一种光伏热一体化太阳能驱动的烤房-冷库耦合系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光伏热一体化太阳能驱动的烤房

【技术实现步骤摘要】
一种光伏热一体化太阳能驱动的烤房
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冷库耦合系统


[0001]本专利技术涉及一种光伏热一体化太阳能驱动的烤房
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冷库耦合系统，属于烟草、农作物冷藏、加工


技术介绍

[0002]目前，国内的烟叶烘烤技术仍比较落后，普遍采用燃煤的密集式烤房对烟叶进行烘烤，燃煤的热利用率低，单次烘烤所消耗的煤量较高，通常每烘烤１kg新鲜烟叶需消耗标准煤1.5~2.5kg,同时烤烟人工成本也较高，燃煤成本在烟叶生产成本中占比已经超过18%；煤炭燃烧产生的CO、NO、NO2、SO2和粉尘等排入大气，对环境造成污染。据统计，全国每年烘烤烟叶燃煤总能耗约300~400万tce，CO2排放量接近800万t，烟尘约60万t，有毒气体３~５万t。
[0003]针对我国现有燃煤初烤房数量较多、污染较大的缺点，目前在一些烤房上采用生物质燃料、天然气、燃油的供热设备，但存在着燃料成本较高，供热效率较低，污染物总排放量仍然较高诸多问题，此外，这些烤房智能化程度普遍较低，导致初烤过程人工成本较高，且烤烟的质量不稳定。推动形成绿色发展方式，加大生态环境保护力度，以科技创新为关键，全过程推行绿色烟叶、绿色生产、绿色物流，能源资源配置更加合理，综合利用效率大幅提高，循环利用水平进一步提升，绿色低碳循环发展体系初步形成，深入推进资源节约型、环境友好型行业建设。在工作方案中提出要积极推广成熟清洁能源烘烤技术，积极利用清洁能源和可再生能源。我国烟草种植区大部分位于太阳能资源相对丰富的东（西）南、南方等省份，如果有效利用太阳能作为烘烤能源，就能实现烤烟过程零碳排放。国内外已有提出在烤烟过程中采用太阳能发电驱动热泵供热或太阳能直接供热，但烤房并非全年使用，故太阳能发电全年就地消纳存在问题。我国烟草种植片区同时也是果蔬等农产品生产基地，存在着对中小型冷库的客观需求，为了加快我国农产品生产基地中小型冷库的建设，国家农业综合开发办早在2016年的时候就下发了《关于做好2017年国家农业综合开发产业化发展项目申报工作的通知》，其中注明财政补助重点用于扶持农民合作社、家庭农场冷库的建造补贴，近年来各地也陆续加大了对农产品冷库建设的资金扶持力度。因此，如何实现初烤过程的清洁化，如何本着就地消纳的原则高效利用当地的太阳能资源，如何同时协同解决当地的烟草、农产品烘烤及冷藏加工，如何提高冷库制冷系统及烤房供热系统的能效、降低冷库及烤房运行费用，如何提高初烤过程智能化水平及烤烟质量，已经成为我国烟草行业及农业发展亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种光伏热一体化太阳能驱动的烤房
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冷库耦合系统。本专利技术具有环保、高能效、低能耗、低成本、高收益的特点：1、该系统采用光伏热（PV/T）一体化技术提供所需电力，同时将烤烟的烤房与农产品冷库集中组合布置，在烤烟季节，光伏发电主要供烤房用电，在非烤烟季节，光伏发电供冷库使用，如此便能很好地解决全年光伏发电的就地消纳问题，同时便于回收冷库制冷系统排放的冷凝热用作
烤房供热热泵的低温热源，实现热量的内部循环，减少能量损失，为系统的高效运行创造条件。2、通过在冷库制冷系统冷凝器前设置加热自来水的热水器，很好地满足了附近居民全时全气候条件下的热水供应需求。3、该系统通过在加热室前墙设置新风换气机，能回收烤房排潮气的余热加热引入烤房供热室的新风，可进一步提高烤房供热系统的能效。4、该系统能很好的实现不同季节冷库的制冷量、烤房供热量、太阳能供应量之间的匹配，实现系统内部能量的平衡：夏秋季节冷库制冷量大、排热量大，太阳能PV/T系统的发电量大、集热量大，此时烘烤房的所需热量、所需电量也大，但此时生活热水需热量较小，容易实现能量内部供需平衡；春、冬季，PV/T系统集热减少、供电量少，但此时冷库耗电量也相应减小、排热也减小，同时仅有加热生活热水需热量，也容易实现能量供需平衡。本专利技术通过以下技术方案实现。
[0005]一种光伏热一体化太阳能驱动的烤房
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冷库耦合系统，包括冷库制冷系统、冷库冷却水系统、太阳能PV/T系统、冷库
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热泵
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太阳能水环路系统、热泵系统、烘烤房空气循环系统组成；冷库制冷系统包括冷库冷风机1、制冷压缩机2、热水器3、水冷冷凝器4、储液罐Ⅰ5、电磁阀Ⅰ6、干燥过滤器7、热力膨胀阀8以及若干阀门与管道；冷库冷却水系统包括膨胀水箱9、冷库冷却泵10、板式换热器Ⅰ11、板式换热器Ⅱ12、冷却水塔13、辅助冷却泵14以及若干阀门与管道，太阳能PV/T系统包括光伏汇流箱、光伏控制器、蓄电池、逆变器及必要的电缆及电气元件，冷库
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热泵
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太阳能水环路系统包括蓄热水箱15、热水泵16、太阳能水泵17、PV/T集热器18以及若干阀门与管道，热泵系统包括水源蒸发器19、热泵压缩机20、空气加热器21、储液罐Ⅱ22、电磁阀Ⅱ23、干燥过滤器24、热力膨胀阀Ⅰ25以及若干阀门与管道，烘烤房空气循环系统包括循环风机26、新风换气机27、回风口28、烘烤房29以及若干阀门与管道；所述冷库制冷系统中冷库冷风机1中的制冷剂出口连接制冷压缩机2进口，制冷压缩机2高温高压的制冷剂蒸汽出口连接热水器3，在热水器3中对自来水加热后进入水冷冷凝器4入口，水冷冷凝器4将液态制冷剂储存在储液罐Ⅰ5中，储液罐Ⅰ5液态制冷剂出口依次通过电磁阀Ⅰ6、干燥过滤器7、热力膨胀阀8节流后成低温低压的制冷剂，返回到冷库冷风机1中对冷库制冷；所述冷库冷却水系统中板式换热器Ⅱ12中的冷却水通过冷库冷却泵10在水冷冷凝器4中冷却制冷剂，水冷冷凝器4吸热后的冷却水进入到板式换热器Ⅰ11中冷却降温返回到板式换热器Ⅱ12中，冷库冷却泵10上设有膨胀水箱9。当冷库制冷系统冷凝温度大于设定值时，辅助冷却泵14与冷却塔13开启运行，从冷却水塔13下部集水池来的辅助冷却水经辅助冷却泵14加压后进入板式换热器12Ⅱ对冷却水进行进一步降温，温度升高后的辅助冷却水再进入冷却水塔13，降温后流入下部集水池；当冷库制冷系统冷凝温度达到要求时，辅助冷却水系统不投入运行，此时辅助冷却泵14与冷却水塔13停止运行；所述冷库
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热泵
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太阳能水环路系统中热水器3加热后自来水进入到蓄热水箱15中，蓄热水箱15通过热水泵16一部分提供生活热水，另一部分热水进入水源蒸发器19作为烤房热泵的低温热源，从蒸发器19中热水降温后在板式换热器Ⅰ11中吸热升温返回到蓄热水箱15，蓄热水箱15底部的水通过太阳能水泵17进入PV/T集热器18加热返回到蓄热水箱15中；所述热泵系统中从热泵压缩机20出来的高温高压制冷剂进入空气加热器21对循
环空气进行加热，制冷剂被冷凝为液体制冷剂储存在储液罐Ⅱ22中，储液罐Ⅱ22液体制冷剂出口依次通过电磁阀Ⅱ23、干燥过滤器24、热力膨胀阀Ⅰ25后得到低温低压的制冷剂，低温低压的制冷剂进入到水源蒸发器19中吸热后回到热泵压缩机20中；所述烘烤房空气循环系统中室外新风经新风换气机27预热后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏热一体化太阳能驱动的烤房
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冷库耦合系统，其特征在于：包括冷库制冷系统、冷库冷却水系统、太阳能PV/T系统、冷库
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热泵
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太阳能水环路系统、热泵系统、烘烤房空气循环系统组成；冷库制冷系统包括冷库冷风机（1）、制冷压缩机（2）、热水器（3）、水冷冷凝器（4）、储液罐Ⅰ（5）、电磁阀Ⅰ（6）、干燥过滤器（7）、热力膨胀阀（8）以及若干阀门与管道；冷库冷却水系统包括膨胀水箱（9）、冷库冷却泵（10）、板式换热器Ⅰ（11）、板式换热器Ⅱ（12）、冷却水塔（13）、辅助冷却泵（14）以及若干阀门与管道，太阳能PV/T系统包括光伏汇流箱、光伏控制器、蓄电池、逆变器及必要的电缆及电气元件，冷库
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热泵
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太阳能水环路系统包括蓄热水箱（15）、热水泵（16）、太阳能水泵（17）、PV/T集热器（18）以及若干阀门与管道，热泵系统包括水源蒸发器（19）、热泵压缩机（20）、空气加热器（21）、储液罐Ⅱ（22）、电磁阀Ⅱ（23）、干燥过滤器（24）、热力膨胀阀Ⅰ（25）以及若干阀门与管道，烘烤房空气循环系统包括循环风机（26）、新风换气机（27）、回风口（28）、烘烤房（29）以及若干阀门与管道；所述冷库制冷系统中冷库冷风机（1）中的制冷剂出口连接制冷压缩机（2）进口，制冷压缩机（2）高温高压的制冷剂蒸汽出口连接热水器（3），在热水器（3）中对自来水加热后进入水冷冷凝器（4）入口，水冷冷凝器（4）将液态制冷剂储存在储液罐Ⅰ（5）中，储液罐Ⅰ（5）液态制冷剂出口依次通过电磁阀Ⅰ（6）、干燥过滤器（7）、热力膨胀阀（8）节流后成低温低压的制冷剂，返回到冷库冷风机（1）中对冷库制冷；所述冷库冷却水系统中板式换热器Ⅱ（12）中的冷却水通过冷库冷却泵（10）在水冷冷凝器（4）中冷却制冷剂，水冷冷凝器（4）吸热后的冷却水进入到板式换热器Ⅰ（11）中冷却降温返回到板式换热器Ⅱ（12）中，冷库冷却泵（10）上设有膨胀水箱（9）；当冷库制冷系统冷凝温度大于设定值时，辅助冷却泵（14）与冷却塔（13）开启运行，从冷却水塔（13）下部集水池来的辅助冷却水经辅助冷却泵(14)加压后进入板式换热器Ⅱ（12）对冷却水进行进一步降温，温度升高后的辅助冷却水再进入冷却水塔（13），降温后流入下部集水池；当冷库制冷系统冷凝温度达到要求时，辅助冷却水系统不投入运行，此时辅助冷却泵（14）与冷却水塔（13）停止运行；所述冷库
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热泵
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太阳能水环路系统中热水器（3）加热后自来水进入到蓄热水箱（15）中，蓄热水箱（15）通过热水泵（16）一部分提供生活热水，另一部分热水进入水源蒸发器（19）作为烤房热泵的低温热源，从蒸发器（19）中热水降温后在板式换热器Ⅰ（11）中吸热升温返回到蓄热水箱（15），蓄热水箱（15）底部的水通过太阳能水泵（17）进入PV/T集热器（18）加热返回到蓄热水箱（15）中；所述热泵系统中从热泵压缩机（20）出来的高温高压制冷剂进入空气加热器（21）对循环空气进行加热，制冷剂被冷凝为液体制冷剂储存在储液罐Ⅱ（22）中，储液罐Ⅱ（22）液体制冷剂出口依次通过电磁阀Ⅱ（23）、干燥过滤器（24）、热力膨胀阀Ⅰ（25）后得到低温低压的制冷剂，低温低压的制冷剂进入到水源蒸发器（19）中吸热后回到热泵压缩机（20）中；所述烘烤房空气循环系统中室外新风经新风换气机（27）预热后进入烤房加热室，与回风口（28）出来的回风混合后进入空气加热器（21）吸热，再经循环风机（26）送入烤房（29）内，烤房（29）的潮气经新风换气机（27）进行余热回收后排出；所述太阳能PV/T系统为其余系统电设备供电。2.根据权利要求1所述的光伏热一体化太阳能驱动的烤房
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冷库耦合系统，其特征在
于：所述PV/T集热器（18）为PV组件下面紧贴布置金属吸热板，PV/T集热器（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉涛，陶金科，王华，王建军，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：