CN109387075A - 热泵系统和热泵烘干装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵系统和热泵烘干装置。该热泵系统包括风机(1)、冷媒循环回路和蓄热回路，冷媒循环回路包括压缩机(2)、蒸发器(3)、冷凝器(4)和第一节流装置(5)，蓄热回路包括蓄热装置，蓄热装置用于吸收压缩机(2)和/或风机(1)的热量，冷媒流经蓄热回路，并将蓄热装置吸收的热量传输至冷媒循环回路。根据本发明的热泵系统，能够有效解决烘干装置在启动阶段、低环境温度下运行时制热不足，蒸发器出现结霜影响换热的问题。

Description

热泵系统和热泵烘干装置

技术领域

本发明属于烘干设备技术领域，具体涉及一种热泵系统和热泵烘干装置。

背景技术

目前多数现有热泵式干燥装置的空气循环大致如下：热泵系统中的冷凝器加热后的空气被风机送入衣物干燥室内，与湿负载进行热湿交换后的热湿空气被吸回到蒸发器处进行降温除湿，除湿后的空气再次由冷凝器加热并送入干燥室中，如此反复循环达到除湿烘干效果。

现有热泵烘干装置的热泵系统，大多是由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器简单的依次连接构成。运用这种热泵系统的烘干装置是最简单最基础的，虽然简单易实现，但是有很大局限性，不能很好的发挥出热泵烘干装置及其装置的制热烘干和制冷除湿性能，运行过程中压缩机和风机产生的大量热量排入外环境空气中，浪费了这部分热量还造成环境热污染，而且烘干装置在启动阶段、低环境温度下运行时，需要高功耗运行长时间才能达到烘干需求状态参数，蒸发器还容易结霜冻住影响换热。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种热泵系统和热泵烘干装置，能够有效解决烘干装置在启动阶段、低环境温度下运行时制热不足，蒸发器出现结霜影响换热的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种热泵系统，包括风机、冷媒循环回路和蓄热回路，冷媒循环回路包括压缩机、蒸发器、冷凝器和第一节流装置，蓄热回路包括蓄热装置，蓄热装置用于吸收压缩机和/或风机的热量，冷媒流经蓄热回路，并将蓄热装置吸收的热量传输至冷媒循环回路。

优选地，蓄热装置包括第一蓄热装置和第二蓄热装置，第一蓄热装置用于吸收压缩机的热量，第二蓄热装置用于吸收风机的热量。

优选地，蓄热回路的一端连接在冷凝器的出口端，另一端连接至压缩机的吸气端。

优选地，蓄热回路的一端连接在蒸发器的出口端，另一端连接至压缩机的吸气端。

优选地，蓄热回路上设置有第一控制阀，与蓄热回路并联的冷媒循环回路上设置有第二控制阀。

优选地，第一蓄热装置和第二蓄热装置并联。

优选地，第一蓄热装置所在的蓄热回路上设置有第二节流装置，第二蓄热装置所在的蓄热回路上设置有第三节流装置。

优选地，第一蓄热装置和第二蓄热装置串联。

优选地，蓄热回路上设置有第二节流装置。

优选地，压缩机的吸气端设置有气液分离器。

优选地，蓄热装置包括壳体、设置在壳体内的换热盘管以及填充在换热盘管与壳体之间的蓄热材料。

根据本发明的另一方面，提供了一种热泵烘干装置，包括干燥室、循环风道和上述的热泵系统，热泵系统的蒸发器和冷凝器沿着气流流动方向依次设置在循环风道内。

本发明提供的热泵系统，包括风机、冷媒循环回路和蓄热回路，冷媒循环回路包括压缩机、蒸发器、冷凝器和第一节流装置，蓄热回路包括蓄热装置，蓄热装置用于吸收压缩机和/或风机的热量，冷媒流经蓄热回路，并将蓄热装置吸收的热量传输至冷媒循环回路。该热泵系统能够回收压缩机和/或风机的热量，既节能又环保，还可以利用这些热量对冷媒进行加热，从而降低蒸发器所需吸收的热量，有效解决系统刚启动阶段和低环境温度下制热不足，蒸发器出现结霜影响换热，升温到目标参数状态时间长，整体烘干过程耗时长、能耗高的问题，还能利用冷媒给压缩机、风机起到散热作用。

附图说明

图1为本发明第一实施例的热泵系统的结构原理图；

图2为本发明第二实施例的热泵系统的结构原理图；

图3为本发明第三实施例的热泵系统的结构原理图。

附图标记表示为：

1、风机；2、压缩机；3、蒸发器；4、冷凝器；5、第一节流装置；6、第一蓄热装置；7、第二蓄热装置；8、第一控制阀；9、第二控制阀；10、第二节流装置；11、第三节流装置；12、气液分离器；13、干燥室；14、循环风道。

具体实施方式

结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，热泵系统包括风机1、冷媒循环回路和蓄热回路，冷媒循环回路包括压缩机2、蒸发器3、冷凝器4和第一节流装置5，蓄热回路包括蓄热装置，蓄热装置用于吸收压缩机2和/或风机1的热量，冷媒流经蓄热回路，并将蓄热装置吸收的热量传输至冷媒循环回路。

该热泵系统能够回收压缩机2和/或风机1的热量，既节能又环保，还可以利用这些热量对冷媒进行加热，从而降低蒸发器所需吸收的热量，有效解决系统刚启动阶段和低环境温度下制热不足，蒸发器出现结霜影响换热，升温到目标参数状态时间长，整体烘干过程耗时长、能耗高的问题，还能利用冷媒给压缩机2、风机1起到散热作用。

热泵系统可以单设置一个用于吸收压缩机2热量的蓄热装置，也可以单设置一个用于吸收风机1热量的蓄热装置，还可以分别在压缩机2和风机1外设置蓄热装置，同时吸收压缩机2和风机1的热量。

在本实施例中，蓄热装置包括第一蓄热装置6和第二蓄热装置7，第一蓄热装置6用于吸收压缩机2的热量，第二蓄热装置7用于吸收风机1的热量。通过设置两个蓄热装置，能够分别吸收压缩机2和风机1的热量，并利用所吸收的热量对冷媒进行加热，提高了热量的利用效率，降低了能源浪费，解决了整体烘干过程耗时长、能耗高的问题，还能同时利用冷媒给压缩机2、风机1起到散热作用。

蓄热回路的一端连接在冷凝器4的出口端，另一端连接至压缩机2的吸气端。冷媒在冷凝器4内换热之后，一部分流经蒸发器3蒸发后流回压缩机2的吸气端，另一部分流经蓄热装置与第一蓄热装置6和第二蓄热装置7换热之后，流回压缩机2的吸气端，流经第一蓄热装置6和第二蓄热装置7的冷媒吸收蓄热装置的热量，能够提高回流至压缩机内的冷媒温度，减小蒸发器3的热量需求，使得热泵系统在低温环境下运行时，可以提高系统制热能力，使得烘干装置能够快速达到烘干温度要求，运行效率和稳定性更高，避免蒸发器蒸发温度过低而导致结霜，影响烘干装置的换热性能和系统稳定性。

结合参见图1所示，根据本发明的第一实施例，第一蓄热装置6和第二蓄热装置7并联。在本实施例中，冷媒从冷凝器4的出口端流出后，进入蓄热回路，并在蓄热回路中分成两路，一路流经第一蓄热装置6进行换热，另一路流经第二蓄热装置7进行换热，之后两路冷媒交汇，并连接至压缩机2的回气端。

由于两路冷媒并联流动，因此能够更加充分地与两个蓄热装置进行换热，可以进一步提高冷媒与蓄热装置之间的换热效率，提高能源利用率。

优选地，第一蓄热装置6所在的蓄热回路上设置有第二节流装置10，第二蓄热装置7所在的蓄热回路上设置有第三节流装置11。冷媒在进入第一蓄热装置6之前，首先经过第二节流装置10进行节流，从而在到达第一蓄热装置6时，能够更加充分地吸收第一蓄热装置6内的热量，吸收热量更大，热量利用更加充分，还可以进一步提高冷媒对压缩机2的降温效果。同样地，冷媒在进入第二蓄热装置7之前，首先经过第三节流装置11进行节流，从而在到达第二蓄热装置7时，能够更加充分地吸收第二蓄热装置7内的热量，吸收热量更大，热量利用更加充分，还可以进一步提高冷媒对风机1的降温效果。

结合参见图2所示，根据本发明的第二实施例，第一蓄热装置6和第二蓄热装置7串联。在本实施例中，沿着冷媒流动方向，第二蓄热装置7设置在第一蓄热装置6上游，在进行换热时，冷媒会首先流经第二蓄热装置7，然后流经第一蓄热装置6，由于相对而言，风机1散发的热量会少于压缩机2散发的热量，因此，使得冷媒首先吸收风机1散发的热量进行，之后再吸收压缩机2散发的热量，能够使得冷媒在经过第二蓄热装置7之后，温度上升较低，因此能够更加充分地吸收第一蓄热装置6内的热量，结构设计更加合理，热量利用更加充分。

优选地，蓄热回路上设置有第二节流装置10，能够在冷媒在进入第一蓄热装置6和第二蓄热装置7之前，首先经过第二节流装置10进行节流，从而在到达第一蓄热装置6和第二蓄热装置7时，能够更加充分地吸收第一蓄热装置6和第二蓄热装置7内的热量，吸收热量更大，热量利用更加充分，还可以进一步提高冷媒对风机1和压缩机2的降温效果。

结合参见图3所示，根据本发明的第三实施例，其与第二实施例基本相同，不同之处在于，在本实施例中，蓄热回路的一端连接在蒸发器3的出口端，另一端连接至压缩机2的吸气端。在本实施例中，冷媒从蒸发器3流出后分成两路，其中一路直接经冷媒循环回路流回压缩机2的吸气端，另一端流经第一蓄热装置6和第二蓄热装置7换热之后流回压缩机2的吸气端。

优选地，蓄热回路上设置有第一控制阀8，与蓄热回路并联的冷媒循环回路上设置有第二控制阀9。第一控制阀8和第二控制阀9均为电磁阀。第一控制阀8可以控制蓄热回路的开闭以及冷媒流量大小，第二控制阀9能够控制冷媒循环回路的开闭以及冷媒流量大小，通过设置第一控制阀8和第二控制阀9，能够方便地调节蓄热回路和冷媒循环回路上的冷媒流量，使得冷媒温度调节更好地满足烘干需要，更加有效地提高烘干装置在启动阶段低温环境下的烘干性能。

优选地，压缩机2的吸气端设置有气液分离器12，冷媒流经蓄热装置之后进入到气液分离器12进行气液分离，从而有效地避免液态冷媒进入到压缩机2内而发生液击现象。

在本实施例中，蓄热装置包括壳体、设置在壳体内的换热盘管以及填充在换热盘管与壳体之间的蓄热材料。压缩机2和风机1运行过程产生的热量被其外表面包裹布置的蓄热装置中的蓄热材料吸收，蓄热材料再把热量传给盘管内的冷媒，冷媒吸收带走热量回到压缩机2继续循环，热量也可存储在蓄热装置中等需要时候再被冷媒带走利用，最终达到蓄热回收利用目的。

根据本发明的实施例，热泵烘干装置包括干燥室13、循环风道14和上述的热泵系统，热泵系统的蒸发器3和冷凝器4沿着气流流动方向依次设置在循环风道14内。

热泵烘干装置的工作过程如下：

在风机1的驱动下，湿热空气从干燥室13出风口排出来，先经过蒸发器3把湿热空气冷却成干冷空气析出冷凝水实现降温除湿，冷凝水落至两器底部的接水盘装置，凭借重力作用由冷凝水管排出，接着干冷空气经过冷凝器4加热变成干热空气，通过风机1从干燥室13进风口吹到室内，与湿负载接触传质传热带走湿负载中的水分形成湿热空气，通过风机1的吸力再从与干燥室13相连的出风口流出，经蒸发器3降温除湿，如此反复循环达到除湿干燥目的。

在此过程中，热泵系统的工作过程如下：

结合参见图1所示，压缩机2出来的高温高压冷媒经冷凝器4放热后分为两支流路，一路为冷媒循环回路，经第一节流装置5节流降压后到蒸发器3制冷除湿最后回到压缩机2，另一路为蓄热回路，冷媒分别经第二节流装置10、第三节流装置11节流降压后，分别流到第一蓄热装置6和第二蓄热装置7吸收热量后回到压缩机2，与冷媒循环回路共同组成完整循环回路。其中第二节流装置10、第三节流装置11可根据系统需要开闭蓄热回路或者改变蓄热回路中的冷媒流量。

结合参见图2所示，与方式1基本相同，冷媒循环回路一样，蓄热回路中只设置第二节流装置10，节流降压后的冷媒流过第二蓄热装置7吸热后接着流到第一蓄热装置6吸热完成后流到压缩机2。第二节流装置10起着与方式1相同的作用。

结合参见图3所示，与方式1、2不同的是，冷媒在蒸发器3蒸发吸热制冷除湿后呈低温低压状态，流出后一部分回到压缩机2为冷媒循环回路，另一部分为蓄热回路，依次第二蓄热装置7和第一蓄热装置6内吸热后回到压缩机2。第一控制阀8和第二控制阀9可控制冷媒循环回路和蓄热回路的开闭和冷媒流量大小。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种热泵系统，其特征在于，包括风机(1)、冷媒循环回路和蓄热回路，所述冷媒循环回路包括压缩机(2)、蒸发器(3)、冷凝器(4)和第一节流装置(5)，所述蓄热回路包括蓄热装置，所述蓄热装置用于吸收所述压缩机(2)和/或所述风机(1)的热量，冷媒流经所述蓄热回路，并将所述蓄热装置吸收的热量传输至所述冷媒循环回路。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述蓄热装置包括第一蓄热装置(6)和第二蓄热装置(7)，所述第一蓄热装置(6)用于吸收所述压缩机(2)的热量，所述第二蓄热装置(7)用于吸收所述风机(1)的热量。

3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述蓄热回路的一端连接在所述冷凝器(4)的出口端，另一端连接至所述压缩机(2)的吸气端。

4.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，所述蓄热回路的一端连接在所述蒸发器(3)的出口端，另一端连接至所述压缩机(2)的吸气端。

5.根据权利要求4所述的热泵系统，其特征在于，所述蓄热回路上设置有第一控制阀(8)，与所述蓄热回路并联的所述冷媒循环回路上设置有第二控制阀(9)。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述第一蓄热装置(6)和所述第二蓄热装置(7)并联。

7.根据权利要求6所述的热泵系统，其特征在于，所述第一蓄热装置(6)所在的蓄热回路上设置有第二节流装置(10)，所述第二蓄热装置(7)所在的蓄热回路上设置有第三节流装置(11)。

8.根据权利要求3至5中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述第一蓄热装置(6)和所述第二蓄热装置(7)串联。

9.根据权利要求8所述的热泵系统，其特征在于，所述蓄热回路上设置有第二节流装置(10)。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述压缩机(2)的吸气端设置有气液分离器(12)。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述蓄热装置包括壳体、设置在壳体内的换热盘管以及填充在所述换热盘管与所述壳体之间的蓄热材料。

12.一种热泵烘干装置，其特征在于，包括干燥室(13)、循环风道(14)和权利要求1至11中任一项所述的热泵系统，所述热泵系统的蒸发器(3)和冷凝器(4)沿着气流流动方向依次设置在所述循环风道(14)内。