CN106907919B - 一种高温型太阳能空气能热泵农产品烘干箱供热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温型太阳能空气能热泵农产品烘干箱供热装置。其主要包括太阳能集热器、储热器、热泵室外机、太阳能空气能一体化蒸发器、太阳能空气能一体化冷凝器、水泵；分别在太阳能空气能一体化蒸发器和太阳能空气能一体化冷凝器内设置热水盘管和制冷剂盘管，蒸发器的热水盘管安装在制冷剂盘管上风侧，冷凝器的热水盘管和制冷剂盘管交错布置。本发明采用太阳能空气能一体化蒸发器和太阳能空气能一体化冷凝器，通过调整水阀门开闭，实现太阳能直接供热、太阳能空气能热泵联合供热、空气能热泵单独供热等三种烘干箱供热方式，可以减少热泵运行时间、提高太阳能利用率、提高热泵能效比；并且可实现利用热泵室外机回收高焓值排风的余热。

Description

一种高温型太阳能空气能热泵农产品烘干箱供热装置
技术领域
本发明涉及太阳能空气能综合利用技术，具体是指一种节能、环保、高效、稳定运行的农产品烘干箱的太阳能空气能热泵供热装置，属于太阳能空气能热泵应用和农产品加工领域。
背景技术
自改革开放以来特别是新世纪以来，我国农产品加工业快速发展，2003至2015年间农产品加工业规模以上企业主营业务收入从2.63万亿元增加到19.37万亿元，年均增长18.1%。农产品加工业已成为国民经济中最具成长活力的产业之一。据农业部统计，我国农产品产后损失较大，粮食损失率达8%，农产品损失率达20%以上。造成农产品产后损失的因素和环节很多，其中30%以上的损失是因未及时晾晒和烘干。我国每年因霉变导致的粮食产后损失就达250～330亿斤，每年因霉变导致的农产品产后损失达8000万吨，损失总价值近800亿元。我国目前农产品加工产业整体上尚处于粗加工多、规模小、水平差、资源利用低、能耗高的初级发展阶段。近30年来随着烘干技术与设备的发展，农产品烘干能耗需求急剧增大。
然而，我国干燥设备生产企业普遍不大、不强、不专、不精，数量多而整体素质不高，多数企业管理落后，未达到规模经济。在农产品烘干技术研究和设备研发方面仍然存在一些不足和问题。如：1）近年来，针对烘干过程食品质量安全的关注较多，而对烘干过程能耗关注不足；2）我国农产品烘干加热用能仍主要以燃煤为主,太阳能等绿色清洁能源在农产品烘干设备中实际应用的非常少见，而且太阳能在农产品烘干中的利用率不高；3）农产品烘干加工常用的技术与设备类型繁多，有分批静止式、隧道式、带式连续式、辐射式、真空冷冻式等。现在的各种技术在烘干应用中，都存在烘干均匀性不好的问题。造成烘干过程物料翻动增加人工工作量、烘干时间长而增加能耗，导致农产品加工成本升高。
因此，开发和升级太阳能空气能热泵农产品烘干技术与设备，对于解决农产品烘干不断增长需求、降低农产品烘干能耗、实现农业经济可持续发展，具有重要的经济效益、节能效益和环保效益。
发明内容
本发明的目的在于：克服当前农产品规模化加工烘干中太阳能空气能利用技术的不足，提出一种农产品烘干箱的供热装置，该供热装置通过利用太阳能空气能为热源，可实现农产品烘干箱的太阳能单独供热、空气能热泵单独供热、太阳能空气能联合供热等三种供热工况。
本发明为解决上述技术问题，所采取的技术方案是：一种高温型太阳能空气能热泵农产品烘干箱供热装置，它包括烘干箱、热泵室外机、太阳能集热器、储热器、太阳能空气能一体化蒸发器、太阳能空气能一体化冷凝器、水泵一、水泵二、水阀门一、水阀门二、热水循环管一、制冷剂循环管、新风阀、排风管、热水循环管二、热水盘管一、制冷剂盘管一、热水盘管二、制冷剂盘管二；所述的烘干箱包含太阳能空气能一体化冷凝器、新风阀、排风管；所述的热泵室外机包含太阳能空气能一体化蒸发器，太阳能空气能一体化蒸发器通过制冷剂循环管与太阳能空气能一体化冷凝器连接；所述的太阳能空气能一体化蒸发器中包含热水盘管一和制冷剂盘管一，热水盘管一和制冷剂盘管一外安装共同的导热翅片，热水盘管一安装在制冷剂盘管一的上风侧；所述的太阳能空气能一体化冷凝器中包含热水盘管二和制冷剂盘管二，热水盘管二和制冷剂盘管二交错布置，热水盘管二和制冷剂盘管二外安装共同的导热翅片；所述的太阳能集热器与储热器通过热水循环管二连接，在热水循环管二上安装水泵一，水泵一使水在太阳能集热器和储热器间循环流动，将太阳能集热器生产的热水输送至储热器；所述的储热器通过热水循环管一与太阳能空气能一体化蒸发器和太阳能空气能一体化冷凝器连接，在连接储热器出口的热水循环管一上安装水泵二，在连接太阳能空气能一体化冷凝器的热水循环管一上安装水阀门一，在连接太阳能空气能一体化蒸发器的热水循环管一上安装水阀门二，通过调整水阀门一和水阀门二的开闭,可控制储热器的太阳能热水为太阳能空气能一体化蒸发器供热或者为太阳能空气能一体化冷凝器供热；所述的排风管与烘干箱连接，将烘干箱的排风送至太阳能空气能一体化蒸发器表面，利用热泵室外机回收排风的余热。
本发明具有的优点和积极效果是：1)根据储热器热水温度调整水阀门一和水阀门二的开闭，实现太阳能单独为烘干箱供热或太阳能空气能热泵联合为烘干箱供热，提高太阳能在现代农业农产品烘干中的利用率：2)热泵室外机的太阳能空气能一体化蒸发器，采用太阳能热水盘管和制冷剂盘管一体化设计，热水盘管和制冷剂盘管外安装共同的导热翅片，且热水盘管安装在制冷剂盘管的上风侧，有利于将热水盘管热量传递给制冷剂盘管，可实现太阳能空气能联合作为热泵热源，提高热泵运行的能源利用效率；3)烘干箱加热用太阳能空气能一体化冷凝器，采用太阳能热水盘管和制冷剂盘管一体化设计，既保证了太阳能热水单独供热或制冷剂单独供热的功能，又增大了导热翅片的传热面积，有利于热量传递，而且满足了热源转换和运行控制简单；4)烘干箱的高焓值排风送至太阳能空气能一体化蒸发器表面，利用热泵室外机回收排风的余热，提高热泵运行的能效比。
附图说明
图1是本发明烘干箱供热装置的结构示意图；
图2是太阳能空气能一体化蒸发器示意图；
图3是太阳能空气能一体化冷凝器示意图；
图1－图3中：1.烘干箱，2.热泵室外机，3.太阳能集热器，4.储热器，5.太阳能空气能一体化蒸发器，6.太阳能空气能一体化冷凝器，7.水泵一，8.水泵二，9.水阀门一，10.水阀门二，11.热水循环管一，12.制冷剂循环管，13.新风阀，14.排风管，15.热水循环管二，16.热水盘管一，17.制冷剂盘管一，18.热水盘管二，19.制冷剂盘管二。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
如图1－图3所示：
烘干箱1,热泵室外机2，太阳能集热器3，储热器4，太阳能空气能一体化蒸发器5，太阳能空气能一体化冷凝器6，水泵一7，水泵二8，水阀门一9，水阀门二10，热水循环管一11，制冷剂循环管12，新风阀13，排风管14，热水循环管二15，热水盘管一16，制冷剂盘管一17，热水盘管二18，制冷剂盘管二19；所述的烘干箱1包含太阳能空气能一体化冷凝器6，新风阀13，排风管14；所述的热泵室外机2包含太阳能空气能一体化蒸发器5，太阳能空气能一体化蒸发器5通过制冷剂循环管12与太阳能空气能一体化冷凝器6连接；所述的太阳能空气能一体化蒸发器5中包含热水盘管一16和制冷剂盘管一17，热水盘管一16和制冷剂盘管一17外安装共同的导热翅片，热水盘管一16安装在制冷剂盘管一17的上风侧；所述的太阳能空气能一体化冷凝器6中包含热水盘管二18和制冷剂盘管二19，热水盘管二18和制冷剂盘管二19交错布置，热水盘管二18和制冷剂盘管二19外安装共同的导热翅片；所述的太阳能集热器3与储热器4通过热水循环管二15连接，在热水循环管二15上安装水泵一7，水泵一7使水在太阳能集热器3和储热器4间循环流动，将太阳能集热器3生产的热水输送至储热器4；所述的储热器4通过热水循环管一11与太阳能空气能一体化蒸发器5和太阳能空气能一体化冷凝器6连接，在连接储热器4出口的热水循环管一11上安装水泵二8，在连接太阳能空气能一体化冷凝器6的热水循环管一11上安装水阀门一9，在连接太阳能空气能一体化蒸发器5的热水循环管一11上安装水阀门二10，通过调整水阀门一9和水阀门二10的开闭，可控制储热器4的太阳能热水为太阳能空气能一体化蒸发器5供热或者为太阳能空气能一体化冷凝器6供热；所述的排风管14与烘干箱1连接，将烘干箱1的排风送至太阳能空气能一体化蒸发器5表面，利用热泵室外机2回收排风的余热。
本发明的一种高温型太阳能空气能热泵农产品烘干箱供热装置的运行，可以分为太阳能直接供热、太阳能空气能热泵联合供热、空气能热泵单独供热等三种烘干箱供热工况，三种供热工况的选择可以根据储热器4温度和环境空气温度的大小来确定，各供热工况运行如下。
太阳能直接供热工况的具体操作为：在有太阳辐射的情况下，当太阳能集热器3的水温高于环境空气温度时，开启水泵一7，水泵一7使热水在太阳能集热器3、储热器4、热水循环管二15组成的环路循环流动，将太阳能集热器3生产的太阳能热水输送至储热器4；当储热器4的温度大于烘干箱1设定的烘干温度时，热泵室外机2停止运行，水阀门一9开启，水阀门二10关闭，水泵二8使热水在储热器4、太阳能空气能一体化冷凝器6、热水循环管一11组成的环路内循环流动，将储热器4的太阳能热水输送至太阳能空气能一体化冷凝器6，太阳能空气能一体化冷凝器6将烘干箱1内气流加热，供烘干农产品用。当烘干箱内空气相对湿度大于设定相对湿度时，开启新风阀13，向烘干箱内补充新风，并将烘干箱内高焓值气体通过排风管14排放至烘干箱外。
太阳能空气能热泵联合供热工况的具体操作为：在有太阳辐射的情况下，当太阳能集热器3的水温高于环境空气温度时，开启水泵一7，水泵一7使热水在太阳能集热器3、储热器4、热水循环管二15组成的环路循环流动，将太阳能集热器3生产的太阳能热水输送至储热器4；当储热器4的温度小于烘干箱1设定的烘干温度、但大于环境空气温度时，热泵室外机2开启运行，水阀门一9关闭，水阀门二10开启，水泵二8使热水在储热器4、太阳能空气能一体化蒸发器5、热水循环管一11组成的环路内循环流动，水泵二8将储热器4的太阳能热水输送至太阳能空气能一体化蒸发器5；在太阳能空气能一体化蒸发器5内，空气依次流经热水盘管一16和制冷剂盘管一17，一方面，处于上风侧的热水盘管一16将太阳能热水的热量通过翅片传递给制冷剂盘管一17，另一方面，热水盘管一16加热表面的空气，通过加热的空气将热量传递给制冷剂盘管一17，制冷剂盘管一17吸收太阳能和空气能后，通过热泵室外机2将热能品位提升并输送至太阳能空气能一体化冷凝器6，太阳能空气能一体化冷凝器6将烘干箱1内气流加热，供烘干农产品用。当烘干箱内空气相对湿度大于设定相对湿度时，开启新风阀13，向烘干箱内补充新风，并将烘干箱内高焓值气体通过排风管14送至太阳能空气能一体化蒸发器5表面，利用热泵室外机2回收排风的热量。
空气能热泵单独供热工况的具体操作为：当太阳能集热器3的水温低于环境空气温度时，水泵一7和水泵二8停止运行，水阀门一9和水阀门二10关闭，热泵室外机2开启运行，热泵室外机2将太阳能空气能一体化蒸发器5吸收的空气能品位提升后，输送至太阳能空气能一体化冷凝器6，太阳能空气能一体化冷凝器6将烘干箱1内气流加热，供烘干农产品用。当烘干箱内空气相对湿度大于设定相对湿度时，开启新风阀13，向烘干箱内补充新风，并将烘干箱内高焓值气体通过排风管14送至太阳能空气能一体化蒸发器5表面，利用热泵室外机2回收排风的热量。

Claims (1)

1.一种高温型太阳能空气能热泵农产品烘干箱供热装置，其特征在于：所述的供热装置包括烘干箱(1),热泵室外机(2)，太阳能集热器(3)，储热器(4)，太阳能空气能一体化蒸发器(5)，太阳能空气能一体化冷凝器(6)，水泵一(7)，水泵二(8)，水阀门一(9)，水阀门二(10)，热水循环管一(11)，制冷剂循环管(12)，新风阀(13)，排风管(14)，热水循环管二(15)，热水盘管一(16)，制冷剂盘管一(17)，热水盘管二(18)，制冷剂盘管二(19)；所述的烘干箱(1)包含太阳能空气能一体化冷凝器(6)，新风阀(13)，排风管(14)；所述的热泵室外机(2)包含太阳能空气能一体化蒸发器(5)，太阳能空气能一体化蒸发器(5)通过制冷剂循环管(12)与太阳能空气能一体化冷凝器(6)连接；所述的太阳能空气能一体化蒸发器(5)中包含热水盘管一(16)和制冷剂盘管一(17)，热水盘管一(16)和制冷剂盘管一(17)外安装共同的导热翅片，热水盘管一(16)安装在制冷剂盘管一(17)的上风侧；所述的太阳能空气能一体化冷凝器(6)中包含热水盘管二(18)和制冷剂盘管二(19)，热水盘管二(18)和制冷剂盘管二(19)交错布置，热水盘管二(18)和制冷剂盘管二(19)外安装共同的导热翅片；所述的太阳能集热器(3)与储热器(4)通过热水循环管二(15)连接，在热水循环管二(15)上安装水泵一(7)，水泵一(7)使水在太阳能集热器(3)和储热器(4)间循环流动，将太阳能集热器(3)生产的热水输送至储热器(4)；所述的储热器(4)通过热水循环管一(11)与太阳能空气能一体化蒸发器(5)和太阳能空气能一体化冷凝器(6)连接，在连接储热器(4)出口的热水循环管一(11)上安装水泵二(8)，在连接太阳能空气能一体化冷凝器(6)的热水循环管一(11)上安装水阀门一(9)，在连接太阳能空气能一体化蒸发器(5)的热水循环管一(11)上安装水阀门二(10)，通过调整水泵一（7）、水泵二（8）、水阀门一(9)以及水阀门二(10)的开闭,可控制储热器(4)的太阳能热水为太阳能空气能一体化蒸发器(5)供热或者为太阳能空气能一体化冷凝器(6)供热；所述的排风管(14)与烘干箱(1)连接，将烘干箱(1)的排风送至太阳能空气能一体化蒸发器(5)表面，利用热泵室外机(2)回收排风的余热。
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