一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統的製作方法

2023-06-03 16:48:36 1

專利名稱：一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用空氣源熱泵獲得直流高溫熱風進行工業化加熱或烘乾的裝置。
背景技術：
循環風是指全部或部分迴風再進入同一進風中的風流。直流風是循環風的相對概念。現有技術中很多地方採用60-80°C高溫直流熱風進行加熱，例如一、麵條的大規模工業化生產，大多是將壓製成形的麵條放置在隧道式生產線上， 以熱風乾燥的方式進行，麵條以每分鐘數米的速度向前移動，要求連續的熱風風溫在70°C 左右對其進行乾燥，風溫越高，越有利於提高產能和品質。傳統的方法是以燃煤鍋爐加熱導熱油，將熱能送入隧道中的換熱器，在風機吹拂下產生70°C左右的熱風對麵條進行乾燥。二、印刷車間內的印刷設備包括印刷機、乾式複合機等。印刷油墨或複合膠水等要求在很短的時間內加熱固化，被印物品以每分鐘上百米或幾百米的印製速度進行，需要連續的熱風對印製部位進行加熱。現有印刷設備通過風機及管道將進風口吸取的環境中的空氣送至電加熱管進行加熱，再將熱空氣噴射至需要加熱的部位，使油墨中的有機溶劑迅速揮發或水性油墨中水份快速蒸發，油墨固化。然後混有大量汽態分子的水份或有機溶劑的熱空氣通過廢氣管道被排至室外。上述供熱方式存在以下不足笫一、電加熱管類形的電阻加熱能效比低，其能效比只能達到0. 85-0. 90左右；笫二、燃煤含有二氧化硫，遇水後變為硫酸(酸雨)酸化耕地，降低農產品質和產量，二氧化硫和酸雨還腐蝕建築、施備。同時還對環境造成消極影響。企業使用的燃煤鍋爐一般是一噸至四噸的小鍋爐，以媒介導熱方式進行間接加熱，其熱能利用率只能達到15-30範圍，熱能浪費大，不利於節能減排。現有技術也將空氣源熱泵裝置應用於生產和生活的加熱，在冷凝器風機的作用下，送出熱風至加熱室內，但其加熱能力或強度有限，直流風加熱方式獲得的熱風溫度較低，無法滿足80°C以上高溫的工業應用需要，只能以循環風的方式，將加熱室內空氣的溫度逐步提高。不能獲得高溫直流式熱風。

發明內容
為了解決上述弊端，本發明所要解決的技術問題是，研製開發一種能夠獲得直流高溫熱風進行工業化加熱或烘乾的空氣源熱泵系統，有利於節能減排。為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是，一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，由多臺空氣源熱泵組成，每臺空氣源熱泵主要由蒸發器、壓縮機、冷凝器、儲液器、節流裝置、工質循環管道組成，其特徵在於，多臺空氣源熱泵的冷凝器串聯形成冷凝器組進行多級加熱，需要加熱的空氣依次通過各臺空氣源熱泵冷凝器，各臺空氣源熱泵的冷凝器熱風溫度根據進風順序依次提高；冷凝器風機設置在所述冷凝器組的出風口端進行吸風式換熱。本發明的有益效果在於，克服了熱泵技術直流風方式加熱不能獲得高溫熱風的技術偏見，解決了以直流方式連繼提供85°C高溫熱風的問題。採用的技術方案是多臺空氣源熱泵裝置冷凝器組合串聯加熱，經過笫一臺熱泵冷凝器被加熱的風進入笫二臺熱泵冷凝器，再進入第三臺，如此類推，末端冷凝器出風口風溫能達到85°C，最高可達90°C或以上。作為本發明的一種優選，所述冷凝器組共用一臺冷凝器風機，多臺空氣源熱泵的冷凝器組合加熱可由一臺冷凝器風機執行換熱，減少了風機的能耗，降低了生產成本。作為一種改進的技術方案，多臺空氣源熱泵的冷凝器組合在一個殼體內，需要加熱的空氣依次通過各冷凝器。多件冷凝器安裝於一個殼體內，節約了製造成本。作為本發明的一種優選，3-5臺冷凝器串聯組合進行多級加熱。本發明採用多件冷凝器串聯構成的冷凝器組加熱空氣，按照由冷凝器組的進風口端到出風口端的順序排列，各件冷凝器分別稱之為第一件冷凝器、第二件冷凝
器......次末端冷凝器、末端冷凝器。其中，第二件冷凝器的工質冷凝溫度高於第一件，第
三件冷凝器的工質冷凝溫度高於第二件......，末端冷凝器的工質冷凝溫度最高，由於本
技術方案的目的是獲取85°C以上的熱風，末端冷凝器的工質冷凝溫度可以達到90°C甚至以上。由於冷凝溫度過高可能對系統產生消極影響如壓縮機功耗增加、製冷量減少、系統保護停機等。為了保障系統的正常、穩定運行，經多次反覆試驗研究，我們發現，可以單獨或組合採用以下兩種技術措施規避這種消極影響一、作為一種改進的技術方案，增設副管道將所述冷凝器組的末端冷凝器工質引出至副冷凝器進行再次冷凝後，送回末端冷凝器所在的空氣源熱泵的儲液器；可以選擇第一件冷凝器至次末端冷凝器的任意一件冷凝器作為所述副冷凝器，也可以新增設一件冷凝器作為所述副冷凝器。當所述副冷凝器是選自第一件冷凝器至次末端冷凝器的任意一件冷凝器時，該冷凝器所在的空氣源熱泵排氣溫度應不大於90°C，將所選的該冷凝器通過副管道與末端冷凝器進行上述連接；當所述副冷凝器是新增設的一件冷凝器時，該冷凝器可以不設置壓縮機、 蒸發器、儲液罐等主機設備，將新增設的該冷凝器通過副管道與末端冷凝器進行上述連接。所述副管道一端連接末端冷凝器的工質管道出口，另一端通過副冷凝器與末端冷凝器所在的空氣源熱泵的儲液器相連，將末端冷凝器流出的高溫工質引入副冷凝器中繼續參與換熱冷凝後，再流回末端冷凝器所在的空氣源熱泵的儲液器中。該技術方案的有益效果在於1、顯著降低了末端冷凝器的工質冷凝溫度和冷凝壓力，使冷凝溫度高出現有技術 30°C左右的工質在副冷凝器進一步冷卻，冷凝壓力降低，冷凝溫度降低，避免因冷凝溫度過高而出現壓縮機功耗大幅增加、製冷量減少及保護停機等現象。使熱空氣源泵冷凝溫90°C 及90°C以上時仍能正常工作，較好解決了末端空氣源熱泵提高熱風溫度帶來的冷凝溫度、 壓力過高的問題；2、高溫工質流入副冷凝器後釋放大量熱量，提高了副冷凝器溫度，通過提高副冷凝器溫度，達到提高其熱風溫度的目的。將對末端冷凝器所在的空氣源熱泵有害的熱能轉化為副冷凝器有用的熱能，增強了系統整體的制熱能力。二、增大空氣源熱泵裝置的儲液器的容量現有空氣源熱泵中，儲液器的作用是貯存由冷凝器流出的液體工質，穩定空氣源熱泵裝置中工質的循環量，滿足冬季和夏季不同工況的需要。其輸入功率為3-4匹的壓縮機配1. 2升容量的儲液器，5-8匹的壓縮機配1. 8升容量的儲液器，9匹的壓縮機配4. 0升容量的儲液器，10-12匹的壓縮機配5. 6升容量的儲液器。
作為本發明的一種改進，所述壓縮機的輸入功率為3-4匹時，所述儲液器的容量為1. 4-4. 2升；所述壓縮機的功率為5匹時，所述儲液器的容量為2. 0-6. 3升；所述壓縮機的功率為6匹時，所述儲液器的容量為2. 2-6. 3升；所述壓縮機的功率為7匹時，所述儲液器的容量為2. 9-6. 8升；所述壓縮機的功率為8匹時，所述儲液器的容量為2. 5-7. 5升；所述壓縮機的功率為9匹時，所述儲液器的容量為4. 4-9. 8升；所述壓縮機的功率為10-12匹時，所述儲液器的容量為6. 2-12升。使液態工質在儲液器中得到較好的冷卻，冷凝壓力降低，冷凝溫度降低，避免因冷凝溫度過高而大幅增加壓機功耗、減少製冷量的現象。較好解決了提高熱風溫度帶來的冷凝溫度、壓力過高的問題，創新了儲液器的功能和應用。該技術方案可以只針對末端或次末端冷凝器。也可以對所有冷凝器進行上述改進。下面將結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。


圖1為實施例1系統構成平面示意圖；圖2為實施例1串聯冷凝器組的內部結構示意圖(選擇第一件冷凝器至次末端冷凝器中的第二件冷凝器作為副冷凝器)；圖3為實施例1串聯冷凝器組的內部結構示意圖(新增設一件冷凝器作為副冷凝器)；圖4為實施例2系統構成平面示意圖；圖5為實施例2串聯冷凝器組的內部結構示意圖。
具體實施例方式實施例1 八色印刷機供熱改造項目項目原況一臺1050毫米寬度八色凹板印刷機，因排出的廢氣中含有大量有機溶劑，無法採用空氣源熱泵進行循環風方式加熱，採用空氣源熱泵以直流風方式加熱其風溫又達不到要求，故而採用電熱管加熱方式。電加熱功率每色30KW，分三檔，第一檔15KW， 第二檔9KW，笫三檔6KW，共為240KW，八色印刷溫度要求分別為60°C -62°C>60°C _62°C、 63 °C -66 °C >80 °C -83 °C。63 °C -66 °C >70 °C -73 °C >72 °C -75 °C >80 °C -83 °C。環境溫度 32 °C 時(下同)印刷乾燥加熱耗電每小時191度。採用本發明技術方案改造後情況參見圖1、2，反映本發明的一種具體結構，所述提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，印刷車間牆體118內裝置一臺1050毫米寬度八色凹板印刷機111 一共使用八臺六匹空氣源熱泵分兩組提供直流式高溫熱風。其中每臺空氣源熱泵由工質循環管道115連接的主機101和冷凝器組114兩部分組成，主機101由壓縮機(圖中省略)、節流裝置(圖中省略)、蒸發器和蒸發器風機(圖中省略)、儲液器123組成；八臺空氣源熱泵的冷凝器分為兩組構成兩個冷凝器組114，串聯進行四級加熱，冷凝器組114的內部結構參見圖2，四臺空氣源熱泵的冷凝器組合在一個殼體 120內，按照由冷凝器組114的進風口端到出風口端的順序排列，各件冷凝器分別稱之為 第一件冷凝器124、第二件冷凝器122、次末端冷凝器119、末端冷凝器125。需要加熱的空氣依次通過各件冷凝器，其中，第二件冷凝器122的工質冷凝溫度高於第一件冷凝器124， 次末端冷凝器119的工質冷凝溫度高於第二件冷凝器122，末端冷凝器125的工質冷凝溫度最高，冷凝器組114的出風口端通過熱風管113連接凹版印刷機111的各進風口 112，由凹版印刷機111配備的風機進行吸風式換熱。八色印刷機有八個進風口 112，每個冷凝器組 114向四個進風口 112供應熱風。完成加熱固化並含有大量有機溶劑的廢氣依次通過廢氣管道121和印刷機廢氣排放口 117排出車間外。主機101的蒸發器將外部空氣進行冷凝處理後通過冷風管道110送至車間內。為了避免末端冷凝器125的工質冷凝溫度過高對系統造成消極影響，本實施例增設副管道1 將冷凝器組114的末端冷凝器125的工質引出至第二件冷凝器122(此時，在第一件冷凝器1 至次末端冷凝器119中選擇第二件冷凝器122作為副冷凝器)進行再次冷凝後，送回末端冷凝器125所在的空氣源熱泵的儲液器123。作為另為一種實施方式，也可以新增設一件冷凝器作為所述副冷凝器。參見圖3， 與上段所述的不同之處在於，增設第二副管道127將冷凝器組114的末端冷凝器125的工質引出至新增設冷凝器128(此時，新增設冷凝器1 作為副冷凝器)進行再次冷凝後，送回末端冷凝器125所在的空氣源熱泵的儲液器123。採用上述技術方案，所述冷凝器組的出風口風溫86°C，八色印刷溫度要求分別為 60°C、62°C、64°C、83°C。65°C、71°C、72°C、82°C (進風口 112 處設置了調溫裝置，減少對中、 低溫印刷工位的熱風輸入量)，空氣源熱泵和風機每小時耗電52度，能效比為3. 67。與原有情況比較，相同車間相同設備在保持相同加熱效果的基礎上，每小時耗電量降低139度。 同時，大量的新風冷凝後通過冷風管道110送入車間，車間溫度降低的同時相對溼度降低， 體感舒適程度明顯改善，有機溶劑氣味明顯降低。實施例2 乾式複合機供熱改造項目項目原況1050毫米乾式複合機一臺，三個進風口的風速2000m3/h左右，要求高溫區80°C -83°C，中溫區71V _74°C，低溫區62°C _65°C。因排出的廢氣中含有有機溶劑， 無法採用空氣源熱泵進行循環風方式加熱，採用空氣源熱泵以直流風方式加熱其風溫又達不到要求，故而採用電熱管加熱方式。乾式複合機高溫區電熱管功率70KW，中溫區電熱管功率55KW，低溫區電熱管功率50KW，總電加熱功率175KW。環境溫度30°C時，高溫區加熱82V 耗電41度/小時，中溫區74°C耗電33度/小時，低溫區63°C耗電25度/小時，每小時加熱耗電共計99度。採用本發明技術方案改造後情況參見圖4、5，反映本發明的一種具體結構，所述提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，印刷車間牆體209內裝置一臺1050毫米乾式複合機208，一共使用四臺六匹空氣源熱泵提供直流式高溫熱風。其中每臺空氣源熱泵由工質循環管道202連接的主機201和冷凝器組205兩部分組成，主機201由壓縮機(圖中省略)、節流裝置(圖中省略)、蒸發器和蒸發器風機(圖中省略)、儲液器216組成；四臺空氣源熱泵的冷凝器構成冷凝器組205，串聯進行四級加熱，冷凝器組205的內部結構參見圖5，四臺空氣源熱泵的冷凝器組合在一個殼體211內，按照由冷凝器組205的進風口端到出風口端的順序排列，各件冷凝器分別稱之為第一件冷凝器 212、第二件冷凝器213、次末端冷凝器214、末端冷凝器215。需要加熱的空氣依次通過各件冷凝器，其中，第二件冷凝器213的工質冷凝溫度高於第一件冷凝器212，次末端冷凝器 214的工質冷凝溫度高於第二件冷凝器213，末端冷凝器215的工質冷凝溫度最高，冷凝器組205的出風口端通過熱風管206連接乾式複合機208的三個進風口 207，由乾式複合機208配備的風機進行吸風式換熱。完成加熱固化並含有大量有機溶劑的廢氣依次通過廢氣管道204和複合機廢氣排放口 203排出車間外。主機201的蒸發器將外部空氣進行冷凝處理後通過冷風管道210送至車間內。為了避免末端冷凝器215的工質冷凝溫度過高對系統造成消極影響，本例中壓縮機的功率為六匹，儲液器216的容量為2. 2-6. 3升；使液態工質在儲液器中得到較好的冷卻，冷凝壓力降低，冷凝溫度降低。採用上述技術方案，所述冷凝器組的出風口風溫87°C，乾式複合機208高溫區 82°C，中溫區73°C，低溫區65°C (進風口 207處設置了調溫裝置，減少對中、低溫複合工位的熱風輸入量)，空氣源熱泵和風機每小時耗電25. 5度，能效比為3. 88。與原有情況比較， 相同車間相同設備在保持相同加熱效果的基礎上，每小時耗電量降低73. 5度。同時，大量的新風冷凝後通過冷風管道210送入車間，車間溫度降低的同時相對溼度降低，體感舒適程度明顯改善，有機溶劑氣味明顯降低。由上可知，本發明冷凝器串聯使用的技術方案，由於解決了空氣源熱泵以直流風方式連繼提供85°C高溫熱風的問題。拓展了空氣源熱泵的應用空間和應用前景，在直流風空氣源熱泵加熱的領域取得了顯著的節能減排效益。
權利要求
1.一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，由多臺空氣源熱泵組成，每臺空氣源熱泵主要由蒸發器、壓縮機、冷凝器、儲液器、節流裝置、工質循環管道組成，其特徵在於，多臺空氣源熱泵的冷凝器串聯形成冷凝器組進行多級加熱，需要加熱的空氣依次通過各臺空氣源熱泵冷凝器，各臺空氣源熱泵的冷凝器熱風溫度根據進風順序依次提高；冷凝器風機設置在所述冷凝器組的出風口端進行吸風式換熱。
2.如權利要求1所述的一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，其特徵在於，所述冷凝器組共用一臺冷凝器風機。
3.如權利要求1所述的一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，其特徵在於，多臺空氣源熱泵的冷凝器組合在一個殼體內，需要加熱的空氣依次通過各冷凝器。
4.如權利要求1所述的一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，其特徵在於，3-5 臺冷凝器串聯組合進行多級加熱。
5.如權利要求1-4任一項所述的一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，其特徵在於，增設副管道將所述冷凝器組的末端冷凝器工質引出至副冷凝器進行再次冷凝後，送回末端冷凝器所在的空氣源熱泵的儲液器；可以選擇第一件冷凝器至次末端冷凝器的任意一件冷凝器作為所述副冷凝器，也可以新增設一件冷凝器作為所述副冷凝器。
6.如權利要求1-4任一項所述的一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，其特徵在於，所述壓縮機的輸入功率為3-4匹時，所述儲液器的容量為1. 4-4. 2升；所述壓縮機的功率為5匹時，所述儲液器的容量為2. 1-6. 3升；所述壓縮機的功率為6匹時，所述儲液器的容量為2. 2-6. 3升；所述壓縮機的功率為7匹時，所述儲液器的容量為2. 9-6. 8升；所述壓縮機的功率為8匹時，所述儲液器的容量為2. 5-7. 5升；所述壓縮機的功率為9匹時， 所述儲液器的容量為4. 4-9. 8升；所述壓縮機的功率為10-12匹時，所述儲液器的容量為 6. 2-12 升。
7.如權利要求5所述的一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，其特徵在於，所述壓縮機的輸入功率為3-4匹時，所述儲液器的容量為1. 4-4. 2升；所述壓縮機的功率為5 匹時，所述儲液器的容量為2. 1-6. 3升；所述壓縮機的功率為6匹時，所述儲液器的容量為 2. 2-6. 3升；所述壓縮機的功率為7匹時，所述儲液器的容量為2. 5-6. 8升；所述壓縮機的功率為8匹時，所述儲液器的容量為2. 5-7. 5升；所述壓縮機的功率為9匹時，所述儲液器的容量為4. 4-9. 8升；所述壓縮機的功率為10-12匹時，所述儲液器的容量為6. 2-12升。
全文摘要
本發明提供了一種提供直流式高溫熱風的空氣源熱泵系統，由多臺空氣源熱泵組成，多臺空氣源熱泵的冷凝器串聯形成冷凝器組進行多級加熱，需要加熱的空氣依次通過各臺空氣源熱泵冷凝器，各臺空氣源熱泵的冷凝器熱風溫度根據進風順序依次提高；冷凝器風機設置在所述冷凝器組的出風口端進行吸風式換熱。本發明克服了熱泵技術直流風方式加熱不能獲得高溫熱風的技術偏見，解決了空氣源熱泵以直流方式連繼提供85℃高溫熱風的問題。拓展了空氣源熱泵的應用空間和應用前景，在直流風空氣源熱泵加熱的領域取得了顯著的節能減排效益。
文檔編號F24H4/06GK102519139SQ20121001071
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月14日 優先權日2012年1月14日
發明者湯世國, 湯慧鑫 申請人:湖南省瀏陽市擇明熱工器材有限公司