于，包括：

干燥器，包括至少三个独立的干燥室，所述干燥室至少有一外壁由透光材料制成，并且每个干燥室内均设有提供热量的热源装置，与外界连通的排气装置和进气装置，与其它干燥室连通的换气风机；

换热器，包括换热风道和至少三个换热风机，所述换热风机设于该换热风道内，并分别对应于不同的干燥室，所述换热器可对任意两个干燥室进行换热；

检测系统，包括设于每个干燥室内的温度检测器和湿度检测器；以及

电气控制系统，所述热源装置、排气装置、进气装置、换气风机、换热风机、温度检测器和湿度检测器均与该电气控制系统电气连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能干燥温室，其特征在于，所述热源装置包括热源风机、辅助加热器和热源风道，所述辅助加热器设于热源风道内，所述热源风机也设于该热源风道内，并且该热源风机分别对应于不同的干燥室。

3.根据权利要求1所述的太阳能干燥温室，其特征在于，所述干燥器为一个整体，被隔热墙分隔为三个干燥室，分别为高温干燥室，中温干燥室和低温干燥室；所述换热器设于三个干燥室相互邻接处。

4.根据权利要求3所述的太阳能干燥温室，其特征在于，所述高温干燥室和中温干燥室之间的隔热墙上设有中高换气风机，所述高温干燥室和低温干燥室之间的隔热墙上设有低高换气风机，所述中温干燥室和低温干燥室之间的隔热墙上设有低中换气风机。

5.根据权利要求3所述的太阳能干燥温室，其特征在于，还包括吸热层，所述吸热层位于高温干燥室内，且该吸热层与隔热墙平行设置，在吸热层与隔热墙之间形成竖向风道，即为热源风道。

6.根据权利要求4所述的太阳能干燥温室，其特征在于，所述中温干燥室和低温干燥室的顶面与换热器的顶面之间形成顶空风道，该顶空风道与高温干燥室顶空和所述竖向风道共同组成热源风道，且所述辅助加热器位于竖向风道内。

7.根据权利要求1-6任一项所述的太阳能干燥温室，其特征在于，所述排气装置为排气风机或排气阀，所述进气装置为进气阀或进气风机。

8.一种太阳能干燥方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的太阳能温室，由温度检测器和湿度检测器检测每个干燥室内的温度和湿度，根据电气控制系统预定的逻辑设定，开启或关闭相应的热源装置、排气装置、进气装置、换气风机和换热风机，在干燥室之间进行换热换气，和/或以热源装置对干燥室进行供热，和/或对干燥室进行排气进气，使各干燥室内的温度和湿度均达到预设范围。

9.根据权利要求8所述的太阳能干燥方法，其特征在于，所述电气控制系统预定的逻辑设定为：

当检测到干燥室的温度超出预定范围，则判断其它干燥室的温度是否可提供热量，如是，则开启换热风机进行换热，如否，则开启热源装置供热；

当检测到干燥室的湿度超出预定范围，则判断所有干燥室的空气总含湿量是否高于含湿量预设总值范围，如是，则选取环境与干燥室之间热湿比较小的干燥室进行排气；如否，则选取可以接受更高湿空气及相应温度变化且湿度较低的干燥室进行换气。

10.根据权利要求9所述的太阳能干燥方法，其特征在于，当检测到干燥室的湿度超出预定范围，并且所有干燥室的空气总含湿量高于含湿量预设总值范围，且环境与干燥室之间热湿比均较小时，选取温度较低的干燥室进行排气。