解密闭环除湿式热泵干燥法的原理及其结构
热泵烘干作为热泵市场最为火热的细分领域之一，在讨论之前，我们不妨先了解几个关键词——热泵干燥：采用热泵技术，从空气中吸收能量，达到加热干燥的目的的一种干燥方式;闭环：待干燥物密闭在一个与外界隔绝的空间内，与外界不通风、不导热;除湿：将密闭空间内的空气中的水分冷凝排出，达到降低空气的相对湿度的目的。
闭环除湿方法，是经过多年的研究，突破了传统的干燥理念，以完全代替传统的开环蒸发干燥方法的新技术。其实际应用的一系列闭环除湿热泵干燥机，实现了百分百能量回收，已经大量应用在如粮食、果品、肉类制品、海产品、药材、食品行业、饲料行业、皮革、烟草、木材、酒店布草、家庭衣物、喷涂、电镀、塑料等行业，均取得超乎想象的良好效果。
闭环除湿热泵技术，一举解决了传统开环式热泵干燥的弊端
目前的热泵干燥基本上都是开环式，即待干燥物暴露或半暴露在大气中，给物品加热通风，将水分蒸发飘到大气中。此类干燥方法，在干燥的过程中，将热风和水蒸汽排走，而无论热风还是水蒸汽，实际上都是能量。所以，干燥过程实际上也是能量大量流失的过程，而且外界的粉尘等容易污染待干燥物，物品的有用成分(如芳香烃、脂肪酸等)容易流失到大气中，大大降低了物品的品质。开环式干燥一般来说需要的温度较高，湿度较大，需要经常翻动待干燥物，对物品的破坏较大。
在此背景下，闭环除湿热泵技术，一举解决了传统开环式热泵干燥的弊端。所谓闭环干燥，是指待干燥物密闭在隔热不透风的板房内，通过闭式风循环将水蒸汽在冷片上冷凝排出板房，达到除湿干燥的目的。因不排出水蒸汽和热风，因此，理论上不损失能量，效率非常高、能耗低、脱水效率达3.5公斤/度电以上，是开环干燥效率(脱水效率1.2公斤/度电)的几倍。
闭环干燥一定是除湿的，即通过降低板房内的相对湿度来达到加快干燥的目的，它的简要工作原理如下图：
▲部件说明：1.保温干燥板房/2.待干燥物/3.干燥的热风/4.湿润的热风/5.热泵干燥主机/6.冷凝水
如上图，由压缩机驱动的卡诺循环，在主机内形成15度的冷片和90度的热片，风机驱动板房内空气的循环，空气穿过热片后形成65度的热空气，加热待干燥物品，带出水分，成为潮湿的55度的热空气，穿过15度的冷片，冷凝成水珠，掉落集水盘，通过水管排出板房。脱水后的空气再穿过90度的热片，成为65度的热空气，如此循环，不断降低板房内的相对湿度，达到干燥的目的。
冷片吸收能量，热片释放能量，闭环干燥彻底解决了传统开环干燥的所有问题，具备显著的优点。
首先，排出去的只有水，没有能量流失，百分百能量回收，因此效率非常高，是开环方式的几倍，且效率跟外界温度和湿度完全无关，一年四季始终保持高能效，适合任何气候条件;
其次，外界粉尘无法进入，绝对卫生，达到药品级的干净程度，不会造成物品的有效成分流失，大大提高干燥物品的品质和级别，并可以实现低温快速干燥;此外，均匀的强风对流使得干燥物表面无水膜，保持干燥房内湿度低，保证干燥过程不发霉、不变质，更无需翻动物品，节约人工成本的同时，不破坏物品的功效和品相;
最后，机组采用内置式或一体式设计，安装简单、性能稳定，可单机/组网/网络连接兼容，全电脑智能控制系统，可实现远程监控，可编程温度、湿度、时间控制，可分段自动控制。
干燥要注意以下几组测试数据
干燥不同于热水，干燥是一门科学和艺术，不同物品对应不同的干燥曲线，如温度、湿度、时间，适用不同的干燥板房，务必请专业的人员设计和安装板房、货架、风道和设置合适参数。特别要注意以下几组测试数据：
1、首先要测定物品干燥特性
在大批量干燥前，必须先少量进行干燥特性的测试，一般是十几斤即可，实验出比较合适的干燥温度、湿度、时间曲线，测试出干燥的脱水率和最短时间。
脱水率的测试：(干燥前的重量—干燥后的重量)÷干燥前的重量，一般转成百分比。最短时间：从开始干燥至达到干品要求的时间，一般用小时或分钟计算。
▲以佛手瓜的干燥为例，其曲线图(@温度=60度)，从图中看出前6小时脱水70%，后六小时再脱水17%左右，总脱水率87%。
2.每次放置量的大小的计算
每次放置量 =(机器每小时的脱水量×物品干燥的预计时间)÷物品的脱水率。
预计时间不得少于干燥最短时间，对不容易变质的物品，预计干燥时间可以远远大于最短干燥时间，以减少装卸货的次数。物品干燥到了后期，含水量大大减少，体积和表面积减少，脱水难度大大加大，如果前期干燥的物品一直干燥下去，机器的效率无法发挥出来。因此，应该采用二段干燥法，即干燥到一定程度后，将几个板房的合在一起进行第二段的干燥。
为了增加表面积，提高水分蒸发速度，在保证通风的前提下，放置量多几倍也是可以的，但干燥时间相应加长。如以上佛手瓜的干燥曲线，前6小时已经脱水70%，后6小时再脱水17%即达到完全干燥，考虑员工上下班方便，设定12小时为前期脱水70%，后12小时为后期脱水17%。如选用威而信的WRH500A的干燥主机，耗电功率5KW，每小时脱水30斤，则每个板房每次放置量=(12小时X30斤/小时)/70%=515斤。
3.货架的设计
根据物品的大小、形状等特性，设计合适的货架，如有孔托盘、无孔托盘、挂杆、挂钩、传动带流水线式等等，主要考虑通风和效率，一般做成推车式。如上，每次放置量为515斤，假设切片后佛手瓜的比重为0.2,则对应的体积=1.29立方米;按25cm厚度，则需要约5.2平方米的面积，则将料车做成1780mm*3000mm的单层结构即可。
实际操作时，第一次只能放置以上计算量的50%，待实验结果满意后，才慢慢加大量，直至达到计算的量。
▲风道货架及物料托盘设计示意图
4.板房的设计
结合场地、产量设计单个、多个单排、多个双排等结构的板房，一般设计成多个双排板房，中间走廊和车道，板房内敷设定位导轨，料车在导轨上走动，减少摩擦阻力，提高配合精度，避免料车跟板房冲撞。
板房可以不带门，靠货架车上的隔热板做密封门，结构简单，成本低，使用方便。板房可采用50MM厚度的泡沫夹芯板，经济适用、组装灵活、快速和方便。接合处要打玻璃胶或聚氨酯密封，四周和每6米连接处要C型槽钢固定。
5.干燥房内部的防潮、防水和隔热处理
可根据实际情况现场布置，但要求地面做保温防潮处理;如果敷设了导轨，货架的承重全部在导轨上，则除开导轨的地面铺上普通的隔热材料(如泡沫)即可。
按照以上要求做出来的工程，基本上一次性可以达到设计要求。由于施工安装简单，造价低，效率高，不受环境温度和湿度的影响，闭环除湿式热泵干燥机得到干燥行业广大客户的认可，最终可能取代开环式热泵干燥。
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版权：由广东威而信实业有限公司提供。原刊登于《热泵市场》杂志第97期，由原作者授权本微独家传播。禁止任何形式转载，否则必投诉。该公司已经在海南、广东、江西、湖南等省安装了大量的闭环除湿式热泵干燥系统，厂家和用户都获得了非常好的效益，并与国家农业部规划设计院、海南省农业厅等政府部门建立了合作或推广应用。如有意向，直接在微信留言即可。
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▲本项目为北方某五星级酒店中央空调冬季采暖节能改造方案，该工程是酒店中央空调冬季采暖系统节能改造工程，酒店总建筑面积约6 万平方米，按照甲方提供的原设计院空调系统图纸，部分写字楼没有使用中央空调系统，大楼总采暖面积为21920m2，要求改造旧的燃煤锅炉采暖系统，在原来的基础上使用更节能环保的空气能热泵热水器机组。改造后2 种供热源互为备用，完美结合，完全保证供暖系统的有效率及安全行。
关键词：空气能、采暖、改造、燃煤锅炉