[发明专利]一种太阳能多热源联合热泵干燥系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种太阳能多热源联合热泵干燥系统及其控制方法，涉及热泵干燥技术领域。包括热泵系统回路、太阳能集热系统回路和热风回路，还包括有太阳能集热器、辅助蒸发器、除湿蒸发器、冷凝器、压缩机、板式换热器、热管空气预热器、蓄热装置，能实现太阳能独立运行、热泵独立运行及联合运行模式，可根据外界环境状况进行闭式、半开式及开式运行方式的灵活切换，本发明增加了板式水源蒸发器，能够在寒冷季节更加充分的利用太阳能，增加的热管空气预热器可以较好地回收高温高湿排气的余热，提高系统性能，能更好地进行太阳能热储存，降低系统能耗。

技术领域

本发明涉及热泵干燥技术领域，尤其涉及一种太阳能多热源联合热泵干燥系统及其控制方法。

背景技术

经检索专利号CN202010992656.1公开了一种蓄热式太阳能耦合空气源热泵烟叶干燥系统及控制方法；干燥技术在我国工业、农业等领域皆有广泛的应用，是非常重要的工序，同时也是能耗最大的工艺环节。据统计，干燥能耗占国民经济总能耗的12％左右。烟叶烘烤同样是一个高能耗、涉及复杂传热传质的干燥过程。此外，不同的烘烤工序对烟叶干燥速率、烟叶品质都有很大的影响。目前，我国仍普遍采用燃煤烤房对烟叶进行烘烤。普通燃煤烤房煤耗量高，热效率低，烘烤1kg的烟叶大约需要消耗1.5-2.5kg的标准煤，且近年煤价上涨，烘烤烟叶的成本逐渐增加。此外，烤房难以实现温湿度的自动控制，温度波动较大，容易出现烤青和挂灰的现象，烤烟品质不高。而且会产生大量有害气体，环境污染严重，有悖于环境友好型社会的发展。而燃油、燃气、电加热烤房的使用费用太高，经济性较低。

太阳能耦合空气源热泵进行烟叶干燥主要有如下几种方式：直接膨胀式、串联式、并联式、混联式。直接膨胀式在夜间或阴雨天无法对物料正常干燥。混联式系统复杂，初投资成本高，设备的维护检修费用高。

空气源热泵在冬季尤其是严寒地区容易出现结霜问题，导致蒸发器的换热热阻增加，显著降低系统的能效比。而传统的换向除霜法与热气旁通法除霜时间长，系统可靠性较差，容易引起干燥室内的温度波动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能多热源联合热泵干燥系统及其控制方法，解决了上述提到的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能多热源联合热泵干燥系统，包括热泵系统回路、太阳能集热系统回路和热风回路，所述热泵系统回路包括压缩机，所述压缩机的排气管连接有冷凝器，所述冷凝器的出口连接节流阀，所述节流阀的出口分别与辅助蒸发器的制冷剂进口、除湿蒸发器的制冷剂进口以及板式换热器的制冷剂进口管路连接并分别设置有电磁阀八、电磁阀七以及电磁阀六，所述辅助蒸发器的制冷剂出口、除湿蒸发器的制冷剂出口以及板式换热器的出口均连接储液器的进口，储液器的出口管道连接压缩机的进口；

所述太阳能集热系统回路包括太阳能集热器，所述太阳能集热器的出口分两路输出，其中一路输出与蓄热装置入口连接，另一路输出与空气-水换热器的热水入口连接，所述蓄热装置依次经电磁阀三进口、水泵的进口以及电磁阀二的出口连接形成蓄热循环，所述空气-水换热器的出口经电磁阀五与水泵进口连接，所述水泵出口经电磁阀一与太阳能集热器进口连接，所述空气-水换热器的出口依次经电磁阀五和电磁阀四与板式换热器的制冷剂进口管路连接，所述空气-水换热器的入口依次经电磁阀九、电磁阀十二和电磁阀十三与除湿蒸发器的出口管路连接；

所述热风回路包括烘干室，所述烘干室的出口和第二风机进口连接，所述第二风机出口分三路输出，第一路经电磁阀十二与冷凝器的空气进口管路连接，第二路经电磁阀十四与热管空气预热器的进口管路连接，第三路经电磁阀十三与除湿蒸发器的空气进口管路连接，所述冷凝器的空气出口以及空气-水换热器的空气出口分别与烘干室的进口连接，所述热管空气预热器的出口依次经电磁阀十和电磁阀十一接入冷凝器的进口。

优选的，所述所述热泵系统回路使用Ra制冷剂，太阳能集热系统回路使用水，热风回路采用空气。