基于化学蓄热的太阳能干燥、供暖和调湿系统及工作方法与流程

1.本发明涉及太阳能储存与利用的技术领域，具体涉及基于化学蓄热的太阳能干燥、供暖和调湿系统及工作方法。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们的能源消费需求日益增长，能源短缺和环境污染问题日益严峻。为了实现“碳达峰”和“碳中和”，大力开发和利用太阳能等可再生能源成为重要途径。但是，由于太阳能具有间歇性和波动性等特点，为了保证高效连续的能量供应，蓄热技术的发展显得尤为重要。蓄热技术主要包括显热蓄热、潜热蓄热和热化学蓄热三种技术。其中热化学蓄热相比于显热蓄热和潜热蓄热具有诸多优点，比如具有更高的蓄热密度，蓄热材料可以长期储存且不需要保温处理，可以实现跨区域跨季节的能量储存与利用。
3.对现有技术的文献检索发现，发明专利cn110822868a提出了一种集吸热蓄热集水于一体的太阳能干燥系统，利用太阳能提供的热量对物料进行干燥，并且通过水合盐化学蓄热装置对太阳能进行储存，能够在光照不足时实现对物料的连续干燥。但是在光照不足时，即放热阶段，将环境中的空气通入蓄热模块，利用空气中的水分与蓄热材料进行水合放热，从理论上可行，但是在大多数情况下空气含水量有限，导致放热速率大幅降低，无法达到对物料干燥的目的。发明专利cn103256792b提出了一种组合式的太阳能热化学梯级利用的装置，该装置串联布置了多种不同平衡温度的蓄热材料，储热过程可以实现对热能的梯级储存，并且在光照不是很强的时候也能实现对太阳的储存。该装置的缺点在于反应产生的气体在没有外在驱动力的条件下排出反应装置，这些问题将导致反应产生的生成物无法被及时带走，聚集在反应器中阻碍反应的进行，从而导致蓄热效率不高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于水合盐化学蓄热的太阳能干燥、供暖和调湿系统及其工作方法，实现对太阳能的梯级储存和高效连续利用。
5.本发明是通过以下的技术方案来实现的：
6.基于化学蓄热的太阳能干燥、供暖和调湿系统。包括太阳能集热器4、风机1、水合盐化学蓄热装置7、干燥室5、空气调节器10、房间11、水箱8、三通阀6和多个阀门；其中风机1出风口分别与太阳能集热器4入口和水箱8的箱体进气口81连接，连接管路上分别设置第二阀门3和第一阀门2；从风机1流出的空气经过所述箱体进气口81流进水箱8的箱体87的水中；三通阀6的一端连接太阳能集热器4，另外两端分别与干燥室5的气体进口和水合盐化学蓄热装置7的高温端口72连接；干燥室5的气体出口与水箱8的高温空气入口82连接，从干燥室5流出的高温空气经过所述的高温空气入口82流进水箱8的气体通道88中；水箱8的箱体排气口83与水合盐化学蓄热装置7的湿空气进口71连接，连接管路上设置第三阀门9，水箱8的低温空气出口84与空气调节器10的入口连接，水箱箱体87中的湿空气经所述的箱体排气口83排出，水箱气体通道88中的空气经过所述的低温湿空气出口84排出；水合盐化学蓄热
装置7的低温端口73通过管道连接至空气调节器10的入口，空气调节器10的出口与房间11的进气口连接，房间7的排气口与风机1的入口连接。
7.所述太阳能集热器4包括集热平板和空气管道，集热平板表面镀有太阳能光热镀层。所述集热平板将热量传递给所述空气管道中的空气。
8.所述风机1为功率可以调节的风机。
9.所述水合盐化学蓄热装置7包括金属外壳75，设置在金属外壳外的保温层76，金属外壳内中部为气体通道77，金属外壳内气体通道两侧设置分别设置高温多层筛板反应床78和低温多层筛板反应床79，两列多层筛板反应床分别搭载高温和低温的两种不同的水合盐，所述的水合盐为mgso4·
7h2o和srbr2·
6h2o，其中mgso4·
7h2o用于高温蓄热，srbr2·
6h2o用于低温蓄热，以颗粒堆积的形式布置在多层筛板反应床中；气体通道77顶部为湿空气进口71，底部为气体通道出口，高温多层筛板反应床78和低温多层筛板反应床79的顶部分别设置高温端口72和低温端口73。
10.所述水合盐化学蓄热装置7的气体通道出口设置流量调节装置74，流量调节装置74通过转动旋钮改变挡板的角度从而调节气体通道中空气流向高温段和低温段的比例。
11.所述空气调节器10包括气体进出口、内置的风机、管道、阀门和控制模块，可以调节通往房间的空气的温度、湿度和流量。具体结构为本领域技术人员的常规技术手段，不对其展开描述。
12.所述水箱8为多层套管结构，外层为金属外壳85，金属外壳85外包覆保温层86，中间为水箱箱体87，装有生活所需的水，内层为用于与干燥室5排出的湿空气换热的气体通道88，气体通道88顶部设置有高温空气入口82，底部设置有低温空气出口84，箱体87侧面的底部设置有箱体进气口81，顶部设置有箱体排气口83；箱体87底面还设置有进水口89和出水口810。
13.所述金属外壳75和金属外壳85均采用不锈钢或者铝合金作为材料；所述的保温层76和保温层86均为采用石棉、泡沫或者气凝胶制作的保温层。
14.所述干燥室5包括气体进出口、墙体、物料架和待干燥的物料。
15.所述的阀门均为流量可以连续调节的阀门。
16.所述房间11包括空气的进出口。
17.与现有技术对比，本发明的优点在于：
18.本发明系统集太阳能蓄热和放热功能于一体，有效地解决了太阳能不连续不稳定带来的能量供需不匹配问题。
19.本发明系统利用太阳能对物料进行干燥，并将干燥过程和水合盐蓄热脱水过程得到的湿空气用于室内的调湿和供暖。
20.本发明系统采用的水箱，一方面从干燥室排出的高温湿空气可以与水进行换热达到供热水的效果，另一方面可以为水合盐化学蓄热装置放热过程提供所需的湿度较高的湿空气，实现了高品质热能再次回收利用和提供水分满足系统循环两种功能。
21.本发明系统可以通过风机、各个阀门和水合盐化学蓄热装置内置的调节装置对高低温热空气的流量实现连续调节，可以满足干燥室和房间在不同工况下对热能的需求。
22.本发明系统采用的水合盐化学蓄热装置，包括高温和低温两个蓄热模块，分别采用mgso4·
7h2o和srbr2·
6h2o两种不同的水合盐，实现了热能的梯级储存和梯级利用，可以
有效地提升热量的储存速率和利用效率。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图。
24.图2为本发明中水合盐化学蓄热装置的结构示意图。
25.图3为本发明中水箱的结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体的实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
27.参阅图1、图2和图3，一种基于化学蓄热的太阳能干燥、供暖与调湿系统，包括太阳能集热器4、风机1、水合盐化学蓄热装置7、干燥室5、空气调节器10、房间11、水箱8、三通阀6和阀门2、3、9。
28.以下详细描述各个部件之间的连接关系：
29.其中风机1出风口分别与太阳能集热器4入口和水箱8的箱体进气口81连接，连接管路上分别设置第二阀门3和第一阀门2；从风机1流出的空气经过所述箱体进气口81流进水箱8的箱体87的水中；三通阀6的一端连接太阳能集热器4，另外两端分别与干燥室5的气体进口和水合盐化学蓄热装置7的高温端口72连接；干燥室5的气体出口与水箱8的高温空气入口82连接，从干燥室5流出的高温空气经过所述的高温空气入口82流进水箱8的气体通道88；水箱8的箱体排气口83与水合盐化学蓄热装置7的湿空气进口71连接，连接管路上设置第三阀门9，水箱8的低温空气出口84与空气调节器10的入口连接，水箱箱体87中的湿空气经所述的箱体排气口83排出，水箱气体通道88中的空气经过所述的低温湿空气出口84排出；水合盐化学蓄热装置7的低温端口73通过管道连接至空气调节器10的入口，空气调节器10的出口与房间11的进气口连接，房间7的排气口与风机1的入口连接。
30.本装置可以实现在光照充足和光照不足两种条件下运行，能实现连续干燥、供热水、供暖和调湿的功能，其运行模式分别如下：
31.1、光照足期间工作模式
32.当光照充足时，打开三通阀6，关闭第一阀门2和第三阀门9，打开第二阀门3，启动风机1将房间11排气口出来的部分空气输送进入太阳能集热器4，空气经过太阳能集热器4吸收太阳能升温后经过三通阀6分成两股高温空气流；其中一股高温空气流入干燥室5对物料进行干燥，从干燥室5排出的湿空气通过水箱8的高温空气入口82将剩余的热量进一步储存到水中，生产热水，并从水箱8的低温空气出口84流入空气调节器10；另外一股空气从水合盐化学蓄热装置7高温端口72流入，依次加热水合盐蓄热材料，将热能储存在水合盐蓄热材料中，再从水合盐化学蓄热装置低温端口73排出，进入空气调节器10；在内置控制模块的控制下空气调节器10从环境中吸入新空气，与从水箱8和水合盐化学蓄热装置7出来的湿空气进行混合，当温湿度达到设定的需求之后送入房间11，对房间11进行供暖和调湿；
33.2、光照不足期间的工作模式
34.光照不足时，关闭第二阀门3，打开第一阀门2和第三阀门9，启动风机1从房间11中吸收空气，空气经过风机1、第一阀门2和水箱8的箱体进气口81流进水箱8，预热、加湿后，变成湿空气从水箱8的箱体排气口83排出；从水箱8中排出的湿空气流入水合盐化学蓄热装置
7的湿空气进口71吸热，分别从水合盐化学蓄热装置7的高温端口72和低温端口73中流出；从水合盐化学蓄热装置7高温端口72排出的空气流进干燥室5对物料进行干燥，从干燥室5排出后通过水箱8的高温空气入口82流入水箱8将剩余的热量进一步传递到水中，并从水箱8的低温空气出口84流入空气调节器10。从水合盐化学蓄热装置7低温端口73排出的空气直接流入空气调节器10；在内置控制模块的控制下空气调节器10从环境中吸入一部分空气，与流进来的两股空气进行充分混合，当温湿度达到设定的需求之后送入房间11，对房间11进行温湿度调节。
35.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。