热泵烘干设备及控制方法与流程

1.本发明涉及烘干技术领域，尤其涉及一种热泵烘干设备及控制方法。


背景技术：

2.在空气潮湿的地区，衣服干燥需要借助于烘干设备。相较于电加热直排式干燥机，热泵烘干设备能够降低能耗。但现有的热泵烘干设备在烘干任务结束后，烘干筒内温度仍然较高，打开门会散发出热气，使用体验不佳。
3.因此，亟需一种热泵烘干设备及控制方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于：提供一种热泵烘干设备，能够提高用户体验。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.提供一种热泵烘干设备，包括外部冷凝器、外部风机、压缩机、内部冷凝器、内部风机和蒸发器，所述外部冷凝器的放热端、所述内部冷凝器的放热端、所述蒸发器的吸热端和所述压缩机依次连通，以形成制冷剂循环，所述外部风机能够朝向所述外部冷凝器吹风，所述内部风机能够朝向所述内部冷凝器吹风；
7.所述热泵烘干设备还包括烘干筒，所述烘干筒、所述蒸发器的放热端以及所述内部冷凝器的吸热端依次连通，以形成烘干气流循环。
8.作为热泵烘干设备的一种优选方案，还包括全热交换器，所述全热交换器具有交叉布置的第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道的入口连通于所述烘干筒，所述第一换热通道的出口连通于所述蒸发器的放热端的入口，所述第二换热通道的入口连通于所述蒸发器的放热端的出口，所述第二换热通道的出口连通于所述内部冷凝器的吸热端的入口。
9.作为热泵烘干设备的一种优选方案，还包括除湿转轮，所述除湿转轮的减湿端的入口连通于所述蒸发器的放热端的出口，所述除湿转轮的减湿端的出口连通于所述内部冷凝器的吸热端的入口，所述除湿转轮的增湿端的入口连通于所述烘干筒，所述除湿转轮的增湿端的出口连通于所述蒸发器的放热端的入口。
10.作为热泵烘干设备的一种优选方案，还包括全热交换器和除湿转轮，所述全热交换器具有交叉布置的第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道的入口连通于所述烘干筒，所述第一换热通道的出口连通于所述除湿转轮的增湿端的入口，所述除湿转轮的增湿端的出口连通于所述蒸发器的放热端的入口，所述蒸发器的放热端的出口连通于所述除湿转轮的减湿端的入口，所述除湿转轮的减湿端的出口连通于所述第二换热通道的入口，所述第二换热通道的出口连通于所述内部冷凝器的吸热端的入口。
11.作为热泵烘干设备的一种优选方案，还包括电加热器，所述电加热器设置在所述烘干气流循环内，且位于所述内部冷凝器的下游。
12.作为热泵烘干设备的一种优选方案，还包括第一旁通回路和第一旁通阀，所述第
一旁通阀设置在所述第一旁通回路上，所述第一旁通回路的一端连通于所述压缩机的入口，另一端连通于所述内部冷凝器的放热端的出口。
13.作为热泵烘干设备的一种优选方案，还包括第二旁通回路和第二旁通阀，所述第二旁通阀设置在所述第二旁通回路上，所述第二旁通回路的一端连通于所述内部冷凝器的放热端的入口，另一端连通于所述内部冷凝器的放热端的出口。
14.作为热泵烘干设备的一种优选方案，还包括节流装置，所述节流装置设置在连通所述内部冷凝器的放热端的出口与所述蒸发器的吸热端的入口的管路上。
15.作为热泵烘干设备的一种优选方案，还包括壳体，所述内部冷凝器、所述内部风机和所述蒸发器均设置在所述壳体内，所述外部冷凝器、所述外部风机和所述压缩机均设置在所述壳体外。
16.本发明的另一个目的在于：提供一种控制方法，能够在用户使用热泵烘干设备时，提高使用体验。
17.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
18.提供一种控制方法，应用于上述的热泵烘干设备，所述控制方法包括：
19.目标温度为t1，预设温度为tmax，当t1≤tmax时，进入高温运行模式，当t1＞tmax时，进入超高温运行模式；
20.所述高温运行模式：
21.烘干筒温度为t2，当t2≤t1-a-b时，a和b均为正数，开启内部风机、压缩机、除湿转轮和节流装置，pid控制所述节流装置，同时判断t2的升温速率是否小于预设速率c，是则开启电加热器；
22.当t1-a-b≤t2＜t1-a时，关闭所述电加热器；
23.当t1-a≤t2＜t1 a时，开启外部风机，pid控制所述外部风机的运行功率；
24.当t2≥t1 a时，所述外部风机保持最大运行功率；
25.根据t2、烘干筒湿度h1、回风温度t3和回风湿度h2，判断烘干是否完成，是则进入冷却模式；
26.所述超高温运行模式：
27.当t2＜t1-a时，开启所述内部风机、所述压缩机、所述除湿转轮、所述节流装置和所述电加热器，pid控制所述节流装置；
28.当t1-a≤t2＜t1 a时，开启所述外部风机，pid控制所述外部风机和所述电加热器的运行功率；
29.当t2≥t1 a时，关闭所述电加热器，所述外部风机保持最大运行功率；
30.根据t2、所述烘干筒湿度h1、所述回风温度t3和所述回风湿度h2，判断烘干是否完成，是则进入所述冷却模式；
31.所述冷却模式：
32.关闭所述电加热器，所述外部风机保持最大运行功率，开启第二旁通阀；
33.所述烘干筒内的温度为t3，当t3小于等于预设舒适温度时，关闭所述内部风机、所述压缩机、所述外部风机、所述除湿转轮、所述节流装置和所述第二旁通阀，开启用户提醒。
34.作为控制方法的一种优选方案，处于所述高温运行模式或所述超高温运行模式时，判断蒸发器的温度是否小于预设最低温度，或所述压缩机的出口温度是否大于预设最
大温度，是则开启第一旁通阀。
35.作为控制方法的一种优选方案，tmax等于不开启所述电加热器时t2能达到的最大值，t2为所述烘干筒内的温度或所述烘干筒上游的烘干气流的温度。
36.本发明的有益效果：
37.本发明提供了一种热泵烘干设备，包括外部冷凝器、外部风机、压缩机、内部冷凝器、内部风机和蒸发器，外部冷凝器的放热端、内部冷凝器的放热端、蒸发器的吸热端和压缩机依次连通，以形成制冷剂循环。外部风机能够朝向外部冷凝器吹风，内部风机能够朝向内部冷凝器吹风。热泵烘干设备还包括烘干筒，烘干筒、蒸发器的放热端以及内部冷凝器的吸热端依次连通，以形成烘干气流循环。通过设置外部冷凝器，可以将制冷剂的大部分热量通过外部冷凝器进行释放，使得烘干气流的温度降低，保证用户在打开烘干筒的筒门时，不会有过热的气流释放出来，从而提高用户的使用体验。
38.本发明还提供了一种控制方法，应用于上述的热泵烘干设备，该控制方法可根据目标温度所在的范围进入高温运行模式或超高温运行模式，并在烘干完成时进入冷却模式，以使最终的烘干筒内的温度较低，以提高使用者的使用体验。
附图说明
39.图1是本发明实施例一所提供的热泵烘干设备的结构示意图；
40.图2是本发明实施例二所提供的热泵烘干设备的结构示意图；
41.图3是本发明实施例三所提供的热泵烘干设备的结构示意图；
42.图4是本发明实施例一所提供的控制方法的流程示意图。
43.图中：
44.1、外部冷凝器；2、外部风机；3、压缩机；4、内部冷凝器；5、内部风机；6、蒸发器；7、烘干筒；8、全热交换器；81、第一换热通道；82、第二换热通道；9、电加热器；10、第一旁通阀；11、出风温湿度传感器；12、接水盘；13、排水管；14、节流装置；15、除湿转轮；16、第二旁通阀；17、回风温湿度传感器。
具体实施方式
45.下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
46.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.实施例一
49.如图1所示，本实施例的热泵烘干设备包括外部冷凝器1、外部风机2、压缩机3、内部冷凝器4、内部风机5和蒸发器6，外部冷凝器1的放热端、内部冷凝器4的放热端、蒸发器6的吸热端和压缩机3依次连通，以形成制冷剂循环。外部风机2能够朝向外部冷凝器1吹风，内部风机5能够朝向内部冷凝器4吹风。热泵烘干设备还包括烘干筒7，烘干筒7、蒸发器6的放热端以及内部冷凝器4的吸热端依次连通，以形成烘干气流循环。通过设置外部冷凝器1，可以将制冷剂的大部分热量通过外部冷凝器1进行释放，使得烘干气流的温度降低，保证用户在打开烘干筒7的筒门时，不会有过热的气流释放出来，从而提高用户的使用体验。
50.优选地，该热泵烘干设备还包括壳体，内部冷凝器4、内部风机5和蒸发器6均设置在壳体内，外部冷凝器1、外部风机2和压缩机3均设置在壳体外。即可通过外部冷凝器1将制冷剂的大部分热量释放到壳体外，以降低壳体内的温度。优选地，外部冷凝器1和外部风机2设置在室外，即可将热量大量释放到室外，进一步提高用户的使用体验。
51.优选地，外部风机2为变频风机，即可通过调节外部风机2的风量调节冷凝负荷。当然在其他实施例中，也可将外部风机2设置为定频风机。可选地，压缩机3为变频压缩机，以提高调节的灵活性，降低能耗。
52.优选地，该热泵烘干设备还包括全热交换器8和除湿转轮15，全热交换器8具有交叉布置的第一换热通道81和第二换热通道82，第一换热通道81的入口连通于烘干筒7，第一换热通道81的出口连通于除湿转轮15的增湿端的入口，除湿转轮15的增湿端的出口连通于蒸发器6的放热端的入口，蒸发器6的放热端的出口连通于除湿转轮15的减湿端的入口，除湿转轮15的减湿端的出口连通于第二换热通道82的入口，第二换热通道82的出口连通于内部冷凝器4的吸热端的入口。
53.全热交换器8能够有效提高能源利用率，通过从烘干筒7流出的温度较高的烘干气流与从除湿转轮15的减湿端流出的温度较低的气流的换热，即可对热量进行回收利用，从而降低能耗，节能减排。除湿转轮15的设置能够使从第一换热通道81流出的温度较高的烘干气流进一步增湿，同时使从蒸发器6流出的温度较低的烘干气流进一步减湿，以进一步降低进入内部冷凝器4的烘干气流的湿度，提高除湿烘干效率。
54.优选地，全热交换器8为板式换热器。可选地，全热交换器8具有铝芯体或铜芯体，以平衡全热交换器8的成本和换热效率。
55.为了增大烘干气流的温度变化的范围，优选地，该热泵烘干设备还包括电加热器9，电加热器9设置在烘干气流循环内，且位于内部冷凝器4的下游，以提高从内部冷凝器4流出并即将流入烘干筒7的气流的温度。
56.优选地，该热泵烘干设备还包括第一旁通回路和第一旁通阀10，第一旁通阀10设置在第一旁通回路上，第一旁通回路的一端连通于压缩机3的入口，另一端连通于内部冷凝器4的放热端的出口。可在压缩机3的排气温度过高时，以及热泵烘干设备的负荷较小时开通第一旁通回路，以使制冷剂在两个冷凝器和压缩机3的循环管路中流动，降低制冷剂的温度，再恢复制冷剂循环，使制冷剂流经蒸发器6。
57.优选地，该热泵烘干设备还包括第二旁通回路和第二旁通阀16，第二旁通阀16设
置在第二旁通回路上，第二旁通回路的一端连通于内部冷凝器4的放热端的入口，另一端连通于内部冷凝器4的放热端的出口。当烘干完成，需要对烘干筒7进行降温时，需要开启第二旁通回路。
58.优选地，该热泵烘干设备还包括传感器组件，传感器组件能够测量烘干筒7上游和下游的烘干气流的温湿度。具体地，传感器组件包括出风温湿度传感器11和回风温湿度传感器17。出风温湿度传感器11用于测量烘干筒7上游的烘干气流的温湿度，以便调节其他组件的运行功率，以保证烘干需求。回风温湿度传感器17用于测量烘干筒7下游的烘干气流的温湿度，根据烘干筒7上游和下游的烘干气流的温湿度，可判断烘干是否完成。
59.优选地，该热泵烘干设备还包括接水盘12，接水盘12设置在蒸发器6和全热交换器8的下方。优选地，该热泵烘干设备还包括排水管13，排水管13的一端连通于接水盘12的底部开口，排水管13的另一端伸出热泵烘干设备，以便将水及时排出热泵烘干设备。
60.优选地，该热泵烘干设备还包括节流装置14，节流装置14设置在连通内部冷凝器4的放热端的出口与蒸发器6的吸热端的入口的管路上，以对制冷剂的流量进行控制，以便调节烘干气流的温湿度。优选地，节流装置14为电子膨胀阀。
61.本实施例还提供了一种控制方法，应用于上述的热泵烘干设备，该控制方法包括以下内容：
62.目标温度为t1，预设温度为tmax，首先判断t1与tmax的大小关系。优选地，烘干筒温度为t2，tmax为不开启电加热器9时t2能达到的最大值，t2为烘干筒7内的温度或烘干筒7上游的烘干气流的温度。
63.当t1≤tmax时，进入高温运行模式，当t1＞tmax时，进入超高温运行模式。
64.高温运行模式：
65.当t2≤t1-a-b时，a和b均为正数，开启内部风机5、压缩机3、除湿转轮15和节流装置14，pid控制节流装置14。同时判断t2的升温速率是否小于预设速率c，是则开启电加热器9，提高t2的升温速率。优选地，节流装置14是采用pid调节方法，根据制冷剂循环系统的过热度来调节节流装置14的开度。
66.t2不断升高的过程中，当t1-a-b≤t2＜t1-a时，关闭电加热器9，以降低能源消耗，并防止后续t2升温过高，导致冷却时间过长。
67.t2进一步升高，当t1-a≤t2＜t1 a时，开启外部风机2，pid控制外部风机2的运行功率。
68.当t2≥t1 a时，外部风机2保持最大运行功率。
69.在上述的t2升温的过程中，实时根据t2、烘干筒湿度h1、回风温度t3和回风湿度h2，判断烘干是否完成，是则直接进入冷却模式，否则继续上述的高温运行模式。
70.超高温运行模式：
71.当t2＜t1-a时，开启内部风机5、压缩机3、除湿转轮15、节流装置14和电加热器9，pid控制节流装置14。
72.t2不断升高的过程中，当t1-a≤t2＜t1 a时，开启外部风机2，pid控制外部风机2和电加热器9的运行功率。
73.t2进一步升高，当t2≥t1 a时，关闭电加热器9，外部风机2保持最大运行功率。
74.在上述的t2升温的过程中，实时根据t2、烘干筒湿度h1、回风温度t3和回风湿度
h2，判断烘干是否完成，是则进入冷却模式，否则继续上述的超高温运行模式。
75.冷却模式：
76.关闭电加热器9，外部风机2保持最大运行功率，开启第二旁通阀16，以使冷却剂不通过内部冷凝器4，加快烘干气流的降温。烘干筒7内的温度为t3，当t3小于等于预设舒适温度时，关闭内部风机5、压缩机3、外部风机2、除湿转轮15、节流装置14和第二旁通阀16，开启用户提醒，提醒用户可打开烘干筒7。
77.优选地，处于高温运行模式或超高温运行模式时，实时判断蒸发器6的温度是否小于预设最低温度，或压缩机3的出口温度是否大于预设最大温度，上述的两个条件有一个为是，则开启第一旁通阀10。
78.该控制方法可根据目标温度所在的范围进入高温运行模式或超高温运行模式，提高能源的利用率，保证调温的精准度，并在烘干完成时进入冷却模式，以使最终的烘干筒7内的温度较低，以提高使用者的使用体验。
79.实施例二
80.本实施例提供一种热泵烘干设备，本实施例的热泵烘干设备与实施例一中的热泵烘干设备的不同之处在于：如图2所示，该热泵烘干设备不设置除湿转轮15，只设置全热交换器8，全热交换器8具有交叉布置的第一换热通道81和第二换热通道82。第一换热通道81的入口连通于烘干筒7，第一换热通道81的出口连通于蒸发器6的放热端的入口，即从烘干筒7出来的湿度高温度高的气流流经第一换热通道81释放热量。第二换热通道82的入口连通于蒸发器6的放热端的出口，第二换热通道82的出口连通于内部冷凝器4的吸热端的入口，即从蒸发器6出来的湿度低温度低的气流流经第二换热通道82吸收第一换热通道81释放的热量，以对这部分热量进行回收利用。
81.除此之外，本实施例提供的热泵烘干设备的其余结构以及控制方法的内容与实施例一中的均相同，在此不再赘述。需要说明的是，控制方法中不涉及除湿转轮15的控制。
82.实施例三
83.本实施例提供一种热泵烘干设备，本实施例的热泵烘干设备与实施例一中的热泵烘干设备的不同之处在于：如图3所示，该热泵烘干设备不设置全热交换器8，只设置除湿转轮15，除湿转轮15的减湿端的入口连通于蒸发器6的放热端的出口，除湿转轮15的减湿端的出口连通于内部冷凝器4的吸热端的入口，除湿转轮15的增湿端的入口连通于烘干筒7，除湿转轮15的增湿端的出口连通于蒸发器6的放热端的入口。
84.除此之外，本实施例提供的热泵烘干设备的其余结构以及控制方法的内容与实施例一中的均相同，在此不再赘述。需要说明的是，控制方法中不涉及全热交换器8的控制。
85.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。