CN106918206B - 一种多工况型太阳能空气能热泵农产品烘干箱供热装置 - Google Patents

一种多工况型太阳能空气能热泵农产品烘干箱供热装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多工况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、热回收器；在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，制冷剂盘管安装在热水盘管的上风侧；太阳能空气能一体化蒸发器分为A区和B区，A区设置热水盘管和制冷剂盘管，热水盘管安装在制冷剂盘管上风侧，B区设置制冷剂盘管；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，可实现高温烘干、高温除湿烘干、常温除湿烘干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，并可回收高焓值排风的余热。

Description

一种多工况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
我国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。然而，我国农产品产后损失较大。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，高效利用太阳能，可实现农产品烘干箱的高温、高温除湿烘干、常温除湿烘干等多种农产品烘干除温工况。
本发明为解决上述技术问题，所采取的技术方案是：一种多工况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,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，热水循环管二，制冷剂循环管，热回收器，新风管，排风管，新风阀，新风风机，热泵风阀，热泵风机，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；所述的热泵室外机包含太阳能空气能一体化蒸发器，新风阀，新风风机，热泵风阀，热泵风机；所述的太阳能空气能一体化蒸发器分为A区和B区，A区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外安装共同的导热翅片，热水盘管二布置在制冷剂盘管二的上风侧，B区包含制冷剂盘管二，A区主要为热泵室外机提供热源，B区主要为烘干箱提供干燥新风；所述的太阳能空气能一体化冷凝器中包含热水盘管一和制冷剂盘管一，热水盘管一布置在制冷剂盘管一的下风侧，热水盘管一和制冷剂盘管一外安装导热翅片，制冷剂盘管一通过制冷剂循环管与制冷剂盘管二连接；所述的太阳能集热器通过热水循环管一与储热器连接，在热水循环管一上安装水泵一，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二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，在热水循环管二上安装水泵二、水阀门一、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；所述的热泵室外机的新风风机通过新风管与烘干箱连接，将热泵室外机除湿后的新风送至烘干箱，在新风管上安装热回收器，烘干箱通过排风管与热回收器连接，利用热回收器将排风与新风进行全热交换，回收排风余热。
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分为A区和B区，A区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，B区只设计制冷剂盘管，对空气进行冷却去湿，为烘干箱提供干燥新风；3)太阳能空气能一体化冷凝器包含热水盘管和制冷剂盘管，制冷剂盘管安装在热水盘管上风侧，当太阳能热水温度高于制冷剂冷凝温度时，有利于利用太阳能热水对烘干气流进行二次加热，提高太阳能利用率和烘干气流温度；4)太阳能热水单独为烘干箱供热时，可利用热泵为烘干箱提供干燥新风，且冷凝器的制冷剂盘管处于热水盘管上风侧，制冷剂盘管温度较低，有利于提高热泵运行能效比；5)烘干箱的高焓值排风在热回收器与新风进行热交换，利用热回收器回收排风的余热。
附图说明
图1是本发明的烘干箱供热装置结构示意图；
图2是热泵室外示意图一；
图3是热泵室外示意图二；
图4是太阳能空气能一体化冷凝器示意图。
图1－图4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.热水循环管二，13.制冷剂循环管，14.热回收器，15.新风管，16.排风管，17.新风阀，18.新风风机，19.热泵风阀，20.热泵风机，21.热水盘管一，22.制冷剂盘管一，23.热水盘管二，24.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4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，热水循环管二12，制冷剂循环管13，热回收器14，新风管15，排风管16，新风阀17，新风风机18，热泵风阀19，热泵风机20，热水盘管一21，制冷剂盘管一22，热水盘管二23，制冷剂盘管二24；所述的烘干箱1包含太阳能空气能一体化冷凝器6；所述的热泵室外机2包含太阳能空气能一体化蒸发器5，新风阀17，新风风机18，热泵风阀19，热泵风机20；所述的太阳能空气能一体化蒸发器5分为A区和B区，A区包含热水盘管二23和制冷剂盘管二24，热水盘管二23和制冷剂盘管二24外安装共同的导热翅片，热水盘管二23布置在制冷剂盘管二24的上风侧，B区包含制冷剂盘管二24，A区主要为热泵室外机2提供热源，B区主要为烘干箱1提供干燥新风；所述的太阳能空气能一体化冷凝器6中包含热水盘管一21和制冷剂盘管一22，热水盘管一21布置在制冷剂盘管一22的下风侧，热水盘管一21和制冷剂盘管一22外安装导热翅片，制冷剂盘管一22通过制冷剂循环管13与制冷剂盘管二24连接；所述的太阳能集热器3通过热水循环管一11与储热器4连接，在热水循环管一11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通过热水循环管二12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，在热水循环管二12上安装水泵二8、水阀门一9、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；所述的热泵室外机2的新风风机18通过新风管15与烘干箱1连接，将热泵室外机2除湿后的新风送至烘干箱1，在新风管15上安装热回收器14，烘干箱1通过排风管16与热回收器14连接，利用热回收器14排风与新风进行全热交换，回收排风余热。
本发明的一种多工况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高温、高温除湿烘干、常温除湿烘干等三种烘干箱供热工况，三种供热工况的选择可以根据农产品特性和加工工艺需求来确定，各工况运行如下。
高温工况只为烘干箱1供热、不除湿，该工况的具体操作为：当太阳辐射较强时，水泵一7启动，将太阳能集热器3生产的热水输送至储热器4，储热器4的热水温度高于环境空气温度但低于烘干箱1设定的烘干温度时，热泵室外机2启动、新风阀17和新风风机18关闭、热泵风阀19和热泵风机20开启，水泵二8启动、水阀门一9关闭、水阀门二10开启，将储热器4的热水输送至太阳能空气能一体化蒸发器5，热泵室外机2将太阳能空气能一体化蒸发器5吸收的太阳能和空气能品位提升后，通过太阳能空气能一体化冷凝器6为烘干箱1供热；当储热器4的热水温度高于烘干箱1设定的烘干温度时，热泵室外机2关停、新风阀17和新风风机18关闭、热泵风阀19和热泵风机20关闭、水泵二8启动、水阀门一9开启、水阀门二10关闭，水泵二8将储热器4的热水输送至太阳能空气能一体化冷凝器6，太阳能热水直接为烘干箱1供热。当太阳辐射较弱或夜间没有太阳辐射时，热泵室外机2启动、新风阀17和新风风机18关闭、热泵风阀19和热泵风机20开启、水泵一7和水泵二8关闭、水阀门一9和水阀门二10关闭，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，通过太阳能空气能一体化冷凝器6为烘干箱1供热。
高温除湿烘干工况既要为烘干箱1供热、又要除湿，该工况的具体操作为：当太阳辐射较弱或夜间没有太阳辐射时，热泵室外机2启动、新风阀17和新风风机18开启、热泵风阀19和热泵风机20开启、水泵一7和水泵二8关闭、水阀门一9和水阀门二10关闭，太阳能空气能一体化蒸发器5的A区吸收空气能、B区对新风冷却去湿，热泵室外机2为烘干箱1供热和供干燥新风。当太阳辐射较强时，水泵一7启动，将太阳能集热器3生产的热水输送至储热器4，储热器4的热水温度高于环境空气温度但低于烘干箱1设定的烘干温度时，热泵室外机2启动、新风阀17和新风风机18开启、热泵风阀19和热泵风机20开启，水泵二8启动、水阀门一9关闭、水阀门二10开启，将储热器4的热水输送至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的A区吸收太阳能和空气能、B区对新风冷却去湿，热泵室外机2为烘干箱1供热和供干燥新风；当储热器4的热水温度高于烘干箱1设定的烘干温度时，热泵室外机2启动、新风阀17和新风风机18开启、热泵风阀19和热泵风机20关闭，水泵二8启动、水阀门一9开启、水阀门二10关闭，太阳能热水直接为烘干箱1供热、太阳能空气能一体化蒸发器5的A区和B区都对新风冷却去湿，热泵室外机2为烘干箱1供干燥新风。热回收器14回收排风余热，将新风预热。
常温除湿烘干工况主要为烘干箱1除湿、并控制烘干箱1温度在设定范围内，该工况的具体操作为：当太阳辐射较弱或夜间没有太阳辐射时，热泵室外机2启动、新风阀17和新风风机18开启、水泵一7和水泵二8关闭、水阀门一9和水阀门二10关闭，热泵室外机2为烘干箱1供干燥新风，同时根据烘干箱1内实际温度控制热泵风阀19和热泵风机20开启或关闭，调节太阳能空气能一体化冷凝器6的供热量，以调节烘干箱1温度。当太阳辐射较强时，水泵一7启动，将太阳能集热器3生产的热水输送至储热器4，储热器4的热水温度高于环境空气温度但低于烘干箱1设定的烘干温度时，热泵室外机2启动、新风阀17和新风风机18开启、水阀门一9关闭，热泵室外机2既为烘干箱1供干燥新风，又通过水泵二8启停和水阀门二10开闭来控制太阳能热水向太阳能空气能一体化蒸发器5的供热量，以调节烘干箱1温度。储热器4的热水温度高于烘干箱1设定的烘干温度时，热泵室外机2启动、新风阀17和新风风机18开启、热泵风阀19和热泵风机20关闭，热泵室外机2为烘干箱1供干燥新风。水阀门二10关闭，通过控制水泵二8启停和水阀门一9开闭来调节热水为烘干箱1的供热量，以调节烘干箱1温度。热回收器14回收排风余热，将新风预热。

Claims (1)

1.一种多工况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)，热水循环管二(12)，制冷剂循环管(13)，热回收器(14)，新风管(15)，排风管(16)，新风阀(17)，新风风机(18)，热泵风阀(19)，热泵风机(20)，热水盘管一(21)，制冷剂盘管一(22)，热水盘管二(23)，制冷剂盘管二(24)；所述的烘干箱(1)包含太阳能空气能一体化冷凝器(6)；所述的热泵室外机(2)包含太阳能空气能一体化蒸发器(5)，新风阀(17)，新风风机(18)，热泵风阀(19)，热泵风机(20)；所述的太阳能空气能一体化蒸发器(5)分为A区和B区，A区包含热水盘管二(23)和制冷剂盘管二(24)，热水盘管二(23)和制冷剂盘管二(24)外安装共同的导热翅片，热水盘管二(23)布置在制冷剂盘管二(24)的上风侧，B区包含制冷剂盘管二(24)，A区主要为热泵室外机(2)提供热源，B区主要为烘干箱(1)提供干燥新风；所述的太阳能空气能一体化冷凝器(6)中包含热水盘管一(21)和制冷剂盘管一(22)，热水盘管一(21)布置在制冷剂盘管一(22)的下风侧，热水盘管一(21)和制冷剂盘管一(22)外安装导热翅片，制冷剂盘管一(22)通过制冷剂循环管(13)与制冷剂盘管二(24)连接；所述的太阳能集热器(3)通过热水循环管一(11)与储热器(4)连接，在热水循环管一(11)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)通过热水循环管二(12)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，在热水循环管二(12)上安装水泵二(8)、水阀门一(9)、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；所述的热泵室外机(2)的新风风机(18)通过新风管(15)与烘干箱(1)连接，将热泵室外机(2)除湿后的新风送至烘干箱(1)，在新风管(15)上安装热回收器(14)，烘干箱(1)通过排风管(16)与热回收器(14)连接，利用热回收器(14)排风与新风进行全热交换，回收排风余热。
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