熱泵技術為衛星式柔印機實現能源節約

韓奎+劉健

熱泵技術被稱為21世紀的能源技術之一。毫不夸張，因為通過熱泵技術可以提高能效的利用，這其中包括兩層含義：第一層，從環境角度來講，使用熱泵技術可以減少溫室氣體的排放，減少對環境的破壞；第二層，熱泵技術可以解決電力高負荷。于是，熱泵技術憑借節能、降耗的優勢在包裝印刷行業逐漸得到關注。那么，熱泵技術到底能夠為包裝印刷企業帶來哪些好處？

眾所周知，包裝印刷車間往往需要恒溫恒濕，辦公樓等地方在炎熱的夏季也需要空調制冷，而印刷、涂布等過程則需要烘干熱風，而利用熱泵技術便能實現有效的能源利用。熱泵的工作原理是一種熱量提升裝置，其作用是從周圍環境中西區熱量，并傳遞給被加熱的對象。這就如同利用水泵將水從低處引向高處，利用熱泵就能將制冷的一部分用于辦公樓等地方，而加熱端產生的熱量可用于印刷烘干系統，這樣便可大大節省電費，是一種環保節能的好方案，值得大力推廣。筆者以熱泵技術在衛星式柔印機上的應用為例進行說明。

熱泵在衛星式柔印機上的應用原理

柔印技術在我國印刷行業的應用越來越受關注，柔印技術的綠色環保性毋庸置疑，但其干燥時的高能耗一直是制約其發展的因素之一，熱泵技術與其結合應用，能有效解決這一難題，同時為印刷企業帶來更多效益。

目前，包裝印刷行業使用較多的是空氣能熱泵熱水機，該設備通過自然能（空氣蓄熱）獲取低溫熱源，將低溫熱源冷卻后的空氣用于車間、辦公樓、吹膜機等進行制冷；冷凝器釋放出來的熱量用于加熱水、取暖或供應熱水到印刷機、涂布機烘干系統的熱交換器，以加熱烘箱進氣，整個系統集熱效率甚高。

衛星式柔印機印刷油墨的干燥原理一般是利用熱源（如蒸氣加熱、電加熱及天然氣加熱等）將空氣加熱，然后將熱空氣以一定風速吹到承印物表面，帶走油墨中的溶劑，實現油墨干燥。在衛星式柔印機上應用熱泵實現加熱的過程為：熱泵加熱裝置從衛星式柔印機干燥箱排氣中吸取熱量，并把熱量傳遞給需要加熱的新鮮風，降低熱源加熱需要的熱量，從而達到節能目的。熱泵干燥除具有明顯的節能效果外，還因其屬于均勻的低溫除濕干燥方式，相比傳統熱空氣干燥方式，可較大幅度地提升成品率和印品質量。

衛星式柔印機如何選用熱泵

一般情況下，衛星式柔印機有兩個部位需要干燥裝置。一個部位是在印刷色組之間，通常被稱為色間干燥裝置，其目的是在印品進入下一印刷色組之前，使前一色墨層盡可能快速、徹底地干燥，以避免后一色墨在疊印時與前一色墨發生混色；另一個部位是在所有印刷色組之后，通常被稱為集中干燥裝置，其目的是徹底排除印刷墨層中的溶劑，進一步鞏固油墨的干燥，以免在復卷或后加工時造成背面蹭臟等質量問題。衛星式柔印機這兩個部位在選擇熱泵裝置時應遵循以下原則。

（1）色間干燥一般采用低溫度、高風速的干燥方式，溫度一般不會高于60℃，風速大于45米/秒。因此使用熱泵時，還要配備一個高壓風機來控制風速大小。此外，為了避免熱風由風腔溢出，造成干版現象，還必須配備一個風機將進風全部排出，以免發生熱風溢出現象。綜合評價來看，色間干燥所需溫度不高，使用熱泵的節能效果不明顯，綜合制造成本較高，因此不推薦使用熱泵。

（2）集中干燥一般采用高溫度、高風速的干燥方式。溫度一般在70～80℃之間，使用熱泵時需配備電加熱器，以保證熱風溫度。烘箱風嘴風速一般不小于30米/秒，因此在此處使用熱泵配備一個高壓風機即可，具體安裝使用形式如圖1所示。新鮮風由新風口進入，先經過顯熱換熱器，從中吸收了冷凝熱后溫度升高，相對濕度降低；隨后經由風機送至加熱器加熱，使其達到預設溫度后送入干燥箱進風口，將承印物中蒸發出的溶劑帶走；接著，空氣通過烘箱回風口再次經過顯熱換熱器和熱回收換熱器，使兩個換熱器分別吸收熱量用于加熱新鮮空氣；最后，廢空氣經由排風口排出。

熱泵帶來的效益

通過在衛星式柔印機上實際的測試驗證，使用熱泵實現的綜合節能效率大約為50%～70%。可以按以下方式進行簡單計算。

假設衛星式柔印機集中干燥裝置加熱功率為72kW，按集中干燥裝置實際運行使用率60%、衛星式柔印機每天開機18小時，年運行天數300天，工業用電費用1元/度進行計算，年運行費用=72×60%×18×300×1=233280元。按熱泵最小節能效率50%計算，年節能費用=233280×50%=116640元。衛星式柔印機配套使用的熱泵加熱裝置費用約15萬元。那么，投資回報年限=年節能費用/熱泵加熱裝置費用=15/11.664≈1.3年。

熱泵技術的應用可以改變衛星式柔印機干燥能耗高的現狀，并為包裝印刷企業減少大量的運行成本。同時，熱泵的智能化、自動化控制減輕了操作人員的勞動強度；一體化設計省卻了繁瑣的管路，提高了整機美感。熱泵技術和柔印技術的結合，是一個能為包裝印刷企業帶來長期收益的項目，相信將得到更多包裝印刷企業的青睞和選擇。