热泵技术为卫星式柔印机实现能源节约

韩奎+刘健

热泵技术被称为21世纪的能源技术之一。毫不夸张，因为通过热泵技术可以提高能效的利用，这其中包括两层含义：第一层，从环境角度来讲，使用热泵技术可以减少温室气体的排放，减少对环境的破坏；第二层，热泵技术可以解决电力高负荷。于是，热泵技术凭借节能、降耗的优势在包装印刷行业逐渐得到关注。那么，热泵技术到底能够为包装印刷企业带来哪些好处？

众所周知，包装印刷车间往往需要恒温恒湿，办公楼等地方在炎热的夏季也需要空调制冷，而印刷、涂布等过程则需要烘干热风，而利用热泵技术便能实现有效的能源利用。热泵的工作原理是一种热量提升装置，其作用是从周围环境中西区热量，并传递给被加热的对象。这就如同利用水泵将水从低处引向高处，利用热泵就能将制冷的一部分用于办公楼等地方，而加热端产生的热量可用于印刷烘干系统，这样便可大大节省电费，是一种环保节能的好方案，值得大力推广。笔者以热泵技术在卫星式柔印机上的应用为例进行说明。

热泵在卫星式柔印机上的应用原理

柔印技术在我国印刷行业的应用越来越受关注，柔印技术的绿色环保性毋庸置疑，但其干燥时的高能耗一直是制约其发展的因素之一，热泵技术与其结合应用，能有效解决这一难题，同时为印刷企业带来更多效益。

目前，包装印刷行业使用较多的是空气能热泵热水机，该设备通过自然能（空气蓄热）获取低温热源，将低温热源冷却后的空气用于车间、办公楼、吹膜机等进行制冷；冷凝器释放出来的热量用于加热水、取暖或供应热水到印刷机、涂布机烘干系统的热交换器，以加热烘箱进气，整个系统集热效率甚高。

卫星式柔印机印刷油墨的干燥原理一般是利用热源（如蒸气加热、电加热及天然气加热等）将空气加热，然后将热空气以一定风速吹到承印物表面，带走油墨中的溶剂，实现油墨干燥。在卫星式柔印机上应用热泵实现加热的过程为：热泵加热装置从卫星式柔印机干燥箱排气中吸取热量，并把热量传递给需要加热的新鲜风，降低热源加热需要的热量，从而达到节能目的。热泵干燥除具有明显的节能效果外，还因其属于均匀的低温除湿干燥方式，相比传统热空气干燥方式，可较大幅度地提升成品率和印品质量。

卫星式柔印机如何选用热泵

一般情况下，卫星式柔印机有两个部位需要干燥装置。一个部位是在印刷色组之间，通常被称为色间干燥装置，其目的是在印品进入下一印刷色组之前，使前一色墨层尽可能快速、彻底地干燥，以避免后一色墨在叠印时与前一色墨发生混色；另一个部位是在所有印刷色组之后，通常被称为集中干燥装置，其目的是彻底排除印刷墨层中的溶剂，进一步巩固油墨的干燥，以免在复卷或后加工时造成背面蹭脏等质量问题。卫星式柔印机这两个部位在选择热泵装置时应遵循以下原则。

（1）色间干燥一般采用低温度、高风速的干燥方式，温度一般不会高于60℃，风速大于45米/秒。因此使用热泵时，还要配备一个高压风机来控制风速大小。此外，为了避免热风由风腔溢出，造成干版现象，还必须配备一个风机将进风全部排出，以免发生热风溢出现象。综合评价来看，色间干燥所需温度不高，使用热泵的节能效果不明显，综合制造成本较高，因此不推荐使用热泵。

（2）集中干燥一般采用高温度、高风速的干燥方式。温度一般在70～80℃之间，使用热泵时需配备电加热器，以保证热风温度。烘箱风嘴风速一般不小于30米/秒，因此在此处使用热泵配备一个高压风机即可，具体安装使用形式如图1所示。新鲜风由新风口进入，先经过显热换热器，从中吸收了冷凝热后温度升高，相对湿度降低；随后经由风机送至加热器加热，使其达到预设温度后送入干燥箱进风口，将承印物中蒸发出的溶剂带走；接着，空气通过烘箱回风口再次经过显热换热器和热回收换热器，使两个换热器分别吸收热量用于加热新鲜空气；最后，废空气经由排风口排出。

热泵带来的效益

通过在卫星式柔印机上实际的测试验证，使用热泵实现的综合节能效率大约为50%～70%。可以按以下方式进行简单计算。

假设卫星式柔印机集中干燥装置加热功率为72kW，按集中干燥装置实际运行使用率60%、卫星式柔印机每天开机18小时，年运行天数300天，工业用电费用1元/度进行计算，年运行费用=72×60%×18×300×1=233280元。按热泵最小节能效率50%计算，年节能费用=233280×50%=116640元。卫星式柔印机配套使用的热泵加热装置费用约15万元。那么，投资回报年限=年节能费用/热泵加热装置费用=15/11.664≈1.3年。

热泵技术的应用可以改变卫星式柔印机干燥能耗高的现状，并为包装印刷企业减少大量的运行成本。同时，热泵的智能化、自动化控制减轻了操作人员的劳动强度；一体化设计省却了繁琐的管路，提高了整机美感。热泵技术和柔印技术的结合，是一个能为包装印刷企业带来长期收益的项目，相信将得到更多包装印刷企业的青睐和选择。