گلخانه ها به دليل ماهيتشان، نياز به مصرف انرژي زيادي به خصوص در فصل هاي سرد سال دارند. گرمايش محيط گلخانه بيشترين سهم هزينه هاي انرژي در گلخانه ها را شامل مي شود. انرژي مورد نياز گلخانه ها براي گرم كردن معمولاً از سوخت هاي فسيلي تامين مي گردد. آلودگي هاي زيست محيطي ناشي از مصرف سوخت هاي فسيلي و كاهش منابع آن ها، استفاده از انرژي هاي تجديدپذير را امري اجتناب ناپذير كرده است. اختراع حاضر سامانه گرمايشي خورشيدي است كه مي تواند به جاي استفاده از سوخت ها فسيلي، از انرژي خورشيد براي گرمايشي فضاي داخل گلخانه استفاده كند. در اين سامانه از يك متمركزكننده سهموي خطي با قابليت تعقيب يك محوره ي خورشيد در طول روز، استفاده شده و نيز از يك مبدل حرارتي كه در روز انرژي پرتو خورشيد را به صورت گرما جذب و سبب گرم تر شدن آب داخل مخزن شده و در شب گرماي ذخيره شده توسط متمركزكننده را به محيط داخل گلخانه مي دهد. حركت آب درون مبدل حرارتي در طول شبانه روز بدون نياز به پمپ و به صورت ترموسيفون صورت مي گيرد.

سامانه رديابي ساخته شده با استفاده از دو محور خورشيد را در طول روز دنبال مي‌كند. محوره هاي اين سامانه در راستاي شمال جنوبي و شرقي غربي با استفاده از موتور الكتريكي و سيال فرار عمل دنبال كردن خورشدي را انجام مي‌دهد.اين سامانه قادر به دريافت 46 درصد انرژي بيشتر نيبت به پنل‌هاي فتوولتايئك مي‌باشد.

جهت بهبود كيفيت ميكروبي و ايمني آب ميوه¬ها از روش¬هاي مختلف حرارتي و غيرحرارتي استفاده مي¬گردد. از جمله فرايندهاي حرارتي كه به صورت گسترده جهت نگه¬داري آب ميوه¬ها مورد استفاده قرار مي¬گيرد تغليظ كردن آنها مي¬باشد. هدف تغليظ، افزايش ماده‌ي خشك و كاهش ميزان آب، آب ميوه مي‌باشد كه به منظور افزايش عمر مفيد، بهبود حمل ‌و نقل و ذخيره‌سازي انجام مي¬گردد. براي به حداقل رساندن هزينه‌هاي انرژي و سرعت بخشيدن به تغليظ، بدون تغيير در خواص آب ميوه در فرايند تغليظ آن، سيستم‌هاي متوالي براي اين روش پيشنهاد شده است. آلودگي¬هاي زيست محيطي ناشي از مصرف سوخت¬هاي فسيلي و كاهش منابع آن ها، استفاده از انرژي هاي تجديدپذير از جمله انرژي خورشيدي را امري اجتناب ناپذير كرده است. اختراع حاضر سامانه بسته خورشيدي تغليظ آب ميوه است كه از انرژي خورشيد براي تامين حرارت و برق مورد نياز، استفاده كرده است. در اين سامانه از يك جمع‌كننده صفحه تخت خورشيدي براي تامين حرارت مورد نياز براي تبخير استفاده شده است و نيز پمپ آب ميوه را از مخزن به سمت نازل پاشش آب ميوه هدايت مي‌كند تا با ريز شدن ذرات آب ميوه و افزايش سطح تماس با جريان هواي گرم باعث تبخير آسان و بهتر آب ميوه شود. رطوبت اشباع شده داخل سامانه توسط مايع جاذب كلرايد كلسيم جذب مي‌شود و اين مايع توسط پمپ بروي يك صفحه‌ي جاذب مشكي انتقال داده مي‌شود تا رطوبت اضافي خود را به محيط منتقل نمايد. در اين سامانه بسته، پمپ باعث گردش محلول جاذب و دمنده باعث گردش هوا با دماي بالا مي‌شود. اين فرايند ادامه پيدا مي‌كند تا آب ميوه داخل محفظه تغليظ، به طور كامل تغليظ شود. همچنين، ماژول فتوولتائيك برق مورد نياز پمپ و فن را كه براي گردش هوا بكار برده شده است را تامين مي‌كند. سامانه پيشنهادي به گونه اي طراحي شده است كه امكان استفاده از نيتروژن يا دي اكسيد كربن، به عنوان سيال كاري (به منظور افزايش سرعت فرايند يا كيفيت محصول نهائي) به جاي هوا، در آن وجود دارد.

يك خشك كن بستر آبي-مادون قرمز مجهز به جمع كننده فتوولتاييك- گرمايي ساخته شد. از آنجايي‌كه تابش مادون قرمز با نفوذ در محصول موجب اختلاف دما در درون و روي سطح آن مي‌شود، لذا شار رطوبتي افزايش يافته و به سرعت هواي اطراف سطح محصول اشباع مي‌گردد و چگالش درون محصول و سوختگي روي سطح ايجاد مي‌گردد. بنابراين لامپ مادون قرمز بايد با جريان هواي گرم همراه باشد. هواي گرم با رطوبت نسبي كمتر و ظرفيت نگهداري رطوبت بيشتر، نرخ خشك شدن را افزايش مي‌دهد. از اينرو از سامانه‌ي فتولتائيك -گرمايي براي توليد الكتريسيته و گرماي هواي داخل خشك‌كن استفاده شد. بررسي‌ها نشان مي‌دهد چنين تركيبي تاكنون منتشر نشده است. نوآوري‌هاي طرح شامل: تركيب مادون قرمز و جريان هواي گرم با يك خشك‌كن بستر آبي، و استفاده از جمع‌كننده‌ي فتوولتائيك-گرمايي براي رفركتنس ويندو است. در سامانه‌ي فتوولتاييك-گرمايي جريان هوا به صورت دو گذر، از بالا و پايين پنل عبور كرده و مجراهايي آلومينيومي در تماس با پنل به همراه زائده هايي براي تامين جريان آشفته‌ي هوا، علاوه بر تامين جريان هواي گرم مورد نياز در داخل خشك كن، بازده الكتريكي و حرارتي پنل را افزايش مي‌دهد.

خلاصه: در صورت استفاده از سيكل هواي بسته در خشك كن ها، مي توان تا حدي انرژي مصرفي را كاهش داد. بعلاوه محصول خشك شده در خشك كن مجهز به سيستم گردش هواي بسته، بدليل اينكه كمتر در معرض آلودگي هاي محيطي قرار مي گيرد، داراي كيفيت بالاتر و آلودگي كمتر است. از طرفي در صورت گردش هواي داخل خشك كن بصورت يك سيكل بسته پس از مدتي به دليل بالا رفتن رطوبت نسبي هوا، قابليت رطوبت گيري آن كاهش مي يابد كه اين خود سبب افزاي زمان خشك شدن و شايد فساد محصول مي گردد. همچنين بعضي از محصولات كشاورزي حساس به حرارت وجود دارند كه در صورت افزايش دماي هواي خشك كننده، كيفيت خود را از دست مي دهند. لذا كنترل شرايط هواي خشك كننده هم از نظر كاهش مصرف انرژي و هم در راستاي بهبود كيفيت محصول خشك شده بسيار ضروري است. در اين اختراع يك سيستم بسيار ساده و ارزان قيمت قابل نصب برروي خشك كن هاي هواي گرم محصولات كشاورزي طراحي گرديده است. اين سيستم شامل حسگرهاي حرارتي، سنسور رطوبت نسبي، ماژول رله، دريچه ي هواي آزاد، دولودسل و يك واحد كنترلگر و نمايش HMI است. داده هاي مربوط به حسگرهاي نصب شده روي خشك كن ، به وسيله ي واحد HMI نمايش و كنترل مي شود. كنترل در خشك كن شامل كنترل دما و رطوبت هواي خشك كننده است. براي كنترل دماي هوا خشك كننده حسگر دمايي كه داخل محفظه ي محصول نصب مي شود، دما از طريق حسگر دما اندازه گيري مي شود. واحد HMIدما را با دماي از پيش تنظيم شده مقايسه كرده و در صورتي كه اين دما از دماي مطلوب كمتر باشد به وسيله ي يك ماژول رله، گرم كن را روشن مي كند و تا زماني كه اين دما از دماي مطلوب كمتر باشد به وسيله ي يك ماژول رله، گرم كن را روشن مي كند و تا زماني كه دماي هواي داخل محفظه ي محصول به حد مطلوب نرسد گرم كن كمكي روشن مي ماند. در صورتي كه دماي هواي داخل محفظه محصول از حد مطلوب بيشترشود، واحدHMI از طريق ترانسيمتر رله، به موتور محرك دريچه ي هواي باز فرمان داده و آن را باز مي كند. در اين حالت هواي آزاد با دماي پايين وارد هواي خشك كننده شده و دماي آن را كاهش مي دهد. به محض اين كه دما به اندازه ي مطلوب كاهش يافت، HMI از طريق ترانسميتررله به موتور فرمان بستن دريچه را صادر مي كند. براي كنترل رطوبت نسبي هواي عبوري ابتدا رطوبت نسبي هواي ورودي به محفظه ي محصول به وسيله ي حسگر رطوبت نسبي نصب شده در كانال هواي مربوطه اندازه گيري و مقدار آن با مقدار مطلوب از پيش تنظيم شده در HMI ، مقايسه مي گردد. در صورتي كه رطوبت نسبي هوا از حد مطلوب بيشتر باشد HMI از طريق ترانسيمتر رله و موتور محرك دريچه ي هواي آزاد، اين دريچه را باز و به هواي محيط با رطوبت نسبي كم اجازه ي ورود به كانال هواي خشك را مي دهد. تركيب هواي مرطوب داخل و هواي خشك بيرون، سبب كاهش رطوبت نسبي هواي خشك كننده مي گردد. از طرفي وزن محصول به صورت پيوسته توسط لودسل هاي موجود در محفظه ي محصول اندازه گيري مي شود، به محض اين كه وزن محصول از ميزان از پيش تعيين شده HMI كمتر شد(زماني كه محصول تا حد مطلوب خشك شد)، HMI از طريق ماژول رله برق اصلي خشك كن را قطع كرده و فرايند خشك كردن متوقف مي شود.

‏خشك كردن يك فرايند پيچيده با مصرف انرژي فراوان مي باشد. انتخاب روش خشك كردن مناسب مي تواند علاوه بر صرفه جويي اقتصادي باعث بهبود كيفيت محصول توليدي گردد. انرژي مورد نياز براي خشك كردن به طور معمول از سوخت هاي فسيلي تامين مي گردد. به دليل افزايش قيمت جهاني سوخت هاي فسيلي، منابع غير قابل اطمينان و آلودگي هاي زيست محيطي آن ها، توجه زيادي به استفاده از انرژي هاي تجديد پذير به عنوان جايگزين يا مكمل براي سوخت هاي فسيلي شده است. در اين راستا انرژي خورشيدي به عنوان مهمترين منبع انرژي مورد نظر قرار گرفته و استفاده از خشك كن هاي خورشيدي به صورت فزاينده اي در حال رشد است. ‏در اختراع حاضر به منظور دستيابي به بازده بهينه حرارتي و الكتريكي، كاهش مصرف سوخت هاي فسيلي و زيان هاي زيست محيطي ناشي از آن، بهبود كيفيت محصول خشك شده و كاهش زمان خشك كردن محصول، طراحي خشك كن خورشيدي تركيبي فتوولتائيك-گرمايي مجهز به پمپ حرارتي انجام گرفت. اجزاي خشك كن ساخته شده شامل جمع كننده خورشيدي تركيبي فتوولتائيك-گرمايي، دمنده ي هوا، محفظه ي محصول،منبع حرارتي كمكي، پمپ حرارتي و واحد كنترل هواي خشك كننده مي باشند. اين اجزا به گونه اي در كنار يكديگر قرار گرفته اند كه امكان گردش هواي خشك كننده در يك سيكل بسته را مي دهند. با استفاده از پمپ حرارتي موجود در اين خشك كن، مي توان علاوه بر افزايش بازده حرارتي خشك كن، دماي هواي ورودي به سامانه تركيبي خورشيدي را كاهش و بازده الكتريكي را افزايش داد.

خشك كردن محصولات كشاورزي فرآيندي پيچيده با مصرف انرژي فراوان است. بطوريكه، در كشورهاي صنعتي بيش 15 درصد از انرژي بخش صنعت آنها صرف خشك كردن مي شود. امروزه، انرژي مورد نياز خشك كن ها، كه مرسوم ترين آنها خشك كن هاي هواي گرم مي باشند، از سوخت هاي فسيلي تامين مي شود. از اين رو، افزايش آلودگي هاي زيست محيطي، كاهش منابع و افزايش قيمت سوخت هاي فسيلي از محدوديت هاي اين خشك كن ها است. خشك كن هاي خورشيدي حال حاضر با از بين بردن محدوديت هاي بالا ولي به علت پايين بودن بازده دستگاه كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد. اختراع حاضر با باز گرداندن گرماي تلف شده به وسيله دو مبدل حرارتي و سيال واسط (معمولاً آب) بين آن دو به دستگاه باعث افزايش بازده خشك كن مي شود. همچنين يك دمنده دبي متغيير باعث تغيير زمان خشك شدن بر اساس كيفيت مواد خشك شونده در دستگاه مي شود.

موادغذايي با رطوبت ميانه توجه زيادي را در سراسر جهان به خود جلب كرده‌اند. اين مواد، محصولاتي را در برمي‌گيرند كه از نظر ميكروبيولوژيكي در دماي اتاق پايدار باشند. همچنين برخي از ويژگي‌هاي اوليه از قبيل؛ رنگ، بافت و طعم محصولات غذايي تازه را حفظ مي‌كنند. . از جمله ويژگي‌هاي منحصر به فرد موادغذايي با رطوبت ميانه كه استفاده از آنها را براي مصرف‌كنندگان جذاب مي‌كند، ايمني ميكروبي، ويژگي‌هاي حسي مطلوب، ارزش غذايي بالا و آماده طبخ و مصرف بودن را مي‌توان نام برد. از جمله مشكلات در توليد مواد غذايي با رطوبت ميانه امكان كنترل فعاليت ميكروبي، قارچ ها و فعاليت هاي انزيمي است. لذا ساخت يك خشك كن پيوسته مادون قرمز هواي گرم مجهز به اشعه فرابنفش مد نظر قرار گرفت. نوآوري هاي طرح شامل: استفاده از خشك كن هاي مادون قرمز هواي گرم به صورت تركيبي، جريان هواي گرم عبوري ضد جريان، پيوستگي سامانه و عدم دخالت اپراتور در مراحل خشك كني، استفاده از اشعه فرابنفش براي انجام ميكروب زدايي و افزايش ماندگاري محصول مي‌باشد.

به دليل هزينه بالا و نگراني‌هاي زيست محيطي ناشي از مصرف سوخت‌هاي فسيلي در سال‌هاي اخير توجه زيادي به خشك‌كن‌هاي خورشيدي براي خشك كردن محصولات كشاورزي و آبزيان شده است. ظرفيت و دماي پايين خشك‌كن‌هاي خورشيدي از نقاط ضعف عمده آن‌ها به شمار مي‌رود. براي رفع مشكلات خشك‌كن‌هاي خورشيدي، در اختراع حاضر يك خشك‌كن خورشيدي گلخانه‌اي با حجم بالا كه براي تامين هواي گرم مورد نياز از صفحه جاذب نور داخلي بهره مي‌گيرد، ابداع شده است. صفحه جاذب نور به نحوي داخل خشك‌كن نصب شده كه مانند يك جمع كننده خورشيدي مستقل عمل كند و ضمن افزايش دماي داخل خشك‌كن مانع از برخورد نور مستقيم خورشيد با سطح محصول گردد.