本实用新型涉及烘干设备技术领域，具体涉及一种利用风能、太阳能、空气能和电能作为热源来源的烘干装置。
背景技术：
干燥是很多农副产品产业化、规模化发展的关键技术环节，直接影响到农副产品成品的品质。目前我国农副产品行业中大多数企业采用的是传统的干燥工艺——锅炉干燥。锅炉使用的热源常见的有燃油、燃煤、燃气和电。燃油、燃煤锅炉污染空气，燃气和电锅炉虽然对空气污染较小，但能耗成本太高，在当今常规能源短缺的情况下，不符合低碳经济、可持续发展的要求。如果通过新能源技术改造，使得干燥工艺尽量利用“免费”的能源比如风能、太阳能、空气热能，就可以大幅降低常规能源的消耗，不仅有利减少空气污染，还可以降低干燥成本，提高经济效益。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种多能互补烘干装置，可以充分利用风能、太阳能、空气能等新能源，并结合以电能驱动的加热技术，从而实现物料干燥过程的节能减排和安全高效。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种多能互补烘干装置，包括烘干单元、风能集热单元、太阳能集热单元和空气源热泵单元：
所述烘干单元包括烘干箱以及设在烘干箱内的烘干架，所述烘干箱的顶部设置出风口和排湿口，所述烘干箱的底部设置有进风口，所述出风口顶部设置有轴流风机；
所述风能集热单元包括第一风力机、第一传动轴、摩擦片和摩擦制热器，所述第一风力机和第一传动轴连接，所述第一传动轴上设置有摩擦片，所述摩擦片在第一传动轴的带动下与摩擦制热器之间相互摩擦以产生热量；
所述太阳能集热单元包括太阳能光伏板、充放电控制器、蓄电池和电热器，所述太阳能光伏板、蓄电池、电热器分别与充放电控制器电连接，所述电热器位于烘干箱内；
所述空气源热泵单元包括通过制冷剂管道依次连通的蒸发器、热泵压缩机、冷凝器以及节流阀，所述节流阀通过制冷剂管道连通蒸发器形成闭合回路；
所述烘干箱的出风口通过第一三通阀分别与摩擦制热器的进风口及蒸发器的进风口连通，所述摩擦制热器的出风口及冷凝器的出风口分别通过第二三通阀与烘干箱的进风口连通。
所述多能互补烘干装置还包括风力驱动单元，所述风力驱动单元包括第二风力机、第二传动轴、齿轮组、第三传动轴和旋转底盘，所述第二风力机通过第二传动轴与齿轮组的主动轮连接，所述旋转底盘通过第三转动轴与齿轮组的从动轮连接，所述烘干架安装在旋转底盘上。利用风能驱动烘干架旋转，以使干燥物均匀受热，满足均匀干燥物品的要求，相对于采用电动机驱动烘干架旋转等方式而言，可有效降低电能的消耗，达到节约能源的目的。
所述多能互补烘干装置还包括自动监测控制单元，所述自动监测控制单元包括设在烘干箱内的温度传感器和湿度传感器及总控制器，所述总控制器分别电连接轴流风机、第一三通阀、第一风力机、充放电控制器、热泵压缩机、第二三通阀以及第二风力机。该自动监测控制单元，可在线监测并记录烘干过程中温度与湿度的变化，实时掌握烘干情况，并通过设定一定的温度、湿度值自动调整干燥模式，所述优化烘干工艺，减少劳动力投入。
根据运行工况的不同要求，本实用新型烘干装置的干燥模式可分为：风能单独干燥、太阳能单独干燥、热泵单独干燥、风能-太阳能联合干燥以及太阳能-热泵联合干燥这五种模式，具体运行在何种模式可通过自动监测控制单元根据客观环境条件和干燥工艺要求进行控制。
所述烘干箱四周立面和顶面均为透光材料制成。透明材料可采用玻璃板或聚碳酸酯阳光板等透光性强的材料，太阳光透过烘干箱可以直接入射到物料上，从而获得干燥物料所需要的热量。
当风能集热单元运行时，位于烘干箱外的第一风力机的风叶在风力的吹动下旋转，带动第一传动轴旋转，第一传动轴带动固定在其上的摩擦片转动，摩擦片与固定的摩擦制热器相互摩擦，产成热量，该热量被流经摩擦制热器的气流吸收，形成热风，进入烘干箱进行物料干燥。
当太阳能集热单元运行时，位于烘干箱外的太阳能光伏板在太阳光的照射下产生电量，通过充放电控制器一路存入蓄电池中，一路给烘干箱中的电热器供电，电热器产生热量，对烘干箱的物料进行干燥，存入蓄电池的电能，在夜间或阴天没有阳光时，通过充放电控制器释放出来，给电热器供电。
当空气源热泵单元运行时，从烘干箱流出的低温热风进入蒸发器，蒸发器吸收其中的余热并去除其中的水分，降温降湿后的冷风进入冷凝器，吸收冷凝器的热量后变成高温热风，再次进入烘干箱对物料进行干燥。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：
本实用新型的多能互补烘干装置根据客观环境条件和干燥工艺要求，利用风力致热、太阳能发电以及热泵原理，实现风能单独干燥、太阳能单独干燥、热泵单独干燥、风能-太阳能联合干燥以及太阳能-热泵联合干燥等多种模式，在满足物料烘干所要求的干燥条件的前提下，最大限度地利用风能、太阳能和空气能等可再生清洁能源，为烘干箱提供热源，对于开发新能源、提高农副产品加工质量、促进循环经济和保护生态环境具有积极意义。
附图说明
图1是本实用新型多能互补烘干装置的结构图；
附图标记说明：1、烘干箱；2、烘干架；3、出风口；4、排湿口；5、进风口；6、轴流风机；7、第一风力机；8、第一传动轴；9、摩擦片；10、摩擦制热器；11、太阳能光伏板；12、充放电控制器；13、蓄电池；14、电热器；15、蒸发器；16、热泵压缩机；17、冷凝器；18、节流阀；19、第一三通阀；20、第二三通阀；21、第二风力机；22、第二传动轴；23、齿轮组；24、第三传动轴；25、旋转底盘。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，一种多能互补烘干装置，包括烘干单元、风能集热单元、太阳能集热单元和空气源热泵单元：
所述烘干单元包括烘干箱1以及设在烘干箱1内的烘干架2，所述烘干箱2的顶部设置出风口3和排湿口4，所述烘干箱2的底部设置有进风口5，所述出风口3顶部设置有轴流风机6；
所述风能集热单元包括第一风力机7、第一传动轴8、摩擦片9和摩擦制热器10，所述第一风力机7和第一传动轴8连接，所述第一传动轴8上设置有摩擦片9，位于烘干箱1外的第一风力机7的风叶在风力的吹动下旋转，带动第一传动轴8旋转，第一传动轴8带动固定在其上的摩擦片9转动，摩擦片9与固定的摩擦制热器10相互摩擦，产成热量，该热量被流经摩擦制热器10的气流吸收，形成热风，进入烘干箱1进行物料干燥；
所述太阳能集热单元包括太阳能光伏板11、充放电控制器12、蓄电池13和电热器14，所述太阳能光伏板11、蓄电池13、电热器14分别与充放电控制器12电连接，所述电热器14位于烘干箱1内，位于烘干箱1外的太阳能光伏板11在太阳光的照射下产生电量，通过充放电控制器12一路存入蓄电池13中，一路给烘干箱1中的电热器14供电，电热器14产生热量，对烘干箱1中的物料进行干燥，存入蓄电池13的电能，在夜间或阴天没有阳光时，通过充放电控制器12释放出来，给电热器14供电；
所述空气源热泵单元包括通过制冷剂管道依次连通的蒸发器15、热泵压缩机16、冷凝器17以及节流阀18，所述节流阀18通过制冷剂管道连通蒸发器15形成闭合回路，从烘干箱1流出的低温热风进入蒸发器15，蒸发器15吸收其中的余热并去除其中的水分，降温降湿后的冷风进入冷凝器17，吸收冷凝器17的热量后变成高温热风，再次进入烘干箱1对物料进行干燥；
所述烘干箱1的出风口3通过第一三通阀19分别与摩擦制热器10的进风口及蒸发器15的进风口连通，所述摩擦制热器10的出风口及冷凝器17的出风口分别通过第二三通阀20与烘干箱1的进风口5连通。
其中，烘干箱1的四周立面和顶面采用玻璃板或聚碳酸酯阳光板等透光性强的材料制成，太阳光透过玻璃可以直接入射到需干燥的物料上，从而获得干燥物水分蒸发所需要的热量。
其中，所述多能互补烘干装置还包括风力驱动单元，所述风力驱动单元包括第二风力机21、第二传动轴22、齿轮组23、第三传动轴24和旋转底盘25，所述第二风力机21通过第二传动轴22与齿轮组23的主动轮连接，所述旋转底盘25通过第三转动轴24与齿轮组23的从动轮连接，所述烘干架2安装在旋转底盘25上，利用风能驱动烘干架2旋转，以使干燥物均匀受热，满足均匀干燥物品的要求，相对于采用电动机驱动烘干架旋转等方式而言，可有效降低电能的消耗，达到节约能源的目的。
其中，所述多能互补烘干装置还包括自动监测控制单元，所述自动监测控制单元包括设在烘干箱1内的温度传感器和湿度传感器以及总控制器，所述总控制器分别电连接轴流风机6、第一三通阀19、第一风力机7、充放电控制器12、热泵压缩机16、第二三通阀20以及第二风力机21，总控制器根据温度传感器测得的温度值、湿度传感器测得的湿度值以及预设值，对上述设备发出工作指令，其设置由本领域技术人员根据现有传感技术及上述功能描述即可实现，故此处不再详述。
通过自动监测控制单元，可在线监测并记录烘干过程中温度与湿度的变化，实时掌握烘干情况，并通过设定一定的温度、湿度值自动调整干燥模式，优化烘干工艺，减少劳动力投入，还可增加功能模块以在线监测记录太阳瞬时辐照及风速的变化，然后通过设定的温度、湿度值控制相应设备的工作状态。
本实用新型的多能互补干燥装置可以实现风能单独干燥、太阳能单独干燥、热泵单独干燥、风能-太阳能联合干燥以及太阳能-热泵联合干燥这五种模式。下面对每种工作模式的前提条件和工作流程分别阐述：
(1)风能单独干燥模式：
当阴天无阳光，且要求的干燥温度不高时(30℃～40℃)，可采用风能单独干燥模式，此时太阳能集热单元和空气源热泵单元不工作。通过控制器调节第一三通阀19和第二三通阀20，使烘干箱1的空气进入摩擦制热器10，吸收摩擦制热器10的热量后，再次进入烘干箱1中对物料进行干燥。
(2)太阳能单独干燥模式：
此时，风能集热单元和空气源热泵单元都不工作，关闭第一三通阀19和第二三通阀20，使烘干箱1的空气不在风道内循环，具体又可分为以下两种情况：
a、太阳能直接干燥模式：当天气晴朗，太阳光辐射比较强时，可采用太阳能单独干燥模式，太阳光穿过烘干箱1四周和顶面的玻璃板入射到烘干架2上的物料上，定时开启排湿口4，将物料产生的湿气排出，同时，太阳能光伏板11只对蓄电池13进行充电，电热器14处于关闭状态。
b、太阳能间接干燥模式：当太阳光辐射不强或无阳光时，而要求的干燥温度较高，太阳能直接干燥模式已不能满足要求，此时可通过控制充放电控制器12使电热器14工作产生热量，对物料进行干燥。
(3)热泵单独干燥模式：
当天气为阴雨天，完全没有太阳光辐射时，可采用热泵单独干燥模式。此时，风能集热单元和太阳能集热单元不工作，通过控制器调节第一三通阀19和第二三通阀20，使烘干箱1的空气依次通过蒸发器15和冷凝器17，蒸发器15吸收空气中的余热并去除其中的水分，降温降湿后的冷风进入冷凝器17，吸收冷凝器17的热量后变成高温热风，再次进入烘干箱1对物料进行干燥。在此工作模式下，不通过排湿口4排湿，只通过蒸发器15降温排湿，这样就将每次烘干的余热最大限度地进行了回收，实现封闭式热风循环。
当太阳能单独干燥模式与热泵单独干燥模式都可以使用时，尽量使用太阳能单独干燥模式，因为太阳能单独干燥模式相对热泵单独干燥模式更省电。
(4)风能-太阳能联合干燥模式：
当太阳光辐射不强，或者是多风天气，且要求的干燥温度较高时，可采用风能-太阳能联合干燥模式。此时，通过调节第一三通阀19和第二三通阀20，使烘干箱1的空气进入摩擦制热器10，烘干箱1内的空气不仅可以依靠太阳直接辐射获得热量，也可以通过摩擦制热器10和摩擦片9做功获得热量，当要求的干燥温度很高时，还可以同时开启电热器14，进一步增加热量来源。
(5)太阳能-热泵联合干燥模式：
当太阳光辐射不强，或者是多云天气，且要求的干燥温度较高时，可采用太阳能-热泵联合干燥模式。此时，通过调节第一三通阀19和第二三通阀20，使烘干箱1流出的空气进入热泵机组的蒸发器15和冷凝器17，烘干箱1内的空气不仅可以依靠太阳直接辐射获得热量，也可以通过热泵压缩机16的做功获得热量。当要求的干燥温度很高时，还可以同时开启电热器14，进一步增加热量来源。
本实用新型的多能互补烘干装置根据客观环境条件和干燥工艺要求，利用风力致热、太阳能发电以及热泵原理，实现风能单独干燥、太阳能单独干燥、热泵单独干燥、风能-太阳能联合干燥以及太阳能-热泵联合干燥这五种模式，在满足物料烘干所要求的干燥条件的前提下，最大限度地利用风能、太阳能和空气能等可再生清洁能源，为烘干箱提供热源，对于开发新能源、提高农副产品加工质量、促进循环经济和保护生态环境具有积极意义。
上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。