太阳能-空气源热泵双热源联合供热的密集烤房供热通风系统

摘要

本发明是一种太阳能-空气源热泵双热源联合供热的密集烤房供热通风系统。该供热通风系统由太阳能热水子系统、空气源热泵热水子系统、空气-水换热器、变频循环水泵、保温热水管道、总控制器、循环风机、送风管、回风管、新风阀、烤房排湿风口构成。空气源热泵热水子系统的冷凝器置于蓄热水箱中，空气源热泵热水子系统及太阳能热水子系统通过蓄热水箱耦合。空气源热泵热水子系统采用CO2高温制冷剂以制取85～90℃的高温热水。该发明采用太阳能热水系统与空气源热泵热水系统联合运行向烤房供热，充分利用清洁的太阳能及大气中的低品位热能，具有节能、环保等优点，可实现烟叶烘烤的减损增值。

说明书

技术领域

本发明涉及烟叶调制设备技术领域，具体地说是一种利用太阳能集热装置与空气源热泵联合供热的密集烤房供热通风系统。

背景技术

供热通风系统是密集烤房的核心组成部分，它直接影响到烤房的升温速度、烤房内温度分布及烟叶烘烤能耗，是决定烟叶烘烤质量和能耗的最关键因素之一。节能、环保的烤房供热通风系统可有效实现烟叶烘烤的减损增值，符合现代农业以技术替代资源的发展要求。

目前，密集型烤房通常以燃煤、燃油或其它生物质能源作为能源，采用安装于供热室的常规加热炉向烤房供热。由于烤房加热炉的热能利用率普遍较低，一方面烟叶烘烤的能耗居高不下；另一方面烟叶烘烤作业中煤炭、生物质能源等燃烧释放的粉尘、碳氧化合物、硫化物和多环芳烃等亦给周围环境带来较大的污染。太阳能是一种清洁的可再生能源，高效的太阳能集热器能很好地满足吸烟叶烘烤对热源温度的要求。但受气候的影响，太阳能空气集热器不能全天候运行。

发明内容

本发明的目的在于高效利用清洁的太阳能及空气源热泵节能技术，提供一种太阳能集热装置与空气源热泵联合供热的密集烤房供热通风系统。能减少烟叶烘烤作业过程中常规能源的消耗，避免煤炭、生物质能源燃烧给周围环境带来的污染，实现烟叶烘烤的减损增值。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：根据密集烤房的热负荷分别设计太阳能热水子系统及空气源热泵热水子系统，空气源热泵热水子系统的冷凝器置于太阳能热水子系统的蓄热水箱中。采用一台变频水泵使蓄热水箱中的热水流经一个空气-水换热器。来自烤房的回风流经空气-水换热器被加热后经一台循环风机送入烤房。

本发明由太阳能热水子系统、空气源热泵热水子系统、空气-水换热器、总控制器、循环风机、送风管、回风管、变频水泵、保温热水管、补水阀等构成。空气源热泵热水子系统的冷凝器置于太阳能热水子系统的蓄热水箱中，空气-水换热器空气侧的两端分别与送风管、回风管相连；循环风机安装于密集烤房的墙体上，其进风口与送风管相连；空气-水换热器水侧的两端通过保温热水管与蓄热水箱相连，变频水泵安装于保温热水管上，补水阀安装于蓄热水箱的底部。循环风机、制冷压缩机、变频循环水泵连接总控制器，由总控制器集中控制。

本发明的太阳能热水子系统由太阳能集热器、集热器循环水泵、蓄热水箱、上循环管、下循环管、温差控制器构成；太阳能集热器的出口通过上循环管与蓄热水箱的上部相连，太阳能集热器的入口通过下循环管与蓄热水箱的下部相连。集热器循环水泵安装于下循环管上并连接温差控制器，其运行由温差控制器单独控制。

空气源热泵热水子系统由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀构成。制冷压缩机的出口通过制冷剂管道与冷凝器的入口相连，冷凝器的出口通过制冷剂管道与节流阀的入口相连，节流阀的出口通过制冷剂管道与蒸发器的入口相连，蒸发器的出口通过制冷剂管道与制冷压缩机的入口相连。

空气源热泵热水子系统的冷凝器采用盘管式换热器结构形式，置于蓄热水箱中。空气源热泵热水子系统采用CO2高温制冷剂及耐高压的制冷压缩机，以制取85～90℃的高温热水。空气源热泵热水子系统及太阳能热水子系统通过蓄热水箱耦合，二者制取的热水均储存于蓄热水箱中。

集热器循环水泵由温差控制器单独控制，蓄热水箱的供水温度根据烘烤工艺在总控制器中设定。根据给定的烘烤工艺，总控制器控制制冷压缩机、循环风机的启停及变频水泵的流量、连接在回风管上的新风阀与烤房的排湿风口的开度，以满足烤房内所需要的温湿度要求。

本发明的运行模式为：(1)当蓄热水箱中的热水温度高于设定的供水温度时，由太阳能热水子系统单独供热，制冷压缩机不运行。蓄热水箱的热水在变频水泵的牵引下循环流经空气-水换热器，加热来自烤房的回风。加热后的空气通过循环风机送入烤房。(2)当蓄热水箱中的热水温度低于设定的供水温度的下限时，在总控制器的作用下，制冷压缩机自动开始运行，以保持设定的供水温度。(3)当蓄热水箱中的热水温度高于设定的供水温度的上限时，在总控制器的控制下，制冷压缩机自动停止运行。

本发明的有益效果是：采用太阳能热水系统与空气源热泵热水系统联合运行向烤房供热，充分利用清洁的太阳能及大气中的低品位热能进行烟叶烘烤。本发明可有效减少烟叶烘烤作业过程中常规能源的消耗，并避免煤炭、生物质能源燃烧给周围环境带来的污染。该发明节能、环保，可实现烟叶烘烤的减损增值。

附图说明

图1是太阳能-空气源热泵双热源联合供热的密集烤房供热通风系统的结构示意图。

图1中各标号依次表示：空气源热泵热水子系统I、太阳能热水子系统II、蒸发器1、节流阀2、制冷压缩机3、冷凝器4、蓄热水箱5、集热器循环泵6、温差控制器7、下循环管8、太阳能集热器9、上循环管10、补水阀11、总控制器12、变频循环水泵13、空气-水换热器14、新风阀15、回风管16、送风管17、保温热水管18、循环风机19、烤房排湿风口20、密集烤房21。

烤房排湿口20

具体实施方式

结合附图和实施例进一步说明本发明。见图1，本发明由空气源热泵热水子系统I、太阳能热水子系统II、总控制器12、变频循环水泵13、空气-水换热器14、新风阀15、补水阀11、回风管16、送风管17、保温热水管18、循环风机19等构成。空气源热泵热水子系统I的冷凝器4置于太阳能热水子系统II的蓄热水箱5中，补水阀11安装于蓄热水箱5的底部。空气-水换热器14空气侧的两端分别与送风管17、回风管16相连。循环风机19安装于密集烤房的墙体上，其进风口与送风管17相连，密集烤房设有排湿风口20。空气-水换热器14水侧的两端通过保温热水管18与蓄热水箱5相连，变频循环水泵19安装于保温热水管5上。循环风机19、制冷压缩机3、变频循环水泵13连接总控制器12，由总控制器12集中控制。补水阀安装于蓄热水箱的底部。

空气源热泵热水子系统I由蒸发器1、节流阀2、制冷压缩机3、冷凝器4组成。制冷压缩机3的出口通过制冷剂管道与冷凝器4的入口相连，冷凝器4的出口通过制冷剂管道与节流阀2的入口相连，节流阀2的出口通过制冷剂管道与蒸发器1的入口相连，蒸发器1的出口通过制冷剂管道与制冷压缩机3的入口相连。

太阳能热水子系统II由蓄热水箱5、集热器循环泵6、温差控制器7、下循环管8、太阳能集热器9、上循环管10等组成。太阳能集热器9的出口通过上循环管10与蓄热水箱5的上部相连，太阳能集热器9的入口通过下循环管8与蓄热水箱5的下部相连。集热器循环水泵6安装于下循环管8上并连接温差控制器，其运行由温差控制器7单独控制。

空气源热泵热水子系统I的冷凝器4采用盘管式换热器结构形式，置于蓄热水箱5中。太阳能热水子系统II中的太阳能集热器9可采用技术成熟的平板型或真空管型集热器。空气源热泵热水子系统II采用CO2高温制冷剂及耐高压的制冷压缩机，用于制取85～90℃的高温热水。

本发明的运行模式为：

(1)当蓄热水箱5中的热水温度高于设定的供水温度时，由太阳能热水子系统II单独供热，制冷压缩机3不运行。蓄热水箱5的热水在变频水泵13的牵引下循环流经空气-水换热器14，加热来自烤房21的回风。加热后的空气通过循环风机19送入烤房20。

(2)当蓄热水箱5中的热水温度低于设定的供水温度的下限时，在总控制器12的作用下，制冷压缩机3自动开始运行，以保持设定的供水温度。

(3)当蓄热水箱5中的热水温度高于设定的供水温度的上限时，在总控制器13的控制下，制冷压缩机3自动停止运行。