Un riscaldatore solare ad aria converte la radiazione solare in aria calda in movimento per un processo di essiccazione.L'aria passa attraverso o sopra una superficie assorbente, acquista calore, e poi si muove attraverso una camera di essiccazione dove assorbe l'umidità dal prodotto.

Radiazione solare -> calore assorbito -> aria calda
Aria calda + flusso d'aria -> evaporazione dell'umidità dal prodotto
Aria di scarico -> rimuove l'umidità dalla camera

Questo è diverso dall'essiccazione al sole aperto. L'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'Alimentazione e l'Agricoltura osserva che l'essiccazione tradizionale al sole può essere influenzata da polvere, pioggia, tempo nuvoloso e scarsa circolazione dell'aria.¹Un sistema di riscaldamento solare dell'aria controllato migliora l'ambiente di essiccazione separando il collettore, il percorso del flusso d'aria, la camera di essiccazione, gli schermi o i vassoi e lo scarico.

Il riscaldamento solare dell'aria è anche riconosciuto come un caso d'uso termico solare per il calore di processo e il riscaldamento dell'aria. L'EPA degli Stati Uniti descrive le tecnologie termiche solari come sistemi che assorbono il calore solare e lo trasferiscono ad applicazioni utili, incluso il riscaldamento dell'aria.²

Il meccanismo è importante perché l'essiccazione non è solo riscaldamento. L'aria calda riduce l'umidità relativa, aumentando la capacità dell'aria di assorbire l'umidità dalla superficie del prodotto. L'aria in movimento trasporta quindi quell'umidità fuori dalla camera, impedendo che l'aria satura ristagni attorno ai vassoi e rallenti il lotto.

Una proposta di riscaldatore solare ad aria per l'essiccazione dovrebbe includere dati del collettore, dati del ventilatore, note sui materiali a contatto con gli alimenti, sicurezza elettrica e limiti del processo di essiccazione. Questi documenti rendono più facile confrontare le affermazioni dei fornitori.

Per materiali non alimentari come trucioli di legno o biomassa, gli standard di sicurezza alimentare potrebbero non essere applicabili. Per i prodotti commestibili, diventano parte del controllo del rischio dell'acquirente poiché l'essiccatore influisce sull'esposizione alla contaminazione, sull'accesso per la pulizia e sulla temperatura del prodotto.

L'essiccazione solare ad aria è adatta quando il prodotto accetta aria calda a bassa-media temperatura e il processo può tollerare la variabilità solare.È più efficace quando l'essiccazione avviene durante le ore di sole o quando l'acquirente può prolungare l'essiccazione su più cicli diurni.

La guida del camino solare dell'Università della California sottolinea che un flusso d'aria più veloce aumenta la perdita di umidità e che le entrate d'aria bloccate rallentano l'essiccazione.³ Questo principio si amplia: la progettazione del flusso d'aria non è un accessorio secondario; è il cuore del risultato dell'essiccazione.

Un riscaldatore solare ad aria da 2kW dovrebbe essere trattato come un obiettivo di calore utile sotto buona luce solare, non come una produzione garantita per tutto il giorno.Il calore utile varia con l'irraggiamento, la temperatura di ingresso, l'efficienza del collettore, la perdita nei condotti, il funzionamento del ventilatore e la resistenza della camera di essiccazione.

Calore utile all'aria (kW)
= portata d'aria (m3/h)
x aumento della temperatura dell'aria (gradi C)
x 0,000335

Regola decisionale: per prodotti sensibili alla qualità, iniziare con flusso d'aria maggiore e minore aumento di temperatura. Per materiali robusti come biomassa o trucioli di legno, un aumento di temperatura maggiore può essere accettabile quando l'umidità di scarico è controllata.

Un lotto di erbe da 100 kg dal 70% di umidità al 12% necessita della rimozione di circa 65,9 kg di acqua prima dell'imballaggio finale. Questo calcolo della rimozione dell'acqua è più importante della dimensione del titolo del collettore.

Solidi secchi = 100 kg x (1 - 70%) = 30 kg
Massa finale = 30 kg / (1 - 12%) = 34,1 kg
Acqua rimossa = 100 kg - 34,1 kg = 65,9 kg

Calore utile giornaliero da un aerotermo solare da 2 kW
= 2 kW x 6 h/giorno
= 12 kWh/giorno

Flusso d'aria con un aumento di temperatura di 30 °C
= 2 / (30 x 0,000335)
= 199 m³/h

Risultato: un concetto di calore utile da 2kW può supportare un piccolo essiccatoio controllato, ma non dovrebbe essere venduto come un essiccatoio garantito in un giorno per ogni lotto da 100 kg. Lo spessore del prodotto, il carico dei vassoi, l'umidità, l'uniformità del flusso d'aria e le condizioni meteorologiche determinano il tempo di essiccazione finale.

Nelle discussioni di pre-progettazione di Soletk, un acquirente che segnala 100 kg/lotto,70% di umidità iniziale, E12% di umidità finale fornisce al team di ingegneria dati sufficienti per calcolare un obiettivo di rimozione dell'acqua di 65,9 kg prima della selezione del collettore.

Il controllo del flusso d'aria previene due guasti comuni: il surriscaldamento del prodotto e la presenza di zone umide all'interno dell'essiccatore.Il punto di progetto stabile è quello che mantiene una temperatura sicura per il prodotto mantenendo l'aria di scarico in movimento.

Una temperatura più elevata aumenta il potenziale di evaporazione, ma un flusso d'aria basso permette all'aria umida di rimanere vicino al prodotto. Un flusso d'aria più elevato rimuove l'umidità più velocemente, ma troppa aria fredda può abbassare la temperatura della camera e sprecare energia della ventola.

La logica di controllo dovrebbe prima limitare la temperatura del prodotto, poi regolare il flusso d'aria per mantenere in movimento l'umidità di scarico. Ecco perché il dimensionamento della ventola, il posizionamento delle serrande, l'apertura di scarico, la spaziatura dei vassoi e la posizione dei sensori devono essere trattati come elementi fondamentali del progetto del sistema, non come accessori.

Utilizza un collettore solare ad aria dedicato quando il calore è l'unico output di valore; utilizza il PVT ad aria quando l'acquirente apprezza anche l'elettricità dalla stessa area del tetto.

Collettore solare ad aria dedicato

Ideale per essiccazione solo termica, preriscaldamento della ventilazione, serre e applicazioni ad aria calda dove l'output termico semplice è più importante dell'elettricità fotovoltaica.

30-80 °C Solo caloreProgettazione condotti più semplice

Modulo PVT ad Aria

Ideale quando l'area del tetto è limitata, dovrebbe produrre sia elettricità fotovoltaica che aria calda utile per l'essiccazione, la ventilazione o il preriscaldamento a bassa temperatura.

25-50 °C Elettricità + caloreProgettazione integrata

Gli acquirenti di Soletks che confrontano le opzioni possono rivedere prodotti per collettori solari ad aria…guida ai collettori solari ad aria…e il resto.confronto tra collettore solare ad aria e PVT ad aria. Se il progetto necessita sia di elettricità che di aria calda, il modulo PVT ad aria APVT-590 dovrebbe essere confrontato anche.

La camera di essiccazione dovrebbe distribuire l'aria in modo uniforme prima di aumentare l'area del collettore.Per le colture, la qualità visiva e l'uniformità dell'umidità sono risultati commerciali. Un essiccatore che surriscalda il vassoio superiore lasciando bagnati quelli inferiori crea lotti scartati anche se il collettore sembra efficiente.

• Mantenere gli strati dei vassoi abbastanza sottili da permettere all'aria di passare attraverso o sopra il prodotto.

• Lasciare un'entrata d'aria e un percorso di scarico senza ostacoli.

• Aggiungere deflettori quando l'aria prende il percorso più breve intorno ai vassoi.

• Isolare la camera quando la temperatura ambiente è bassa.

• Utilizzare materiali per uso alimentare quando si essiccano prodotti commestibili.

• Includere un piano gestibile per la condensa e la polvere, facilmente pulibile.

• Progettare porte e vassoi per la velocità di carico, non solo per le prestazioni termiche.

Un RFQ utile per un riscaldatore ad aria solare per l'essiccazione deve descrivere il materiale e l'obiettivo di essiccazione. Inviare a Soletks dati sufficienti per collegare il collettore al lavoro di essiccazione reale.

1. Dimensionamento basato solo sulla superficie del collettore.Utilizzare prima il carico di umidità e il flusso d'aria.

2. Ignorare il limite di temperatura del prodotto.Erbe, semi e frutta possono perdere qualità se l'aria è troppo calda.

3. Nessun controllo dello scarico.L'aria umida deve uscire continuamente dalla camera.

4. Sovraccarico dei vassoi.Strati spessi di prodotto rallentano il movimento interno dell'umidità.

5. Nessun piano di riserva.I cambiamenti meteorologici possono interrompere i programmi di produzione commerciale.

6. Nessun lotto di prova.Un lotto pilota di 5-10 kg spesso rivela problemi di spaziatura dei vassoi, flusso d'aria e qualità.