研　究　●　探　讨52干衣机的发展现状及研发趋势Ｔｈｅ　Ｐｒｅｓｅｎｔ　Ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　Ｔｒｅｎｄ　ｆｏｒ　Ｌａｕｎｄｒｙ　Ｄｒｙｅｒｓ上海水产大学农业部冷库及制冷设备质量监督检验测试中心 张青Ｚｈａｎｇ　Ｑｉｎｇ，龚海辉Ｇｏｎｇ　Ｈａｉｈｕｉ，万锦康Ｗａｎ　Ｊｉｎｋａｎｇ华意压缩机股份有限公司 熊文华Ｘｉｏｎｇ　Ｗｅｎｈｕａ摘要：　本文首先介绍了现有干衣机的类型、工作原理及空气处理过程，指出了其不足之处。

然后介绍了热泵型干衣机的工作原理，分析了其工作过程及优点，并介绍了蒸汽压缩式、热电式及空气循环式热泵型干衣机的国内外研发现状，最后展望了其应用前景。

关键词：　热泵 除湿 干衣机 研发Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｄｅａｌｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙ　ａｖａｉｌａｂｌｅｌａｕｎｄｒｙ　ｄｒｙｅｒｓ，　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅｉｒ　ｔｙｐｅｓ，　ｂａｓｉｃ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，　ａｉｒ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ．　Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ　ｄｒｙｅｒｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａｓ　ａ　ｍｏｒｅｐｒｏｍｉｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ．　Ｔｈｅ　ｌａｔｅｓｔ　Ｒ＆Ｄｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｖａｐｏｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｃｙｃｌｅ，　ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｙｃｌｅ　ａｎｄ　ａｉｒ　ｃｙｃｌｅ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐｄｒｙｅｒｓ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，　ｆｒｏｍ　ｗｈｉｃｈ　ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｓｅｅｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｖａｐｏｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｃｙｃｌｅ　ｉｓ　ｓｕｐｅｒｉｏｒ　ｔｏ　ｏｔｈｅｒ　ｔｙｐｅｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｈｉｇｈ　ｅｎｅｒｇｙ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　Ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ，Ｄｅｈｕｍｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，Ｌａｕｎｄｒｙ　ｄｒｙｅｒ，Ｒ＆Ｄ家用干衣机在日本及西方发达国家也已经比较普及。

据介绍，在日本就有７０％以上的家庭干衣机是和洗衣机配套使用的［１］。

在中国，尤其是在气候潮湿的南方地区，如同其它家电和工业设备一样，随着人们生活水平的提高，也逐步产生了社会需求。

１　现有干衣机１．１现有干衣机的类型按照不同的分类原则，现有干衣机可以分为不同的类别［１］。

按照烘干所使用的能源可以分为燃气式、电热丝加热式、ＰＴＣ自限温元件加热式。

其中，燃气式干衣机在我国不多见，在欧美却很流行，这主要是与这些国家的住宅配置、能源供给形式有关。

早期的蒸汽加热或电加热干衣机的干衣效果和质量随环境条件的变化而波动较大，时有未干透就停机或干燥过头而损坏衣物及浪费能源的现象产生。

随着自动化控制技术的发展，上述缺陷有所改善。

９０年代初，国外开始将ＰＴＣ自限温发热元件用于家用干衣机领域，并设计定型成目前的旋转式干燥桶结构。

ＰＴＣ发热材料升温较迅速且无明火，与控制技术结合使用，提高了干衣机的安全性；另外，用涡轮式或贯流式风机代替了原来的轴流式风机，降低了风机的功耗和噪声。

按照外形分为柜式和滚筒式，柜式机容量较大，可将衣服悬挂在烘箱内进行干燥；滚筒式体积比柜式机小，也可使用支架与洗衣机组合在一起使用。

按照与洗衣机的关系可分为洗衣干衣一体式、与洗衣机上下分立式、独立式（立柜式、嵌入式）。

从消费者使用方便及节约室内空间角度来看　，家用干衣机以采取第一种方式为佳。

按照控制方式可分为机械式和电脑程控式。

最后，还可按照水分排除方式分为排气式和排水式。

１．２ 现有干衣机工作原理及空气处理过程分析干衣机依靠内部的加热元件对进入机体内的外界空气进行加热，同时依靠电机带动滚筒或叶轮转动，使加热后的空气与衣物接触，增湿后经过滤排出机外。

现有干衣机为全新风型式，在空气ｉ—ｄ图上其工作过程可表示为图１。

具体分析如下：①环境状态空气（点１）进入干衣机；②利用ＰＴＣ或电加热元件将空气加热至状态点２。

在此过程中，空气干球温度ｔ升高，绝对含湿量ｄ不变，相对湿度φ降低；③状态点２的高温低湿空气流经衣物，由于空气中的水蒸气分压力低于衣物表面的水蒸气分压力，使得衣物中的水分不断地扩散到空气中。

对于空气来说，此过程为等焓过程。

空气的干球温度ｔ降低，绝对含湿量ｄ和相对湿度φ均增加，到达状态点３；④状态点３的潮湿空气排至干衣机外。

１．３ 现有干衣机的不足之处上述干衣机存在以下问题：①能耗指标不理想。

首先，为全新风形式，排出空气中仍然含有大量的热能，这会造成能源的浪费；其次，现有干衣机不管是电加热还是ＰＴＣ加热，均为能量转换装置，即衣物中水分蒸发所需要的热量完全由电能转化而来。

以干衣机工53作温度６０℃计，此时水的汽化潜热为２３５９ｋＪ／ｋｇ，也就是说要蒸发衣物中的１ｋｇ水至少要消耗２３５９ｋＪ的电能。

考虑风机、漏热、旋转运动部件等因素，实际耗电量将大于该值。

我国机械行业标准《ＪＢ／Ｔ６２１９－１９９９工业干衣机》中对电加热干衣机的能耗指标规定为；蒸发每千克水所消耗的电量应不大于１．５ｋＷ·ｈ，即５４００ｋＪ。

②干衣过程工作温度高，一般在６０℃以上，对丝绸、羊绒等高档衣料有很大损害，限制了其使用范围。

③干衣机常用于阴雨天气，此时环境湿度高，但某些类型的干衣机将吸收水分之后的潮湿空气排向室内，将进一步恶化室内空气条件。

有些类型干衣机则利用排风管将空气排至室外，但这样占地面积大，影响室内美观，且安装施工均较为不便。

某些类型的干衣机利用机体内的循环热风，把衣物内蒸发出来的水蒸气通过特定的冷凝器冷凝成水，再从机内的排水管流出。

这种方式虽然一般不会对室内空气环境造成影响，但是因为经历了一个冷凝过程，导致它比排气式要耗电（或者耗能）。

目前，带有烘干功能的洗衣机已经面市，但其原理仍为ＰＴＣ元件加热，并且售价较高，多在ＲＭＢ５０００元以上，另外，其干衣容量往往仅为其洗涤容量的一半左右，往往造成一次洗涤的衣物不能一次烘干。

由此可见，及时研发节能、工作温度低、适用衣料范围广、可靠性高、售价适中的工业用和家用干衣机是很有潜力的。

２　热泵型干衣机２．１热泵型干衣机工作原理热泵与电加热、ＰＴＣ加热等能量转换方式不同，是一种能量转移装置。

具体来说就是以消耗部分能源为代价，从低位热源中吸取热量，然后将消耗的能源与吸取的热量一起传递给高位热源，实现加热的目的，可见这种工作方式比现有干衣机要节约能源。

２．２　热泵型干衣机中空气处理过程分析与现有干衣机采用全新风加热方式不同，热泵型干衣机中空气可以实现循环流动，其工作过程在空气ｉ—ｄ图上可表示为图２。

具体分析如下：①吸收衣物水分之后的潮湿空气流过热泵系统的蒸发器，实现降温除湿过程。

即：空气的干球温度ｔ降低，同时空气中携带的水蒸气在蒸发器表面凝结成水，绝对含湿量ｄ降低（过程３→１）；②降温除湿后的空气经过冷凝器，实现等湿升温。

即：空气的干球温度ｔ升高，绝对含湿量ｄ不变，相对湿度降低（过程１→２）；③由冷凝器吹出的高温低湿空气流过衣物，等焓增湿降温后再回到蒸发器（过程２→３），重新开始循环。

２．３热泵型干衣机的优点从以上工作过程分析可见，利用热泵型干衣机进行干燥可以克服现有干衣机的缺陷，实现节能、适应性广及与环境友好的目的。

①热泵是能量转移装置，与现有干衣机相比能够节约能源。

按保守估计，以热泵系统能效比仅为２．５计，要提供２３５９ｋＪ的汽化潜热，只需要耗费９４３．６ｋＪ的电能。

如假设风机、漏热、旋转运动部件等因素所导致的耗电量与原有干衣机相同，则最大耗电量为３９８５ｋＪ，实现节能２６．２％。

如对这些因素进行适当优化，则节能效果更为明显。

②由于流经冷凝器的空气的绝对含湿量ｄ很小，热泵系统在比较低的冷凝温度下即可降低空气的相对湿度，提高空气的吸湿能力，从而有利于扩大干衣机适用衣料的范围。

③无须设置排风管，也不会将热湿空气排至室内，不会影响室内装修及室内空气环境。

２．４　热泵型干衣机的类型及研发现状鉴于以上原因，国内外许多科研人员都曾研究、试制过热泵型干衣机。

有多种类型的热泵型干衣机，下面分别予以简要介绍。

第一类是蒸汽压缩式热泵干衣机，这种类型的干衣机利用蒸汽压缩式制冷系统中的蒸发器对来自衣物的潮湿空气进行降温除湿，冷凝器用来对空气进行等湿升温，加热后的空气再去对衣物进行干燥。

由于蒸汽压缩式制冷系统是一种非常成熟的技术，用于热泵工况时供热效率高，工作安全可靠，因而这种类型的干衣机得到了最为广泛的研究。

目前我国已有多项以蒸汽压缩制冷原理为基础的热泵型干衣机专利，这些专利主要介绍了干衣机的具体部件、结构等。

屈百达［２］应用分布参数控制理论建立了衣物温度控制模型，进行了干衣机内衣物温度分布控制参数研究。

在设计及应用研究方面，陈东等［３］确定了热泵型干衣机中的结构与工作参数，包括循环风参数、冷凝器、蒸发器、循环风道、干衣箱及其他辅助部件的工作参数与结构参数，为蒸汽压缩式热泵型干衣机的设计提供了很好的基础数据。

Ｅ．　Ｌ．　Ｓｃｈｍｉｄｔ等［４］、Ｋ．　Ｋｌｏｃｋｅｒ等［５］研制了可以用做干衣机的ＣＯ２超临界循环热泵干燥设备。

这种类型干衣机的系统压力高，对系统气密性要求高，与蒸汽压缩式相比效率较低、造价较高。

其优点在于工作介质环保，在对环保要求越来越严格的今天，其发展前景看好。

另外，由于家用干衣机对运行过程中的噪声要求比较严格，陆金铭等［６］设计制造了热泵干衣机实验台，并对其进行了噪¨研　究　●　探　讨54声分析，主要包括热泵机组及其配管系统的模态和谐响应分析；张锐军等［７，８］也对该实验台的板架和配管系统进行了噪音分析及减震降噪措施的研究。

第二类是基于帕尔帖效应的热电热泵干衣机，罗清海等［９］研制了该种干衣机样机并针对不同工况进行了系统的实验测试。

其优点在于工作安静，但是效率仍低于蒸汽压缩式循环，且比后者更易受环境温度波动的影响。

上述两类系统中，一般不允许拆卸换热器进行常规清洗，因此Ｊ．Ｅ．Ｂｒａｕｎ等［１０］研制了基于逆布雷顿循环的空气循环热泵干衣机样机。

该类型干衣机的优点在于可以拆卸清洗换热器，工作介质环保，在有压缩空气的条件下使用方便。

但其效率虽高于电－热转换型干衣机，仍低于蒸汽压缩式。

３　其它类型干衣机刘［１１］介绍了一种具有微波加热功能的全自动洗衣机，其特点是可全自动连续完成洗衣干衣功能，且干衣时间比电加热式可缩短一半左右，但与原有ＰＴＣ、电加热型洗衣机一样同属能量转换装置，能耗大。

曾伟杰等［１２］研制了一种医院用抽真空式干衣机，其原理是利用真空泵将密闭容器内的绝对压力降至０．２ｋＰａ以下，使衣物中水分子在真空条件下蒸发出去。