摘要：熱泵可實(shí)現(xiàn)節(jié)能。把熱泵冷凝器發(fā)熱用于印刷涂布烘干，把冷卻用于車間及辦公樓制冷，可一舉兩得。利用熱泵實(shí)現(xiàn)涂布機(jī)節(jié)能減排。
一、熱泵的工作原理及優(yōu)點(diǎn)
熱泵技術(shù)是二十一世紀(jì)的一個(gè)能源技術(shù)，通過熱泵的形式，可以提高能效的利用，能效的利用有兩個(gè)含義，從環(huán)境角度來講，可以減少溫室氣體的排放，減少對(duì)環(huán)境的有害因素，從另外一個(gè)方面來說，就是解決電力高負(fù)荷的一項(xiàng)技術(shù)。
正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫區(qū)流向低溫區(qū)。如同采用水泵把水從低處提升到高處一樣，我們也可以采用熱泵把熱量從低溫抽吸到高溫。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對(duì)象。
熱泵按照逆卡諾循環(huán)原理工作，在工作時(shí)，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，通過傳熱循環(huán)系統(tǒng)提高溫度進(jìn)行利用，而整個(gè)熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功中的一小部分，因此采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量高位能源。在運(yùn)行中，蒸發(fā)器從周圍環(huán)境中吸取熱量以蒸發(fā)傳熱工質(zhì)，蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后溫度和壓力上升，高溫蒸氣通過冷凝器冷凝成液體時(shí)，釋放出的熱量傳遞給儲(chǔ)水箱中的水或空氣等熱媒。冷凝后的傳熱工質(zhì)通過膨脹閥返回到蒸發(fā)器，然后再被蒸發(fā)，如此循環(huán)往復(fù)。
壓縮機(jī)用1份電，可以搬運(yùn)幾份的熱量，這樣較好理解。熱泵同樣遵循物理學(xué)的能量轉(zhuǎn)換和守恒定律。壓縮機(jī)消耗的電能，通過機(jī)械能，由摩擦做負(fù)功轉(zhuǎn)換為熱能，在冷凝器里散發(fā)出來。有些對(duì)熱泵認(rèn)識(shí)膚淺的人，往往把壓縮機(jī)消耗電能與整個(gè)熱泵系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的能量?jī)蓚€(gè)不同的概念混淆起來，認(rèn)為有多少電就只能產(chǎn)生多少熱量。空調(diào)(熱泵的一種)都標(biāo)有能效等級(jí)(一般為3~4)，就是表明一度電可以搬運(yùn)幾倍的能量。
熱泵有四大優(yōu)點(diǎn)，第一是節(jié)能，有利于能源的綜合利用;第二是有利于環(huán)境保護(hù);第三是冷熱結(jié)合，設(shè)備應(yīng)用率高，節(jié)省投資;第四是電驅(qū)動(dòng)，調(diào)控比較方便，因此熱泵備受大家關(guān)注，在美國(guó)等國(guó)家近幾十年來快速發(fā)展。
二、熱泵技術(shù)在印刷包裝領(lǐng)域的應(yīng)用
印刷包裝車間往往需要恒溫恒濕，夏天辦公樓等地方也需空調(diào)制冷，而印刷涂布機(jī)需烘干，要用到熱風(fēng)。若把熱泵制冷用于車間及辦公樓，而把熱泵另外一端產(chǎn)生的熱量用于印刷涂布烘干系統(tǒng)，再加上熱泵制冷制熱有幾倍的熱效率，這樣熱泵上消耗一度電，就可實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)幾倍熱量的效果，可大大節(jié)省電費(fèi)，是一種環(huán)保節(jié)能的好方案，值得大力推廣。
印刷行業(yè)用得較多的是空氣能熱泵熱水機(jī)。空氣能熱泵系統(tǒng)通過自然能(空氣蓄熱)獲取低溫?zé)嵩?，冷卻后空氣用于車間、辦公樓、吹膜機(jī)等制冷;冷凝器放出熱量用來加熱水，用于取(供)暖或供應(yīng)熱水到印刷涂布機(jī)烘干系統(tǒng)熱交換器，加熱烘箱進(jìn)氣，整個(gè)系統(tǒng)集熱效率甚高。
下面為印刷包裝工廠常用的加熱方式年運(yùn)行費(fèi)用成本比較
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其中運(yùn)行費(fèi)用最低的為太陽能+熱泵方式，它是通過太陽能裝置加熱熱水，熱水流經(jīng)印刷機(jī)、涂布機(jī)、復(fù)合機(jī)、熟化室的熱交換器，用熱進(jìn)水量的大小來控制烘干的溫度;在沒有陽光的時(shí)候，系統(tǒng)通過空氣熱泵利用空氣中的熱能提供熱水。國(guó)內(nèi)像南京兆凱等企業(yè)在太陽能+熱泵應(yīng)用方面已經(jīng)有很多成功案例。
三、熱泵技術(shù)在涂布機(jī)上的應(yīng)用
熱泵技術(shù)還可以運(yùn)用到涂布機(jī)上，以達(dá)到封閉式無VOC排放且節(jié)能清潔生產(chǎn)的目的。
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圖中，1為第一段烘箱，2為第二段烘箱，3為烘箱熱風(fēng)與蒸發(fā)器冷凝后氣體的熱交換器，4為熱泵蒸發(fā)器，5為熱泵壓縮機(jī)，6為熱泵節(jié)流閥，7為風(fēng)管，8為熱泵冷凝器。
涂布機(jī)前段烘箱溶劑濃度較高，采用充惰性氣體(如氮?dú)狻⒍趸?形成閉式干燥系統(tǒng)，烘箱1排氣用熱泵蒸發(fā)器經(jīng)過冷卻析出溶劑(可循環(huán)利用)，再經(jīng)過壓縮冷凝器加熱后，熱風(fēng)循環(huán)利用到烘箱;后段采用傳統(tǒng)的熱風(fēng)烘干方式，保證產(chǎn)品殘余溶劑不超標(biāo)。蒸發(fā)器經(jīng)過冷卻后氣體，再與烘箱出來的熱氣逆向叉流做熱交換(如圖3所示)，經(jīng)烘箱排出熱氣預(yù)熱后再通過風(fēng)管7送到冷凝器加熱，再送回到涂布復(fù)合機(jī)最后的烘干箱n。后面烘箱抽出來的尾氣回用到前面烘箱，使總的對(duì)外排氣量減少，利用熱泵技術(shù)，把排氣冷卻后用熱泵蒸發(fā)器6冷凝，回收溶劑，把排風(fēng)通過熱泵冷凝器8加熱，再把加熱后溫度較高的氣體送回烘箱循環(huán)利用。這樣可實(shí)現(xiàn)無溶劑排放，既環(huán)保，又節(jié)能。
因?qū)嶋H使用的有機(jī)溶劑如苯類、酯類、酮類等有機(jī)溶劑屬易燃易爆物品，為提高冷凝前氣體濃度，減少能耗，提高冷凝效果，保證操作生產(chǎn)過程的安全性，烘箱循環(huán)利用氣體最好為不含氧氣(或氧氣濃度較低)，可用氮?dú)狻⒍趸蓟蚱浠旌蠚怏w等無毒經(jīng)濟(jì)的惰性氣體來代替原來的空氣。
