CN115823857A - 模块恒定控湿热回收装置及生产装置恒定控湿热回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块恒定控湿热回收装置及生产装置恒定控湿热回收系统，该模块恒定控湿热回收装置于新风入口处设置热泵，在对室外新风进行冷却除湿的同时，把压缩机出口的高温冷媒泵送到设置在热交换器新风出口侧的冷凝器中以对送风到烘箱中的新风进行加热，能极大降低空气湿度变化对生产速度及产品质量的影响；另外通过湿度和静压检测与比较结果控制排风和送风风机的电源频率，调节排风与送风风量，在保证最大排湿量的前提下，尽可能减少排风与送风，降低运行能耗，实现能源优化配置。
Description
技术领域
本发明涉及一种模块化恒定控湿热回收装置及生产装置恒定控湿热回收系统，特别是利用热泵与热交换器相结合实现生产装置节能恒湿调节的模块化恒定控湿热回收装置。
背景技术
电池极片涂布生产过程中，极片的烘干是关键的工序之一，烘干过程由于需要将外界新风加热到指定烘干温度，需要较高的能耗，图1所示为现有涂布机烘箱100的高能耗解决方案，在该方案中设置有换热器201，该换热器201可将涂布机烘箱100内部的高温废气与外界送入的新风进行热量交换，从而使新风温度尽可能达到指定烘干温度，这种设备构成简单，设备投资成本低，装置自身运行成本较低，且大大降低了将新风加热到烘干温度所需的能耗；。
然而该方案同样存在如下缺陷：（1）向烘箱内所送空气是经过热交换器的室外空气，送风空气湿度随时间、季节变化较大，容易影响涂布的生产速度及产品质量；（2）为了能够在外气湿度较高的天气（季节）情况下，也能够排除烘箱产生的水分，均需要加大送风风量以及排风风量，这将反过来造成涂布机能耗提高、大大增加了运行成本。
发明内容
鉴于传统热回收装置无法屏蔽外界空气湿度对涂布的不良影响，且高湿度空气反过来增加涂布机能耗的缺陷，本发明的主要目的就是提供一种模块化恒定控湿热回收装置及生产装置恒定控湿热回收系统。
为了达成上述目的，本发明在第一方面提供了一种模块化恒定控湿热回收装置，包括与生产装置气体进口和出口对应气密连接的送风口和排风口，送风道与排风道、送风风机，排风风机，还包括热泵，所述热泵至少包括冷媒蒸发器、冷媒冷凝器、膨胀阀及压缩机，所述蒸发器与冷凝器之间分别通过膨胀阀与压缩机形成冷媒流通循环回路，所述蒸发器连通室外新风以对其冷却除湿，所述冷凝器连通所述生产装置；至少一热交换器，所述热交换器将经所述蒸发器冷却除湿后的新风与高温废气进行热量交换；所述冷凝器通过冷凝热将经所述热交换器进行热量交换后的新风二次加热后返回生产装置。
优选的，所述热泵还包括散热器，所述散热器在所述蒸发器与所述热交换器之间，以对冷却除湿后的室外新风进行预热，并对进入蒸发器之前的液体冷媒进行二次冷却降温。
优选的，所述排风风道内设置有湿度传感器以用于检测生产装置内的空气湿度。
进一步的，所述模块化恒定控湿热回收装置内还包括排风风量自动调节器，所述排风风量自动调节器分别与所述湿度传感器和所述排风风机电连接，以根据湿度传感器检测的湿度值动态调节排风风量。
进一步的，所述模块化恒定控湿热回收装置内还包括送风风量自动调节器，所述送风风量自动调节器分别与所述排风风量自动调节器和所述送风风机电连接，以根据排风风量按比例动态调节送风风量。
优选的，所述生产装置内设置有静压传感器以用于检测生产装置内的风压。
进一步的，所述模块化恒定控湿热回收装置内还包括送风风量自动调节器，所述送风风量自动调节器分别与所述静压传感器和所述送风风机电连接，以根据湿度传感器检测的湿度值动态调节送风风量。
优选的，所述冷媒为HFC或HCFC或CO2制冷剂。
优选的，所述模块化恒定控湿热回收装置内还包括设置于所述蒸发器前的新风过滤器。
优选的，所述排风风机与送风风机为变频风机。
本发明在第二方面提供了一种生产装置恒定控湿热回收系统，包括生产装置，以及与所述生产装置相连接的如前文所述的模块化恒定控湿热回收装置。
基于上述设计，本发明的有益效果是：通过在外界新风入口处设置热泵，在利用冷冻机的蒸发器对室外新风进行冷却除湿的同时，把压缩机出口的高温冷媒送到设置在热交换器新风出口侧的冷凝器中对送风到烘箱中的新风进行加热，可以在较大程度上对室外新风中的水分进行去除，降低因季节变化引起的空气湿度变化对涂布生产速度及产品质量的影响，另一方面，也可以使系统不配置新风加热器，极大降低了系统能耗；第三方面，经过一次冷却温度仍然较高的冷媒还可被送到设置在冷冻机蒸发器与热交换器之间的散热器中，对冷却除湿后的室外新风进行预热的同时对进入蒸发器之前的液体冷媒进行二次冷却降温，实现压缩机排热的梯级利用，进一步提高了能源的利用率；第四方面，通过湿度检测与比较结果控制排风风机的电源频率，可在保证需要的最大排湿量的前提下，尽可能减少排风，降低运行能耗；另外，还可通过静压检测与比较结果控制送风风机的电源频率，并利用两者之间协同调节，尽可能减少排风、送风风量，进一步实现能源优化配置与生产装置内部的工艺要求。
附图说明
图1为现有涂布机烘箱的高能耗解决方案的结构原理示意图；
图2为本发明模块化恒定控湿热回收装置第一实施例的原理及结构示意图；
图3为本发明模块化恒定控湿热回收装置第二实施例的原理及结构示意图；
图4为本发明模块化恒定控湿热回收装置第三实施例的原理及结构示意图；
附图标记说明
100.涂布机烘箱；200.模块化恒定控湿热回收装置；201. 热交换器；202. 热泵；2021.冷冻机蒸发器；2022. 冷凝器；2023. 散热器；2024. 压缩机；2025. 膨胀阀；203. 排风风机；2031.排风风机变频器；2032. 排风风量自动调节器；204.送风风机；2041.送风风机变频器；2042.送风风量自动调节器；205.静压传感器；206.湿度传感器；207. 新风过滤器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图所示的各实施方式对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
同时，在本说明书中，涉及方位的描述，例如上、下、左、右、前、后、内、外、纵向、横向、竖直、水平等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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。
并且，在本说明书的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
为了便于描述，本发明各优选实施例选择涂布机烘箱作为生产装置，重点阐述涂布机烘箱的控湿节能原理，但应理解的是本发明中所述的生产装置不应局限于涂布机电极烘箱，凡是在生产中需要送风、排风、控制湿度的生产装置，如造纸行业、太阳能光伏电池片生产过程、汽车涂装闪干室、半导体制造、制药、食品生产行业等领域都可与本发明的模块化恒定控湿热回收装置结合使用，所述涂布机电极烘箱不应理解为对权利要求中生产装置的限制。
图2所示为本发明模块化恒定控湿热回收装置及节能恒湿调节方法第一实施例的原理及结构示意图，包括：涂布机烘箱100和模块化恒定控湿热回收装置200；所述涂布机烘箱100的气体进口和出口与模块化恒定控湿热回收装置200的送风口和排风口对应气密连接，从而将涂布机烘箱100内的废气由所述排风口导入模块化恒定控湿热回收装置200，并将外界送风导入涂布机烘箱100；所述模块化恒定控湿热回收装置200至少包括热交换器201、热泵202、排风风机203、送风风机204；所述热交换器201用于将涂布机烘箱100内的高温废气与外界环境的低温新风进行充分热交换，从而降低排风温度，提高新风的温度，降低新风加热到烘干温度所需的系统能耗。为了降低外界新风中的空气湿度，本实施例在送风风道中设置了热泵202，所述热泵202包括冷冻机蒸发器2021、冷凝器2022、压缩机2024、膨胀阀2025以及气路流道、冷媒流通循环回路；所述冷冻机蒸发器2021导入室外新风，并利用气路流道将热交换器201、冷凝器2022与涂布机烘箱100依次气路连接，而所述冷冻机蒸发器2021与冷凝器2022之间分别通过膨胀阀2025与压缩机2024形成冷媒流通循环回路。所述冷媒流通循环回路内的液态冷媒透过膨胀阀2025转变为低压低温的液体，借由冷冻机蒸发器2021吸收室外新风中的热能，经压缩机2024加压后产生高温高压的冷媒蒸气，冷媒蒸气沿冷媒流通循环回路进入冷凝器2022内的冷媒蒸气管路，对冷凝器2022内且经热交换器201热交换后的新风进行二次加热，将之加热至烘干温度，而冷媒又重新恢复成液态并重复次循环；常用的冷媒有HFC(R404A、R407A、R410A、R32)、HCFC(R123)、CO2制冷剂或其他常用的冷媒介质。如此，利用压缩机2024以少量的电能移动大量的热能，在解决新风空气湿度问题的同时，大大降低了系统能耗。
为了进一步提升系统性能，防止室外新风的杂质与灰尘进入烘箱内部污染电极片，满足烘干工艺要求，本实施例在所述模块化恒定控湿热回收装置200的新风入口处增设新风过滤器207；为了便于风量的调节，本实施例的排风风机203和送风风机204都设置为变频风机，以通过改变电源频率调节排风与送风风量，使风量调节更为便利。此外，为了进一步提高风量调节的智能性与便捷性，本实施例还可在排风风道内设置湿度传感器206以用于检测涂布机烘箱100内的空气湿度，所述湿度传感器206通过排风风量自动调节器2032和排风风机变频器2031相连，用以根据湿度检测结果控制排风风量，当排风空气湿度低于设定值时，通过排风风机自动控制装置自动减少排风风量，反之，当排风湿度高于设定值时，通过自动风量控制装置自动加大排风风量，以保证排风空气湿度维持在一个相对稳定的范围。优选的，本实施例中，湿度值标准可根据使用者的经验，和/或外界环境，和/或烘干的工艺要求而另行设定，而通过湿度检测与比较结果控制排风风机的电源频率，可在保证需要的最大排湿量的前提下，尽可能减少排风，降低运行能耗。而为了平衡排风风量与送风风量，本发明还设置有送风风量自动调节器2042，所述送风风量自动调节器2042分别与排风风量自动调节器2032和送风风机变频器2041信号连接，从而将排风风量与送风风量按一定比例自动送风。具体而言：湿度传感器206检测到排气湿度较高，调节排风风量自动调节器2032增大排风量至40000 m³/h，排风风量与进风风量比设置为1.05，此时送风风量自动调节器2042自动调节送风风量为38000m³/h，进而提供热交换风量和涂布烘干效果。
图3为本发明模块化恒定控湿热回收装置第二实施例的原理及结构示意图。与第一实施例相比，本实施例的改进点主要集中于送风风量调节步骤，其他结构元件、连接方式与第一实施例相同。具体而言：在涂布机烘箱100内设置有有检测烘箱内部风压的静压传感器205，所述静压传感器205通过送风风量自动调节器2042分别与送风风机变频器2041电连接，以根据涂布机烘箱100内的风压值实时调整送风量，当检测的静压力值小于静压力标准值参数时，加大送风风量；当检测静压力值大于静压力标准值参数时，则减少送风风量；当检测静压力值等于或基本等于静压力标准值参数时，则维持当前风量运行。
本实施例中，所述排风风量调节步骤与所述送风风量调节步骤可同步或不同步调节，即：排风风量调节步骤和送风风量调节步骤可同步调节，或排风风量调节步骤可先于或后于送风风量调节步骤而进行调节；优选的，本实施例中烘箱内的静压力标准值参数同样可根据外界环境、实际工艺需要而具体设定，优化了装置在不同条件下使用的效率与效果，扩宽了装置在不同条件下的使用范围。
本实施例通过湿度、风量检测与比较结果控制排风风机的电源频率，可在保证需要的最大排湿量的前提下，尽可能减少排风，降低运行能耗；并通过静压检测与比较结果自动控制送风风机的电源频率，并利用两者之间动态实时调节，尽可能减少排风、送风风量，在满足生产工艺要求的前提下进一步实现能源优化配置。
图4为本发明模块化恒定控湿热回收装置第三实施例的原理及结构示意图。该优选实施例与第二实施例相比主要改进点在于热泵结构。如图4所示，本实施例的热泵202在冷冻机蒸发器2021和冷凝器2022之间，热交换器201新风入口上游增设有散热器2023，并利用气路流道将冷冻机蒸发器2021、散热器2023、热交换器201、冷凝器2022与涂布机烘箱100依次气路连接，而冷媒流通循环回路则利用冷媒流道按膨胀阀2025、冷冻机蒸发器2021、压缩机2024、冷凝器2022、散热器2023、膨胀阀2025的循环顺序实现冷媒在冷冻机蒸发器2021、冷凝器2022与散热器2023之间的的气-液态转换，进而将热量从低温侧传输向高温侧。具体而言：所述冷媒流通循环回路内的液态冷媒透过膨胀阀2025转变为低压低温的液体，在冷冻机蒸发器2021内对新风冷却除湿并吸收热量后经压缩机2024加压后产生高温高压的冷媒蒸气，冷媒蒸气沿冷媒流通循环回路进入冷凝器2022内的冷媒蒸气管路，对冷凝器2022内且经热交换器201热交换后的新风进行二次加热，将之加热至烘干温度，而冷媒又重新恢复成液态，经过对新风二次加热后的冷媒温度下降，但该温度仍然高于经冷冻机蒸发器2021冷却除湿后的新风温度，因此本实施例在冷冻机蒸发器2021和冷凝器2022之间额外设置了散热器2023，并将冷凝器2022流出的冷媒导入散热器2023内，以对冷却除湿后的新风进行预加热，通过散热器2023这一热量缓冲带的设置，避免了低温新风与高温气体之间的直接热交换，显著提高了新风在热交换器201和冷凝器2022内的换热效率；而经过散热器2023热交换后的冷媒经由膨胀阀2025再次转化为低压低温的液态冷媒，并重复该冷媒流通循环。
从气路流道而言，室外新风首先通过新风过滤器207之后送入到蒸发器2021中被冷却除湿后送入到散热器2023中进行预热后被送入到热交换器201的低温侧与来自涂布机烘箱100的高温空气进行热交换后再被送到冷凝器2022中，被冷媒冷凝所放出的冷凝热所加热后送入到涂布机烘箱100中，而从涂布机烘箱100内输出的高温空气经热交换后转变为低温空气并排到外界空气之中。
具体而言：室外新风通过新风过滤器207后，以风量63000 m³/h，温度36℃，湿度24.7g/kg流向蒸发器2021，经冷却除湿后以风量63000 m³/h，温度28℃，湿度22.9g/kg流入散热器2023，经散热器2023预加热后以风量63000 m³/h，温度42.1℃，湿度22.9g/kg流入热交换器201，在热交换器201中该经预加热后的新风与来自涂布机烘箱100内的热排风（风量70000 m³/h，温度80℃，湿度30.9g/kg）进行热交换后，以风量63000 m³/h，温度72.4℃，湿度22.9g/kg流入冷凝器2022中，并经冷凝热二次加热后以最终风量63000 m³/h，温度74.2℃，湿度22.9g/kg流入涂布机烘箱100内对电极片进行烘干；而来自涂布机烘箱100的热排风经过热交换后以风量70000 m³/h，温度30.9℃，湿度140g/kg排放至外界大气。
应该理解的是，虽然以上三个实施例列出了三种优选的实施方案，但应该理解的是其仅为系统实现功能的优选实施例，不应被理解为对权利要求保护范围的限制。对于热泵系统与风量控制系统而言，本领域技术人员也可根据实际需要任意组合两者之间的元件，以形成其他不同的实施例。例如：将实施例三中的蒸发器、散热器、冷凝器的热泵方案与实施例一中的送风、排风风量比例调节方式进行组合；将实施例二中的蒸发器、冷凝器的热泵方案与实施例一中的送风、排风风量比例调节方式进行组合等等，在不脱离本发明发明构思的前提下，这些变形实施例都涵盖在本发明的保护范围之中。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种模块化恒定控湿热回收装置，包括与生产装置气体进口和出口对应气密连接的送风口和排风口，送风道与排风道、送风风机，排风风机，其特征在于：
还包括热泵，所述热泵至少包括冷媒蒸发器、冷媒冷凝器、膨胀阀及压缩机所述蒸发器与冷凝器之间分别通过膨胀阀与压缩机形成冷媒流通循环回路，所述蒸发器连通室外新风以对其冷却除湿，所述冷凝器连通所述生产装置；
至少一热交换器，所述热交换器将经所述蒸发器冷却除湿后的新风与高温废气进行热量交换；
所述冷凝器通过冷凝热将经所述热交换器进行热量交换后的新风二次加热后注入生产装置。
2.如权利要求1所述的模块化恒定控湿热回收装置，其特征在于：所述热泵还包括散热器，所述散热器在所述蒸发器与所述热交换器之间，以对冷却除湿后的室外新风进行预热，并对进入蒸发器之前的液体冷媒进行二次冷却降温。
3.如权利要求1所述的模块化恒定控湿热回收装置，其特征在于：所述排风风道内设置有湿度传感器以用于检测生产装置内的空气湿度。
4.如权利要求3所述的模块化恒定控湿热回收装置，其特征在于：所述模块化恒定控湿热回收装置内还包括排风风量自动调节器，所述排风风量自动调节器分别与所述湿度传感器和所述排风风机电连接，以根据湿度传感器检测的湿度值动态调节排风风量。
5.如权利要求4所述的模块化恒定控湿热回收装置，其特征在于：所述模块化恒定控湿热回收装置内还包括送风风量自动调节器，所述送风风量自动调节器分别与所述排风风量自动调节器和所述送风风机电连接，以根据排风风量按比例动态调节送风风量。
6.如权利要求1所述的模块化恒定控湿热回收装置，其特征在于：所述生产装置内设置有静压传感器以用于检测生产装置内的风压。
7.如权利要求6所述的模块化恒定控湿热回收装置，其特征在于：所述模块化恒定控湿热回收装置内还包括送风风量自动调节器，所述送风风量自动调节器分别与所述静压传感器和所述送风风机电连接，以根据湿度传感器检测的湿度值动态调节送风风量。
8.如权利要求1所述的模块化恒定控湿热回收装置，其特征在于：所述冷媒为HFC或HCFC或CO2。
9.如权利要求1-8任一项权利要求所述的模块化恒定控湿热回收装置，其特征在于：所述模块化恒定控湿热回收装置内还包括设置于所述蒸发器前的新风过滤器。
10.如权利要求1-8任一项权利要求所述的模块化恒定控湿热回收装置，其特征在于：所述排风风机与送风风机为变频风机。
11.一种生产装置恒定控湿热回收系统，包括生产装置，以及与所述生产装置相连接的如权利要求1-10任一项所述的模块化恒定控湿热回收装置。
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2021
- 2021-09-17 CN CN202111090712.3A patent/CN115823857A/zh active Pending
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