CN114777465A - 一种热泵干燥系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热泵干燥系统，第一换热器设置于第一烘干房中，第二换热器设于第二烘干房中，四通换向阀的四个接口分别与压缩机的回气口、压缩机的排气口、第一换热器和第二换热器连接。第一对流风道连通在第一烘干房和第二烘干房之间，对流风阀设于第一对流风道，第二对流风道的一端连通于第一烘干房的顶部，第二对流风道的另一端连通于第二烘干房的底部，强制对流风机用于驱动第一烘干房的空气由第二对流风道流向第二烘干房。该技术方案的热泵干燥系统通过热泵系统同时利用冷热空气进行干燥，节能高效，利用自然对流或强制对流实现冷热空气的快速且彻底地换热，除湿干燥速度大大提高，使用成本大大降低。

Description

一种热泵干燥系统
技术领域
本发明用于热泵干燥技术领域，特别是涉及一种热泵干燥系统。
背景技术
市场上常见的热泵干燥系统的内除湿方式为：热泵系统运行，空气中水蒸气的“潜热”被热泵系统的第一换热器吸收，并在热泵系统的第二换热器表面释放出来，用于加热流经的空气。由于除湿过程中水蒸发潜热得以利用，所以相对于普通换气除湿节能明显。但这个除湿过程不仅缓慢，耗能较多，而且在高温阶段除湿效果欠佳。
现有技术中，为解决以上耗能较多的问题，热泵烘干系统采用同时烘干两个烘房的方式，通过一个烘房的水蒸气潜热来用来加热另一个烘房的空气和物料，比内除湿更加节能高效，且不受外界气候影响。但是，该除湿过程进行的也依旧缓慢，只能通过在原除湿基础上再多增加一套热泵系统来辅助进行，使用成本也相对增加。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种热泵干燥系统，其通过热泵系统同时利用冷热空气进行干燥，节能高效，利用自然对流或强制对流实现冷热空气快速且彻底地换热，除湿干燥速度大大提高，使用成本大大降低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种热泵干燥系统，包括：
烘干房，包括第一烘干房和设于所述第一烘干房的下方的第二烘干房；
热泵系统，包括四通换向阀、用冷媒管线依次连接形成回路的压缩机、第一换热器、节流装置和第二换热器，所述第一换热器设置于所述第一烘干房中，所述第二换热器设于所述第二烘干房中，所述四通换向阀的四个接口分别与所述压缩机的回气口、所述压缩机的排气口、第一换热器和第二换热器连接；
对流风道，包括强制对流风机、对流风阀、第一对流风道和第二对流风道，所述第一对流风道连通在所述第一烘干房和所述第二烘干房之间，所述对流风阀设于所述第一对流风道，所述第二对流风道的一端连通于所述第一烘干房的顶部，所述第二对流风道的另一端连通于所述第二烘干房的底部，所述强制对流风机用于驱动所述第一烘干房的空气由所述第二对流风道流向第二烘干房。
结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第一烘干房的侧边设有第一安装室，所述第一安装室和所述第一烘干房通过第一顶部开口和第一底部开口连通，所述第一顶部开口处设有第一循环风机，所述第一底部开口、第一换热器和所述第一顶部开口之间形成有第一风道，所述第二烘干房的侧边设有第二安装室，所述第二安装室和所述第二烘干房通过第二顶部开口和第二底部开口连通，所述第二顶部开口处设有第二循环风机，所述第二底部开口、第二换热器和所述第二顶部开口之间形成有第二风道。
结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第一安装室设有与外部连通的第一进风口，所述第一进风口设有第一进风阀，所述第一烘干房于远离所述第一安装室的一侧设有第一出风口，所述第一出风口设有第一新风风机，所述第二安装室设有与外部连通的第二进风口，所述第二进风口设有第二进风阀，所述第二烘干房于远离所述第二安装室的一侧设有第二出风口，所述第二出风口设有第二新风风机。
结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第一安装室设有第三出风口，所述第三出风口处设有第一补偿风机，所述第一进风口、所述第一换热器和所述第三出风口之间形成有第三风道，所述第二安装室设有第四出风口，所述第四出风口处设有第二补偿风机，所述第二进风口、所述第二换热器和所述第四出风口之间形成有第四风道。
结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第一烘干房与所述第二烘干房之间间隔设置有多个所述第一对流风道。
结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第二烘干房的底部设有第一冷凝水收集装置，所述第一冷凝水收集装置设有与外部连通的第一排水管。
结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第一烘干房的底部设有第二冷凝水收集装置，所述第二冷凝水收集装置设有与外部连通的第二排水管。
结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第一换热器或第二换热器的侧边均设有辅助加热器。
结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述强制对流风机包括第一强制对流风机和第二强制对流风机，所述第一强制对流风机和第二强制对流风机对应设于所述第二对流风道的两端。
结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第一烘干房和所述第二烘干房之间设有隔热部件，所述隔热部件套设于所述第一对流风道的外部。
上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：该技术方案通过四通换向阀完成对热泵系统回路中冷媒流向的切换，一方面可利用热泵系统来吸收第一烘干房(或第二烘干房)中空气的热量以进行除湿和物料冷干的同时，所吸收的热量用来对应加热第二烘干房(或第一烘干房)中的空气和物料，通过冷热空气的同时利用，节能高效，减少耗能。
另一方面，巧妙利用冷空气和热空气的密度差实现上下自然对流实现换热，第二烘干房中热空气的热量大部分用于加热第一烘干房中的空气和物料；或通过强制对流，第一烘干房中热空气的热量大部分用于加热第二烘干房中的空气和物料。无论是自然对流还是强制对流，第一烘干房和第二烘干房中空气换热快速且彻底进行，空气的显热和水蒸气的潜热均得以充分利用，除湿干燥速度大大提高，且仅需通过自然流动或强制对流风机的启动即可进一步干燥物料，使用成本大大降低。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明一个实施例运行热泵系统并关闭对流风阀时的运行示意图；
图2是本发明一个实施例关闭热泵系统并打开第一对流风道时的运行示意图；
图3是本发明一个实施例对第二烘干房换新风的运行示意图；
图4是本发明一个实施例对第二烘干房补偿加热或补偿制冷的运行示意图；
图5是本发明一个实施例对第一烘干房补偿加热或补偿制冷的运行示意图；
图6是本发明一个实施例关闭热泵系统并打开第二对流风道时的运行示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参见图1和图6，本发明的实施例提供了一种热泵干燥系统，包括烘干房、热泵系统和对流风道。其中，烘干房包括第一烘干房11和设于第一烘干房11的下方的第二烘干房12。热泵系统包括四通换向阀21、用冷媒管线依次连接形成回路的压缩机22、第一换热器23、节流装置24和第二换热器25，第一换热器23设置于第一烘干房11中，第二换热器25设于第二烘干房12中。四通换向阀21的四个接口分别与压缩机22的回气口、压缩机22的排气口、第一换热器23和第二换热器25连接，通过设置四通换向阀21来改变回路中冷媒的流向。
参见图1、图2和图6，对流风道包括强制对流风机、对流风阀33、第一对流风道31和第二对流风道32，第一对流风道31连通在第一烘干房11和第二烘干房12之间，第一对流风道31的顶端连接于第一烘干房11的底部，第一对流风道31的底端连接于第一烘干房11的顶部，对流风阀33设于第一对流风道31，以控制第一对流风道31的开闭动作以及打开的幅度。
参见图1，当采用热泵系统对第一烘干房11和第二烘干房12进行除湿工作，并通过第一换热器23吸收第一烘干房11中空气的热量、第二换热器25加热第二烘干房12中的空气时，第一烘干房11中空气及物料降温除湿的同时，第二烘干房12中的空气及物料得以持续加热，物料中的水分蒸发，从而使得第一烘干房11中空气的温度低于第二烘干房12中空气的温度。参见图2，当第一烘干房11和第二烘干房12内空气的温度达到一定温差后，关闭热泵系统，打开对流风阀33。由于热空气密度小、冷空气密度大，第二烘干房12中的热空气向上流动、第一烘干房11中的冷空气向下流动，从而形成强烈的自然对流现象。
参见图2，对流时，第一烘干房11中的空气及物料被上升的热空气加热，空气中的相对湿度迅速下降；第二烘干房12中的热空气遇到下降的冷空气后，第二烘干房12的内壁以及其中的物料会出现由水蒸气冷却液化形成的小水珠，水珠即可在重力作用下滑落并排出。也即，通过热泵系统和自然对流的结合即可实现第一烘干房11和第二烘干房12的快速除湿和加热，达到干燥的目的。
参见图6，第二对流风道32位于第一烘干房11和第二烘干房12的侧边，第二对流风道32的一端连通于第一烘干房11的顶部，第二对流风道32的另一端连通于第二烘干房12的底部。强制对流风机用于驱动第一烘干房11的空气由第二对流风道32流向第二烘干房12。
当采用热泵系统对第一烘干房11和第二烘干房12进行除湿工作，并通过第二换热器25吸收第二烘干房12中空气的热量、第一换热器23加热第一烘干房11中的空气时，第二烘干房12中空气及物料降温除湿的同时，第一烘干房11中的空气及物料得以持续加热，物料中的水分蒸发，从而使得第二烘干房12中空气的温度低于第一烘干房11中空气的温度。
参见图6，当第一烘干房11和第二烘干房12内空气的温度达到一定温差后，由于热空气密度小、冷空气密度大，第一烘干房11和第二烘干房12之间无法通过自然对流实现进一步地除湿和加热工作。此时，可关闭热泵系统，同时打开对流风阀33和强制对流风机，第一烘干房11中的热空气即可由第二对流风道32流向第二烘干房12，第二烘干房12中的冷空气即可由第一对流风道31向上流动至第一烘干房11中，以形成强制对流换热。
参见图2，对流时，第二烘干房12中的冷空气及物料被强制输送过来的热空气加热，空气中的相对湿度迅速下降；第一烘干房11中的热空气遇到被强制输送上升的冷空气后，第一烘干房11的内壁以及其中的物料会出现由水蒸气冷却液化形成的小水珠，水珠即可在重力作用下滑落并排出。也即，通过热泵系统和强制对流的结合即可实现第一烘干房11和第二烘干房12的快速除湿和加热，达到干燥的目的。
该技术方案通过四通换向阀21完成对热泵系统回路中冷媒流向的切换，一方面可利用热泵系统来吸收第一烘干房11(或第二烘干房12)中空气的热量以进行除湿和物料冷干的同时，所吸收的热量用来对应加热第二烘干房12(或第一烘干房11)中的空气和物料，通过冷热空气的同时利用，节能高效，减少耗能。
另一方面，巧妙利用冷空气和热空气的密度差实现上下自然对流实现换热，第二烘干房12中热空气的热量大部分用于加热第一烘干房11中的空气和物料；或通过强制对流，第一烘干房11中热空气的热量大部分用于加热第二烘干房12中的空气和物料。无论是自然对流还是强制对流，第一烘干房11和第二烘干房12中空气换热快速且彻底进行，空气的显热和水蒸气的潜热均得以充分利用，除湿干燥速度大大提高，且仅需通过自然流动或强制对流风机的启动即可进一步干燥物料，使用成本大大降低。
进一步地，参见图1，第一烘干房11的侧边设有第一安装室131，第一安装室131和第一烘干房11通过第一顶部开口(图中未示出)和第一底部开口141连通，第一顶部开口处设有第一循环风机41，第一底部开口141、第一换热器23和第一顶部开口之间形成有第一风道。第一烘干房11中的空气在第一循环风机41的作用下，由第一底部开口141经由第一风道与第一换热器23进行换热工作后，再由第一顶部开口进入第一烘干房11中，如此循环，确保换热工作更快速、彻底地进行。
第二烘干房12的侧边设有第二安装室132，第二安装室132和第二烘干房12通过第二顶部开口(图中未示出)和第二底部开口142连通，第二顶部开口处设有第二循环风机42，第二底部开口142、第二换热器25和第二顶部开口之间形成有第二风道。第二烘干房12中的空气在第二循环风机42的作用下，由第二底部开口142经由第二风道与第二换热器25进行换热工作后，再由第二顶部开口进入第二烘干房12中，如此循环，确保换热工作更快速、彻底地进行。
更进一步地，参见图3，第二安装室132设有与外部连通的第二进风口(图中未示出)，第二进风口设有第二进风阀52，第二烘干房12于远离第二安装室132的一侧设有第二出风口(图中未示出)，第二出风口设有第二新风风机44。当采用第二换热器25来加热第二烘干房12中的空气和物料时，第二烘干房12中的湿度相对于第一烘干房11的湿度较大。在采用自然对流进行换热一段时间后，可根据需要打开第二进风阀52和第二新风风机44，以对第二烘干房12进行换新风除湿，提高除湿效率。
第一安装室131设有与外部连通的第一进风口(图中未示出)，第一进风口设有第一进风阀51，第一烘干房11于远离第一安装室131的一侧设有第一出风口(图中未示出)，第一出风口设有第一新风风机43。同样地，当采用第一换热器23来加热第一烘干房11中的空气和物料时，第一烘干房11中的湿度相对于第二烘干房12的湿度较大。在采用强制对流进行换热一段时间后，可根据需要打开第一进风阀51和第一新风风机43，以对第一烘干房11换新风。
在实际运行中，第一烘干房11和第二烘干房12会出现冷热不匹配的现象。更进一步地，参见图4，第一安装室131设有第三出风口(图中未示出)，第三出风口处设有第一补偿风机61，第一进风口、第一换热器23和第三出风口之间形成有第三风道。当第一烘干房11达到了除湿冷干(或加热干燥)的温度要求，而第二烘干房12仍需要加热(或制冷)时，则可通过关闭第一循环风机41、打开第一进风阀51和第一补偿风机61，外部的新风由第一进风口经第三风道与第一换热器23进行换热后，第一换热器23吸收新风中的热量(或向新风放热)，再由第三出风口流出，实现对第二烘干房12补偿加热(或补偿制冷)功能。
同样地，参见图5，第二安装室132设有第四出风口(图中未示出)，第四出风口处设有第二补偿风机62，第二进风口、第二换热器25和第四出风口之间形成有第四风道。当第二烘干房12达到了除湿冷干(或加热干燥)的温度要求，而第一烘干房11仍需要加热(或制冷)时，则可通过关闭第二循环风机42、打开第二进风阀52和第二补偿风机62，外部的新风由第二进风口经第四风道与第二换热器25进行换热后，第二换热器25吸收新风中的热量(或向新风放热)，再由第四出风口流出，实现对第一烘干房11补偿加热(或补偿制冷)功能。
参见图2，在一些实施例中，第二烘干房12的底部设有第一冷凝水收集装置71，第一冷凝水收集装置71设有与外部连通的第一排水管(图中未示出)，以收集并排出自然对流时第二烘干房12中冷凝形成的小水珠，利于第二烘干房12的烘干工作。
参见图6，在一些实施例中，第一烘干房11的底部设有第二冷凝水收集装置72，第二冷凝水收集装置72设有与外部连通的第二排水管(图中未示出)，以收集并排出强制对流时第一烘干房11中冷凝形成的小水珠，利于第一烘干房11的烘干工作。
更进一步地，第一换热器23和/或第二换热器25的侧边设有辅助加热器(图中未示出)，以在第一换热器23或第二换热器25放热时进行辅助加热空气的作用，提高烘干效率。可以理解的是，辅助加热器包括电加热器。
参见图6，在一些实施例中，强制对流风机包括第一强制对流风机81和第二强制对流风机82，第一强制对流风机81和第二强制对流风机82对应设于第二对流风道32的两端，利于将第一烘干房11的空气由第二对流风道32快速送至第二烘干房12，确保强制对流工作的顺利进行。可以理解的是，第一强制对流风机81和第二强制对流风机82均包括可变速风机。
参见图1至图6，在一些实施例中，第一烘干房11与第二烘干房12之间间隔设置有多个第一对流风道31，以提高第一烘干房11和第二烘干房12中冷热空气自然对流的速度，加快除湿加热的速度，缩短干燥时间。
进一步地，第一烘干房11和第二烘干房12之间设有隔热部件(图中未示出)，隔热部件套设于第一对流风道31的外部，起到隔热作用，利于第一烘干房11和第二烘干房12中空气的温度维持在一定的温差范围内，提高对流换热的工作效能。可以理解的是，隔热部件采用如石棉、玻璃纤维等隔热材料制成。
在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种热泵干燥系统，其特征在于，包括：
烘干房，包括第一烘干房和设于所述第一烘干房的下方的第二烘干房；
热泵系统，包括四通换向阀、用冷媒管线依次连接形成回路的压缩机、第一换热器、节流装置和第二换热器，所述第一换热器设置于所述第一烘干房中，所述第二换热器设于所述第二烘干房中，所述四通换向阀的四个接口分别与所述压缩机的回气口、所述压缩机的排气口、第一换热器和第二换热器连接；
对流风道，包括强制对流风机、对流风阀、第一对流风道和第二对流风道，所述第一对流风道连通在所述第一烘干房和所述第二烘干房之间，所述对流风阀设于所述第一对流风道，所述第二对流风道的一端连通于所述第一烘干房的顶部，所述第二对流风道的另一端连通于所述第二烘干房的底部，所述强制对流风机用于驱动所述第一烘干房的空气由所述第二对流风道流向第二烘干房。
2.根据权利要求1所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述第一烘干房的侧边设有第一安装室，所述第一安装室和所述第一烘干房通过第一顶部开口和第一底部开口连通，所述第一顶部开口处设有第一循环风机，所述第一底部开口、第一换热器和所述第一顶部开口之间形成有第一风道，所述第二烘干房的侧边设有第二安装室，所述第二安装室和所述第二烘干房通过第二顶部开口和第二底部开口连通，所述第二顶部开口处设有第二循环风机，所述第二底部开口、第二换热器和所述第二顶部开口之间形成有第二风道。
3.根据权利要求2所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述第一安装室设有与外部连通的第一进风口，所述第一进风口设有第一进风阀，所述第一烘干房于远离所述第一安装室的一侧设有第一出风口，所述第一出风口设有第一新风风机，所述第二安装室设有与外部连通的第二进风口，所述第二进风口设有第二进风阀，所述第二烘干房于远离所述第二安装室的一侧设有第二出风口，所述第二出风口设有第二新风风机。
4.根据权利要求3所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述第一安装室设有第三出风口，所述第三出风口处设有第一补偿风机，所述第一进风口、所述第一换热器和所述第三出风口之间形成有第三风道，所述第二安装室设有第四出风口，所述第四出风口处设有第二补偿风机，所述第二进风口、所述第二换热器和所述第四出风口之间形成有第四风道。
5.根据权利要求1所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述第一烘干房与所述第二烘干房之间间隔设置有多个所述第一对流风道。
6.根据权利要求1所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述第二烘干房的底部设有第一冷凝水收集装置，所述第一冷凝水收集装置设有与外部连通的第一排水管。
7.根据权利要求1所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述第一烘干房的底部设有第二冷凝水收集装置，所述第二冷凝水收集装置设有与外部连通的第二排水管。
8.根据权利要求1所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述第一换热器或第二换热器的侧边均设有辅助加热器。
9.根据权利要求1所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述强制对流风机包括第一强制对流风机和第二强制对流风机，所述第一强制对流风机和第二强制对流风机对应设于所述第二对流风道的两端。
10.根据权利要求1所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述第一烘干房和所述第二烘干房之间设有隔热部件，所述隔热部件套设于所述第一对流风道的外部。
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