[发明专利]一种空气开路循环热泵干衣柜

说明书

技术领域

本发明涉及干燥装置设计技术领域，尤其涉及一种空气开路循环热泵干衣柜。

背景技术

热泵，作为一种热量的搬运工具，作为一种提高土壤、空气、水中的低品位热量品质以获得较高品位热量的设备，在节能减排的背景下，在采暖、热水、干燥等领域，获得了越来越广泛的应用。热泵节能的本质就是注入少量的电能来驱动压缩机，通过压缩机的吸排气操作，将在蒸发器中吸收了大量低品位热量的低压制冷剂气体，压缩成高压气体进入冷凝器实现高温位放热。

通常，把确定工况下的热泵冷凝器放热功率与压缩机吸入的电功率的比值，叫做热泵的能效比。在标准工况下，这个能效比一般在4附近，也就是水1kw的电功率输入，可以将土壤、空气、水中3kw左右的低品位热量搬运到人们所需要的高温位去，进行加热、干燥等作业，并且在高温位获得由低品位热量和压缩机功率所组成的总量4kw左右的加热功率。

热泵的节能特点，使之在采暖、热水、干燥等等领域，获得了广泛的应用。其中，含湿物料的干燥，需要巨量热量，是耗能大户。将含湿物料进行加热干燥时，在干燥作业之后，产生了大量低品位热湿空气，如果能够使用热泵技术对这些低品位热湿空气进行热湿回收，既节约了巨量能量，又减少了热湿空气对环境的污染，具有重要的经济价值和环境意义。

当含湿物料被加热干燥时，在干燥的早期阶段即恒速干燥阶段，物料水分蒸发所需的热量完全来自干燥空气，物料的表面温度等于空气的湿球温度。此时的干燥速率也即物料表面非结合水的蒸发速率很高，并且与物料的性质和含水量无关，仅取决于干燥器的结构以及干燥空气的流速；干燥所汽化的水分，全部为非结合水分。在恒速干燥阶段，干燥空气作“等焓”变化，空气的焓值（能量密度）不变，但干燥空气温度下降幅度大、相对湿度和绝对含湿量快速增加，干燥空气的显热转变成了水蒸汽的潜热，空气的湿负荷快速增大。在完成干燥操作之后，携带了大量湿负荷（水蒸汽）的湿热空气，如果直接排入环境，将造成能源的大量浪费。

以热泵干衣机为例，现有的热泵干衣机，大都采用空气闭路循环方式。空气闭路循环热泵干衣机用于间歇式的潮湿衣物干燥作业时，也即潮湿衣物先后被“一笼一笼”地（间歇式地）放置在热泵冷凝器之后的干燥空气中进行干燥去湿时，空气经冷凝器加热成高温度、低湿度的干燥空气，流过潮湿衣物进行干燥作业；在干燥过程的早期阶段即恒速干燥阶段，干燥空气作“等焓”变化，空气的焓值（能量密度）不变，但干燥空气温度大幅下降、相对湿度和绝对含湿量快速增加，干燥空气的显热转变成了水蒸汽的潜热，空气的湿负荷快速增大。在完成干燥操作之后，携带了大量湿负荷（水蒸汽）的湿热空气，流进热泵蒸发器，在蒸发器中放热降温，当湿热空气温度下降到相应的湿空气露点温度以下，空气中的水蒸汽在蒸发器上放热冷凝析出。经过蒸发器析出了部分水蒸汽的饱和空气，再次经冷凝器加热成高温度、低湿度的干燥空气，进入下一个干燥循环。

但是，在降速干燥阶段，潮湿衣物已经失去多数水分，接近“烘干”状态；在降速干燥阶段，热泵干衣机里的空气闭路循环，冷凝器加热后的高温度、低湿度干燥空气流过衣物时依然作“等焓”变化，空气的焓值（能量密度）不变，但在降速干燥阶段干燥空气流过衣物之后的温度的下降幅度、相对湿度和绝对含湿量的增加幅度与恒速干燥阶段相比，都出现明显收窄；在完成对衣物的干燥作业之后，干燥空气温度的下降不多、湿含量（水蒸汽）的增幅不大，干燥空气相应的露点温度比较低；干燥空气流进热泵蒸发器并在蒸发器中放热降温，但温度很难下降到相应的露点温度以下，降温后空气的相对湿度虽然有所增加但不可能达到“饱和”状态，空气中水蒸汽难以在蒸发器上放热冷凝析出；经过蒸发器降温但没有水蒸汽放热冷凝析出的不饱和空气，再次被冷凝器加热成高温度、低湿度的干燥空气进行闭路循环，在“高温”状态下无效运行，严重降低了降速干燥阶段的热泵干燥效果并且连续推高闭路循环空气的整体温度水平。

虽然降速干燥阶段的“潮湿衣物”上的水分大多数已经蒸发，已经接近“干燥”，但还没有完全干燥，干燥任务还没有最终完成。如果没有水蒸汽在蒸发器上放热冷凝析出，就没有真正完成降速干燥阶段的干燥除湿，就没有解决潮湿衣物干燥的“最后一公里”问题；高温空气继续进行闭路循环，只是热泵系统在“高温”状态下的持续无效运行而已。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种空气开路循环热泵干衣柜，包括干燥间、设备间和设置在设备间内的热泵干燥系统，所述干燥间与所述设备间间隔开；