傳統(tǒng)空調(diào)在農(nóng)產(chǎn)品干燥處理中的改造應(yīng)用

任桂平 杜文超 譚仕建 任藝璇

（寧波奧克斯電氣股份有限公司 寧波 315191）

引言

為進一步創(chuàng)收，父母在農(nóng)村把自家種的番薯制成番薯片再對外出售，制作過程可簡單的分為清洗去皮、煮熟、打漿、做皮、干燥、切片和油炸7個步驟。過程中是煮熟后再干燥，屬高含水率熟食干燥加工，過程中稍有滯后，就會發(fā)霉變質(zhì)，因此加工難度高于常規(guī)谷物干燥。目前普遍干燥方式為露天曬干（見圖1），存在所需空間大、受氣候因素制約和勞動強度大（為保證品質(zhì)，都是在夜間加工，白天太陽曬）等眾多不利因素。曾想過用農(nóng)產(chǎn)品專用的烘干設(shè)備，但價格過高，總體算下來沒錢可賺。隨著近年來空調(diào)行業(yè)的健康發(fā)展，價格已被普通民眾所接受，且傳統(tǒng)空調(diào)與常規(guī)烘干設(shè)備相比，不但有制熱還多了除濕功能，更利于烘干，因此就有了用傳統(tǒng)空調(diào)去對農(nóng)產(chǎn)品作干燥處理的想法。

圖1 露天曬干

1 直接用空調(diào)作干燥機

1.1 用制冷對農(nóng)產(chǎn)品作干燥處理

用制冷對農(nóng)產(chǎn)品作干燥處理共用4個缺點，具體如下：

1）溫度過低無法開啟，即室溫低于溫空調(diào)的設(shè)定溫度下限，空調(diào)無法啟動；

2）制冷（可同步除濕），過低的出風(fēng)溫度（一般在10～15 ℃之間），與農(nóng)產(chǎn)品接觸，不利于水分從農(nóng)產(chǎn)品本體內(nèi)排出；

3）隨著室溫的降低，空調(diào)會出現(xiàn)防冰凍保護運行，影響整體運行效果；

4）無法對農(nóng)產(chǎn)品加熱，不利于水分充農(nóng)產(chǎn)品本體內(nèi)排出。

1.2 用制熱對農(nóng)產(chǎn)品作干燥處理

用制熱對農(nóng)產(chǎn)品作干燥處理共用3個缺點，具體如下：

1）內(nèi)機在密閉空間，會導(dǎo)致空氣的含濕量越來越高，導(dǎo)致空氣的的相對濕度趨于飽和，不利于農(nóng)產(chǎn)品本體水分向空氣側(cè)排出；

2）內(nèi)機在密閉空間，室溫會逐漸升高，空調(diào)會出現(xiàn)防過熱保護運行，影響整體運行效果，同步使干燥效果大打折扣；

3）如內(nèi)機改在開放空間，因環(huán)境溫度固定，出風(fēng)溫度無法隨之上升，導(dǎo)致出風(fēng)溫度偏低，農(nóng)產(chǎn)品本體溫度無法大幅度升高，不利于農(nóng)產(chǎn)品本體水分向外排出。

1.3 小結(jié)

直接用空調(diào)對農(nóng)產(chǎn)品作干燥處理效果差，基本上無應(yīng)用價值，因此需對其優(yōu)化改造再應(yīng)用。

2 改造空調(diào)作農(nóng)產(chǎn)品干燥機

2.1 方案一

制冷時電輔熱同步投入使用。

參照除濕機模式，讓其先對空氣進行制冷除濕，然后再對其加熱，類似可操作模式為把電輔熱控制接口改接到壓縮機控制接口處，使空調(diào)在制冷運行時同步運行電輔熱。到達即能除濕又能加熱目的。但此方案共有2個缺點，具體如下：

1）常規(guī)空調(diào)的電輔熱制熱量普遍都低于額定制冷量的50 %(以我司2匹柜機為例，額定制冷量為5 100 W，電輔熱功率為2 100 W)，因此綜合后的效果，還是室內(nèi)溫度下降，僅下降速度延緩而已，因此干燥效果雖略有提升，但是原直接用制冷作農(nóng)作物干燥的相關(guān)缺點依舊存在。

2）制冷與電輔熱同步開啟應(yīng)用消耗功率高，太費電。

綜合上述，方案一效果差且耗電高不可行。

2.2 方案二

空調(diào)內(nèi)外機都安裝于同一密閉空間，開制冷運行。

把空調(diào)內(nèi)外機都安裝于同一密閉空間，開制冷運行共用2個優(yōu)點，具體如下：

1）運行過程中，內(nèi)機在制冷，外機在制熱，因此即能除濕又能加熱；

2）循環(huán)風(fēng)量大，一般空調(diào)外機的的風(fēng)量是內(nèi)機的三倍左右，因此相對與原僅內(nèi)機在室內(nèi)側(cè)，循環(huán)風(fēng)量提升到4倍，風(fēng)干效果直線提升。

把空調(diào)內(nèi)外機都安裝于同一密閉空間，開制冷運行共有2個缺點，具體如下：

1）如室內(nèi)溫度低于空調(diào)的設(shè)定溫度范圍，會發(fā)生因溫度過低而無法開啟現(xiàn)象；

2）制冷運行時，室溫管控是往低處管控，即可確保室溫不低于設(shè)定溫度，而此狀態(tài)運行時，根據(jù)制冷原理：制熱量=壓縮機消耗功率+制冷量[2]，因此把空調(diào)內(nèi)外機都安裝于同一密閉空間內(nèi)運行，當(dāng)制冷量與部分制熱量低消后，還有等量于壓縮機消耗功率的制熱量遺留在此密閉空間內(nèi)，室溫是往上提升的，因此無法對室溫作管控，會導(dǎo)致室溫越升越高，最終超出空調(diào)的運行溫度范圍，出現(xiàn)故障保護，影響空調(diào)壽命。

綜合上述，方案二溫度過低無法運行且溫度不可控不可行。

2.3 方案三

把空調(diào)內(nèi)外機都安裝于同一密閉空間內(nèi)，開制熱運行，共有4個優(yōu)點，具體如下：

1）運行過程中，內(nèi)機在制熱，外機在制冷，因此即能除濕又能加熱；

2）循環(huán)風(fēng)量大：一般空調(diào)外機的的風(fēng)量是內(nèi)機的三倍左右，因此相對與原僅內(nèi)機在室內(nèi)側(cè)，循環(huán)風(fēng)量提升到4倍，風(fēng)干效果直線提升；

3）能在溫控范圍內(nèi)精確控溫；

4）不會發(fā)生因溫度過低而無法開啟現(xiàn)象。

把空調(diào)內(nèi)外機都安裝于同一密閉空間內(nèi)，開制熱運行缺點為：室溫逐漸升高到一定范圍，空調(diào)會出現(xiàn)防過熱保護運行，室溫?zé)o法繼續(xù)升高，整機加熱與除濕能力都大幅度下降，嚴(yán)重影響整體運行效果。

綜合上述，方案三溫度升高效果就變差不可行，但方案三缺點最少，只需解決了此缺點，就可基本完成改造目標(biāo)。

剖析方案三溫度升高效果就變差的原因，我們從空調(diào)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，GB/T 7725-2004房間空氣調(diào)節(jié)器中最大制熱運行工況溫度為：室內(nèi)干球27 ℃、室外干球24 ℃ 濕球18 ℃，且試驗中，為防止室內(nèi)熱交換器過熱而使風(fēng)機開、停的自動復(fù)位的過載保護裝置周期性動作，可視為空調(diào)器連續(xù)運行。說明室內(nèi)干球27 ℃是國家標(biāo)準(zhǔn)允許空調(diào)器制熱運行的最高溫度，而此溫度時還允許出現(xiàn)外風(fēng)機開、停防過熱保護運行，以減少內(nèi)機放熱量。而此標(biāo)準(zhǔn)中最大制冷運行工況溫度為：室內(nèi)干球32 ℃濕球23 ℃、室外干球43 ℃ 濕球26 ℃。而此時未允許相關(guān)風(fēng)機出開、停，以減少放熱。同樣是放熱，單從制冷的室外側(cè)與制熱的室內(nèi)側(cè)的最高允許溫度作比對，相差16 ℃，再加上制熱時允許外風(fēng)機開、停，以減少放熱。因此，常規(guī)空調(diào)外機的放熱能力要大幅度高于內(nèi)機的放熱能力。所以造成方案三溫度升高效果就變差是內(nèi)機放熱能力所差導(dǎo)致。同時也說明了從放熱效果來說，方案二在實際運行中對農(nóng)作物但干燥效果是最佳的。但方案二控制邏輯上存在低溫?zé)o法啟動及溫度溫度管控的問題，而此以上兩問題在方案三里確不存在。因此如能在方案三的基礎(chǔ)上實現(xiàn)內(nèi)機制冷，外機放熱，那上述問題就可完全解決。

3 改造試驗

在方案三的基礎(chǔ)上實現(xiàn)內(nèi)機制冷，外機放熱理論上很簡單，取消電磁四通換向閥上電即可。以浙江省紹興市嵊州縣金庭鎮(zhèn)山塊村的番薯片加工過程中，使用一臺2匹柜機(具體型號：KFR-51LW/N+3c)作干燥機的改造試驗過程。

1）電磁四通換向閥與控制連接取消，具體見圖2。但開制熱運行后內(nèi)風(fēng)機一直未啟動，究其原因：空調(diào)制熱時有防冷風(fēng)保護，即安裝內(nèi)機蒸發(fā)器上的溫度感應(yīng)器如檢測到蒸發(fā)器本體溫度過低，會根據(jù)計算得出，此時出風(fēng)，出風(fēng)溫度同步會過低，用戶無法接受，即此溫度過低，內(nèi)風(fēng)機不會開啟。而此時的外機冷凝器相當(dāng)于空調(diào)正常制熱運行時的內(nèi)機蒸發(fā)器，因此還需進一步改裝。

圖2 電磁四通換向閥與控制連接取消

2）內(nèi)機蒸發(fā)器上的溫度感應(yīng)器改裝到外機冷凝器上，讓其檢測到制熱狀態(tài)下的冷凝溫度，具體見圖3。然后空調(diào)再開制熱運行，可正常對番薯片做干燥處理，具體見圖4。干燥過程中實測前3 h就能抽出水分11.7 kg。總體干燥效果，還要看一次總的番薯片加工量，一般干燥前約200 kg番薯片16 h能將它干燥到位，最終含水率經(jīng)檢測為12.7 %，符合≤14 %的安全存儲要求。費用方面按此空調(diào)額定功率1.64 kW及家電用電0.6元/度折算，大概花費16元左右。即干燥1 h花費1元左右，能普遍承受。

圖3 內(nèi)機蒸發(fā)器上的溫度感應(yīng)器改裝到外機冷凝器上

圖4 干燥過程

根據(jù)上述實地改造應(yīng)用過程，確定了傳統(tǒng)空調(diào)在農(nóng)產(chǎn)品干燥處理中的最佳改造方案，具體分以下4步驟：①把空調(diào)內(nèi)外機都安裝于室內(nèi)；②取消電磁四通換向閥上電功能；③內(nèi)機蒸發(fā)器上的溫度感應(yīng)器改造裝到外機冷凝器上；④開制熱運行。其優(yōu)點：①大風(fēng)量循環(huán)（風(fēng)干）；②外機在制熱，內(nèi)機在制冷，熱烘與抽濕同步不間斷進行；③能在溫控范圍內(nèi)精確控溫；④不會發(fā)生因溫度過低而無法開啟現(xiàn)象；⑤各種異常保護不會發(fā)生。

3）以上為對定頻空調(diào)的改造，如為變頻空調(diào)，改造還需增加以下步驟：把室外溫度感應(yīng)器改造裝到壓縮機回氣管上。因為空調(diào)制熱運行控制中，壓縮機最高允許頻率會隨室外溫度感應(yīng)器檢測到的溫度升高而下降，而壓縮機回氣溫度始終處于較低位置，一般都在15 ℃以下，因此此改造可避免壓縮機運行頻率過低而影響整體干燥效果現(xiàn)象發(fā)生。

4 進一步提升設(shè)想

以上方案已基本能解決的農(nóng)產(chǎn)品的干燥需求，但仍有提升空間。以試驗空調(diào)的溫度控制為例，最高設(shè)定32 ℃，外機的最高出風(fēng)溫度為最高室內(nèi)溫度的基礎(chǔ)上+10 ℃即42 ℃左右，因此在外機出風(fēng)范圍及附近干燥效果比較佳，非此區(qū)域且溫度與空調(diào)設(shè)定溫度較接近區(qū)域干燥效果相對弱點。如廠家能針對性將溫控范圍做控制調(diào)整，最高設(shè)定調(diào)整到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7725-2004房間空氣調(diào)節(jié)器最大制冷運行工況室外允許的最高溫度43 ℃，那干燥效果會更好。當(dāng)然，如廠家能改進控制邏輯，僅需將空調(diào)內(nèi)外機都安裝于同一密閉空間即可，也無需其它改裝措施。

5 總結(jié)

以上對普通空調(diào)的改造應(yīng)用，成本低、效率高、操作簡單，能基本滿足農(nóng)民對農(nóng)產(chǎn)品的干燥處理要求，可徹底解決因天氣原因?qū)е罗r(nóng)產(chǎn)品無法干燥處理的歷史遺留痛點，將為農(nóng)村經(jīng)濟快速健康發(fā)展作出重大貢獻。