CN115615152A - 一种太阳能联合干燥系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能联合干燥系统及其操作方法，干燥系统包括：光伏发电单元，由光伏板、光伏控制器、蓄电池、逆变器组成；干燥单元，利用太阳热量将干燥室内的物料烘干；集热单元，包括集热歧管和若干根真空集热管，所述真空集热管将导入管内的气体加热后输送给所述干燥单元；控制单元，包括主控制器、能耗监测器、温湿度监测器、辐照传感器、位置传感器，用于控制所述太阳能联合干燥系统；储能单元，包括储能室、集热器、轴流风机，用于收集并存贮太阳热量，以向所述干燥单元供热。本发明的太阳能联合干燥系统实现了太阳能联合干燥的全天候操作，针对不同天气，不同光照强度，进行不同的干燥模式的自动切换，实现无人值守，全天候运行。

Description

一种太阳能联合干燥系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及农产品加工技术领域，特别是涉及一种太阳能联合干燥系统及其操作方法。

背景技术

传统开放式太阳能干燥(也即自然晾晒)是最常见的农产品加工方法，干燥过程中，物料被铺设在阳光下以去除水分。该方法操作简单，干燥成本低，但干燥过程容易受到气候变化和外界环境影响，导致干燥产品易受微生物、粉尘、雨水等二次污染。

除传统开放式太阳能干燥外，热泵干燥、冷冻干燥、红外干燥等干燥技术也已被广泛应用于工业规模食品的加工。这些技术需要较大的投资，同时也会伴随着大量化石燃料的消耗和温室气体的排放。干燥作为能源密集型和高温室气体排放的工业操作单元，其消耗的能源约占一个国家工业总能耗的7-15％。而使用可再生能源对农产品进行干燥，可以在食品安全、低碳足迹和可持续发展以及遏制气候变化方面发挥重要作用。因此，太阳能是一种适合农产品干燥的可再生能源。

现有的太阳能干燥技术主要包括直接式太阳能干燥和间接式太阳能干燥。直接式太阳能干燥通过太阳辐射直接完成；间接式太阳能干燥配备太阳能集热器和独立的干燥室，集热器的热能在自然对流或强制对流的作用下被输送到干燥室。

直接式太阳能干燥技术由于是直接利用太阳光的辐射，太阳能干燥温度会随着太阳能辐照强度及环境温度发生周期性变化，不适宜的干燥温度则会对干燥产品的品质造成不利影响。如过高的干燥温度会导致农产品物料发生严重的色泽劣变和营养成分损失，而长期过低的干燥温度则会导致高水分农产品发生发酵和水解等不利反应。

而现有的太阳能干燥设备对天气要求较高，在光照不足时，干燥过程难以正常开展，会导致干燥效率降低、干燥进程大幅延长，进而导致农产物料在干燥过程的品质劣变。此外，当辐照强度过高，甚至可能出现极端短暂的高温，这又会造成农产品营养成分降解和品质劣变。且现有太阳能干燥设备缺乏对系统参数的实时在线监测、分析和反馈功能，无法实现通过对物料温度、湿度，环境温度、湿度，太阳辐照强度，干燥室温度、湿度等系统参数进行在线监测和实时分析，并根据监测数据，通过数值模拟技术对设备进行在线动态调控。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题是克服现有太阳能干燥技术存在的上述不足，进而提供一种太阳能联合干燥系统及其操作方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能联合干燥系统，其包括：光伏发电单元，由光伏板、光伏控制器、蓄电池、逆变器组成，为所述太阳能联合干燥系统提供电能；干燥单元，利用太阳辐照热量将干燥室内的物料烘干；集热单元，包括集热歧管和若干根真空集热管，所述集热歧管与若干根所述真空集热管导通，所述真空集热管将导入管内的气体加热后输送给所述干燥单元；控制单元，包括主控制器、能耗监测器、温湿度监测器、辐照传感器、位置传感器，用于控制所述太阳能联合干燥系统；储能单元，包括储能室、集热器、轴流风机，用于收集并存贮太阳热量，以向所述干燥单元供热。

优选的，所述干燥单元包括热循环风机、排湿风机、所述干燥室、机架；所述干燥单元由所述机架支撑固定，所述热循环风机由电能驱动并受所述控制单元调控，所述热循环风机的进风口与所述干燥室的出风口通过管道连接，所述热循环风机的出风口通过第一送风管道连接所述集热单元上的所述集热歧管的进风口，所述集热单元的出风口通过管道与所述干燥室的进风口连通；所述热循环风机的出风口通过第二送风管道连接至所述干燥室的进风口。

优选的，所述干燥室的进风口处设置有用于将进风加热的电加热组件，所述集热单元的出风口及所述第二送风管道输送的气流均经过所述电加热组件后回流至所述干燥室内。

优选的，所述干燥室的内部设置有至少两层干燥盘。

优选的，所述干燥室的中部呈筒状结构，所述的干燥室的两端沿轴线向外延展的端部逐渐收缩投影呈楔形面状。

优选的，每一层所述干燥盘上设置有两个温度传感器，同一个所述干燥盘上的两个所述温度传感器的高度相异。

优选的，所述排湿风机安装在所述干燥室的后立面，所述排湿风机外侧管道内安装有温湿度传感器和用于限制外部气流进入所述干燥室内的单项阀。

优选的，所述集热单元上的所述真空集热管和所述集热歧管固定在集热支架上，所述集热支架上还设置有用于调整所述集热真空管集热面积的遮阴组件。

优选的，所述遮阴组件包括卷帘电机、卷帘、导轨，所述卷帘沿所述真空集热管的上表面铺设，所述导轨引导所述卷帘将所述真空集热管的上表面全部或部分覆盖，所述卷帘电机由所述控制系统控制。

优选的，所述集热歧管的外部设置有保温层，所述集热歧管的进风口和出风口处分别安装有温湿度传感器。

优选的，所述遮阴组件还包括用于检测所述卷帘遮盖位置的位置传感器。

优选的，所述集热单元上设置有用于检测阳光辐照强度的辐照传感器。

优选的，所述集热单元还包括集热筒，所述集热筒为中空结构，所述集热筒的两端分别设置有一个通孔用于管道连接；所述集热筒的一端为进风口，通过所述集热歧管与所述第一送风管道连接；所述集热筒的另一端为出风口，通过管道与所述电加热组件的进风口连通；若干根所述真空集热管的上端密封式插入所述集热筒内，所述集热歧管置于所述集热筒内，所述集热歧管的出风口与靠近该端的第一根所述真空集热管的上端连接，相邻两个所述真空集热管的上端通过上弯管连通，相邻两个所述真空集热管的下端通过下弯管连通，所述上弯管和所述下弯管将若干根所述真空集热管连接成一个贯通的气流通道；所述上弯管置于所述集热筒内，每一个所述上弯管上分别设置有一个弯管电磁阀，所述弯管电磁阀适于将所述上弯管导通或将所述上弯管内的气流导流至所述集热筒内。

优选的，所述储能室由储能仓盖、储能仓底、储能仓壁围合而成，所述储能仓盖、储能仓底、储能仓壁内均设置有若干储能部，所述储能室内填充有用于存储热量的相变介质。

优选的，所述储能仓盖、储能仓底、储能仓壁的外侧设置有保温层。储能仓盖可以开启，当阳光辐照强度较强时，可以开启通过阳光直接吸收热能。

优选的，所述太阳能联合干燥系统上的各单元的进、出风口处均设置有温湿度传感器。

优选的，所述太阳能联合干燥系统上的各单元的气流管路中设置的阀均为电磁阀，所述电磁阀由所述控制单元调控。

优选的，所述控制单元连接物联网系统，将采集及运行的参数同步上传，并在远程服务器中建立数据库。

上述任一项太阳能联合干燥系统的操作方法，包括如下步骤：

S1：首先接通主控制器、能耗监测器、温湿度监测器的电源，设定干燥工艺参数，主控制器读取温度传感器、温湿度传感器、辐照传感器、位置传感器、的数据；

S2：当阳光辐照强度高于集热临界值时，打开储能仓盖，开启第一送风管道和集热单元出风口的电磁阀,采用太阳能混合干燥模式，启动热循环风机，通过电加热组件和集热单元联合作业，使得干燥温度快速达到目标温度下限值；

S3：在干燥室中放入待干燥物料，优先使用太阳能集热系统供热，辐照强度不足时，采用电加热组件辅助加热；干燥室中温度达到设定值下限后，电加热组件关闭；

S4：随着辐照强度上升，干燥室温度达到目标值后，启动卷帘电机，卷帘电机每隔预定时间启动一次，根据干燥室温度和位置传感器数据，实时动态调整卷帘的相对位置，保证集热面积和干燥室设定温度相匹配，实现温度精确控制；

S5：当干燥温度值设定较低时，随着正午阳光辐照强度上升，环境温度也上升，卷帘系统全部启动，此时集热面积为0，集热单元出风口处的温湿度传感器的温度仍然大于干燥室温度要求上限时，关闭第一送风管道和集热单元出风口的电磁阀,开启第二送风管道中的电磁阀，采用环境加热来保持干燥室温度处于低温状态；若在此模式下温度如仍超温，可开启干燥室防护封风处的排气电磁阀，采用直排降温来进一步保证低温干燥条件下的精确控温；

S6：随着光照强度周期性回落，重新开启第一送风管道和集热单元出风口的电磁阀，关闭第二送风管道中的电磁阀，再次启用太阳能混合干燥模式，通过动态调整集热单元的集热面积来精确控温；

S7:当夜间操作或天气条件变化时，储能系统作为辅助供能系统首先启动，为干燥系统提供热能，既可采用恒温干燥，也可采用变温干燥，同时结合湿度控制进行夜间和恶劣天气条件下的连续干燥作业。

本发明的有益效果：

1.本发明的太阳能联合干燥系统实现了太阳能联合干燥的全天候操作，针对不同天气，不同光照强度，进行不同的干燥模式的自动切换，实现无人值守，全天候运行。

2.本发明的太阳能联合干燥系统充分利用绿色可再生能源，基于卷帘控制系统、集热面积自动调整系统、电加热辅热、储能系统，并通过多参数在线实时监控、分析和控制，通过数值模拟技术，基于多参数实时数据，采用前置调控技术对干燥温度进行精确控制，避免了干燥温度因光照强度和环境参数变化导致的温度超调现象。

3.本发明的太阳能联合干燥系统所需的电能、热能、机械能均利用太阳能进行直接集热或者转化来供给，大幅降低了设备的化石能源消耗和温室气体的排放，实现了绿色节能生产，同时降低了干燥作业成本。

4.本发明的太阳能联合干燥系统通过对干燥温度的精准调控，不仅有利于增加干燥效率，同时也将提升产品品质。

5.本发明的太阳能联合干燥系统通过在线实时位置分析结合卷帘系统，并采用导轨运行方式结合阻尼设计，可以实时精确分析，判定、调整卷帘系统的位置，并避免了外界风向改变导致集热面积的大幅波动，进一步保证了干燥温度的精确调控。

6.本发明的太阳能联合干燥系统采用了运行高效的储能系统，通过控制单元能实时判断储能系统温度与集热系统温度关系，储能系统可根据集热数据和储能底仓监测数据的智能比对，自动实现储能系统的关闭与开启，有效保证储能系统正向储能，提高热能和机械能的利用效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的太阳能联合干燥系统的示意图；

图2是本发明的太阳能联合干燥系统(不含储热单元)的示意图；

图3是本发明的太阳能联合干燥系统储热单元的示意图；

图4是本发明储热单元中的储能室的横切示意图；

图5是本发明的集热单元的结构示意图。

图中附图标记表示为：

11-光伏板；12-光伏控制器；13-蓄电池；14-逆变器组成；21-热循环风机；22-排湿风机；23-干燥室；232-干燥盘；24-电加热组件；25-机架；26-第一送风管道；27-第二送风管道；210、230、310-进风口；211、231、311-出风口；31-集热歧管；32-真空集热管；33-集热支架；34-集热筒；35-上弯管；36-下弯管；37-弯管电磁阀；41-主控制器；42-能耗监测器；43-温湿度监测器；51-储能室；511-储能仓盖；512-储能仓底；513-储能仓壁；514-储能部；515-转轴；516-换热进口；517-换热出口；52-集热器；53-轴流风机；54-热风循环管道；61、62-管道；71-卷帘电机；72-卷帘；73-导轨；74-位置传感器；75-辐照传感器；81、82、83、84、85、86-温度传感器；801、802、803、804、805、806、807、808-温湿度传感器；90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、-电磁阀。

具体实施方式

参见图1-2，图中实心箭头表示太阳光照射方向，空心箭头表示气流方向。本实施例的太阳能联合干燥系统包括光伏发电单元、干燥单元、集热单元、控制单元、控制单元、储能单元组成，其中光伏发电单元由光伏板11、光伏控制器12、蓄电池13、逆变器14组成，为整个太阳能联合干燥系统提供电能；干燥单元，利用太阳热量将干燥室内的物料烘干，其包括热循环风机21、排湿风机22、所述干燥室23、电加热组件24、机架25；所述干燥单元由机架25支撑固定，所述热循环风机21由控制单元调控提供电能驱动并受所述控制单元调控，所述热循环风机21的进风口210与所述干燥室23的出风口231通过管道61连接，所述热循环风机21的出风口211通过第一送风管道26连接集热单元上的集热歧管的进风口310，集热单元的出风口311通过管道62与所述干燥室23的进风口230连通；所述热循环风机21的出风口211通过第二送风管道27连接至所述干燥室23的进风口230；所述集热单元包括集热歧管31和若干根真空集热管32，所述集热歧管31将若干根所述真空集热管32导通，也即真空集热管32的上端分别插接在集热歧管31的管内部，相邻两个真空集热管的下端则通过弯管连接，进而使若干根真空集热管32被连接成一个贯通的气流通道，所述真空集热管32受阳光照射后将其内部的气体加热，然后再将管内的气体输送给所述干燥单元；控制单元包括主控制器41、能耗监测器42、温湿度监测器43，用于控制所述太阳能联合干燥系统；储能单元包括储能室51、集热器52、轴流风机53，用于收集并存贮太阳热量，以向所述干燥单元供热。

为了进一步提高干燥性能，所述干燥室23的进风口230处设置有用于将进风加热的电加热组件24，所述集热单元的出风口311及所述第二送风管道27输送的气流均经过所述电加热组件24后回流至所述干燥室23内。电加热组件与集热单元相互协调配合工作，进而进一步提高进入干燥室内的气体温度，提高对物料的干燥效果。

本实施例的所述干燥室23的内部设置有三层(具体层数可根据实际需要设定)干燥盘232；所述干燥室23的中部呈筒状结构，其横截面优选矩形或正方形结构，所述的干燥室23的两端沿轴线向外延展的端部逐渐收缩投影呈楔形面状，以保证干燥室内部流场均匀。在每一层干燥盘232上分别设置有两个温度传感器，三层干燥盘上的温度传感器分别为81、82、83、84、85、86，同一个干燥盘232上的两个所述温度传感器的高度相异，其中一个温度传感器置于物料内部，另一个温度传感器则延伸至物料的表面，进而能够实时检测待干燥物料内部及表面的温度，便于控制干燥进程。

本实施例的所述排湿风机22安装在所述干燥室23的后立面，所述排湿风机22外侧管道内安装有温湿度传感器和用于限制外部气流进入所述干燥室内的单项阀。

本实施例的所述集热单元上的所述真空集热管32和所述集热歧管31固定在集热支架33上，所述集热支架33上还设置有用于调整所述真空集热管集热面积的遮阴组件。本实施例的所述遮阴组件包括卷帘电机71、卷帘72、导轨73，所述卷帘72沿所述真空集热管32的上表面铺设，所述导轨73引导所述卷帘72将所述真空集热管32的上表面全部或部分覆盖，所述卷帘电机由所述控制系统控制，以便通过控制卷帘对真空集热管的覆盖量(也即集热面积)达到调节太阳辐照加热的管内气体的目的。为了便于保温，本实施例的所述集热歧管31的外部设置有保温层，所述集热歧管31的进风口和出风口处分别安装有温湿度传感器，以便实时掌握集热单元的进出口空气的湿度和温度。本实施例的所述遮阴组件还包括用于检测所述卷帘遮盖位置的位置传感器74，通过掌握卷帘的覆盖位置，进而根据需要启动或关闭卷帘电机，以调节集热单元的加热效率。所述集热单元上设置有用于检测阳光辐照强度的辐照传感器，辐照传感器可实时采集阳光辐照强度。所述卷帘72的底部支撑轴两侧套接在导轨73上，并采用阻尼设计，当卷帘电机停止工作时，卷帘可随时与导轨保持相对静止。

参见图1、图5，为便于显示集热筒内的结构，图1和图5将集热筒设置为透明的结构形式，而现实生产中，集热筒则为不透明的结构。所述集热单元还包括集热筒34，所述集热筒34为中空结构，所述集热筒34的两端分别设置有一个通孔用于进风口和出风口的管道连接；所述集热筒34的一端为进风口(图5所述的右端)，通过所述集热歧管31与所述第一送风管道连接；所述集热筒34的另一端(图5所示左端)为出风口，通过管道与所述电加热组件24的进风口连通；若干根所述真空集热管32的上端密封式插入所述集热筒34内，所述集热歧管31置于所述集热筒内，所述集热歧管31的出风口与靠近该端的第一根所述真空集热管32的上端连接，相邻两个所述真空集热管32的上端通过上弯管35连通，相邻两个所述真空集热管32的下端通过下弯管36连通，所述上弯管35和所述下弯管36将若干根所述真空集热管32连接成一个贯通的气流通道；所述上弯管35置于所述集热筒34内，每一个所述上弯管35上分别设置有一个弯管电磁阀37，所述弯管电磁阀37适于将所述上弯管导通或将所述上弯管35内的气流导流至所述集热筒34内，然后再从集热筒34的内腔直接流入到干燥室。为便于精准控制干燥过程，在集热歧管31与第一根真空集热管的连接处也可设置一个电磁阀，以便于将从集热气管进入的气流通过电磁阀的调节导流置真空集热管内或直接导流至集热筒内(此时不经过真空集热管加热)。

通过上述对集热单元的结构优化，在真空集热管的上端设置上弯管和弯管电磁阀，进而实现了对集热单元的真空集热管进行了分段控制，可以根据干燥室温度和能量的需求，来即时调整集热面积(也即参与加热导入气流的真空集热管个数)，并于与卷帘机构配合，实现快速动态调整，并且可以从0％-100％实现宽域范围的精确即时调整，能够实现温度精确实时调控，温度控制精度更高，响应块，同时可以实现热量的分段储存。

本实施例的集热歧管用于将真空集热管的上端连接，本实施例创造性地在真空集热管上端设置上弯管、弯管电磁阀、集热筒，进而实现对整个集热真空管管道的分段控制，而上弯管、弯管电磁阀、集热筒及集热歧管则在实质上共同构成若干根真空集热管上端连接用的歧管。

参见图1、图3-4，所述储能室51由储能仓盖511、储能仓底512、储能仓壁513围合而成，储能仓盖511通过转轴515与储能仓壁513，铰接连接，所述储能仓盖511、储能仓底512、储能仓壁513内均设置有若干储能部514，储能部514通过换热进口516和换热出口517进行换热，所述储能部514内填充有用于存储热量的相变介质材料。为便于保温，在所述储能仓盖511、储能仓底512、储能仓壁513的外侧设置有保温层。另外，为了便于各处管道的保温，所太阳能联合干燥系统所有的管道都设置有保温层。

储能单元通过集热器52收集热能，集热器52为太阳能集热器，通过轴流风机53、热风循环管道54将太阳能转化为热能储存在储能部514中，储能室51的外侧了保温层，可以高效的将集热器中收集的热能进行储存，供辐照强度不足或者夜间干燥使用。

所述太阳能联合干燥系统上的各单元的进、出风口处均设置有温湿度传感器801、802、803、804、805、806、807、808。所述太阳能联合干燥系统上的各单元的气流管路中设置的阀均为电磁阀，如90、91、92、93、94、95、96、97、98、99，所述电磁阀90、91、92、93、94、95、96、97、98、99由所述控制单元调控。电磁阀、温湿度传感器、温度传感器81、82、83、84、85、86、位置传感器、辐照传感器均与控制单元连接，可实时监测干燥过程中各关键控制点的温度、湿度等数据，为主控制器执行电加热、太阳能集热启动、排湿作业散热操作提供数据支持和动作依据。

本实施例的太阳能联合干燥系统的操作方法如下：

S1：首先接通主控制器、能耗监测器、温湿度监测器的电源，设定干燥工艺参数，主控制器读取温度传感器、温湿度传感器、辐照传感器、位置传感器、的数据；

S2：当阳光辐照强度高于集热临界值时，打开储能仓盖，开启第一送风管道和集热单元出风口的电磁阀,采用太阳能混合干燥模式，启动热循环风机，通过电加热组件和集热单元联合作业，使得干燥温度快速达到目标温度下限值；

S3：在干燥室中放入待干燥物料，优先使用太阳能集热系统供热，辐照强度不足时，采用电加热组件辅助加热；干燥室中温度达到设定值下限后，电加热组件关闭；

S4：随着辐照强度上升，干燥室温度达到目标值后，启动卷帘电机，卷帘电机每隔预定时间启动一次，根据干燥室温度和位置传感器数据，实时动态调整卷帘的相对位置，保证集热面积和干燥室设定温度相匹配，实现温度精确控制；

S5：当干燥温度值设定较低时，随着正午阳光辐照强度上升，环境温度也上升，卷帘系统全部启动，此时集热面积为0，集热单元出风口处的温湿度传感器的温度仍然大于干燥室温度要求上限时，关闭第一送风管道和集热单元出风口的电磁阀,开启第二送风管道中的电磁阀，采用环境加热来保持干燥室温度处于低温状态；若在此模式下温度如仍超温，可开启干燥室防护风口处的排气电磁阀，采用直排降温来进一步保证低温干燥条件下的精确控温；

S6：随着光照强度周期性回落，重新开启第一送风管道和集热单元出风口的电磁阀，关闭第二送风管道中的电磁阀，再次启用太阳能混合干燥模式，通过动态调整集热单元的集热面积来精确控温；

S7:当夜间操作或天气条件变化时，储能系统作为辅助供能系统首先启动，为干燥系统提供热能，既可采用恒温干燥，也可采用变温干燥，同时结合湿度控制进行夜间和恶劣天气条件下的连续干燥作业。

结合图1-5，本实施例太阳能联合干燥系统的操作方法具体如下：

首先接通主控制器41、能耗监测器42、温湿度监测器43的电源，设定干燥工艺参数，主控制器41通过读取干燥室内各层干燥盘上的温度传感器、各处温湿度传感器801-808、辐照传感器、位置传感器的数据。当阳光辐照强度高于集热临界值时，打开储能仓盖511，开启电磁阀84、86,采用太阳能混合干燥模式，启动热循环风机21，通过电加热组件24和集热单元联合作业，使得干燥温度快速达到目标温度下限值，而后放入待干燥物料(干燥过程中优先使用太阳能集热单元供热，辐照强度不足时，还可利用储能系统的热能，当储能热量不足时，采用电加热辅助加热，干燥室23中温度达到设定值下限后，电加热组件关闭)，随着辐照强度上升，干燥温度达到目标值后，启动卷帘电机71，卷帘电机每隔预定时间如5s启动一次，根据干燥室温度和位置传感器74数据，实时动态调整卷帘72相对位置，以及开启或关闭集热管的电磁阀来调整集热管的有效使用面积，保证集热面积和干燥室设定温度相匹配，实现温度精确控制。当干燥温度值设定较低时，随着正午阳光辐照强度上升，环境温度也上升，卷帘系统全部启动完全遮盖真空集热管(此时集热面积为0)，温湿度传感器803的温度仍然大于干燥室温度要求上限时，开启磁阀83和85，关闭电磁阀84和86,采用环境加热来保持干燥室温度处于低温状态，在此模式下温度如仍超温，可开启电磁阀82，采用直排降温来进一步保证低温干燥条件下的精确控温。随着光照强度周期性回落，重新开启电磁阀84和86，关闭83、85，再次启用太阳能混合干燥模式，如上所述控制方式，通过动态调整集热面积来精确控温。

为了解决光照强度周期性变化和夜间无法进行集热，本发明还配置了储能单元，以实现太阳能干燥连续作业，同时降低能耗和温室气体排放。当夜间操作或天气条件变化时，储能单元作为辅助供能系统首先启动，为干燥系统提供热能，既可采用恒温干燥，也可采用变温干燥，同时结合湿度控制策略进行夜间和恶劣天气条件下的连续干燥作业。

本发明的集热单元的真空集热管进行了分段控制，可以根据干燥室温度和能量的需求，来即时调整集热面积，并于与卷帘机构配合，实现快速动态调整，并且可以从0％-100％实现宽域范围的精确即时调整，能够实现温度精确实时调控，温度控制精度更高，响应块，同时可以实现热量的分段储存。

控制系统部分：该设备配套物联网系统，可实现多区域、多参数同步数据上传。同时启动和运行分布在不同地区的多台太阳能联合干燥设备，可在不同条件下进行远程数据采集，并在远程服务器中建立数据库。并进一步分析设备性能和在不同环境甚至不同物料中的加工提供了神经网络预测。预测结果为进一步的设备改进和工艺参数的实时调整提供了依据。

上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种太阳能联合干燥系统，其特征在于包括：

光伏发电单元，由光伏板、光伏控制器、蓄电池、逆变器组成，为所述太阳能联合干燥系统提供电能；

干燥单元，利用太阳热量将干燥室内的物料烘干；

集热单元，包括集热歧管和若干根真空集热管，所述集热歧管与若干根所述真空集热管导通，所述真空集热管将导入管内的气体加热后输送给所述干燥单元；

控制单元，包括主控制器、能耗监测器、温湿度监测器，用于控制所述太阳能联合干燥系统；

储能单元，包括储能室、集热器、轴流风机，用于收集并存贮太阳热量，以向所述干燥单元供热。

2.根据权利要求1所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述干燥单元包括热循环风机、排湿风机、所述干燥室、机架；所述干燥单元由所述机架支撑固定，所述热循环风机由电能驱动并受所述控制单元调控，所述热循环风机的进风口与所述干燥室的出风口通过管道连接，所述热循环风机的出风口通过第一送风管道连接所述集热单元上的所述集热歧管的进风口，所述集热单元的出风口通过管道与所述干燥室的进风口连通；所述热循环风机的出风口通过第二送风管道连接至所述干燥室的进风口。

3.根据权利要求2所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述干燥室的进风口处设置有用于将进风加热的电加热组件，所述集热单元的出风口及所述第二送风管道输送的气流均经过所述电加热组件后回流至所述干燥室内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述干燥室的内部设置有至少两层干燥盘，每一层所述干燥盘上设置有两个温度传感器，同一个所述干燥盘上的两个所述温度传感器的高度相异；所述干燥室的中部呈筒状结构，所述的干燥室的两端沿轴线向外延展的端部逐渐收缩投影呈楔形面状。

5.根据权利要求2-4任一项所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述排湿风机安装在所述干燥室的后立面，所述排湿风机外侧管道内安装有温湿度传感器和用于限制外部气流进入所述干燥室内的单项阀。

6.根据权利要求1-5任一项所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述集热单元上的所述真空集热管和所述集热歧管固定在集热支架上，所述集热支架上还设置有用于调整所述真空集热管集热面积的遮阴组件；所述集热歧管的外部设置有保温层，所述集热歧管的进风口和出风口处分别安装有温湿度传感器。

7.根据权利要求6所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述集热单元还包括集热筒，所述集热筒为中空结构，所述集热筒的两端分别设置有一个通孔用于管道连接；所述集热筒的一端为进风口，通过所述集热歧管与所述第一送风管道连接；所述集热筒的另一端为出风口，通过管道与所述电加热组件的进风口连通；若干根所述真空集热管的上端密封式插入所述集热筒内，所述集热歧管置于所述集热筒内，所述集热歧管的出风口与靠近该端的第一根所述真空集热管的上端连接，相邻两个所述真空集热管的上端通过上弯管连通，相邻两个所述真空集热管的下端通过下弯管连通，所述上弯管和所述下弯管将若干根所述真空集热管连接成一个贯通的气流通道；所述上弯管置于所述集热筒内，每一个所述上弯管上分别设置有一个弯管电磁阀，所述弯管电磁阀适于将所述上弯管导通或将所述上弯管内的气流导流至所述集热筒内。

8.根据权利要求7所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述遮阴组件包括卷帘电机、卷帘、导轨，所述卷帘沿所述真空集热管的上表面铺设，所述导轨引导所述卷帘将所述真空集热管的上表面全部或部分覆盖，所述卷帘电机由所述控制单元控制；所述遮阴组件还包括用于检测所述卷帘遮盖位置的位置传感器；所述集热单元上设置有用于检测阳光辐照强度的辐照传感器。

9.根据权利要求1-8任一项所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述储能室由储能仓盖、储能仓底、储能仓壁围合而成，所述储能仓盖、储能仓底、储能仓壁内均设置有若干储能部，所述储能部内填充有用于存储热量的相变介质；所述储能仓盖、储能仓底、储能仓壁的外侧设置有保温层。

10.根据权利要求1所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述太阳能联合干燥系统上的各单元的进、出风口处均设置有温湿度传感器；所述太阳能联合干燥系统上的各单元的气流管路中设置的阀均为电磁阀，所述电磁阀由所述控制单元调控。

11.根据权利要求1所述的太阳能联合干燥系统，其特征在于：所述控制单元连接物联网系统，将采集及运行的参数同步上传，并在远程服务器中建立数据库。

12.一种权利要求1-11任一项所述的太阳能联合干燥系统的操作方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：首先接通主控制器、能耗监测器、温湿度监测器的电源，设定干燥工艺参数，主控制器读取温度传感器、温湿度传感器、辐照传感器、位置传感器、的数据；

S2：当阳光辐照强度高于集热临界值时，打开储能仓盖，开启第一送风管道和集热单元出风口的电磁阀,采用太阳能混合干燥模式，启动热循环风机，通过电加热组件和集热单元联合作业，使得干燥温度快速达到目标温度下限值；

S3：在干燥室中放入待干燥物料，优先使用太阳能集热系统供热，辐照强度不足时，采用电加热组件辅助加热；干燥室中温度达到设定值下限后，电加热组件关闭；

S4：随着辐照强度上升，干燥室温度达到目标值后，启动卷帘电机，卷帘电机每隔预定时间启动一次，根据干燥室温度和位置传感器数据，实时动态调整卷帘的相对位置，保证集热面积和干燥室设定温度相匹配，实现温度精确控制；

S5：当干燥温度值设定较低时，随着正午阳光辐照强度上升，环境温度也上升，卷帘系统全部启动，此时集热面积为0，集热单元出风口处的温湿度传感器的温度仍然大于干燥室温度要求上限时，关闭第一送风管道和集热单元出风口的电磁阀,开启第二送风管道中的电磁阀，采用环境加热来保持干燥室温度处于低温状态；若在此模式下温度如仍超温，可开启干燥室防护风口处的排气电磁阀，采用直排降温来进一步保证低温干燥条件下的精确控温；

S6：随着光照强度周期性回落，重新开启第一送风管道和集热单元出风口的电磁阀，关闭第二送风管道中的电磁阀，再次启用太阳能混合干燥模式，通过动态调整集热单元的集热面积来精确控温；

S7:当夜间操作或天气条件变化时，储能系统作为辅助供能系统首先启动，为干燥系统提供热能，既可采用恒温干燥，也可采用变温干燥，同时结合湿度控制进行夜间和恶劣天气条件下的连续干燥作业。

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