專利名稱：溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能干燥裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種溫室型太陽能污水源熱泵聯(lián)合干燥裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著節(jié)能減排政策的深入進(jìn)行，太陽能的利用越來越廣泛，在發(fā)展太陽能發(fā)電等方式的同時(shí)，古老的太陽能熱利用又重新被人們重視起來。太陽能的熱利用使用的太陽能屬較低品位的能，除用在熱水器上之外，低溫(く 100°c )干燥領(lǐng)域內(nèi)太陽能的作用正被越來越多的發(fā)掘出來。太陽能的干燥裝置主要分為溫室型、集熱型和兩者結(jié)合的整體型。其中溫室型太陽能干燥裝置其溫室就是干燥室，干燥室直接接受太陽的輻射能。這種干燥裝置實(shí)際上是具有排濕能力的太陽能溫室，其主要持點(diǎn)是集熱部件與干燥室結(jié)合成一體。エ作時(shí)，陽光透過玻璃蓋板直接照射在待干燥物品上，部分陽光被溫室壁吸收，于是室內(nèi)溫度 逐漸上升，通過空氣對(duì)流帶走物品蒸發(fā)的水分，并從排氣囪排出，達(dá)到干燥目的。但是這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)排氣中的熱能直接流失，未能進(jìn)行回收利用，并且適用于エ業(yè)干燥時(shí)，能量密度太低，連續(xù)性差，無法滿足生產(chǎn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何節(jié)能、高效的利用太陽能和污水的熱量對(duì)溫室中的物料進(jìn)行加熱干燥。( ニ )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一溫室型太陽能污水源熱泵聯(lián)合干燥裝置，包括溫室；干化床，設(shè)置在所述溫室中；兩組熱泵機(jī)組，與所述溫室連接，用于吸收外界介質(zhì)的熱量并利用該熱量對(duì)溫室內(nèi)部進(jìn)行加熱；地面輻射機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述干化床的下方，與一組所述熱泵機(jī)組連接；控制中心，與兩組所述熱泵機(jī)組連接，用于根據(jù)太陽能強(qiáng)度對(duì)所述熱泵機(jī)組進(jìn)行控制。其中，兩組所述熱泵機(jī)組為結(jié)構(gòu)相同的空氣源熱泵機(jī)組和污水源熱泵機(jī)組，所述熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)和膨脹閥；蒸發(fā)器和冷凝器，所述蒸發(fā)器分別通過壓縮機(jī)和膨脹閥與冷凝器連接，所述污水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器還與污水管連接。所述地面輻射機(jī)構(gòu)包括
面層，位于所述干化床的下方；填充層，位于所述面層的下方；加熱管，位于所述填充層中，其兩端伸出所述填充層；分水器和集水器，分別連接在所述加熱管的兩端和所述冷凝器之間。進(jìn)ー步地技術(shù)方案中，還包括絕熱層，鋪設(shè)在所述填充層的下方；防護(hù)層，鋪設(shè)在所述絕熱層的下方。還包括擾流風(fēng)機(jī)，通過鋼架固定在所述溫室內(nèi)頂部。進(jìn)ー步的技術(shù)方案中，還包括
回風(fēng)風(fēng)機(jī)，設(shè)置在所述溫室內(nèi)部，其一端設(shè)有回風(fēng)ロ，另一端接回風(fēng)管，所述回風(fēng)管的另一端為排氣ロ，穿過所述溫室的側(cè)壁伸出到溫室外；新風(fēng)風(fēng)機(jī)，位于所述溫室外部，其一端設(shè)有新風(fēng)ロ，另一端接送風(fēng)管，所述送風(fēng)管的另一端為送風(fēng)ロ，穿過所述溫室的側(cè)壁伸入到溫室內(nèi)。還包括換熱器，連接在所述回風(fēng)風(fēng)機(jī)和空氣源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器之間的回風(fēng)管上，且連接在所述空氣源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器之間的送風(fēng)管上。還包括蒸發(fā)管，所述空氣源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器通過蒸發(fā)管分別連接回風(fēng)管和送風(fēng)管。其中，靠近所述回風(fēng)管的蒸發(fā)管中設(shè)置有第二風(fēng)閥，靠近所述送風(fēng)管的蒸發(fā)管中設(shè)置有第四風(fēng)閥，所述第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥均與控制中心連接；所述回風(fēng)管中位于排氣ロ和第二風(fēng)閥之間的位置設(shè)置有第一風(fēng)閥，所述送風(fēng)管中位于新風(fēng)風(fēng)機(jī)和第四風(fēng)閥之間的位置設(shè)置有第三風(fēng)閥，所述第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥均與控制中心連接。所述溫室上設(shè)置有進(jìn)料門和出料門。 所述干化床上安裝有翻泥機(jī)。所述分水器和集水器上均安裝有平衡水箱和排水管。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了ー種溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥方法，包括如下步驟步驟SI、控制中心檢測太陽能強(qiáng)度是否大于滿足溫室除濕需要的第一設(shè)定值，是則執(zhí)行步驟S2，否則判斷太陽能強(qiáng)度是否介于第一設(shè)定值和第二設(shè)定值之間，是則執(zhí)行步驟S3 ;當(dāng)太陽能強(qiáng)度低于第二設(shè)定值時(shí)，執(zhí)行步驟S4 ;若太陽能強(qiáng)度進(jìn)ー步地低于第三設(shè)定值，則執(zhí)行步驟S5 ；步驟S2、控制中心控制關(guān)閉第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥，并判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)排氣點(diǎn)，是則執(zhí)行步驟S21 ；步驟S21、開啟第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥，溫室內(nèi)的空氣通過回風(fēng)ロ由回風(fēng)風(fēng)機(jī)抽送并經(jīng)回風(fēng)管和排氣ロ排出，溫室外的空氣通過新風(fēng)ロ由新風(fēng)風(fēng)機(jī)抽送并經(jīng)送風(fēng)管和送風(fēng)ロ送入溫室內(nèi)；步驟S3、控制中心判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)排氣點(diǎn)，是則控制第一風(fēng)閥至第四風(fēng)閥均開啟，由控制中心根據(jù)太陽能強(qiáng)度計(jì)算并控制各個(gè)風(fēng)閥的開度，決定熱泵機(jī)組的開啟，并確定回風(fēng)、送風(fēng)的流向及分配，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的熱量需求供給平衡；步驟S4、控制中心控制關(guān)閉第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥，開啟第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥，并控制開啟空氣源熱泵機(jī)組；步驟S5、控制中心控制關(guān)閉第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥，開啟第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥，并控制開啟空氣源熱泵機(jī)組和污水源熱泵機(jī)組。其中，所述S4中空氣源熱泵機(jī)組的工作步驟具體包括空氣源熱泵蒸發(fā)器中來自溫室的濕熱空氣的熱量被所述空氣源熱泵蒸發(fā)器的熱泵エ質(zhì)吸收，濕熱空氣中的水分凝結(jié)并被排走，所述空氣源熱泵蒸發(fā)器的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入到空氣源熱泵壓縮機(jī)中被進(jìn)ー步加熱加壓，加熱加壓后的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入到空氣源熱泵冷凝器中，與空氣源熱泵冷凝器中的熱泵エ質(zhì)進(jìn)行熱交換；在空氣源熱泵蒸發(fā)器中被除濕的空氣也進(jìn)入到空氣源熱泵冷凝器中，與空氣源熱泵冷凝器的熱泵エ質(zhì)進(jìn)行熱交換，空氣源熱泵冷凝器的熱泵エ質(zhì)溫度降低，溫度降低后的熱泵エ質(zhì)經(jīng)膨脹閥進(jìn)一歩地降溫降壓，進(jìn)入空
氣源熱泵蒸發(fā)器進(jìn)行下一輪吸收濕熱空氣的熱量，經(jīng)空氣源熱泵冷凝器熱交換后的熱空氣通過送風(fēng)ロ送入到溫室內(nèi)，從回風(fēng)風(fēng)機(jī)排出的溫室的濕熱空氣與經(jīng)過空氣源熱泵蒸發(fā)器降溫的空氣在預(yù)熱器中進(jìn)行熱交換。所述S5中污水源熱泵機(jī)組的工作步驟具體包括污水源熱泵蒸發(fā)器中的熱泵エ質(zhì)與污水進(jìn)行熱交換，吸收污水所含熱量，污水源熱泵壓縮機(jī)對(duì)熱交換后的熱泵エ質(zhì)進(jìn)行進(jìn)ー步的加壓提溫，然后在污水源熱泵冷凝器中所述熱泵エ質(zhì)將熱量傳遞給液體エ質(zhì)，液體エ質(zhì)將熱量傳遞給溫室內(nèi)部。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下有益效果I、本發(fā)明屬于采用溫室作為利用太陽能熱干燥污泥的設(shè)備，既滿足了采集太陽能的面積需要，又起到了污泥倉庫的作用，且成本遠(yuǎn)低于太陽能集熱器，高效、節(jié)能；2、本發(fā)明將熱泵機(jī)組做為太陽能不足時(shí)候的補(bǔ)充，回收污水處理廠的污水含有的熱量，這種エ況下的熱泵效率會(huì)大大提高，進(jìn)ー步地達(dá)到了節(jié)能的目的；3、地面輻射的加熱方式使污泥內(nèi)部底部溫度高于頂部溫度，這在干燥動(dòng)力學(xué)上明顯優(yōu)于污泥表面溫度高于內(nèi)部溫度的情況，提高了傳質(zhì)(除濕)速率。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的溫室型太陽能污水源熱泵聯(lián)合干燥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的溫室型太陽能污水源熱泵聯(lián)合干燥裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的溫室型太陽能污水源熱泵聯(lián)合干燥裝置的部分室內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的溫室型太陽能污水源熱泵聯(lián)合干燥裝置的污水源熱泵機(jī)組的部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的溫室型太陽能污水源熱泵聯(lián)合干燥方法的流程圖。其中，I :溫室；2 回風(fēng)管；3 :送風(fēng)管；4 :排氣ロ ；5 :回風(fēng)ロ ；6 :回風(fēng)風(fēng)機(jī)；7 :換熱器；8 :第一風(fēng)閥；9 :第二風(fēng)閥；10 :空氣源熱泵蒸發(fā)器；11 :新風(fēng)ロ ；12 :新風(fēng)風(fēng)機(jī)；13 :第三風(fēng)閥；14 :第四風(fēng)閥；15 :空氣源熱泵冷凝器；16 :送風(fēng)ロ ；17 :污泥物料；18 :干化床；19 :面層；20 :填充層；21 :絕熱層；22 :防護(hù)層；23 :加熱管；24 :分水器；25 :分水器前水泵；26 集水器；27 :污水源熱泵冷凝器；28 :污水源熱泵壓縮機(jī)；29 :污水源熱泵膨脹閥；30 :污水源熱泵蒸發(fā)器；31 :污水泵；32 :污水管；33 :排氣管；34 :平衡水箱；35 :循環(huán)水泵；36 :擾流風(fēng)機(jī)；37 :翻泥機(jī)；38 :進(jìn)料門；39 :出料門；40 :空氣源熱泵膨脹閥；41 :空氣源熱泵壓縮機(jī)；43 :蒸發(fā)管；44 :排水溝。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖I所示，為本發(fā)明實(shí)施例的溫室型太陽能污水源熱泵聯(lián)合干燥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，本裝置包括溫室I、位于溫室I內(nèi)的干化床18、翻泥機(jī)37和擾流風(fēng)機(jī)36 ;位于溫室I 內(nèi)的回風(fēng)風(fēng)機(jī)6 ;位于溫室I內(nèi)的地面輻射機(jī)構(gòu)，用于將外界的熱量傳導(dǎo)至溫室內(nèi)；位于溫室I外的與地面輻射機(jī)構(gòu)連接的污水源熱泵機(jī)組，用于吸收來自污水處理廠的污水的熱量并利用該熱量對(duì)水進(jìn)行加熱，利用水將熱量傳導(dǎo)至溫室I內(nèi)。還包括位于溫室I外的換熱器7，空氣源熱泵機(jī)組、新風(fēng)風(fēng)機(jī)12以及控制中心(未示出)。其中地面輻射機(jī)構(gòu)包括絕熱層21、填充層20、加熱管23、面層19、分水器24、集水器26以及水泵；污水源熱泵機(jī)組包括污水源熱泵壓縮機(jī)28、污水源熱泵蒸發(fā)器30、污水源熱泵膨脹閥29以及污水源熱泵冷凝器27 ;空氣源熱泵機(jī)組包括空氣源熱泵壓縮機(jī)41、空氣源熱泵蒸發(fā)器10、空氣源熱泵膨脹閥40以及空氣源熱泵冷凝器15。其中，溫室I采用PC陽光板制作，溫室I上開設(shè)有進(jìn)料門38和出料門39，分別用于將污泥物料17送入溫室1，以及將干燥后的污泥物料17送出溫室I。溫室I中設(shè)有干化床18，用于放置污泥物料17。干化床6的下方鋪設(shè)有面層19，采用水泥砂漿、混凝土等材料制作，用于支撐干化床18 ;面層19的下面為填充層20，填充層20用于鋪設(shè)加熱管23，同時(shí)能夠保護(hù)加熱管23并使其溫度均勻，填充層20 —般采用C15豆石混凝土制作；填充層20的下方則為絕熱層21，用于減少溫室I內(nèi)的熱量損失，可采用聚苯こ烯泡沫塑料板制作；優(yōu)選地，絕熱層21的下方還鋪設(shè)防護(hù)層22，以防止地面下的地下水或潮氣透過絕熱層21滲入到溫室I中。再如圖2所示，加熱管23的兩端伸出溫室I的部分，一端首先與集水器26連接，然后與從集水器26中引出并與污水源熱泵冷凝器27連接，加熱管23的另一端首先與循環(huán)水泵35連接，然后從循環(huán)水泵35引出并與污水源熱泵冷凝器27的另一端連接，污水源熱泵冷凝器27的一端與污水源熱泵壓縮機(jī)28連接，污水源熱泵壓縮機(jī)28與污水源熱泵蒸發(fā)器30連接，污水源熱泵蒸發(fā)器30通過污水源熱泵膨脹閥29與污水源熱泵冷凝器27的另一端連接，污水源熱泵蒸發(fā)器30還分別與污水處理廠的污水管32以及污水泵31連接。溫室I內(nèi)部有回風(fēng)風(fēng)機(jī)6，回風(fēng)風(fēng)機(jī)6的一端設(shè)有回風(fēng)ロ 5，另一端接回風(fēng)管2，回風(fēng)管2穿過溫室I的側(cè)壁與溫室I外的熱泵預(yù)熱換熱器7連接，回風(fēng)管2連接換熱器7之后繼續(xù)延伸，回風(fēng)管2的另ー個(gè)端為排氣ロ 4。溫室I的內(nèi)部安裝有空氣源熱泵冷凝器15，空氣源熱泵冷凝器15的一端設(shè)有送風(fēng)ロ 16，另一端接送風(fēng)管3，送風(fēng)管3穿過溫室I的側(cè)壁與換熱器7連接，送風(fēng)管3連接換熱器7之后繼續(xù)延伸，與新風(fēng)風(fēng)機(jī)12連接，新風(fēng)風(fēng)機(jī)12的另一端設(shè)有新風(fēng)ロ 11。回風(fēng)管2和送風(fēng)管3還通過蒸發(fā)管43與空氣源熱泵蒸發(fā)器10連接，蒸發(fā)管43靠近回風(fēng)管2的位置設(shè)置有第二風(fēng)閥9，蒸發(fā)管43靠近送風(fēng)管3的位置設(shè)置有第四風(fēng)閥14。回風(fēng)管2中位于排氣ロ 4和第二風(fēng)閥9之間的位置設(shè)置有第一風(fēng)閥8，送風(fēng)管3中位于新風(fēng)風(fēng)機(jī)12和第四風(fēng)閥14之間的位置設(shè)置有第三風(fēng)閥13。各個(gè)風(fēng)閥均與控制中心連接?？諝庠礋岜谜舭l(fā)器10 還分別通過空氣源熱泵壓縮機(jī)41和空氣源熱泵膨脹閥40與空氣源熱泵冷凝器15連接。其中空氣源熱泵壓縮機(jī)41位于溫室I內(nèi)，空氣源熱泵膨脹閥40位于溫室I外。空氣源熱泵壓縮機(jī)41和空氣源熱泵膨脹閥40與控制中心連接。再如圖3所示，優(yōu)選地，干化床18上在進(jìn)料門38和出料門39之間的位置設(shè)置有軌道，軌道上有翻泥機(jī)37沿軌道來回運(yùn)動(dòng)，不斷破壞污泥物料17的干化表面結(jié)成的致密結(jié)構(gòu)提高水分排出效率。溫室I內(nèi)頂部通過鋼架固定有擾流風(fēng)機(jī)36，向污泥物料17吹風(fēng)，使得溫室I內(nèi)的空氣上下翻騰使得水分在其中充分?jǐn)U散。再如圖2所示，優(yōu)選地，在分水器24和集水器26上，均設(shè)置有平衡水箱34和排氣管33，其中平衡水箱34用于對(duì)分水器24中的水量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，排氣管33用于排出水中的氣體。優(yōu)選地，溫室I內(nèi)壁上設(shè)置有排水溝44，排水溝44用于將溫室I內(nèi)凝結(jié)的水排出到室外。再如圖2所示，對(duì)于長度較長的溫室，用一個(gè)供水和回水的加熱管布置方式將加大質(zhì)量要求及成本，且溫度的均勻分布難度加大，故需分為若干(具體數(shù)量視溫室面積)段區(qū)域分別供回水，加入分水器和集水器對(duì)流量分配做總調(diào)控，加熱管可以為盤旋結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的原理為溫室部分通過自然通風(fēng)排出室內(nèi)高含濕量的空氣，達(dá)到干化污泥物料的目的；當(dāng)太陽能不充足吋，開啟熱泵機(jī)組、加熱管循環(huán)的閥門和水泵，達(dá)到均勻加熱溫室地面的作用。熱泵主要用于回收從污水熱源中吸收低品位的熱量變?yōu)楦咂肺粺崃客ㄟ^地面供入到溫室當(dāng)中。再如圖4所示，以污水源熱泵機(jī)組為例，本實(shí)施例中熱泵機(jī)組的工作原理為污水管32內(nèi)的污水在污水泵31的作用下進(jìn)入污水源熱泵蒸發(fā)器30中，污水源熱泵蒸發(fā)器30中的熱泵エ質(zhì)與污水進(jìn)行熱交換，熱泵エ質(zhì)吸收污水的熱量，并進(jìn)入污水源熱泵壓縮機(jī)28，壓縮機(jī)28將熱泵エ質(zhì)壓縮成高溫高壓的狀態(tài)，然后壓縮后的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入污水源熱泵冷凝器27與液體エ質(zhì)進(jìn)行熱交換，本實(shí)施例中的液體エ質(zhì)具體為水。熱泵エ質(zhì)在污水源熱泵冷凝器27中放出熱量給水，加熱后的水通過循環(huán)水泵35進(jìn)入分水器24，并進(jìn)ー步通過水泵25進(jìn)入到加熱管23中，加熱管23中的水與其周圍的填充層20進(jìn)行換熱，換熱之后的水進(jìn)入到集水器26中，集水器26的水進(jìn)入到污水源熱泵冷凝器27中，進(jìn)行再一輪的熱循環(huán)。污水源熱泵冷凝器27出來的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入污水源熱泵膨脹閥29進(jìn)行降溫降壓，然后進(jìn)入到污水源熱泵蒸發(fā)器30中進(jìn)行下ー輪的循環(huán)。如圖5所示，為本發(fā)明實(shí)施例的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥方法的流程圖，也即本發(fā)明的裝置的工作原理，包括如下步驟步驟SI、控制中心檢測太陽能強(qiáng)度是否大于滿足溫室除濕需要的第一設(shè)定值，是則執(zhí)行步驟S2，否則判斷太陽能強(qiáng)度是否介于第一設(shè)定值和第二設(shè)定值之間，則執(zhí)行步驟S3 ;當(dāng)太陽能強(qiáng)度低于第二設(shè)定值時(shí)，執(zhí)行步驟S4 ;若太陽能強(qiáng)度進(jìn)ー步地低于第三設(shè)定值，則執(zhí)行步驟S5 ；其中第三設(shè)定值小于第二設(shè)定值；
步驟S2、控制中心控制關(guān)閉第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥，并判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)排氣點(diǎn)，是則執(zhí)行步驟S21 ；步驟S21、開啟第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥，溫室內(nèi)高溫高含濕量的空氣通過回風(fēng)ロ由回風(fēng)風(fēng)機(jī)抽送,并經(jīng)回風(fēng)管和排氣ロ排出，溫室外低溫低含濕量的空氣通過新風(fēng)ロ由新風(fēng)風(fēng)機(jī)抽送并經(jīng)送風(fēng)管和送風(fēng)ロ送入溫室內(nèi)；這部分新鮮的空氣經(jīng)過溫室內(nèi)太陽能的加熱，又變成高溫高含濕量的空氣，排出時(shí)順便帶走了污泥中的水分，到達(dá)除濕的目的。步驟S3、控制中心判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)排氣點(diǎn)，是則控制第一風(fēng)閥至第四風(fēng)閥均開啟，控制中心根據(jù)太陽能強(qiáng)度計(jì)算并控制各個(gè)風(fēng)閥的開度，并確定回風(fēng)、送風(fēng)的流向及分配，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的熱量需求供給平衡。 步驟S4、控制中心控制關(guān)閉第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥，開啟第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥，并控制開啟空氣源熱泵機(jī)組空氣源熱泵蒸發(fā)器中來自溫室的濕熱空氣的熱量被空氣源熱泵蒸發(fā)器的熱泵エ質(zhì)吸收，濕熱空氣中的水分凝結(jié)并被排走，空氣源熱泵蒸發(fā)器的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入到空氣源熱泵壓縮機(jī)中被進(jìn)ー步加熱加壓，加熱加壓后的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入到空氣源熱泵冷凝器中，與空氣源熱泵冷凝器中的熱泵エ質(zhì)進(jìn)行熱交換；在空氣源熱泵蒸發(fā)器中被除濕的空氣也進(jìn)入到空氣源熱泵冷凝器中，與空氣源熱泵冷凝器的熱泵エ質(zhì)進(jìn)行熱交換，空氣源熱泵冷凝器的熱泵エ質(zhì)溫度降低，溫度降低后的熱泵エ質(zhì)經(jīng)膨脹閥進(jìn)一歩地降溫降壓，進(jìn)入空氣源熱泵蒸發(fā)器進(jìn)行下一輪吸收濕熱空氣的熱量，經(jīng)空氣源熱泵冷凝器熱交換后的熱空氣通過送風(fēng)ロ送入到溫室內(nèi)；同時(shí)溫室內(nèi)從回風(fēng)風(fēng)機(jī)排出的濕熱空氣與經(jīng)過蒸發(fā)器降溫的空氣在預(yù)熱器中還進(jìn)行ー輪熱交換，以充分利用溫室內(nèi)濕熱空氣的熱量。步驟S5、控制中心控制關(guān)閉第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥，開啟第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥，并控制開啟空氣源熱泵機(jī)組和污水源熱泵機(jī)組；其中空氣源熱泵機(jī)組的工作過程在步驟S4中已描述；對(duì)于污水泵熱泵機(jī)組，其工作過程為污水管內(nèi)的污水在污水泵的作用下進(jìn)入污水源熱泵蒸發(fā)器中，污水源熱泵蒸發(fā)器中的熱泵エ質(zhì)與污水進(jìn)行熱交換，熱泵エ質(zhì)吸收污水的熱量，并進(jìn)入污水源熱泵壓縮機(jī)將熱泵エ質(zhì)壓縮成高溫高壓的狀態(tài)，然后壓縮后的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入污水源熱泵冷凝器與液體エ質(zhì)進(jìn)行熱交換，本實(shí)施例中的液體エ質(zhì)具體為水，熱泵エ質(zhì)放出熱量給水，加熱后的水通過水泵進(jìn)入分水器，并進(jìn)ー步通過水泵泵入到加熱管中，加熱管中的水與加熱管周圍的填充層進(jìn)行換熱，換熱之后的水進(jìn)入到集水器中，集水器中的水進(jìn)入到冷凝器中，進(jìn)行再一輪的熱循環(huán)。污水源熱泵冷凝器出來的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入污水源熱泵膨脹閥進(jìn)行進(jìn)ー步地降溫降壓，然后進(jìn)入到污水源熱泵蒸發(fā)器中進(jìn)行下ー輪的循環(huán)。由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提供的裝置具有如下有益效果I、本發(fā)明屬于采用溫室作為利用太陽能熱干燥污泥的設(shè)備，既滿足了采集太陽能的面積需要，又起到了污泥倉庫的作用，且成本遠(yuǎn)低于太陽能集熱器，高效、節(jié)能；2、本發(fā)明將熱泵機(jī)組做為太陽能不足時(shí)候的補(bǔ)充，回收污水處理廠的污水含有的熱量，這種エ況下的熱泵效率會(huì)大大提高，進(jìn)ー步地達(dá)到了節(jié)能的目的；3、地面輻射的加熱方式使污泥內(nèi)部底部溫度高于頂部溫度，這在干燥動(dòng)力學(xué)上明顯優(yōu)于污泥表面溫度高于內(nèi)部溫度的情況，提高了傳質(zhì)(除濕)速率。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求
1.溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，包括 溫室; 干化床，設(shè)置在所述溫室中； 兩組熱泵機(jī)組，與所述溫室連接，用于吸收外界介質(zhì)的熱量并利用該熱量對(duì)溫室內(nèi)部進(jìn)行加熱； 地面輻射機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述干化床的下方，與一組所述熱泵機(jī)組連接； 控制中心，與兩組所述熱泵機(jī)組連接，用于根據(jù)太陽能強(qiáng)度對(duì)所述熱泵機(jī)組進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求I所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，兩組所述熱泵機(jī)組為結(jié)構(gòu)相同的空氣源熱泵機(jī)組和污水源熱泵機(jī)組，所述熱泵機(jī)組包括 壓縮機(jī)和膨脹閥； 蒸發(fā)器和冷凝器，所述蒸發(fā)器分別通過壓縮機(jī)和膨脹閥與冷凝器連接，所述污水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器還與污水管連接。
3.如權(quán)利要求2所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，所述地面輻射機(jī)構(gòu)包括 面層，位于所述干化床的下方； 填充層，位于所述面層的下方； 加熱管，位于所述填充層中，其兩端伸出所述填充層； 分水器和集水器，分別連接在所述加熱管的兩端和所述冷凝器之間。
4.如權(quán)利要求3所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，還包括 絕熱層，鋪設(shè)在所述填充層的下方； 防護(hù)層，鋪設(shè)在所述絕熱層的下方。
5.如權(quán)利要求I所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，還包括擾流風(fēng)機(jī)，通過鋼架固定在所述溫室內(nèi)頂部。
6.如權(quán)利要求I所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，還包括 回風(fēng)風(fēng)機(jī)，設(shè)置在所述溫室內(nèi)部，其一端設(shè)有回風(fēng)ロ，另一端接回風(fēng)管，所述回風(fēng)管的另一端為排氣ロ，穿過所述溫室的側(cè)壁伸出到溫室外； 新風(fēng)風(fēng)機(jī)，位于所述溫室外部，其一端設(shè)有新風(fēng)ロ，另一端接送風(fēng)管，所述送風(fēng)管的另一端為送風(fēng)ロ，穿過所述溫室的側(cè)壁伸入到溫室內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，還包括 換熱器，連接在所述回風(fēng)風(fēng)機(jī)和空氣源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器之間的回風(fēng)管上，且連接在所述空氣源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器之間的送風(fēng)管上。
8.如權(quán)利要求6所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，還包括 蒸發(fā)管，所述空氣源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器通過蒸發(fā)管分別連接回風(fēng)管和送風(fēng)管。
9.如權(quán)利要求8所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在干，靠近所述回風(fēng)管的蒸發(fā)管中設(shè)置有第二風(fēng)閥，靠近所述送風(fēng)管的蒸發(fā)管中設(shè)置有第四風(fēng)閥，所述第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥均與控制中心連接；所述回風(fēng)管中位于排氣口和第二風(fēng)閥之間的位置設(shè)置有第一風(fēng)閥，所述送風(fēng)管中位于新風(fēng)風(fēng)機(jī)和第四風(fēng)閥之間的位置設(shè)置有第三風(fēng)閥，所述第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥均與控制中心連接。
10.如權(quán)利要求I所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，所述溫室上設(shè)置有進(jìn)料門和出料門。
11.如權(quán)利要求I所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，所述干化床上安裝有翻泥機(jī)。
12.如權(quán)利要求I所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，其特征在于，所述分水器和集水器上均安裝有平衡水箱和排水管。
13.溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟SI、控制中心檢測太陽能強(qiáng)度是否大于滿足溫室除濕需要的第一設(shè)定值，是則執(zhí)行步驟S2，否則判斷太陽能強(qiáng)度是否介于第一設(shè)定值和第二設(shè)定值之間，是則執(zhí)行步驟S3 ;當(dāng)太陽能強(qiáng)度低于第二設(shè)定值時(shí)，執(zhí)行步驟S4 ;若太陽能強(qiáng)度進(jìn)ー步地低于第三設(shè)定值，則執(zhí)行步驟S5 ； 步驟S2、控制中心控制關(guān)閉第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥，并判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)排氣點(diǎn)，是則執(zhí)行步驟S21 ； 步驟S21、開啟第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥，溫室內(nèi)的空氣通過回風(fēng)ロ由回風(fēng)風(fēng)機(jī)抽送并經(jīng)回風(fēng)管和排氣ロ排出，溫室外的空氣通過新風(fēng)ロ由新風(fēng)風(fēng)機(jī)抽送并經(jīng)送風(fēng)管和送風(fēng)ロ送入溫室內(nèi)； 步驟S3、控制中心判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)排氣點(diǎn)，是則控制第一風(fēng)閥至第四風(fēng)閥均開啟，由控制中心根據(jù)太陽能強(qiáng)度計(jì)算并控制各個(gè)風(fēng)閥的開度，決定熱泵機(jī)組的開啟，并確定回風(fēng)、送風(fēng)的流向及分配，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的熱量需求供給平衡； 步驟S4、控制中心控制關(guān)閉第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥，開啟第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥，并控制開啟空氣源熱泵機(jī)組； 步驟S5、控制中心控制關(guān)閉第一風(fēng)閥和第三風(fēng)閥，開啟第二風(fēng)閥和第四風(fēng)閥，并控制開啟空氣源熱泵機(jī)組和污水源熱泵機(jī)組。
14.如權(quán)利要求13所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥方法，其特征在于，所述S4中空氣源熱泵機(jī)組的工作步驟具體包括 空氣源熱泵蒸發(fā)器中來自溫室的濕熱空氣的熱量被所述空氣源熱泵蒸發(fā)器的熱泵エ質(zhì)吸收，濕熱空氣中的水分凝結(jié)并被排走，所述空氣源熱泵蒸發(fā)器的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入到空氣源熱泵壓縮機(jī)中被進(jìn)ー步加熱加壓，加熱加壓后的熱泵エ質(zhì)進(jìn)入到空氣源熱泵冷凝器中，與空氣源熱泵冷凝器中的熱泵エ質(zhì)進(jìn)行熱交換；在空氣源熱泵蒸發(fā)器中被除濕的空氣也進(jìn)入到空氣源熱泵冷凝器中，與空氣源熱泵冷凝器的熱泵エ質(zhì)進(jìn)行熱交換，空氣源熱泵冷凝器的熱泵エ質(zhì)溫度降低，溫度降低后的熱泵エ質(zhì)經(jīng)膨脹閥進(jìn)一歩地降溫降壓，進(jìn)入空氣源熱泵蒸發(fā)器進(jìn)行下一輪吸收濕熱空氣的熱量，經(jīng)空氣源熱泵冷凝器熱交換后的熱空氣通過送風(fēng)ロ送入到溫室內(nèi)，從回風(fēng)風(fēng)機(jī)排出的溫室的濕熱空氣與經(jīng)過空氣源熱泵蒸發(fā)器降溫的空氣在預(yù)熱器中進(jìn)行熱交換。
15.如權(quán)利要求13所述的溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥方法，其特征在于，所述S5中污水源熱泵機(jī)組的工作步驟具體包括 污水源熱泵蒸發(fā)器中的熱泵エ質(zhì)與污水進(jìn)行熱交換，吸收污水所含熱量，污水源熱泵壓縮機(jī)對(duì)熱交換后的熱泵エ質(zhì)進(jìn)行進(jìn)ー步的加壓提溫，然后在污水源熱泵冷凝器中所述熱泵エ質(zhì)將熱量傳遞給液體エ質(zhì)，液體エ質(zhì)將熱量傳遞給溫室內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能干燥裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種溫室型太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置及方法，該裝置包括溫室；干化床，設(shè)置在所述溫室中；兩組熱泵機(jī)組，與所述溫室連接，用于吸收外界介質(zhì)的熱量并利用該熱量對(duì)溫室內(nèi)部進(jìn)行加熱；地面輻射機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述干化床的下方，與一組所述熱泵機(jī)組連接；控制中心，與兩組所述熱泵機(jī)組連接，用于根據(jù)太陽能強(qiáng)度對(duì)所述熱泵機(jī)組進(jìn)行控制。本發(fā)明能夠節(jié)能、高效的利用太陽能和污水的熱量對(duì)溫室中的物料進(jìn)行加熱干燥。
文檔編號(hào)F26B3/28GK102767941SQ201110114309
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者呂君, 張振濤, 楊魯偉, 王傳奇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所