CN207540336U - 一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，包括设有蒸发器的第一换热区、设有冷凝器的第二换热区、第三换热区、压缩机区和回风区，第三换热区设有连通压缩机区与第二换热区的第一风道和连通第一换热区与回风区的第二风道，第一换热区设有新风门和排风口，第二换热区设有热风出口，回风区设有回风口，第一换热区与压缩机区之间设有可开合该两区间的通道及排风口的第一切换门，第二换热区与回风区之间设有可开合该两区间的通道及第二风道的第二切换门。采用本实用新型，能够在物料烘干的不同时间段实现空气能开式排湿模式和闭式除湿模式的切换，避免单一模式烘干的缺陷，具备更宽的烘干工艺适应性，实现高效节能烘干。

Description

一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统

技术领域

本实用新型涉及一种烘干设备，更具体地说，涉及一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统。

背景技术

干燥是工业、农副产品和食品加工业等生产过程中的一个重要的工序，干燥过程是高能耗过程，干燥装置及其干燥过程控制与干燥加工产品的品质密切相关，也与生产效率、成本、能耗等密切相关。

热泵是以消耗一部分电能，使热能从低温热源向高温热源传递的装置，与传统的干燥方式相比较，热泵的制热性能系数(COP)值可达4.0以上，热泵干燥具有高效节能、成本较低、不污染环境的特点。并且热泵的除湿效果明显，可以在常温下对物料进行快速干燥，从而保证了被干燥物料的品质和色泽，能够生产出高品质的产品。

通过对国内外研究状况的调研可见，现有技术中，一般采用空气能高温热泵系统或者闭式除湿热泵系统来实现物料干燥。然而，空气能高温热泵系统在进行物料干燥时，系统内的废热湿气会越来越大，一般需对废热湿气进行直接排放来达到除湿目的，但是这种系统在排放废热湿气的过程中，同时带走了废热湿气中的热量，浪费能源。而闭式除湿热泵系统是应用冷冻除湿的原理，利用蒸发器将湿空气冷却到露点温度以下，析出水分后，再利用冷凝器加热冷却后的干空气，从而达到除湿的目的；但在物料干燥到后期时，循环空气中的湿气会越来越小，蒸发器在从回风中得到的水潜热也越来越小，循环空气就越难升温，这时一般需要电加热器对循环空气进行加热升温来满足干燥工艺的温度要求，可见这种系统电能耗大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单，成本低，高效节能，具有空气能开式排湿与闭式除湿双模式功能的烘干热泵系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其包括热泵机组，以及根据风的流动区域划分的第一换热区、第二换热区、第三换热区、兼用作通风通道的压缩机区和回风区，所述热泵机组设有压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器，所述压缩机设置在所述压缩机区内，所述蒸发器设置在所述第一换热区内，所述冷凝器设置在所述第二换热区内，所述第三换热区设有第一风道和第二风道，所述压缩机区与所述第二换热区之间通过所述第一风道连通，所述第一换热区与所述回气区之间通过所述第二风道连通，所述第一换热区设有新风门、第一风机和排风口，所述第二换热区设有第二风机和热出风口，所述回风区设有回风口，所述热风出口和所述回风口分别与干燥室连通；

所述第一换热区与所述压缩机区之间设有第一切换门，所述第一切换门具有两种开合状态，其中一种为打开所述第一换热区和所述压缩机区之间的通道并关闭所述排风口，另一种为关闭所述第一换热区和所述压缩机区之间的通道并打开所述排风口；

所述第二换热区与所述回风区之间设有第二切换门，所述第二切换门具有两种开合状态，其中一种为打开所述第二换热区和所述回风区之间的通道并关闭所述第三换热区的第二风道使所述第一换热区与回风区断开，另一种为关闭所述第二换热区和所述回风区之间的通道并打开所述第三换热区的第二风道使所述第一换热区与回风区连通；

当所述第一切换门关闭所述第一换热区和所述压缩机区之间的通道并打开所述排风口时，所述新风门和设置于干燥室的排湿门打开，所述第二切换门打开所述第二换热区和所述回风区之间的通道并关闭所述第三换热区的第二风道使所述第一换热区与回风区断开，此时所述烘干热泵系统切换为空气能开式排湿模式的烘干热泵系统；

当所述第一切换门打开所述第一换热区和所述压缩机区之间的通道并关闭所述排风口时，所述新风门和设置于干燥室的排湿门关闭，所述第二切换门关闭所述第二换热区和所述回风区之间的通道并打开所述第三换热区的第二风道使所述第一换热区与回风区连通，此时所述烘干热泵系统切换为闭式除湿模式的烘干热泵系统。

作为本实用新型优选的方案，所述烘干热泵系统为设置在机壳中的整体结构。

作为本实用新型优选的方案，所述第一换热区、第二换热区、第三换热区、兼用作通风通道的压缩机区和回风区均为由保温隔板分隔形成的机体空腔。

作为本实用新型优选的方案，所述第三换热区的第一风道和第二风道为表面式换热器中被导热壁面隔开的通道空间。

作为本实用新型优选的方案，所述蒸发器和冷凝器为翅片式换热器。

作为本实用新型优选的方案，所述压缩机为变频压缩机。

作为本实用新型优选的方案，所述第一风机和第二风机为定频风机或变频风机。

作为本实用新型优选的方案，所述第一切换门、第二切换门、新风门和设置于干燥室的排湿门均为电动门。

作为本实用新型优选的方案，还包括控制模块，所述控制模块分别与所述热泵机组、第一风机、第二风机、第一切换门和第二切换门、新风门及排湿门电连接。

作为本实用新型优选的方案，所述热风出口处设有第一温度传感器和第一湿度传感器，所述第一温度传感器和第一湿度传感器分别与所述控制模块电连接；所述回风口处或干燥室内设有第二温度传感器和第二湿度传感器，所述第二温度传感器和第二湿度传感器分别与所述控制模块电连接。

实施本实用新型的一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，与现有技术相比较，具有如下有益效果：

本实用新型的结构简单且成本低，在一套热泵系统中实现两种烘干模式。通过合理布置风的流动区域，通过第一切换门和第二切换门的开合，实现空气能开式排湿模式和闭式除湿模式的切换。如当第一切换门关闭第一换热区和压缩机区之间的通道并打开排风口时，新风门和设置于干燥室的排湿门打开，第二切换门打开第二换热区和回风区之间的通道并关闭第二风道使第一换热区与回风区断开，此时烘干热泵系统切换为空气能开式排湿模式，新风在第一风机的作用下从第一换热区的新风门进入，并经蒸发器吸热后从排风口排出，同时第二换热区、干燥室和回风区内的空气在第二风机的作用下形成循环风(也即循环空气)，而热泵机组中的冷媒介质经蒸发器从新风中吸收热量，并经冷凝器向系统中循环空气放热，加热后的循环空气进入干燥室实现物料干燥。在该空气能开式排湿模式的运行过程中，循环空气中的湿气越来越大，当湿度达到一定值时，第一切换门打开第一换热区和压缩机区之间的通道并关闭排风口，新风门和设置于干燥室的排湿门关闭，第二切换门关闭第二换热区和回风区之间的通道并打开第二风道使第一换热区与回气区连通，此时烘干热泵系统切换为闭式除湿模式，利用第一换热区中的蒸发器将回风中的湿空气冷却到露点温度以下，析出水分后，再利用第二换热区中的冷凝器加热冷却后的干空气，从而达到除湿的目的，加热后的干空气进入干燥室实现物料干燥。在该闭式除湿模式的运行过程中，利用第三换热区的表面式换热器对从回风区进入第一换热区的湿空气进行余热回收并降温预冷，提升蒸发器的除湿能力；同时对从压缩机区进入第二换热区的干空气进行升温预热，提升冷凝器的加热效率，由此实现高效的余热回收，实现废气热能的资源化利用，高效节能。综上可见，本实用新型能够在物料烘干的不同时间段实现空气能开式排湿模式和闭式除湿模式的切换，避免单一模式烘干的缺陷，具备更宽的烘干工艺适应性，实现高效节能烘干。

此外，本实用新型的烘干热泵系统为整体式结构，便于工业化生产和现场安装，结构紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型提供的一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统为空气能开式排湿模式时的结构示意图，其中还指示出该空气能模式的风流走向；

图3是本实用新型提供的一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统为闭式除湿模式时的结构示意图，其中还指示出该闭式除湿模式的风流走向。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合参见图1、图2和图3所示，本实用新型的优选实施例，一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其包括热泵机组，以及，根据风的流动区域划分为第一换热区1、第二换热区2、第三换热区3、兼用作通风通道的压缩机区4和回风区5。具体的，所述烘干热泵系统为设置在机壳6中的整体结构，所述第一换热区1、第二换热区2、第三换热区3、压缩机区4和回风区5均为由保温隔板7分隔形成的机体空腔。

所述热泵机组由压缩机18、膨胀阀、蒸发器8和冷凝器9构成，为单压缩机机组，结构简单，所述蒸发器8优选为翅片式换热器，设置在所述第一换热区1内，用于吸收第一换热区1内的空气热量；所述冷凝器9优选为翅片式换热器，设置在所述第二换热区2内，用于向第二换热区2内的空气释放热量；所述压缩机18优选为变频压缩机，设置在所述压缩机区4内，这样压缩机18工作时所产生的热量能够传递到流经压缩机区4的空气中，实现系统内空气预热。

所述第三换热区3设有第一风道和第二风道，具体的，所述第一风道和第二风道分别为表面式换热器中被导热壁面隔开的通道空间，所述压缩机区4与所述第二换热区2之间通过所述第一风道连通，所述第一换热区1与所述回风区之间通过所述第二风道连通。由此，当流经第一风道的干空气与流经第二风道的湿空气存在温差时，高温介质向低温介质传热，实现对湿空气进行预冷和热回收。

为方便向系统供给空气能热源，所述第一换热区1设有新风门10、第一风机11和排风口12。其中，第一风机11优选为变频风机，实现风量调节。

所述第二换热区2设有第二风机13和热风出口14，所述回风区5设有回风口15，所述热风出口14和所述回风口15分别与干燥室连通，从而使烘干热泵系统与干燥室之间构成循环回路，使系统所产生的热能充分利用到干燥室内。其中，第二风机13可以为定频风机或变频风机，而优选使用变频风机有利于实现风量调节。

所述第一换热区1与所述压缩机区4之间设有第一切换门16，所述第一切换门16具有两种开合状态，其中一种为打开所述第一换热区1和所述压缩机区4之间的通道并关闭所述排风口12，另一种为关闭所述第一换热区1和所述压缩机区4之间的通道并打开所述排风口12；所述第二换热区2与所述回风区5之间设有第二切换门17，所述第二切换门17具有两种开合状态，其中一种为打开所述第二换热区2和所述回风区5之间的通道并关闭所述第三换热区3的第二风道使所述第一换热区1与回气区断开，另一种为关闭所述第二换热区2和所述回风区5之间的通道并打开所述第三换热区3的第二风道使所述第一换热区1与回风区连通。由此，当所述第一切换门16关闭所述第一换热区1和所述压缩机区4之间的通道并打开所述排风口12时，所述新风门10和设置于干燥室的排湿门打开，所述第二切换门17打开所述第二换热区2和所述回风区5之间的通道，并关闭所述第三换热区3的第二风道使所述第一换热区1与回气区断开，此时所述烘干热泵系统切换为空气能开式排湿模式的烘干热泵系统；当所述第一切换门16打开所述第一换热区1和所述压缩机区4之间的通道，并关闭所述排风口12时，所述新风门10和设置于干燥室的排湿门关闭，所述第二切换门17关闭所述第二换热区2和所述回风区5之间的通道，并打开所述第三换热区3的第二风道使所述第一换热区1与回气区连通，此时所述烘干热泵系统切换为闭式除湿模式的烘干热泵系统。

为了便于控制各个风门的开合，所述第一切换门16、第二切换门17、新风门10和设置于干燥室的排湿门均优选为自动控制的电动门。

采用上述实施例的方案，本实用新型的结构简单且成本低，采用一套单压缩机热泵机组，通过合理布置风的流动区域，通过第一切换门16和第二切换门17的开合，实现空气能开式排湿模式和闭式除湿模式的切换。烘干热泵系统切换为空气能开式排湿模式时，新风在第一风机11的作用下从第一换热区1的新风门10进入，并经蒸发器8吸热后从排风口12排出，同时第二换热区2、干燥室和回风区5内的空气在第二风机13的作用下形成循环风(也即循环空气)，而热泵机组中的冷媒介质经蒸发器8从新风中吸收热量，并经冷凝器9向系统中循环空气放热，加热后的循环空气进入干燥室实现物料干燥。在该空气能模式的运行过程中，循环空气中的湿气越来越大，当湿度达到一定值时，烘干热泵系统切换为闭式除湿模式，利用第一换热区1中的蒸发器8将回风中的湿空气冷却到露点温度以下，析出水分后，再利用第二换热区2中的冷凝器9加热冷却后的干空气通过热风出口排入烘房(即干燥室)，从而达到对物料除湿干燥的目的。在该闭式除湿模式的运行过程中，利用第三换热区3的表面式换热器对从回风区5进入第一换热区1的湿空气进行余热回收并降温预冷，提升蒸发器8的除湿能力；同时对从压缩机区4进入第二换热区2的干空气进行升温预热，提升冷凝器9的加热效率，由此实现高效的余热回收，实现废气热能的资源化利用，高效节能。

综上可见，本实用新型能够在物料烘干的不同时间段实现空气能开式排湿模式和闭式除湿模式的切换，避免单一模式烘干的缺陷，具备更宽的烘干工艺适应性，实现高效节能烘干。此外，本实用新型的烘干热泵系统为整体式结构，便于工业化生产和现场安装，结构紧凑。

基于上述结构，本烘干热泵系统还包括控制模块，所述控制模块分别与所述热泵机组、第一风机11、第二风机13、第一切换门16和第二切换门17电连接，用于控制热泵机组启停、第一风机11和第二风机13的启停及风量、第一切换门16、第二切换门17、新风门10以及排湿门(一般设置于烘房顶)的开合。

更佳地，本实施例中，所述出风口14处设有第一温度传感器和第一湿度传感器，所述第一温度传感器和第一湿度传感器分别与所述控制模块电连接；所述回风口15处或烘房(即干燥室)内设有第二温度传感器和第二湿度传感器，所述第二温度传感器和第二湿度传感器分别与所述控制模块电连接。由此，本烘干热泵系统能够通过温度传感器和湿度传感器对系统送、回风的温、湿度进行实时检测，而控制模块能够根据该检测结果实时控制热泵机组、第一风机11、第二风机13、第一切换门16和第二切换门17的工作状态，从而实现空气能开式排湿与闭式除湿双模式自动切换，有效控制干燥过程中循环空气的温度及湿度的动态变化，保证了干燥物料的质量。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，包括热泵机组，以及根据风的流动区域划分的第一换热区、第二换热区、第三换热区、兼用作通风通道的压缩机区和回风区，所述热泵机组设有压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器，所述压缩机设置在所述压缩机区内，所述蒸发器设置在所述第一换热区内，所述冷凝器设置在所述第二换热区内，所述第三换热区设有第一风道和第二风道，所述压缩机区与所述第二换热区之间通过所述第一风道连通，所述第一换热区与所述回风区之间通过所述第二风道连通，所述第一换热区设有新风门、第一风机和排风口，所述第二换热区设有第二风机和热风出口，所述回风区设有回风口，所述热风出口和所述回风口分别与干燥室连通；

所述第一换热区与所述压缩机区之间设有第一切换门，所述第一切换门具有两种开合状态，其中一种为打开所述第一换热区和所述压缩机区之间的通道并关闭所述排风口，另一种为关闭所述第一换热区和所述压缩机区之间的通道并打开所述排风口；

所述第二换热区与所述回风区之间设有第二切换门，所述第二切换门具有两种开合状态，其中一种为打开所述第二换热区和所述回风区之间的通道并关闭所述第三换热区的第二风道使所述第一换热区与回气区断开，另一种为关闭所述第二换热区和所述回风区之间的通道并打开所述第三换热区的第二风道使所述第一换热区与回气区连通；

当所述第一切换门关闭所述第一换热区和所述压缩机区之间的通道并打开所述排风口时，所述新风门和设置于干燥室的排湿门打开，所述第二切换门打开所述第二换热区和所述回风区之间的通道并关闭所述第三换热区的第二风道使所述第一换热区与回风区断开，此时所述烘干热泵系统切换为空气能开式排湿模式的烘干热泵系统；

当所述第一切换门打开所述第一换热区和所述压缩机区之间的通道并关闭所述排风口时，所述新风门和设置于干燥室的排湿门关闭，所述第二切换门关闭所述第二换热区和所述回风区之间的通道并打开所述第三换热区的第二风道使所述第一换热区与回气区连通，此时所述烘干热泵系统切换为闭式除湿模式的烘干热泵系统。

2.如权利要求1所述的空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，所述烘干热泵系统为设置在机壳中的整体结构。

3.如权利要求2所述的空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，所述第一换热区、第二换热区、第三换热区、兼用作通风通道的压缩机区和回风区均为由保温隔板分隔形成的机体空腔。

4.如权利要求1所述的空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，所述第三换热区的第一风道和第二风道为表面式换热器中被导热壁面隔开的通道空间。

5.如权利要求1所述的空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，所述蒸发器与冷凝器均为翅片式换热器。

6.如权利要求1所述的空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，所述第一风机和第二风机为定频风机或变频风机。

7.如权利要求1所述的空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，所述压缩机为变频压缩机。

8.如权利要求1至7任一项所述的空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，所述第一切换门、第二切换门、新风门和设置于干燥室的排湿门均为电动门。

9.如权利要求8所述的空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块分别与所述热泵机组、第一风机、第二风机、第一切换门和第二切换门及新风门和排湿门电连接。

10.如权利要求9所述的空气能开式排湿与闭式除湿双模式的烘干热泵系统，其特征在于，所述热风出口处设有第一温度传感器和第一湿度传感器，所述第一温度传感器和第一湿度传感器分别与所述控制模块电连接；所述回风口处或干燥室内设有第二温度传感器和第二湿度传感器，所述第二温度传感器和第二湿度传感器分别与所述控制模块电连接。