CN210374330U - 一种带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其包括机体、热泵***、气体换热器，压缩机、冷凝器、主节流部件、加热蒸发器串联形成第一冷媒回路，压缩机、冷凝器、除湿节流阀、除湿蒸发器串联形成第二冷媒回路，三通变向电磁阀实现两冷媒回路切换；启动空气能加热模式和换气除湿模式时，三通变向电磁阀接通主节流部件和加热蒸发器，断开除湿蒸发器，启动蒸发除湿模式时，三通变向电磁阀接通除湿节流阀和除湿蒸发器，断开加热蒸发器，通过第一风阀、第二风阀、第三风阀的开闭，以及第一排风机、第二排风机、第三排风机、第四排风机的启停，改变气流方向，实现蒸发除湿、换气除湿、余热回收和空气能加热四种模式气流方向的切换。

Description

一种带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***

技术领域

本实用新型涉及烘干设备领域，特别是涉及一种带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***。

背景技术

烘干除湿是工业、农副业生产过程中的一个重要工序，同时烘干除湿是一个高能耗过程。高效节能和自动化的烘干除湿越来越受到市场和客户欢迎。热泵是一种热搬运装置，能够通过消耗一部分电能，使热能从低品位热源向高品位热源传递。热泵的能效(COP)值可达3.5以上，具有高效节能、低成本、无污染和易操作的特点。与传统的烘干方式相比较，热泵的烘干节能效果明显，而且保证了被干燥物料的品质。市场上常见的热泵除湿方式有两种：换气除湿和蒸发内循环除湿。烘干过程中，在加热和循环风作用下，随着温度不断上升，烘干房内的湿度会越来越大，此时需要除湿。传统除湿方式就是将烘干房内湿热气体直接排放到外界大气中。

众所周知，水蒸气中含有大量潜热，传统除湿方式造成大量的热量浪费，尤其在外界气温较低时，换气会迅速减低烘房内气温。虽然市场常见增设“气体换热器”用于外排气体的余热回收，实现一定程度的节能，但水蒸气潜热没有得到利用，仍然存在大量的浪费。而且，在烘干后期烘房内湿度变小，而外界空气湿冷情况下，换气除湿难以取得良好效果。当然，单纯的蒸发内循环除湿方式也存在不足。例如，在烘房内湿度较大且温度较高的条件下难以除湿析水，这是因为水蒸汽潜热大，需要释放出较多的热量才能凝结析水。

空气能加热和蒸发除湿两种模式结合。例如，201820219649.1公开了一种开式空气能与闭式除湿双功能的空气源热泵烘干机。该专利兼具开式空气能烘干与闭式除湿两种烘干功能模式，其包括机体和热泵机组,热泵机组包括压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器；其还包括热风送风机、新风引风机、电动风阀、双流道换热器和模式切换的风门机构。在开式空气能烘干工作状态时，充分利用空气能，对烘干房中的物料进行加热升温；在闭式除湿烘干工作状态时，一是对烘干房的空气进行循环除湿，二是吸收物料排出的水蒸汽中的显热和潜热，对循环风进行加热，进而对烘干房中的物料进行加热除湿。该专利结合空气能烘干和蒸发除湿双功能为一体，同时解决了加热问题和内循环闭式蒸发除湿问题，而且内部增设气体换热器，不仅节省热泵投资，而且适应不同的环境，除湿烘干效果好。不过，该专利仍然没有解决不同烘干阶段所需要的换气排湿和内循环蒸发除湿两种模式及其自动切换的问题。同时，该专利加热和除湿使用同一个蒸发器，难以同时保证加热和除湿的效果，而且要么吸热面积过小，要么无法凝结析水除湿。

201510737670.6公开了一种带除湿和废热利用的热泵烘干***。该专利通过一套热泵***，以及风门风机的启停来改变风道，实现除湿、加热和废热利用三种状态的切换，不仅节省热泵投资，而且适应不同的环境，除湿烘干效果好，但该专利通过一个蒸发器同时实现加热和蒸发除湿难以达到良好效果。主要原因在于：加热时蒸发器需要足够大的换热面积，以保证能充分高效吸收外界热量；而作为蒸发凝结析水时，很小的换热面积和通风量就足够了，换热面积和通风量大不但不会析水除湿，还容易引起高压报警。

市场上已有一种带加热和蒸发除湿的热泵烘干设备，其蒸发器分为两个，一个专门用于加热的大蒸发器，另一个为专门用于除湿的小蒸发器，通过电磁阀切换改变冷媒的流向来实现大小蒸发器之间的切换，从而实现加热和除湿方式的切换。该设备同时具备加热和蒸发内循环除湿两种模式，但是该类产品无法实现换气除湿，无法同时实现内除湿和外排湿两个功能，而且由于没有气体换热器，除湿效果也不明显。

因此，能否有一种烘干除湿设备，可以根据内部和外部的气体温度和湿度条件以及烘干阶段，进行空气能加热、内除湿、外除湿和余热回收四种模式的自动切换。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种快速、低成本的带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***。

本实用新型所采取的技术方案是：一种带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其包括机体，所述机体内安装有至少一套热泵***和至少一个气体换热器，所述热泵***包括压缩机、加热蒸发器、除湿蒸发器、冷凝器、除湿节流阀、主节流部件。

所述机体包括依次设置的第一腔体、第二腔体、第三腔体，所述第二腔体包括上腔体和下腔体，所述上腔体包括左腔室和右腔室，所述第一腔体上设置有第一入风口，所述左腔室上设置有第二入风口，所述右腔室上设置有第三入风口，所述第三腔体上设置有第四入风口，所述第一入风口和第二入风口为烘房外空气入口，所述第三入风口和第四入风口为烘房内气体入口；所述下腔体和第一腔体之间设置有第一风阀，所述左腔室与下腔体之间设置有第二风阀，所述第二入风口处设置有第三风阀。第一风阀用于控制烘房内气体向外界时气流的通断，第三风阀用于外界空气进入烘房内气流的通断，第二风阀用于烘房内气体除湿后再次进入烘房内气流的通断。

所述气体换热器安装在右腔室，所述气体换热器包括第一通道和第二通道，所述第三入风口与气体换热器第一通道的入口连通，所述气体换热器第一通道的出口与除湿蒸发器连通，所述除湿蒸发器的出口与下腔体连通；所述气体换热器第二通道的入口与左腔室相通，所述气体换热器第二通道的出口与第三腔体连通，所述加热蒸发器安装于第一腔体内，所述冷凝器安装于第三腔体内。

所述第一腔体上设置有第一出风口，所述第三腔体上设置有第二出风口，所述第一出风口的外侧设置有第一排风机，所述第二出风口的外侧设置有第二排风机，所述第一风阀的外侧设置有安装于第一腔体内的第三排风机，所述气体换热器与第三腔体之间安装有第四排风机，所述第四排风机安装于第三腔体内。

所述压缩机、冷凝器、主节流部件、加热蒸发器串联形成第一冷媒回路，所述压缩机、冷凝器、除湿节流阀、除湿蒸发器依次串联形成第二冷媒回路，所述主节流部件与除湿节流阀通过三通变向电磁阀并联设置，所述第一冷媒回路和第二冷媒回路通过三通变向电磁阀进行切换。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第二风阀的外侧设置有安装于左腔室内的第五排风机。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，还包括电加热装置，所述电加热装置安装于第三腔体内。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述气体换热器为间壁式换热器或热管换热器。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述气体换热器第一通道的出口与所述除湿蒸发器的入口之间安装有一个水冷降温的换热器。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第一入风口、第二入风口、第三入风口与第四入风口均设置有过滤装置。

本实用新型的有益效果：此带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其包括机体、热泵***、气体换热器，热泵***包括压缩机、加热蒸发器、除湿蒸发器、冷凝器、除湿节流阀、主节流部件，压缩机、冷凝器、主节流部件、加热蒸发器串联形成第一冷媒回路，压缩机、冷凝器、除湿节流阀、除湿蒸发器串联形成第二冷媒回路，通过三通变向电磁阀实现第一冷媒回路和第二冷媒回路切换，当启动空气能加热模式和换气除湿模式时，三通变向电磁阀接通主节流部件和加热蒸发器，同时断开除湿节流阀和除湿蒸发器，热泵***运行，当启动蒸发除湿模式时，三通变向电磁阀接通除湿节流阀和除湿蒸发器，断开主节流部件和加热蒸发器，通过第一风阀、第二风阀、第三风阀的开启和关闭，以及第一排风机、第二排风机、第三排风机、第四排风机的停止和运行，改变气流方向，实现蒸发除湿、换气除湿、余热回收和空气能加热四种模式气流方向的切换。

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，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的空气能加热模式工作示意图；

图3是本实用新型实施例的蒸发除湿模式工作示意图；

图4是本实用新型实施例的换气除湿模式工作示意图；

图5是本实用新型实施例的余热回收模式工作示意图。

具体实施方式

参照图1至图5，一种带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其包括机体，机体内安装有至少一套热泵***和至少一个气体换热器3，热泵***包括压缩机21、加热蒸发器22、除湿蒸发器23、冷凝器24、除湿节流阀26、主节流部件27。优选地，气体换热器3为间壁式换热器或热管换热器。压缩机21、加热蒸发器22、主节流部件27、冷凝器24依次串联形成第一冷媒回路，压缩机21、冷凝器24、除湿节流阀26、除湿蒸发器23依次串联形成第二冷媒回路；主节流部件27与除湿节流阀26通过三通变向电磁阀25并联设置，第一冷媒回路和第二冷媒回路通过三通变向电磁阀25进行切换。主节流部件27和除湿节流阀26一方面起到节流降压的作用，保证冷凝器24与加热蒸发器22、冷凝器和除湿蒸发器23之间的压力差，另一方面调节进入加热蒸发器22的制冷剂流量，以适应加热蒸发器22热负荷变化。

机体包括依次设置的第一腔体4、第二腔体5、第三腔体6，第二腔体5包括上腔体51和下腔体52，上腔体51包括左腔室和右腔室，第一腔体4上设置有第一入风口41，左腔室上设置有第二入风口，右腔室上设置有第三入风口，第三腔体6上设置有第四入风口61，第一入风口41和第二入风口为烘房外空气入口，第三入风口和第四入风口61为烘房内气体入口。具体地，在本实施例中，第一入风口41设置在第一腔体4上，第二入风口设置在左腔室的顶部或侧面，第三入风口设置在右腔室的顶部或侧面，第四入风口61设置在第三腔体6上。下腔体52和第一腔体4之间设置有第一风阀71，左腔室的底端设置有第二风阀72，第二入风口处设置有第三风阀73。还包括电加热装置，电加热装置安装于第三腔体6内。电加热装置可与冷凝器24一同加热进入烘房内气体，加快烘干过程。优选地，在第一入风口41、第二入风口、第三入风口和第四入风口61处均设置有过滤装置，过滤装置可以使进入该烘干***的外界空气和烘房内气体保持洁净，减少气体中的粉尘。

气体换热器3安装在右腔室，气体换热器3包括第一通道和第二通道，第三入风口与气体换热器3第一通道的入口连通，气体换热器3第一通道的出口与除湿蒸发器23连通，除湿蒸发器23的出口与下腔体52连通；气体换热器3第二通道的入口与左腔室相通，气体换热器3第二通道的出口与第三腔体6连通，加热蒸发器22安装于第一腔体4内，冷凝器24安装于第三腔体6内。

第一腔体4上设置有第一出风口42，第三腔体6上设置有第二出风口62，第一出风口42的外侧设置有第一排风机81，第二出风口62的外侧设置有第二排风机82，第一风阀71的外侧设置有安装于第一腔体4内的第三排风机83，气体换热器3与第三腔体6之间安装有第四排风机84，第四排风机84安装于第三腔体6内。可选地，在第二风阀72的外侧设置有安装于左腔室内的第五排风机，在蒸发内循环除湿模式时可以加快气体流动，加快除湿速度。

此带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其包括机体、热泵***、气体换热器3，热泵***包括压缩机21、加热蒸发器22、除湿蒸发器23、冷凝器24、除湿节流阀26、主节流部件27，压缩机21、冷凝器24、主节流部件27、加热蒸发器22串联形成第一冷媒回路，压缩机21、冷凝器24、除湿节流阀26、除湿蒸发器23串联形成第二冷媒回路，通过三通变向电磁阀25实现第一冷媒回路和第二冷媒回路切换，当启动空气能加热模式和换气除湿模式时，三通变向电磁阀25接通主节流部件27和加热蒸发器22，同时断开除湿蒸发器23，热泵***运行，当启动蒸发除湿模式时，三通变向电磁阀25接通除湿节流阀26和除湿蒸发器23，断开加热蒸发器22，通过第一风阀71、第二风阀72、第三风阀73的开启和关闭，以及第一排风机81、第二排风机82、第三排风机83、第四排风机84的停止和运行，改变气流方向，实现蒸发除湿、换气除湿、余热回收和空气能加热四种模式气流方向的切换。

工作过程如下：

参照图2，空气能加热模式，烘房内温度低，湿度低时，启动空气能加热模式。此时，三通变向电磁阀25接通主节流部件27和加热蒸发器22，关断除湿蒸发器23，第一冷媒回路接通，第二冷媒回路切断，第一排风机81和第二排风机82启动运行。加热流程：外部空气自第一入风口41进入，流经加热蒸发器22，被加热蒸发器22吸热后，自第一出风口42排入外界空气中，同时烘房内气体自第四入风口61流经冷凝器24，压缩机21将吸收的热量通过第一冷媒回路传递到冷凝器24，冷凝器24将烘房内气体加热，加热后的烘房内气体通过第二出风口62进入烘房内。

参照图3，蒸发内循环除湿模式，烘房温度偏高、湿度低时，或外接空气湿度大时，或两种情况同时存在时，启动蒸发内循环除湿模式。此时，启动热泵***，三通变向电磁阀25接通除湿节流阀26和除湿蒸发器23，断开加热蒸发器22，第一冷媒回路切断，第二冷媒回路接通，第一排风机81和第三排风机83停止，第二排风机82和第四排风机84启动运行，第二风阀72开通，第一风阀71和第三风阀73关断。蒸发除湿流程：烘房内气体自第三入风口进入气体换热器3的第一通道内，流经气体换热器3的第一通道，进入除湿蒸发器23，通过第二风阀72，进入气体换热器3的第二通道，然后流经冷凝器24，最后自第二出风口62进入烘房内。蒸发除湿过程：烘房内的湿热气体，在气体换热器3的第一通道内首先释放热量给气体换热器3的第二通道内已经降湿降温的气体，降温析水后流经除湿蒸发器23再次降温析水除湿，形成温度较低的湿冷气体，湿冷气体经第二风阀72，进入气体换热器3的第二通道，气体换热器3的第二通道内的气体吸收刚进入气体换热器3第一通道的烘房内湿热气体的热量升温后，流经冷凝器24再次升温，自第二出风口62流入烘房内。

在上述除湿过程中，气体换热器3对除湿起到至关重要的作用，除湿前后的气流通过气体换热器3的第一通道和气体换热器3的第二通道在此换热，对气体换热器3的第一通道的湿热气体进行预冷析水除湿，同时通过气体换热器3的第二通道除湿后的气体进行预热，该气体换热器3与热泵***结合，达到很好的除湿效果。而且可以在气体换热器3第一通道的出口与除湿蒸发器23的入口之间安装一个水冷降温的换热器，增强除湿效果。

参照图4，换气除湿模式，烘房温度偏高、湿度高时，启动换气除湿模式，此时热泵***运行。此时三通变向电磁阀25接通主节流部件27加热蒸发器22，关断除湿蒸发器23，第一冷媒回路接通，第二冷媒回路切断，第一排风机81、第二排风机82、第三排风机83、第四排风机84启动运行，第一风阀71、第三风阀73开通，第二风阀72关断。换气流程：外部空气自第二入风口流经气体换热器3的第二通道和冷凝器24，在气体换热器3的第二通道内和冷凝器24处吸收外排气体热量，自第二出风口62进入烘房内；同时，烘房内气体经第三入风口流经气体换热器3的第一通道和加热蒸发器22，在气体换热器3的第一通道和加热蒸发器22处释放热量给外部空气后，经第一出风口42排入外界空气中。

参照图5，余热回收模式，换气而无需启动热泵***时，启动余热回收模式。此时，该模式热泵***停止，第一冷媒回路和第二冷媒回路都断开，第一排风机81、第二排风机82、第三排风机83、第四排风机84启动运行，第一风阀71、第三风阀73开通，第二风阀72关断。换气时，进入烘房内的外界空气与外排的废气在气体换热器3进行换热，废气的热量被新鲜风流回收，此时，热泵***停止运行，仅仅通过气体换热器3回收热量。余热回收流程：烘房内的废气自第三入风口流经气体换热器3的第一通道内释放热量后经第一出风口42排入外界，外界的空气自第二入风口流经气体换热器3的第二通道吸收热量后，自第二出风口62流入烘房内。

当烘房内的温度和湿度满足使用范围要求时，关闭该烘干***。

当然，本实用新型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实用新型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 (6)

1.一种带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其特征在于：包括机体，所述机体内安装有至少一套热泵***和至少一个气体换热器(3)，所述热泵***包括压缩机(21)、加热蒸发器(22)、除湿蒸发器(23)、冷凝器(24)、除湿节流阀(26)、主节流部件(27)；

所述机体包括依次设置的第一腔体(4)、第二腔体(5)、第三腔体(6)，所述第二腔体(5)包括上腔体(51)和下腔体(52)，所述上腔体(51)包括左腔室和右腔室，所述第一腔体(4)上设置有第一入风口(41)，所述左腔室上设置有第二入风口，所述右腔室上设置有第三入风口，所述第三腔体(6)上设置有第四入风口(61)，所述第一入风口(41)和第二入风口为烘房外空气入口，所述第三入风口和第四入风口(61)为烘房内气体入口；所述下腔体(52)和第一腔体(4)之间设置有第一风阀(71)，所述左腔室与下腔体(52)之间设置有第二风阀(72)，所述第二入风口处设置有第三风阀(73)；

所述气体换热器(3)安装在右腔室，所述气体换热器(3)包括第一通道和第二通道，所述第三入风口与气体换热器(3)第一通道的入口连通，所述气体换热器(3)第一通道的出口与除湿蒸发器(23)连通，所述除湿蒸发器(23)的出口与下腔体(52)连通；所述气体换热器(3)第二通道的入口与左腔室相通，所述气体换热器(3)第二通道的出口与第三腔体(6)连通，所述加热蒸发器(22)安装于第一腔体(4)内，所述冷凝器(24)安装于第三腔体(6)内；

所述第一腔体(4)上设置有第一出风口(42)，所述第三腔体(6)上设置有第二出风口(62)，所述第一出风口(42)的外侧设置有第一排风机(81)，所述第二出风口(62)的外侧设置有第二排风机(82)，所述第一风阀(71)的外侧设置有安装于第一腔体(4)内的第三排风机(83)，所述气体换热器(3)与第三腔体(6)之间安装有第四排风机(84)，所述第四排风机(84)安装于第三腔体(6)内；

所述压缩机(21)、冷凝器(24)、主节流部件(27)、加热蒸发器(22)串联形成第一冷媒回路，所述压缩机(21)、冷凝器(24)、除湿节流阀(26)、除湿蒸发器(23)串联形成第二冷媒回路，所述主节流部件(27)与除湿节流阀(26)通过三通变向电磁阀(25)并联设置，所述第一冷媒回路和第二冷媒回路通过三通变向电磁阀(25)进行切换。

2.根据权利要求1所述的带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其特征在于：所述第二风阀(72)的外侧设置有安装于左腔室内的第五排风机。

3.根据权利要求1所述的带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其特征在于：还包括电加热装置，所述电加热装置安装于第三腔体(6)内。

4.根据权利要求1所述的带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其特征在于：所述气体换热器(3)为间壁式换热器或热管换热器。

5.根据权利要求1所述的带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其特征在于：所述气体换热器(3)第一通道的出口与所述除湿蒸发器(23)的入口之间安装有一个水冷降温的换热器。

6.根据权利要求1所述的带蒸发除湿和换气除湿的空气源热泵烘干***，其特征在于：所述第一入风口(41)、第二入风口、第三入风口和第四入风口(61)处均设置有过滤装置。

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