基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统及其控制方法

本发明属于热泵产品设计和运行控制，尤其涉及一种基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统及其控制方法。

背景技术：

1、发展可再生能源为主的低碳能源是实现能源可持续发展的必由之路。热泵烘干成为工业、农业等领域替代燃煤等传统烘干形式的主要技术，具有降低能源消耗，减少碳排放的显著优势，应用前景广阔空间。

2、发明人发现，传统的闭式烘干系统，在烘干过程中，由于压缩机功耗的堆积，导致烘房内显热和潜热过高，进而多采取排气扇换气的方式排热或排湿，然而，排气扇的设置造成了能源浪费，且带有排气扇的传统的闭式烘干系统不能根据物料干燥工艺需求来控制温度、湿度和升温时间等参数，导致物料过程不可控；同时，当常温新风进入烘房时，也会引起烘房温度、湿度的波动，尤其是冬季进风温度过低时会带来物料结冰的风险。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统及其控制方法，针对不同物料干燥工艺需求，能够独设置工作时间、烘干目标温度、目标湿度和目标升温时间等，按照不同运行模式，实现了机组高效、节能运行。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，采用如下技术方案：

3、一种基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，包括烘干房，以及设置在所述烘干房上的热泵烘干系统；所述热泵烘干系统包括除湿蒸发器和压缩机，所述除湿蒸发器上设置有除湿风机；

4、所述除湿蒸发器和压缩机连接有控制器，所述控制器被配置为，根据物料干燥工艺需求选在升温控制模式，根据烘干温度目标偏离度调节压缩机频率，以及根据、蒸发温度、露点温度和含湿量调整除湿风机频率。

5、进一步的，所述热泵烘干系统还包括回风口、冷凝器、烘干循环风机和送风口。

6、进一步的，所述回风口和所述送风口分别设置在所述烘干室的两端；所述回风口和所述送风口之间连接有通风道；通风道内设置有所述除湿蒸发器和所述除湿风机；所述送风口处设置所述冷凝器和所述烘干循环风机。

7、进一步的，所述除湿蒸发器和所述烘干循环风机之间连接的管道上，设置有节流元件和所述压缩机。

8、进一步的，物料干燥工艺对升温时间没要求时，采用快速升温模式，包括：设定烘干目标温度，目标相对湿度或含湿量；实时获取烘干温度、除湿蒸发器的蒸发温度、含湿量以及露点温度；当烘干房温度与烘干目标温度差值的绝对值，与烘干目标温度的比值小于或等于预设值时，切入智能控制运行；切入智能控制运行后，根据烘干温度目标偏离度调节压缩机频率，以及根据、蒸发温度、露点温度和含湿量调整除湿风机频率。

9、进一步的，切入智能控制运行后，若含湿量与目标含湿量差值，与目标含湿量的百分比小于或等于预设百分比，根据实时烘干温度，计算烘干温度目标偏离度，根据目标偏离度和调整系数的乘积调节压缩机频率；通过调整蒸发除湿风机频率满足预设要求；

10、若含湿量与目标含湿量差值，与目标含湿量的百分比大于预设百分比，通过降低蒸发除湿风机频率，使含湿量与目标含湿量差值，与目标含湿量的百分比小于或等于预设百分比。

11、进一步的，物料干燥工艺对升温时间有要求时，采用按时升温模式，包括：设定烘干目标温度，目标升温时间，以及目标相对湿度rh或含湿量；实时获取烘干温度、除湿蒸发器的蒸发温度、升温时间、含湿量以及露点温度；通过调整蒸发除湿风机频率控制除湿蒸发器的蒸发温度和露点温度满足预设条件；根据设定的目标温度和目标升温时间结合实时温度，计算设定升温速率；如果升温速率与设定升温速率的差值，与设定升温速率的比值小于或等于预设值，继续当前控制运行；如果升温速率与设定升温速率的差值，与设定升温速率的比值大于预设值，按照设定升温速率与调整系数的乘积调节压缩机频率，直至满足要求；调节压缩机频率后，若依旧不能满足要求，则将蒸发除湿风机频率调至最大，直至满足升温速率要求。

12、进一步的，当烘干房温度与烘干目标温度差值的绝对值，与烘干目标温度的比值小于或等于预设值时，切入智能控制运行；切入智能控制运行后，根据烘干温度目标偏离度调节压缩机频率，以及根据、蒸发温度、露点温度和含湿量调整除湿风机频率。

13、进一步的，切入智能控制运行后，若含湿量与目标含湿量差值，与目标含湿量的百分比小于或等于预设百分比，根据实时烘干温度，计算烘干温度目标偏离度，根据目标偏离度和调整系数的乘积调节压缩机频率；通过调整蒸发除湿风机频率满足预设要求；

14、若含湿量与目标含湿量差值，与目标含湿量的百分比大于预设百分比，通过降低蒸发除湿风机频率，使含湿量与目标含湿量差值，与目标含湿量的百分比小于或等于预设百分比。

15、为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统控制方法，采用如下技术方案：

16、一种基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统控制方法，采用了如第一方面中所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，包括：所述除湿蒸发器和压缩机连接有控制器，所述控制器被配置为，根据物料干燥工艺需求选在升温控制模式，根据烘干温度目标偏离度调节压缩机频率，以及根据、蒸发温度、露点温度和含湿量调整除湿风机频率。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、1、本发明中，在烘干房上的烘干房上设置的热泵烘干系统，包括除湿蒸发器和压缩机，所述除湿蒸发器上设置有除湿风机；所述除湿蒸发器和压缩机连接有控制器，所述控制器被配置为，根据物料干燥工艺需求选在升温控制模式，根据烘干温度目标偏离度调节压缩机频率，以及根据、蒸发温度、露点温度和含湿量调整除湿风机频率。相比传统闭式烘干系统，不设置排气扇，大大减小了热湿空气排除和新风进入所产生的热量损失；针对不同物料干燥工艺需求，能够独设置工作时间、烘干目标温度、目标湿度和目标升温时间等，按照不同运行模式，实现了机组高效、节能运行。

19、2、本发明采用自调节、无换气的闭式烘干热泵系统，相比传统闭式烘干系统，不设置排气扇，大大减小了热湿空气排除和新风进入所产生的热量损失，运行安全、稳定，节能效果显著.

20、3、本发明的烘干过程，通过蒸发除湿风机对蒸发温度的自调节，实现根据烘干工艺对环境温度变化需求的实时响应，灵活性强，实现自动控制，能够达到更好的烘干效果，系统简单，适用性强；能够助力热泵烘干企业产品升级，推动热泵烘干技术高效应用和良性发展。

技术特征：

1.基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，其特征在于，包括烘干房，以及设置在所述烘干房上的热泵烘干系统；所述热泵烘干系统包括除湿蒸发器和压缩机，所述除湿蒸发器上设置有除湿风机；

2.如权利要求1所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述热泵烘干系统还包括回风口、冷凝器、烘干循环风机和送风口。

3.如权利要求2所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述回风口和所述送风口分别设置在所述烘干室的两端；所述回风口和所述送风口之间连接有通风道；通风道内设置有所述除湿蒸发器和所述除湿风机；所述送风口处设置所述冷凝器和所述烘干循环风机。

4.如权利要求3所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，其特征在于，所述除湿蒸发器和所述烘干循环风机之间连接的管道上，设置有节流元件和所述压缩机。

5.如权利要求1所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，其特征在于，物料干燥工艺对升温时间没要求时，采用快速升温模式，包括：设定烘干目标温度，目标相对湿度或含湿量；实时获取烘干温度、除湿蒸发器的蒸发温度、含湿量以及露点温度；当烘干房温度与烘干目标温度差值的绝对值，与烘干目标温度的比值小于或等于预设值时，切入智能控制运行；切入智能控制运行后，根据烘干温度目标偏离度调节压缩机频率，以及根据、蒸发温度、露点温度和含湿量调整除湿风机频率。

6.如权利要求5所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，其特征在于，切入智能控制运行后，若含湿量与目标含湿量差值，与目标含湿量的百分比小于或等于预设百分比，根据实时烘干温度，计算烘干温度目标偏离度，根据目标偏离度和调整系数的乘积调节压缩机频率；通过调整蒸发除湿风机频率满足预设要求；

7.如权利要求1所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，其特征在于，物料干燥工艺对升温时间有要求时，采用按时升温模式，包括：设定烘干目标温度，目标升温时间，以及目标相对湿度rh或含湿量；实时获取烘干温度、除湿蒸发器的蒸发温度、升温时间、含湿量以及露点温度；通过调整蒸发除湿风机频率控制除湿蒸发器的蒸发温度和露点温度满足预设条件；根据设定的目标温度和目标升温时间结合实时温度，计算设定升温速率；如果升温速率与设定升温速率的差值，与设定升温速率的比值小于或等于预设值，继续当前控制运行；如果升温速率与设定升温速率的差值，与设定升温速率的比值大于预设值，按照设定升温速率与调整系数的乘积调节压缩机频率，直至满足要求；调节压缩机频率后，若依旧不能满足要求，则将蒸发除湿风机频率调至最大，直至满足升温速率要求。

8.如权利要求7所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，其特征在于，当烘干房温度与烘干目标温度差值的绝对值，与烘干目标温度的比值小于或等于预设值时，切入智能控制运行；切入智能控制运行后，根据烘干温度目标偏离度调节压缩机频率，以及根据、蒸发温度、露点温度和含湿量调整除湿风机频率。

9.如权利要求8所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，其特征在于，切入智能控制运行后，若含湿量与目标含湿量差值，与目标含湿量的百分比小于或等于预设百分比，根据实时烘干温度，计算烘干温度目标偏离度，根据目标偏离度和调整系数的乘积调节压缩机频率；通过调整蒸发除湿风机频率满足预设要求；

10.基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统控制方法，其特征在于，采用了如权利要求1-9任一项所述的基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统，包括：所述除湿蒸发器和压缩机连接有控制器，所述控制器被配置为，根据物料干燥工艺需求选在升温控制模式，根据烘干温度目标偏离度调节压缩机频率，以及根据、蒸发温度、露点温度和含湿量调整除湿风机频率。

技术总结本发明属于热泵产品设计和运行控制技术领域，提出了一种基于无换气和自调节的闭式热泵烘干系统及其控制方法，在烘干房上的烘干房上设置的热泵烘干系统，包括除湿蒸发器和压缩机，所述除湿蒸发器上设置有除湿风机；所述除湿蒸发器和压缩机连接有控制器，所述控制器被配置为，根据物料干燥工艺需求选在升温控制模式，根据烘干温度目标偏离度调节压缩机频率，以及根据、蒸发温度、露点温度和含湿量调整除湿风机频率。本发明不设置排气扇，大大减小了热湿空气排出和新风进入所产生的热量损失，针对不同物料干燥工艺需求，能够独设置工作时间、烘干目标温度、目标湿度和目标升温时间等，按照不同运行模式，实现了高效、节能运行。技术研发人员：梁士民,闫月茹,林春文,高学锋,王哲,田晓慧,姚俊平,林均钊,江庚兴,向征,颜振伟,吕章锦,游家桥受保护的技术使用者：青岛理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15