一种可调节气流方向的冷暖式闭式循环热泵烘烤房及其使用方法与流程

本发明涉及烟叶调制领域，特别是一种可调节气流方向的冷暖式闭式循环热泵烘烤房及其使用方法。

背景技术：

密集烤房在减轻劳动强度、提高烤烟整体烘烤质量、适应烤烟生产规模化发展等方面具有较明显的优势，已成为我国烟叶烘烤的主要设备。目前，我国各产烟区应用的密集烤房大多数是按照国烟办综[2009]418号文件建造的密集烤房或密集烤房群，以煤炭为主要能源。每烤1kg干烟一般需要消耗1.5-2.0kg煤炭，能耗较高，污染较大，致使烘烤成为烟草农业生产主要的污染来源。减少烘烤过程中燃煤污染已成为现代烟草农业推进过程中急需解决的问题。我国是能耗大国，调整能源结构，利用新能源进行烟叶烘烤是一种必然选择，烟叶烘烤利用电能替代煤炭是一种简单有效的选择。

当前我国现有烤房均为气流上升式或气流下降式，一旦烤房建造安装完毕，则气流方向不可调节。在烟叶实际烘烤中，装烟室一般装烟3-4层，根据不同烟叶烘烤阶段，气流下降式烤房的上层烟叶温度较下层烟叶温度、气流上升式烤房的下层烟叶温度较上层烟叶温度要高出1-3℃，导致上下层烟叶烘烤进度不一致。而可调节气流方向烤房则可以实现上下层温度的一致，从而实现烟叶烘烤进度的一致。

此外，在全国烟叶生产规模大幅度“去产能”的大背景下，全国各烟区植烟面积逐年减少，导致部分烤房设施资源闲置，造成资产浪费。近年来，许多烟区利用烤房闲置期种植菌菇，提高了烤房利用效率，有效增加烟农收益。菌菇适宜生长温度在15-28℃之间，但各烟区当前使用的燃煤烤房和少量热泵烤房均无制冷功能，导致烤房无法满足菌菇夏季生产对温度的要求。因此，研发冷暖式空气源热泵烤房设备，对于提高烤房利用率，增加烟农收益，同时实现烤烟绿色清洁烘烤具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的是通过采用换热器将装烟室内循环空气作为烘烤调制蒸发(制冷)或冷凝(制热)的换热介质，实现对装烟室温湿度的控制；通过风阀的切换组合，实现气流在上升式和下降式两种模式切换，设计了一种可调节气流方向的冷暖式闭式循环热泵烘烤房及其使用方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种可调节气流方向的冷暖式闭式循环热泵烘烤房，包括冷暖式闭式循环热泵一体机和装烟室；所述冷暖式闭式循环热泵一体机包括：机体，其连接侧设有第一上风口a和第一下风口b；第一倒流块和第二倒流块，分别上、下设置于所述机体内，室内换热器a，设于所述第一倒流块和第二倒流块之间的腔体内，通过管道与设置在所述机体外的室外换热器连通；室内循环风机，设于所述第一倒流块和第二倒流块之间的腔体内，用于提供所述机体内气流流动的动力；一号风阀，设于所述第一倒流块与所述机体的内顶面之间，用于控制所述机体内气流的流向；二号风阀，设于所述第一倒流块与所述机体连接侧的内侧面之间，用于控制所述机体内气流的流向；三号风阀，设于所述第二倒流块与所述机体的内顶面之间，用于控制所述机体内气流的流向；四号风阀，设于所述第二倒流块与所述机体连接侧的内侧面之间，用于控制所述机体内气流的流向；所述装烟室包括：室体，设有与所述第一上风口a相连接的第二上风口a和与所述第一下风口b相连接的第二下风口b，用于放置烟叶；装烟室门，设置于所述室体上，用于放、取烟叶用。

进一步的，所述冷暖式闭式循环热泵一体机还包括室内换热器b，所述室内换热器b设于所述第一倒流块和第二倒流块之间的腔体内，通过管道与设置在所述机体外的室外换热器连通。

进一步的，所述冷暖式闭式循环热泵一体机还包括冷风门，所述冷风门设于所述机体上，用于控制所述室内循环风机所在的腔体与所述机体外连通和封闭。

更进一步的，所述装烟室还包括上辅助排湿风阀和下辅助排湿风阀，所述上辅助排湿风阀和下辅助排湿风阀分别设于所述装烟室的顶端和底端，用于控制所述装烟室内气体的流进和流出。

进一步的，所述冷暖式闭式循环热泵一体机还包括压缩机，所述压缩机通过一号四通换向阀连接在所述室内换热器a和室外换热器之间的管道上。

进一步的，所述冷暖式闭式循环热泵一体机还包括节流装置，所述节流装置设置在所述室内换热器a和室外换热器之间的管道上。

进一步的，还包括室外冷凝风机，所述室外冷凝风机设置在所述室外换热器的一侧。

一种可调节气流方向的冷暖式闭式循环热泵烘烤房的使用方法，包括：制冷模式：通过采用装烟室内的循环空气作为蒸发制冷的换热介质，经过室内循环风机的循环作用，室内换热器a释放冷量，热量通过室外换热器释放到室外，对装烟室实现制冷功能；制热模式：通过室外换热器吸收机体外空气中的热量，经过室内循环风机循环作用，室内换热器a释放热量，将装烟室内循环空气作为烘烤调制冷凝的换热介质，将室体内烟叶中水分吸收到干燥空气中，同时将装烟室内排出的潮湿空气里的水分排放到装烟室外；这里，气流方向转换模式：通过对一号风阀、二号风阀、三号风阀、四号风阀的不同组合，可以实现气流在上升式和下降式两种模式切换；其中：一号风阀开、二号风阀关、三号风阀关、四号风阀开组合，气流方向为上升式；一号风阀关、二号风阀开、三号风阀开、四号风阀关组合，气流方向为下降式。

另一种可调节气流方向的冷暖式闭式循环热泵烘烤房的使用方法，包括：制冷模式：通过采用装烟室内的循环空气作为蒸发制冷的换热介质，经过室内循环风机的循环作用，室内换热器a释放冷量，热量通过室外换热器释放到室外，对装烟室实现制冷功能；制热模式：通过室外换热器吸收机体外空气中的热量，经过室内循环风机循环作用，室内换热器a释放热量，将装烟室内循环空气作为烘烤调制冷凝的换热介质，将室体内烟叶中水分吸收到干燥空气中，同时将装烟室内排出的潮湿空气里的水分排放到装烟室外；

闭式循环除湿模式：从装烟室内出来的潮湿高温空气经过管道输送到室内换热器a进行热交换，处理到低温干燥的状态，同时将冷凝下来的水排出系统外；处理后的低温干燥的空气经过室内换热器b进行热交换，处理到高温干燥的状态；处理后的空气经过室内循环风机额定输送，输送到装烟室内，干燥的高温空气经过置放在装烟室的烟叶，吸收烟叶里的水分后成为潮湿高温的空气；这里，气流方向转换模式：通过对一号风阀、二号风阀、三号风阀、四号风阀的不同组合，可以实现气流在上升式和下降式两种模式切换；其中：一号风阀开、二号风阀关、三号风阀关、四号风阀开组合，气流方向为上升式；一号风阀关、二号风阀开、三号风阀开、四号风阀关组合，气流方向为下降式。

进一步的，开式循环辅助排湿：打开上辅助排湿风阀和/或下辅助排湿风阀，打开冷风门补充新风。

本发明的有益效果是：

1、提供一种冷暖式闭式循环热泵烟叶烘烤技术，通过采用换热器将装烟室内循环空气作为干燥蒸发制冷或冷凝制热的换热介质，对装烟室内环境的温度和湿度实现控制，能够同时满足如：烟叶烘烤对制热功能和养殖双孢菇对制冷功能的需求。实现了既能够将循环风处理到温度设计状态点，满足工艺技术需求，同时也能够实现热回收的作用，并且不会造成排放空气对环境污染的现象。

2、提供了一种可调节烤房气流方向的应用技术，通过对风阀的不同开闭组合，可以实现烤房在气流上升式和气流下降式两种模式的切换,从而对装烟室内的上中下三层烟叶的烘烤调制质量实现均衡控制目标。

附图说明

图1是本申请所述冷暖式闭式循环热泵烘烤房的结构示意图。

以上各图中，

11、机体；11a、第一上风口；11b、第一下风口；12、第一倒流块；13、第二倒流块；14、室内换热器a；15、室内循环风机；16、一号风阀；17、二号风阀；18、三号风阀；19、四号风阀；110、室内换热器b；111、冷风门；112、压缩机；113、一号四通换向阀；114、节流装置；115、二号四通换向阀；116、电磁阀；117、单向阀；

21、室体；21a、第二上风口；21b、第二下风口；22、装烟室门；23、上辅助排湿风阀；24、下辅助排湿风阀；

3、室外换热器；

4、室外冷凝风机。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

本申请的设计思路是：通过采用换热器将装烟室内循环空气作为蒸发(制冷)或冷凝(制热)的换热介质。实现既能够将循环风处理到温度设计状态点，满足工艺技术的需求，同时也能够实现热回收的作用，并且不会造成排放空气对环境污染的现象。通过气流方向转换，可以实现烤房在气流上升式和下降式两种模式的切换，从而对装烟室内的上中下多层烟叶的烘烤调制质量实现均衡控制目标，提升烤后烟叶质量。

一种可调节气流方向的冷暖式闭式循环热泵烘烤房，如图1所示，包括冷暖式闭式循环热泵一体机和装烟室；其中，冷暖式闭式循环热泵一体机包括机体11、第一倒流块12和第二倒流块13、室内换热器a14、室内循环风机15、一号风阀16、二号风阀17、三号风阀18和四号风阀19；装烟室包括室体21和装烟室门22。具体的：

机体11的连接侧，图中的右侧，设有第一上风口11a和第一下风口11b。第一倒流块12和第二倒流块13分别上、下设置于机体11内，两者之间有一定的空腔，第一倒流块12和第二倒流块13的四周均与机体11有一定的腔道，该腔道为气流的腔道，室内换热器a14设置在第一倒流块12和第二倒流块13之间的腔体内，室内换热器a14通过管道与设置在机体11外的室外换热器3连通，为了便于控制，在其管路上设置电磁阀116；室内循环风机15设置在第一倒流块12和第二倒流块13之间的腔体内，室内循环风机15用于提供机体11内气流流动的动力，室内循环风机15需具备提供远距离输送空气的能力，室内循环风机15可以是轴流风机，也可以是离心风机或其他具备空气输送能力的装备。一号风阀16设置在第一倒流块12与机体11的内顶面之间，二号风阀17设置在第一倒流块12与机体11连接侧的内侧面之间，三号风阀18设置在第二倒流块13与机体11的内顶面之间，四号风阀19设置在第二倒流块13与机体11连接侧的内侧面之间，通过四个风阀形成控制腔道内气流的流向，四个风阀可以是手动风阀，也可以是电动风阀，亦可以是其他能实现通风管道通断的装置。

室体21用于放置烟叶，其可以是砖混结构组成或聚氨酯库板组成，也可以是其他新型材料所组成，其设有与第一上风口11a相连接的第二上风口21a和与第一下风口11b相连接的第二下风口21b，冷暖式闭式循环热泵一体机和装烟室通过进出风管软连接组合成一个整体，该进出风管软连接可以是帆布组成，也可以是其他新型材料所组成。装烟室门22设置于室体21上，用于放、取烟叶用。采用室体21内的循环空气作为换热介质，对室体21内的温度、湿度进行调控，实现对烟叶的烘烤调制目标等功能。

本申请提供了一种可调节气流方向的冷暖式闭式循环热泵烘烤房的使用方法，主要包括以下两种模式：

制冷模式：通过采用装烟室内的循环空气作为蒸发制冷的换热介质，经过室内循环风机15的循环作用，室内换热器a14释放冷量，热量通过室外换热器3释放到室外，对装烟室实现制冷功能。

制热模式：通过室外换热器3吸收机体11外空气中的热量，经过室内循环风机15循环作用，室内换热器a14释放热量，将装烟室内循环空气作为烘烤调制冷凝的换热介质，将室体21内烟叶中水分吸收到干燥空气中，同时将装烟室内排出的潮湿空气里的水分排放到装烟室外。

这里，气流方向转换模式：通过对一号风阀16、二号风阀17、三号风阀18、四号风阀19的不同组合，可以实现气流在上升式和下降式两种模式切换；其中：一号风阀16开、二号风阀17关、三号风阀18关、四号风阀19开组合，气流方向为上升式；一号风阀16关、二号风阀17开、三号风阀18开、四号风阀19关组合，气流方向为下降式。

在上述装置结构的基础上，冷暖式闭式循环热泵一体机还包括室内换热器b110，室内换热器b110设置在第一倒流块12和第二倒流块13之间的腔体内，室内换热器b110通过管道与设置在机体11外的室外换热器3连通。该室内换热器b110和室内换热器a14类似，故其可以是一个或一组换热器，可以是翅片式，也可以是其他可以具备同等功能的换热装置，在此不做具体的限定。为了将室内换热器b110连接到冷暖式闭式循环热泵一体机内，如图所示，室内换热器b110通过二号四通换向阀115与室外换热器3连接，并用单向阀117控制连接，并将一号四通换向阀113与二号四通换向阀115连接。

冷暖式闭式循环热泵一体机还包括冷风门111，该冷风门111设置在机体11上，用于控制室内循环风机15所在的腔体与机体11外连通和封闭。当闭式循环内的空气量不能满足需求时，新风通过冷风门111来补充。

装烟室还包括上辅助排湿风阀23和下辅助排湿风阀24，上辅助排湿风阀23和下辅助排湿风阀24分别设于装烟室的顶端和底端，用于控制装烟室内气体的流进和流出。上辅助排湿风阀23和下辅助排湿风阀24可以是手动风阀，也可以是电动风阀，亦可以是其他实现通风管道通断的装置。

冷暖式闭式循环热泵一体机还包括压缩机112，压缩机112通过一号四通换向阀113连接在室内换热器a14和室外换热器3之间的管道上，该压缩机112可以是涡旋式或转子式，也可以是其他可以具备同等功能的制冷压缩装置。

冷暖式闭式循环热泵一体机还包括节流装置114，节流装置114设置在室内换热器a14和室外换热器3之间的管道上，该节流装置114可以是一个或一组膨胀阀，也可以是节流毛细管等所有具有节流用途的节流装置。

在室外换热器3的一侧设置室外冷凝风机4，用以降低室外换热器3的热量，提高降温效果。

本申请提供了另一种可调节气流方向的冷暖式闭式循环热泵烘烤房的使用方法，其包括以下几种模式：

制冷模式：从装烟室内出来的潮湿高温空气经过管道输送到室内换热器a14进行热交换，处理到低温的状态。处理后的空气经过室内循环风机15额定输送，输送到装烟室内，低温的空气经过装烟室内吸热而后回到冷暖式闭式循环热泵一体机内，从而进入制冷系统进行周而复始的运行。

在上述循环系统中，在压缩机112驱动下排出高温高压制冷剂经过室外换热器3放热后，冷凝成高温高压的液体，而后经过节流装置114的降压节流成低温低压的状态。该状态下的制冷剂经过室内换热器a14吸热后成为低温低压的气态状态，而后回到压缩机112中周而复始的运行。通过该系统，实现了制冷需求。

制热模式：从装烟室内出来的低温空气经过管道输送到室内换热器a14进行热交换，处理到高温的状态。处理后的空气经过室内循环风机15额定输送，输送到装烟室内，高温的空气经过装烟室内放热而后回到冷暖式闭式循环热泵一体机内，从而进入制热系统进行周而复始的运行。

在上述循环系统中，在压缩机112驱动下排出高温高压制冷剂经过室内换热器a14放热后，冷凝成高温高压的液体，而后经过节流装置114的降压节流成低温低压的状态。该状态下的制冷剂经过室外换热器4吸热后成为低温低压的气态状态，而后回到压缩机112中周而复始的运行。通过该系统，实现了制热需求。

闭式循环除湿模式：从装烟室内出来的潮湿高温空气经过管道输送到室内换热器a14进行热交换，处理到低温干燥的状态，同时将冷凝下来的水排出系统外。处理后的低温干燥的空气经过室内换热器b110进行热交换，处理到高温干燥的状态。处理后的空气经过室内循环风机15额定输送，输送到装烟室内，干燥的高温空气经过置放在装烟室的烟叶，吸收烟叶里的水分后成为潮湿高温的空气，进入除湿干燥系统进行周而复始的运行。

在上述循环系统中，在压缩机112驱动下排出高温高压制冷剂经过室内换热器b110放热后，冷凝成高温高压的液体。而后经过节流装置114的降压节流成低温低压的状态。该状态下的制冷剂经过室内换热器a14吸热后成为低温低压的气态状态，而后回到压缩机112中周而复始的运行。通过该系统，实现了能量的全部回收。

这里，气流方向转换模式：通过对一号风阀16、二号风阀17、三号风阀18、四号风阀19的不同组合，可以实现气流在上升式和下降式两种模式切换；其中：一号风阀16开、二号风阀17关、三号风阀18关、四号风阀19开组合，气流方向为上升式；一号风阀16关、二号风阀17开、三号风阀18开、四号风阀19关组合，气流方向为下降式。

在上述三种模式的情况下，还存在另一种模式：

开式循环辅助排湿：在特殊情况下，当闭式循环不能满足除湿要求时，高湿的空气通过上辅助排湿风阀23和/或下辅助排湿风阀24排出装烟室外，新风通过冷风门111补充。

以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。