具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-2所示，本发明的一个实施例公开了一种生态烘干系统，包括烘干架，用于对被烘干物进行烘干；

所述烘干架设置有主热源进水口、主热源出水口和连通所述主热源进水口和主热源出水口的第一加热水道；

所述烘干架连接有提供主要烘干热源的一级热源装置和提供辅助热源的二级热源装置；

所述一级热源装置包括太阳能集热系统、空气热源泵系统以及蓄热水箱；

所述太阳能集热系统包括太阳能集热器，所述蓄热水箱第一进水口与所述太阳能集热器的出水口连接，所述蓄热水箱第一出水口通过烘干循环泵连接所述主热源进水口，所述主热源出水口连接所述蓄热水箱第二进水口，所述蓄热水箱第二出水口通过集热循环泵连接太阳能集热器的进水口；

所述空气热源泵系统包括空气源热泵和热循环泵，所述蓄热水箱的第三出水口通过所述热循环泵与空气热源泵的进水口连接，所述空气热源泵的出水口与所述蓄热水箱的第三进水口连接；

所述烘干架设置有辅热源进水口、辅热源出水口和连通所述辅热源进水口和辅热源出水口的第二加热水道；

所述二级热源装置包括辅热水箱、加热单元以及辅热循环水泵；

所述加热单元设置有进水口和出水口，所述辅热水箱通过水管与所述加热单元的进水口相连通，所述加热单元的出水口通过水管与所述辅热循环水泵的进水端相连；

所述加热单元包括至少一块芯片，所述芯片用于所述烘干系统整体的控制；所述辅热水箱的水通过所述芯片发热所产生的热量在所述加热单元内进行热交换，热交换后的所述辅热水箱的水通过所述辅热循环水泵与所述辅热源进水口相连，所述辅热源出水口通过水管与所述辅热水箱的进水口相连。

本发明通过设置提供主要烘干热源的一级热源装置和提供辅助热源的二级热源装置，使得烘干的主要热源通过太阳能热源系统和空气热源泵系统，并辅以整个烘干系统的控制芯片工作所产生的热量作为辅助热源，使得烘干系统集热效率高，提升烘干效率，且节能环保。

在本实施例中，还包括相变蓄热模块，所述相变蓄热模块依次与蒸发器和太阳能集热器构成回路，所述蒸发器与冷凝器构成回路；其中，各个回路的连接管路上均设置有控制所在管路通断的阀门；

所述太阳能集热器将加热后的循环水输送至所述相变蓄热模块进行储热；

所述蒸发器，用于对经所述相变蓄热模块输送来的低温循环水的余热进行再回收；还用于将其收集的热量通过热流体传递至所述冷凝器；

所述冷凝器，用于接收所述蒸发器传送来的热流体，并利用该热流体将其接收到的回水进行加热，当将回水加热至目标温度后再输送至主热源进水口。

在本实施例中，所述太阳能集热器并联有管路，所述管路用于实现选择所述太阳能集热器是否接入所述一级热源装置。

在本实施例中，所述相变蓄热模块与换热器构成回路；

太阳能集热系统和空气热源泵系统具有三种运行模式：

第一种：太阳能集热系统单独运行模式：太阳能充足时，太阳能集热器吸收太阳能，并将热量传递给蓄热水箱，蓄热水箱内水温迅速升高，蓄热水箱水温能提供烘干系统的热源，此时空气源热泵是关闭状态，烘干架中的水返回蓄热水箱，然后从蓄热水箱经过集热循环泵返回太阳能集热器中。该运行模式下烘干系统所需的热量全部来自太阳能。

第二种：空气热源泵系统单独运行模式：当连续阴雨天气时，太阳辐射很低，此时太阳能集热器中的热水水温己无法满足烘干热源的需要。关闭太阳能集热系统中的集热循环泵，开启空气源热泵，蓄热水箱中水的热量全部来源于空气，经热泵机组加热后作为烘干系统的热源。

第三种：太阳能集热系统和空气源热泵系统联合运行模式：当阴天或是太阳辅射强度不高时，此时蓄热水箱中水的热量从空气能和太阳能二者中获得，太阳能集热器和太阳能发电系统加热优先，空气源热泵系统起辅助作用，相互补充。

此外，当太阳能集热系统和空气源热泵系统联合运行模式时，整个的热源仍无法满足整个烘干系统的热源时，可开启二级热源装置，利用整个烘干系统的控制芯片工作所产生的热量进行废热利用对辅热水箱中的水进行加热，再将加热后水通入第二加热水道中，进一步提升烘干区的烘干温度，以满足较高烘干温度的需求。需要说明的是本实施例中的控制芯片工作时的温度58.5℃，辅热水箱中的水的出水温度55℃，回水温度44℃

此外，当烘干系统需要不那么的高温时，比如40℃-50℃之间时，可直接关闭一级热源装置，直接利用二级热源装置即可完成烘干，集热效率高，且实现恒温烘干，节约烘干成本。

蒸发器吸收从相变蓄热模块流出的低温循环水的热量，并将其传递至冷凝器；采暖回水在冷凝器中被加热至目标温度后输送至烘干架完成烘干。

本实施例的太阳能集热系统和空气热源泵系统组成的一级热源装置，各个模块的功能为：太阳能集热器，用于对太阳能供热循环管道内的循环水进行加热，并将加热后的循环水输送至相变蓄热模块进行储热；蒸发器，用于对经相变蓄热模块输送来的低温循环水的余热进行再回收；还用于将其收集的热量通过热流体传递至冷凝器；冷凝器，用于接收蒸发器传送来的热流体，并利用该热流体将其接收到的回水进行加热，当将采暖回水加热至目标温度后再输送至输送至烘干架完成烘干。相变蓄热模块，用于在其放热状态下，输送热流体至换热器进行换热，并将换热后的热流体返回至相变蓄热模块；换热器，用于接收相变蓄热模块传送来的热流体，并利用该热流体将其接收到的回水进行加热，当将回水加热至目标温度后再输送至烘干架完成烘干。本实施例的烘干系统在具体使用中可以根据需要组合连接各个模块单元，以完成所需实现的功能。

如图3所示，第二阀门设置在换热器与相变蓄热模块之间，第四阀门、第五阀门依次设置在相变蓄热模块与太阳能集热器之间，第六阀门设置在太阳能集热器与蒸发器之间，第七阀门设置在相变蓄热模块与蒸发器之间，第八阀门设置在太阳能集热器的并联管路上。

在该系统中，充分利用电网中的谷电、峰电的电价政策，实现电网的削峰填谷，满足清洁供暖的要求。该系统将太阳能、水源热泵和相变蓄热技术进行耦合，可实现全天候不间断的烘干热源提供需求，同时还可降低烘干的成本。在该系统中，利用水源热泵对经过相变蓄热装置换热后的较高温度热水的余热进行深度回收，从而有效提高太阳能的利用效率。

太阳能集热器供热循环系统：相变蓄热装置、第四阀门、第五阀门、太阳能集热器、第六阀门、第二循环泵、蒸发器、第七阀门依次通过供热循环管路连接，第八阀门设置在太阳能集热器的旁路管道上。

相变蓄热装置：相变蓄热装置的一端传热流体进口与太阳能集热器热水出口连接，对应的传热流体出口与蒸发器冷冻水进口连接。相变蓄热模块的另一端传热流体进口与第一循环泵流体出口连接，与之对应的传热流体出口与换热器的热流体进口连接。

水源热泵系统：蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀依次通过制冷剂工质循环管路连接。

在本实施例中，所述相变蓄热模块包括盒体，以及封装于所述盒体内的多片相变薄片和多片石墨烯膜。本实施例将相变蓄热材料模块化，使产品装配更为简单，适于大规模量产。同时由于高导热石墨烯膜具有很好的横向导热特性，通过将相变薄片和高导热石墨烯膜封装于盒体内，能够大大增强模块内部的导热特性，使得相变材料能充分吸收或释放热量。

在本实施例中，所述相变薄片由金属粉、活性炭、盐、吸水性聚合物、水容性聚合物、固-固相变复合材料、固-固相变复合材料和水组成，所述金属粉为铁粉；所述活性炭采用为碳晶；所述吸水性聚合物采用聚丙烯酸盐系列；所述水容性聚合物采用黄原胶、阿拉伯胶或羧甲基纤维素(CMC)，所述固-固复合相变材料由活性炭和石蜡组成。本实施例采用石蜡做为相变材料进行储存和释放能量，其结构简单，容易结晶且具有较大的相变焓，活性炭用作骨架材料支撑整个材料的结构，其性能稳定，相变潜热高，含有活性炭和石蜡固-固复合相变材料的薄片，因为相变薄片本身就含有活性炭材料，可增强固-固复合相变材料热传导性，能够将温度在5min～30min内，控制在一个恒定值，如40℃-45℃。

相变薄片的具体的制备过程如下：

1)常温下将所述的金属粉、活性炭、盐、水容性聚合物、水容性聚合物混合搅拌，获得糊状物；

2)常温下再将固-固复合相变材料加入到糊状物中搅拌混合，压制成片状或需要的其它立体状，再在700～720托真空度下，80～100℃干燥5～7小时，即可获得所述的恒温相变薄片型自发热体，配方量的水在使用时加入。

本实施例的固-固复合相变材料由活性炭和石蜡组成；

固-固复合相变材料通过物理共混法制备，包括如下制备方法：

S1：将熔点为40℃石蜡和乳化剂放置于90℃的水浴中加热、搅拌制备石蜡乳状液，乳化30min后，将石蜡乳状液温度降至60℃；

S2：将活性炭加入石蜡乳状液中，在60℃下，通过机械搅拌10min进行共混制备活性炭和石蜡的固-固复合相变材料；

S3：再将制备好的活性炭和石蜡的固-固复合相变材料降至室温，破碎制成粉状；

S4：将破碎制成粉状后的活性炭和石蜡的固-固复合相变材料重新放入60℃的水浴中加热，重复上述步骤(2)和(3)5次，将活性炭和石蜡乳化剂充分混合后，再重新破碎制成成粉状。

乳化剂的用量与石蜡的百分为为4％；

活性炭与石蜡乳化剂的百分比为15％；

乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚；

本实施例中的发热金属粉为铁粉，活性炭采用为碳晶，吸水性聚合物采用聚丙烯酸盐系列；水容性聚合物采用黄原胶。

常温下将所述的金属粉、活性炭、盐、水容性聚合物、水容性聚合物混合搅拌，获得糊状物；

常温下再将固-固复合相变材料加入到糊状物中搅拌混合，压制成片状或需要的其它立体状，再在700托真空度下，100℃干燥5小时，即可获得所述的恒温相变薄片型自发热体，配方量的水在使用时加入。

在本实施例中，在太阳能集热系统和空气热源泵系统中设有多个控制开关。本实施例通过上述设置可便于控制太阳能集热系统和空气热源泵系统。

在本实施例中，所述主热源进水口处、所述辅热源进水口处均设置有电磁阀。本实施例通过上述设置可实现一级热源装置和二级能源装置的热源供应。

最后说明的是，以上仅对本发明具体实施例进行详细描述说明。但本发明并不限制于以上描述具体实施例。本领域的技术人员对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本发明范围内。