一种热泵耦合蓄热的烤烟系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种热泵耦合蓄热的烤烟系统及方法，包括烤烟房、热泵、温湿度控制单元、蓄热装置、热空气连接管道和切换挡板；热泵通过两根热空气连接管道分别连接于烤烟房和蓄热装置，两根热空气连接管道上均设有切换挡板，切换挡板用于导通或封闭热空气连接管道；蓄热装置通过另一热空气连接管道连通于烤烟房，另一热空气连接管道上也设有切换挡板用于导通或封闭另一热空气连接管道；温湿度控制单元控制连接各个切换挡板，用于控制各个切换挡板的开度。通过本发明专利技术的技术方案，可以使得热泵工作更加高效和平稳。

【技术实现步骤摘要】
一种热泵耦合蓄热的烤烟系统及方法
本专利技术涉及热泵烤烟和蓄热技术，特别是涉及利用热泵耦合蓄热设施实现清洁高效的烤烟系统和方法。
技术介绍
烘烤是烤烟生产的重要环节之一，是烟叶品质形成的关键时期。燃煤烘烤烟叶是我国烟叶生产广泛采取的烘烤方式。然而，近年来随着现代烟草农业的发展，烤房改进以及烘烤燃料的替代方面的研究越来越受烟叶生产者的重视。煤炭是不可再生资源，我国是全球第一大烟叶生产国，每年烟叶烘烤行业需要耗费大量煤炭，而且煤炭燃烧所产生的SO2等有毒气体给烟草种植区域空气造成严重污染，也影响着人类健康。为了使我国烟叶烘烤设备适应时代发展的需要，尝试各种新型烘烤设备势在必行。热泵烤房烘烤烟叶在近几年来在烟叶烘烤中得到一定的尝试。热泵烤房由装烟室和加热系统2个部分构成。热泵烤房所烘烤的烟叶整体外观质量较好，烟叶各化学成分更为适宜，且具有环保节能等效果。通过使用热泵烤房，对烤烟烘烤期间的温湿度进行了有效控制，可以提高烤烟的烘烤质量。CN109330009A(公开日：20190215)公开了一种烤烟热泵双动力烤房，提出了热泵耦合生物质炉的烤烟方案，CN105559128A(公开日：20160511)公开了一种烤烟用太阳能组合式供热系统，提出了热泵耦合太阳能的烤烟方案，但上述两种耦合方案，都没有实现储能蓄热，因此，热泵的用电成本较高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种热泵耦合蓄热的烤烟系统及方法，将热泵与蓄热设施进行耦合，通过热泵生产热量，蓄积在蓄热设施中，保证烤烟房的稳定的热量供给，从而精确控制烤烟房内的温度和湿度，另外还可以利用低谷电以大大降低热泵的运行电费成本。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种热泵耦合蓄热的烤烟系统，包括烤烟房、热泵、用于对烤烟房进行温湿度控制的温湿度控制单元，还包括有蓄热装置、热空气连接管道和切换挡板；所述热泵通过两根热空气连接管道分别连接于所述烤烟房和蓄热装置，两根热空气连接管道上均设有切换挡板，所述切换挡板用于导通或封闭所述热空气连接管道；所述蓄热装置通过另一热空气连接管道连通于所述烤烟房，所述另一热空气连接管道上也设有切换挡板用于导通或封闭所述另一热空气连接管道；所述温湿度控制单元控制连接各个切换挡板，用于控制各个切换挡板的开度。进一步地，所述烤烟房连通有热湿空气排放管，所述热湿空气排放管用于将烤烟房内烤烟后产生的热湿空气排出烤烟房。进一步地，所述烤烟房连通有热湿空气排放管，所述热湿空气排放管通过回收管路连通于热泵的热量及水分回收单元。进一步地，所述热泵的电能输入端连接于电网，用于接收电网的低谷电或电网的调峰调频低价电力作为驱动电能。进一步地，所述蓄热装置包括蓄热介质空间、换热介质空间和换热界面；所述蓄热介质空间和换热介质空间之间通过换热界面相分隔，所述蓄热介质空间中存储有蓄热介质，所述换热介质空间中存储有换热介质；所述换热介质空间通过热空气连接管道连接于所述热泵，并通过所述另一热空气连接管道连通于所述烤烟房。更进一步地，所述蓄热介质为固体蓄热材料、相变蓄热材料、液体蓄热材料中的任意一种或几种。更进一步地，所述换热介质为空气、水、高温导热油、低温相变材料中的任意一种。进一步地，由热泵或蓄热装置输送至烤烟房内的热空气温度范围为20℃-150℃。本专利技术还提供一种上述热泵耦合蓄热的烤烟系统的运行方法，所述系统的运行方法采用下列步骤：根据当地电网的峰谷电价差及谷电时长或电网调峰调频政策，设置热泵和蓄热装置的容量；根据当地电网的峰谷电价差及谷电时长，设置热泵在谷电时长时间段内在满足烤烟房的正常供热的同时需要产生多余热量输送至蓄热装置中进行蓄热；根据当地电网的调峰调频政策，设置热泵在变频或变功率模式下运行，即热泵的耗电功率的增加或减少跟随电网调峰调频负荷需求的变化，如果热泵耗电功率大，多余的热量在蓄热装置内存储；如果热泵耗电功率小无法满足烤烟房用热需求，则不足部分由蓄热装置补足。进一步地，上述运行方法中，烤烟房、热泵和蓄热装置的热量按下列公式计算：Q烤＝Q泵出+Q蓄出；Q蓄＝Q泵蓄-Q蓄出；Q泵总＝Q泵出+Q泵蓄；Q泵总/COP＝P泵；其中Q烤为烤烟房需求制热量，单位W；Q泵出为热泵供给烤烟房的制热量，单位W；Q蓄出为蓄热装置供给烤烟房的制热量，单位W；Q蓄为蓄热装置蓄热制热量，单位W；Q泵总为热泵总的制热量(包括供给蓄热装置和供给烤烟房两部分)，单位W；Q泵蓄为热泵供给蓄热装置的制热量，单位W；P泵为热泵的耗电功率，单位W；COP为热泵的循环性能系数COP。本专利技术的有益效果在于：1)由于烤烟房在不同时段需要的制热量不同，通过蓄热装置的引入，使得热泵工作更加高效和平稳。2)烤烟房大多在农村地区，线路不稳定，在断电情况下，蓄热装置可以保证烤烟房的紧急供热需求。3)如果当地电网的峰谷电价差足够大或电网调峰调频政策优惠，可利用低谷电或调峰调频低价电力，通过热泵在特定时段大量制热，利用蓄热装置蓄热，从而极大降低烤烟房的用电成本。附图说明图1为本专利技术实施例1中系统的组成结构示意图；图2为本专利技术实施例1中蓄热装置的组成结构示意图；图3为本专利技术实施例2中系统的组成结构示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围并不限于本实施例。实施例1本实施例提供一种热泵耦合蓄热的烤烟系统，如图1所示，包括烤烟房1、热泵2、用于对烤烟房1进行温湿度控制的温湿度控制单元3；还包括有蓄热装置4、热空气连接管道和切换挡板；所述热泵2通过两根热空气连接管道5、6分别连接于所述烤烟房1和蓄热装置4，两根热空气连接管道5、6上均设有切换挡板7，所述切换挡板用于导通或封闭所述热空气连接管道；所述蓄热装置4通过另一热空气连接管道8连通于所述烤烟房1，所述另一热空气连接管道8上也设有切换挡板7用于导通或封闭所述另一热空气连接管道8；所述温湿度控制单元3控制连接各个切换挡板7，用于控制各个切换挡板7的开度；所述热泵2的电能输入端连接于电网9，用于接收电网9的低谷电或电网9的调峰调频低价电力作为驱动电能。上述热泵耦合蓄热的烤烟系统的工作原理在于：温湿度控制单元实时监控烤烟房内的温湿度，并根据烤烟的热量需求控制各个热空气连接管道中的切换挡板的开度，从而控制热泵向烤烟房输送的热量、热泵向蓄热装置输送的热量和蓄热装置向烤烟房输送的热量，从而精确控制烤烟房内的温度和湿度。所述热泵利用电网的低谷电或电网的调峰调频低价电力作为驱动电能来运行产生热空气，所述热泵产生的热空气通过热空气连接管道输送至蓄热装置和/或烤烟房，蓄热装置利用蓄热介质实现热量的存储，并在热泵产生的热量不能满足烤烟房需求时为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热泵耦合蓄热的烤烟系统，包括烤烟房、热泵、用于对烤烟房进行温湿度控制的温湿度控制单元，其特征在于，还包括有蓄热装置、热空气连接管道和切换挡板；所述热泵通过两根热空气连接管道分别连接于所述烤烟房和蓄热装置，两根热空气连接管道上均设有切换挡板，所述切换挡板用于导通或封闭所述热空气连接管道；所述蓄热装置通过另一热空气连接管道连通于所述烤烟房，所述另一热空气连接管道上也设有切换挡板用于导通或封闭所述另一热空气连接管道；所述温湿度控制单元控制连接各个切换挡板，用于控制各个切换挡板的开度。/n

【技术特征摘要】
20200724 CN 20201072154421.一种热泵耦合蓄热的烤烟系统，包括烤烟房、热泵、用于对烤烟房进行温湿度控制的温湿度控制单元，其特征在于，还包括有蓄热装置、热空气连接管道和切换挡板；所述热泵通过两根热空气连接管道分别连接于所述烤烟房和蓄热装置，两根热空气连接管道上均设有切换挡板，所述切换挡板用于导通或封闭所述热空气连接管道；所述蓄热装置通过另一热空气连接管道连通于所述烤烟房，所述另一热空气连接管道上也设有切换挡板用于导通或封闭所述另一热空气连接管道；所述温湿度控制单元控制连接各个切换挡板，用于控制各个切换挡板的开度。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述烤烟房连通有热湿空气排放管，所述热湿空气排放管用于将烤烟房内烤烟后产生的热湿空气排出烤烟房。


3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述烤烟房连通有热湿空气排放管，所述热湿空气排放管通过回收管路连通于热泵的热量及水分回收单元。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热泵的电能输入端连接于电网，用于接收电网的低谷电或电网的调峰调频低价电力作为驱动电能。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热装置包括蓄热介质空间、换热介质空间和换热界面；所述蓄热介质空间和换热介质空间之间通过换热界面相分隔，所述蓄热介质空间中存储有蓄热介质，所述换热介质空间中存储有换热介质；所述换热介质空间通过热空气连接管道连接于所述热泵，并通过所述另一热空气连接管道连通于所述烤烟房。


6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述蓄热介质为固体蓄热材料、相变蓄热材料、液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨豫森，崔华，
申请(专利权)人：赫普能源环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11