[發明專利]一種新型太陽能光伏發電為輔助動力的跨臨界CO2熱泵系統

無效

• 申請號: 201210031388.2
• 申請日: 2012-02-13
• 公開（公告）號: CN102589270A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 劉學武;陳國華;陳申;鄧勝男;關希文;施志聰
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: F26B21/00
• 分類號: F26B21/00;F25B30/02;H02J7/00;H02J9/04
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型的跨臨界CO₂熱泵干燥裝置，確切地說是涉及的利用光伏發電儲電為熱泵壓縮機提供輔助動力的干燥設備及使用方法。

背景技術

干燥是工農業生產中廣泛使用的一種加工工藝。在發達國家，干燥能耗占到國家工業能耗的7~15%。在我國，一般干燥過程的能耗約占整個加工過程總能耗的10%。因此，自20世紀70?年代初石油危機以來，世界各國均對干燥加工的節能技術展開了廣泛而深入的研究，熱泵干燥就是在這種背景下產生的一種新型節能干燥技術。

由于熱泵干燥技術其較常規氣流干燥在能源消耗和干燥成本方面有明顯優勢，逐漸成為研究的熱點。而傳統的熱泵干燥技術采用蒸汽壓縮式熱泵系統，雖然具有節能、高效等優勢，但由于其工質一般采用氟利昂產品，對環境具有破壞作用，且整個系統采用高品位的電能為驅動能源，因此行業內不斷研究以謀求更環保和節能的熱泵干燥方案。

熱泵系統的運行離不開制冷工質，但目前廣泛應用的氯氟烴類（CFCs）人工合成制冷工質對臭氧層有破壞作用并且產生溫室效應，國際上正在逐漸淘汰CFCs，尋找高效、綠色環保的制冷工質已成為當前國際社會共同關注的問題。CO₂作為自然工質，對環境無害，具有良好的安全性和化學穩定性。因此，研究以自然工質CO₂為制冷工質的CO₂熱泵干燥技術，完全符合節能和環保的社會發展趨勢，具有廣闊的發展前景。

同時，我們也應該看到，傳統能源的日益匱乏和環境的日趨惡化，極大地促進了新能源和節能環保技術的發展。太陽能是最普遍的自然資源，單獨的太陽能系統，由于受時間和地域的約束，很難全天候利用太陽能資源，相應需要使用大容量和長壽命的儲能電池來實現電力的充分儲存和穩定輸出。目前國內外用于太陽能發電系統的儲能電池主要是鉛酸電池，少量使用鎘-鎳電池。鉛酸蓄電池雖然價格低廉，但是比能量低、重量大、壽命短、重金屬污染嚴重，并且需要定期維護更換。而鋰離子電池具有環保、安全、比能量高、使用溫度范圍寬、壽命長、免維護等優點。因此，以鋰離子電池作為儲能電池具有更長遠的意義。

發明內容

本發明是利用現階段跨臨界CO₂制冷系統的研究成果，結合太陽能電池光伏發電、鋰離子二次電池儲存電能的先進技術，提出了一種新型的太陽能熱泵干燥系統——一種新型太陽能光伏發電為輔助動力的跨臨界CO₂熱泵系統。即利用儲存在鋰電池中的太陽能電池發出的電能作為驅動跨臨界CO₂熱泵壓縮機的動力，如果儲存的電能足夠多，可為壓縮機提供全部動力；若遇到陰雨天，太陽能光伏發電的電量不夠維持壓縮機的全部動力，則剩余的電能由電網來提供，此時太陽能發電是作為輔助動力的，無論采用何種方式工作，都可極大減少對電力的消耗。

本發明以太陽能光伏發電為主要動力的熱泵干燥系統，集合了光伏發電、鋰離子二次儲電及跨臨界CO₂熱泵干燥系統的長處，充分考慮了三部分的特點，所組成的系統具有突出的節能、環保、高效的優勢，是目前任何熱泵干燥系統所無法比擬的。開發該類熱泵，對于節省能源、縮短干燥時間、提高干燥品質、增加產品競爭力，具有重要的理論價值與現實意義。

附圖說明

????本發明由以下的實施例及其附圖給出。

圖1是依據本發明提出的具體的一種新型太陽能光伏發電為輔助動力的跨臨界CO₂熱泵系統結構示意圖。

圖1中，1是安裝在屋頂等高處的太陽能電池光伏組件，2是由鋰離子二次電池組成的儲電系統，3是跨臨界CO₂熱泵的CO₂壓縮機，4跨臨界CO₂熱泵的冷卻器，5跨臨界CO₂熱泵的蒸發器，6是跨臨界CO₂熱泵的節流閥，7風機，8干燥室。

具體實施方式

本發明提供的一種新型太陽能光伏發電為輔助動力的跨臨界CO₂熱泵系統，主要設備有：可為跨臨界CO₂熱泵提供主要動力的太陽能電池光伏組件（1）、由鋰離子二次電池組成的儲電系統（2）、跨臨界CO₂熱泵的CO₂壓縮機（3）、跨臨界CO₂熱泵的冷卻器（4）、跨臨界CO₂熱泵的蒸發器（5）、跨臨界CO₂熱泵的節流閥（6）、風機（7）、干燥室（8）。

本發明是這樣實現的：工作時，安裝在高處的太陽能光伏組件（1）發出的電，通過線路傳輸到由鋰離子二次電池組成的儲電系統（2）中，儲存在儲電系統中的電能可為跨臨界CO₂熱泵的CO₂壓縮機（3）提供動力。如果天氣比較晴朗，光伏發電效率高，儲存在儲電系統（2）中電能足夠多，就可為跨臨界CO₂熱泵的CO₂壓縮機（3）提供全部動力；若遇到陰雨天，儲存在儲電系統（2）中電能也不多，太陽能光伏組件（1）發出的電量不夠為跨臨界CO₂熱泵的CO₂壓縮機（3）提供全部動力，剩余的電能由電網來提供，此時太陽能光伏組件（1）發的電是作為壓縮機（3）的輔助動力的。CO₂循環工質在跨臨界CO₂中進行循環。CO₂氣體經壓縮機（3）壓縮后在氣體冷凝器（4）中冷凝放熱，經膨脹閥（6）節流變成氣液混合態，溫度降低，然后在蒸發器（5）中吸熱蒸發，接著CO₂氣體被吸入壓縮機（3），完成一次制冷循環。空氣循環系統由風機（7）和干燥室（8）組成，當然也包括氣體冷卻器（4）和蒸發器（5）。進入蒸發器（5）的高濕熱空氣被冷凝去濕，變成低濕空氣進入氣體冷卻器（4）被加熱成干熱空氣，由風機（7）吹入干燥室（8），帶走被干燥物料的水分后成為濕熱空氣進入蒸發器（5）中，完成空氣循環。