阅读说明：本技术 基于气流循环控制的密集烤房加热除湿装置 (Bulk curing barn heating and dehumidification device based on airflow circulating control ) 是由 黄采伦 田勇军 张念 何家洪 王靖 易雄胜 张凯旋 黄华曦 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了基于气流循环控制的密集烤房加热除湿装置,由控制器(Ⅰ)、制热箱(Ⅱ)、除湿箱(Ⅲ)组成,制热箱(Ⅱ)包括加热室和热泵机组室两个独立空间,除湿箱(Ⅲ)内部中间集成有由全热交换器(3-1)、除湿风机(3-2)、蒸发器(3-3)组成的换热除湿室及其四周的多个电动风门、风道,控制器(Ⅰ)固定于加热除湿装置外侧且与其内部电气设备、密集烤房内温湿度传感器有电连接,根据烟叶烘烤的供热、除湿需求,由控制器内以烘烤工艺曲线为基础的嵌入算法程序实现烘烤智能控制。本发明的有益效果是：采用气流循环的热泵机组作为供热、除湿装置,可减少能源损耗和烘烤周期,提高烟叶成品率,降低烘烤成本。(The invention discloses the bulk curing barn heating and dehumidification devices controlled based on airflow circulating, by controller (I), it heats case (II), except wet tank (III) forms, heating case (II) includes heating room and the separate space of heat pump unit room two, except wet tank (III) bosom is integrated with by total-heat exchanger (3-1), it dehumidifies blower (3-2), the air heat humidity room of evaporator (3-3) composition and its multiple electric flap of surrounding, air duct, controller (I) be fixed on the outside of heating and dehumidification device and with its internal electric equipment, Temperature Humidity Sensor has electrical connection in bulk curing barn, according to the heat supply of tobacco flue-curing, dehumidification, baking intelligent control is realized by the embedded mobile GIS program in controller based on baking process curve.The beneficial effects of the present invention are: can reduce energy loss and baking cycle as heat supply, dehumidification device using the heat pump unit of airflow circulating, improve tobacco leaf yield rate, baking cost is reduced.)

基于气流循环控制的密集烤房加热除湿装置

技术领域

本发明属于烟叶烘烤装置，尤其是一种采用气流循环控制的密集烤房加热除湿装置。

背景技术

密集型烤房因采用强制通风循环系统，与普通烤房相比，密集烤房装烟量增大、省时、省工，且烤后烟叶品质优良，因而在国内外烟叶烘烤中均得到了一定的推广应用。进入21世纪后，随着科学技术的发展，对密集烤房以及密集烤房相关设备和烘烤技术的研究，己成为该领域研究学者的主要方向。

烟叶烘烤所要求的时间一般为6~10天，因此烘烤过程中必须有足够的热量供给。国内现有密集烤房主要为燃煤型烤房，即以燃煤作为供热源，通过燃煤炉加热换热器间接的加热用于烟叶烘烤的空气。据研究表明，使用燃煤型标准烤房烘烤烟叶，每获得1kg干烟叶需消耗燃煤约为2.2~2.3kg，结合我国各地的烟叶含水量（80%~90%）和煤的低基位发热量（20809kJ/kg）量以及每排出1kg水分所需要的理论耗热量（约为2559.5~2580.3kJ）计算，每烘烤获得1kg干烟叶的理论耗煤量仅为0.4231~0.952kg。由此可得出，实际烘烤过程中每排出1kg水分的耗煤量约为理论值的2.778~4.505倍，烤房热效率仅有22.2%~36.0%，其中排湿损耗、排烟损耗、围护结构散热损失等占到总热损的65%~80%，而这部分能耗可通过改造供热结构、除湿方式和改进控制技术去降低。由此可知现有密集型烤房存在巨大的节能潜力。

当前烟叶烘烤作业使用的烤房中无论是烤房群还是单体烤房，定色排湿期烤烟室中的湿热水汽和干筋期烤烟室内的高温空气均以直排形式排出烤烟室外，造成了能源的较大浪费。据研究发现，烟叶烘烤全过程使用空气外排的除湿模式，损失掉的热量大约为总能耗的10%~20%，最高甚至达到25%，而如果全过程使用除湿模式，则会导致水分排出速率慢，烟叶烘烤周期长，间接增加了烟叶烘烤成本。在控制技术和烘烤工艺上，现有密集烤房虽然已经基本实现半自动化和自动化，但是在烘烤过程稳温时长、升温速度、排湿时机、加煤时机、加煤量等仍然还依赖人工经验去控制，而且由于现有密集烤房烘烤系统的整体结构以及烘烤工艺都是建立在燃煤供热、强排湿的除湿方式上，又因为燃煤升温的滞后性和不可控性使得研究人员对于控制方面的研究不足，比较有进展性的研究也仅在在自动加煤、自动排湿方面取得了一些成果，而在智能控制、智能烘烤、集群化烘烤方面仍然比较落后。为提高烟叶成品率，减少能源损耗和烘烤周期，研发一种基于气流循环控制的密集烤房加热除湿装置具有很好的现实意义。

发明内容

为了克服以上所述的问题，本发明公开了一种基于气流循环控制的密集烤房加热除湿装置。

本发明的技术方案是：一种基于气流循环控制的密集烤房加热除湿装置，由控制器（Ⅰ）、制热箱（Ⅱ）、除湿箱（Ⅲ）三部分组成，其中制热箱（Ⅱ）包括加热室和热泵机组室两个独立空间，加热室设置有冷凝器（2-1）、循环风机（2-2）、电辅助加热器（2-3）、加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5），热泵机组室设置有热泵压缩机（2-6）、节流阀（2-7）、四通阀（2-10）、冷媒出入口一（2-8）、冷媒出入口二（2-9），除湿箱（Ⅲ）包括全热交换器（3-1）、除湿风机（3-2）、蒸发器（3-3）、电动风门一（3-4）、电动风门二（3-5）、电动风门三（3-6）、电动风门四（3-7）、排湿出口及电动风门五（3-8）、电动风门六（3-9）、除湿箱进风口（3-10）、除湿箱出风口（3-11）、风道一（3-12）、风道二（3-13）、风道三（3-14）、风道四（3-15）、风道五（3-16）、冷媒出入口四（3-17）、冷媒出入口三（3-18）、冷凝水出口及排水电磁阀（3-19）、新风入口（3-20）；其中，制热箱（Ⅱ）放置于密集烤房原加热室位置的地面上且通过加热室出风口（2-5）与密集烤房进风口连接，除湿箱（Ⅲ）安装在制热箱（Ⅱ）的顶部且通过除湿箱进风口（3-10）与密集烤房出风口连接，以使加热除湿装置与密集烤房之间形成气流循环通道；除湿箱（Ⅲ）通过其除湿箱出风口（3-11）与制热箱（Ⅱ）的加热室进风口（2-4）连接以形成制热箱（Ⅱ）与除湿箱（Ⅲ）之间的气流通道，除湿箱（Ⅲ）通过其冷媒出入口三（3-18）、冷媒出入口四（3-17）与制热箱（Ⅱ）的冷媒出入口一（2-8）、冷媒出入口二（2-9）连接以形成热泵机组的冷媒循环回路；控制器（Ⅰ）固定于制热箱（Ⅱ）外侧且与制热箱（Ⅱ）和除湿箱（Ⅲ）内部的电气设备、密集烤房内部的温湿度传感器有电连接，通过传感器采集装烟室内的干湿球温度值，由MCU内嵌的以烘烤工艺曲线为基础的嵌入算法程序运算得到控制指令并输出，控制各电动风门、电磁阀、热泵压缩机、风机和电辅助加热器的运行状态以实现内循环保温、内循环加热、内循环除湿、全热回收排湿、外循环加热排湿、外循环降温补湿六种烘烤模式，满足烟叶烘烤各阶段的供热、除湿需求。

在本发明中，所述的制热箱（Ⅱ）内部集成有加热室和热泵机组室，加热室为一个内部安装有用于升温或降温循环空气流的冷凝器（2-1）、用于促进空气流循环的循环风机（2-2）、仅在热泵机组加供热不足时使用的电辅助加热器（2-3）的对外设有加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5）的封闭空间体，热泵机组室为一个内部安装有热泵压缩机（2-6）、节流阀（2-7）、四通阀（2-10）的对外设有冷媒出入口一（2-8）、冷媒出入口二（2-9）的开放式箱体；热泵机组由冷凝器（2-1）、热泵压缩机（2-6）、节流阀（2-7）、四通阀（2-10）以及放置于除湿箱（Ⅲ）的蒸发器（3-3）共同构成，当四通阀（2-10）处于制热状态时，冷媒在从热泵压缩机（2-6）经四通阀（2-10）、冷凝器（2-1）、节流阀（2-7）到蒸发器（3-3）后再经四通阀（2-10）回到热泵压缩机（2-6）的循环回路中流动，当四通阀（2-10）处于制冷状态时，冷媒在从热泵压缩机（2-6）经四通阀（2-10）、蒸发器（3-3）、节流阀（2-7）到冷凝器（2-1）后再经四通阀（2-10）回到热泵压缩机（2-6）的循环回路中流动；电辅助加热器（2-3）安装于加热室出风口（2-5）的顶部位置，冷凝器（2-1）安装于加热室内正中间位置，循环风机（2-2）放置于加热室内的电辅助加热器（2-3）和冷凝器（2-1）的中间，根据烟叶烘烤所处阶段的供热、除湿需求由控制器（Ⅰ）内以烘烤工艺曲线为基础的嵌入算法程序进行智能控制。

在本发明中，所述的除湿箱（Ⅲ）内部中间集成有由用于空气流热量交换的全热交换器（3-1）、用于促进空气流循环的除湿风机（3-2）、用于升温或降温循环空气流的蒸发器（3-3）组成的换热除湿室，电动风门、风道分布在换热除湿室的四周，全热交换器（3-1）安装于换热除湿室的顶部，其横向进出口连接风道三（3-14）和风道一（3-12），竖向进出口连接风道四（3-15）和风道五（3-16），除湿风机（3-2）与蒸发器（3-3）一起安装于换热除湿室的底部，在换热除湿室下方的风道五（3-16）兼作冷凝水集水盘并设置有冷凝水出口及排水电磁阀（3-19），用于烟叶烘烤过程中装置处于内循环加热除湿工作状态时排出除湿冷凝水；电动风门一（3-4）与风道二（3-13）的入口相连接，风道二（3-13）的出口与风道风道一（3-12）的出口共同连接到除湿箱（Ⅲ）出风口（3-11），风道一（3-12）入口通过全热交换器（3-1）与风道三（3-14）横向连接，风道三（3-14）顶部、底部分别通过电动风门三（3-6）、电动风门六（3-9）与新风入口（3-20）、风道五（3-16）连接，风道五（3-16）的右边还设置有排湿出口及电动风门五（3-8），风道四（3-15）的左边通过电动风门二（3-5）与除湿箱进风口（3-10）相通、右边通过电动风门四（3-7）与新风入口（3-20）相通，通过控制器（Ⅰ）控制各电动风门的开、关状态可实现内循环保温、内循环加热、内循环除湿、全热回收排湿、外循环加热排湿、外循环降温补湿六种烘烤模式；内循环保温烘烤模式时，电动风门一（3-4）打开，其余电动风门关闭，循环风机（2-2）低速运行、除湿风机（3-2）停止，热泵机组和电辅助加热器（2-3）不工作，空气流通过除湿箱进风口（3-10）、电动风门一（3-4）、风道二（3-13）、除湿箱出风口（3-11）、加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5）在密集烤房与加热除湿装置之间循环；内循环加热烘烤模式时，电动风门一（3-4）、电动风门四（3-7）、排湿出口及电动风门五（3-8）打开，其余电动风门关闭，循环风机（2-2）和除湿风机（3-2）中速运行，热泵机组工作于制热状态，电辅助加热器（2-3）在热泵机组供热不足时开启，加热空气流通过除湿箱进风口（3-10）、电动风门一（3-4）、风道二（3-13）、除湿箱出风口（3-11）、加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5）在密集烤房与加热除湿装置之间循环，散热空气流从新风入口（3-20）进入并经电动风门四（3-7）、风道四（3-15）、全热交换器（3-1）、风道五（3-16）后由排湿出口及电动风门五（3-8）排除；内循环除湿烘烤模式时，电动风门二（3-5）、电动风门六（3-9）打开，其余电动风门关闭，循环风机（2-2）和除湿风机（3-2）高速运行，热泵机组工作于制热状态，电辅助加热器（2-3）不工作，空气流通过除湿箱进风口（3-10）、电动风门二（3-5）、风道四（3-15）、全热交换器（3-1）、风道五（3-16）、电动风门六（3-9）、风道三（3-14）、全热交换器（3-1）、风道一（3-12）、除湿室出风口（3-11）、加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5）在密集烤房与加热除湿装置之间循环；全热回收排湿、外循环加热排湿、外循环降温补湿三种烘烤模式的空气流动路径是一样的，均是电动风门三（3-6）、电动风门二（3-5）、排湿出口及电动风门五（3-8）打开，其余电动风门均关闭，外部新风经新风入口（3-20）、电动风门三（3-6）、全热交换器（3-1）、风道一（3-12）、除湿室出风口（3-11）、加热室进风口（2-4）、加热室进风口（2-5）到装烟室（Ⅳ）内，温湿热气流经除湿室进风口（3-10）、电动风门二（3-5）、风道四（3-15）、全热交换器（3-1）、风道五（3-16）、排湿出口及电动风门五（3-8）排出，全热回收排湿时除湿风机（3-2）、循环风机（2-2）低速运行，热泵机组和电辅助加热器（2-3）不工作，外循环加热排湿时除湿风机（3-2）中速运行、循环风机（2-2）高速运行，热泵机组工作于制热状态，电辅助加热器（2-3）在热泵机组不能满足供热时开启，外循环降温补湿时除湿风机（3-2）、循环风机（2-2）高速运行，热泵机组工作于制冷状态，电辅助加热器（2-3）不工作；在烟叶烘烤过程中根据烟叶烘烤所处阶段和装烟室内传感器采集的温湿度值选择不同的烘烤模式以实现气流循环式烟叶烘烤。

在本发明中，所述的控制器（Ⅰ）包括MCU最小系统模块、用于将市电转换为控制器内部所需要电源电压的电源模块、用于存储系统运行程序与烟叶烘烤实时数据的程序与数据存储电路、用于监控各个用电设备运行状况的数字输入与保护模块、用于与上位机或手机终端进行远程通信的通信接口电路、用于在传感器或电气设备出现故障时进行声光报警的故障预警模块、用于系统人机交互时工作参数设置与运行状态显示的触摸显示屏模块、用于采集装烟室内部温湿度和热泵压缩机工作温度的温度采集模块、用于根据烟叶烘烤阶段进行循环风机和除湿风机速度调节的转速控制模块、用于控制交流接触器和220VAC用电设备的继电器及其驱动电路、用于指示电动风门和电磁水阀开关状态的双色指示灯电路；MCU最小系统模块通过温度采集模块采集的实时数据和数字输入模块的输入信号作为以烘烤工艺曲线为基础的嵌入算法程序的输入值，在控制芯片内进行运算并得到控制输出值，然后将控制输出值以二进制指令的形式发送给继电器及其驱动模块，通过该模块控制电气设备的工作状态，使系统按照设定的烘烤工艺曲线来进行烟叶烘烤。

在本发明中，所述的以烘烤工艺曲线为基础的嵌入算法程序包括用于初始化系统、控制系统设备运行的主程序控制模块，用于系统参数设置、运行状态显示的触摸屏中断程序，用于根据烟叶烘烤工艺曲线、实时温湿度值由算法执行程序进行运算选取烘烤模式的烘烤控制程序，用于实时获取热泵机组工作温度和装烟室内温湿度的温度采集程序，用于烟叶烘烤工艺曲线各阶段参数的查询和调用的数据表查询和调用程序，以及定时器中断程序、工作模式选择程序、数字输入与保护程序、控制算法执行程序、控制输出程序；整个控制流程由主程序控制模块进行控制，避免由于控制程序执行过程中出现顺序混乱导致系统无法运行。

本发明的有益效果在于：使用加热除湿装置进行供热，可减少对石化燃料的燃烧、废气物和有害气体的排放，采用多气流循环方式进行烟叶烘烤，在提高烟也品质和能源利用率的基础上可减少烟叶烘烤周期，可降低烘烤成本，采用以烘烤工艺曲线为基础的控制算法，可减少人为干扰、人工劳动强度，提高烟叶评吸质量。

附图说明

图1是本发明的整体系统框图；

图2是本发明实施例的制热箱结构图；

图3是本发明实施例的除湿箱结构图；

图4是本发明的控制器施例框图；

图5是本发明的以烘烤工艺曲线为基础嵌入的算法实施例框图；

图中：Ⅰ—控制器，Ⅱ—制热箱，Ⅲ—除湿箱，2-1—冷凝器，2-2—循环风机，2-3—电辅助加热器，2-4—加热室进风口，2-5—加热室出风口，2-6—热泵压缩机，2-7—节流阀，2-8—冷媒出入口一，2-9—冷媒出入口二，2-10—四通阀，3-1—全热交换器，3-2—除湿风机，3-3—蒸发器，3-4—电动风门一，3-5—电动风门二，3-6—电动风门三，3-7—电动风门四，3-8—排湿出口及电动风门五，3-9—电动风门六，3-10—除湿箱进风口，3-11—除湿箱出风口，3-12—风道一，3-13—风道二，3-14—风道三，3-15—风道四，3-16—风道五，3-17—冷媒出入口四，3-18—冷媒出入口三，3-19—冷凝水出口及排水电磁阀，3-20—新风入口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图，图1是本发明的整体系统框图。一种由控制器（Ⅰ）、制热箱（Ⅱ）、除湿箱（Ⅲ）三部分组成的基于气流循环控制的密集烤房加热除湿装置，其中制热箱（Ⅱ）包括加热室和热泵机组室两个独立空间，加热室设置有冷凝器（2-1）、循环风机（2-2）、电辅助加热器（2-3）、加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5），热泵机组室设置有热泵压缩机（2-6）、节流阀（2-7）、四通阀（2-10）、冷媒出入口一（2-8）、冷媒出入口二（2-9），除湿箱（Ⅲ）包括全热交换器（3-1）、除湿风机（3-2）、蒸发器（3-3）、电动风门一（3-4）、电动风门二（3-5）、电动风门三（3-6）、电动风门四（3-7）、排湿出口及电动风门五（3-8）、电动风门六（3-9）、除湿箱进风口（3-10）、除湿箱出风口（3-11）、风道一（3-12）、风道二（3-13）、风道三（3-14）、风道四（3-15）、风道五（3-16）、冷媒出入口四（3-17）、冷媒出入口三（3-18）、冷凝水出口及排水电磁阀（3-19）、新风入口（3-20）；制热箱（Ⅱ）放置于密集烤房原加热室位置的地面上且通过加热室出风口（2-5）与密集烤房进风口连接，除湿箱（Ⅲ）安装在制热箱（Ⅱ）的顶部且通过除湿箱进风口（3-10）与密集烤房出风口连接，以使加热除湿装置与密集烤房之间形成气流循环通道；除湿箱（Ⅲ）通过其除湿箱出风口（3-11）与制热箱（Ⅱ）的加热室进风口（2-4）连接以形成制热箱（Ⅱ）与除湿箱（Ⅲ）之间的气流通道，除湿箱（Ⅲ）通过其冷媒出入口三（3-18）、冷媒出入口四（3-17）与制热箱（Ⅱ）的冷媒出入口一（2-8）、冷媒出入口二（2-9）连接以形成热泵机组的冷媒循环回路；控制器（Ⅰ）固定于制热箱（Ⅱ）外侧且与制热箱（Ⅱ）和除湿箱（Ⅲ）内部的电气设备、密集烤房内部的温湿度传感器有电连接，通过传感器采集装烟室内的干湿球温度值，由MCU内嵌的以烘烤工艺曲线为基础的嵌入算法程序运算得到控制指令并输出，控制各电动风门、电磁阀、热泵压缩机、风机和电辅助加热器的运行状态以实现内循环保温、内循环加热、内循环除湿、全热回收排湿、外循环加热排湿、外循环降温补湿六种烘烤模式，满足烟叶烘烤各阶段的供热、除湿需求。制热箱（Ⅱ）放置于地面内部集成有作为加热流载体的加热室和放置于热泵机组装置的热泵机组室，其底部设置有加热室出风口（2-5），用于与装烟室相对接，以便于将已加热或已降温的空气流送入装烟室内进行烟叶烘烤或加速干烟叶回潮，加热室出风口（2-5）与现有烤房大小相通，可用于直接与装烟室回风口相对接，减少安装工程，顶部设有加热室进风口（2-4）与除湿箱（Ⅲ）的除湿箱出风口（3-11）相对接，用于将从除湿箱排出的空气流引入加热室内部进行再加热处理，加热室顶部还设有冷媒出入口一（2-8）、冷媒出入口二（2-9）与除湿箱（Ⅲ）底部的冷媒出入口四（3-17）、冷媒出入口三（3-18）相连接；除湿箱（Ⅲ）放置于制热箱（Ⅱ）顶部，内部集成有多个作为空气流流动载体的风道和作为控制空气流流动路径通断的电动风门以及用于放置换热设备、除湿设备的换热除湿室，风道、电动风门及热设备和除湿设备共同构成了能够完成除湿、排湿和换热功能的六种工作模式，除湿箱（Ⅲ）底部设有除湿箱出风口（3-11）与制热箱（Ⅱ）顶部的加热室进风口（2-4）相连接，用于使空气流能够在除湿箱（Ⅲ）和制热箱（Ⅱ）之间循环流动，且除湿箱出风口（3-11）与加热室进风口（2-4）大小相同，在除湿箱（Ⅲ）底部的外侧设有排湿出口及电动风门五（3-8）用于作为空气流排出窗口和空气流流动路径的控制开关，排湿出口及电动风门五（3-8）的开关时机由控制器（Ⅰ）根据烟叶烘烤所处阶段进行控制，除湿箱顶部设有除湿箱进风口（3-10）和新风入口（3-20），其中除湿箱进风口（3-10）与装烟室相连接，用于将装烟室排出的空气流引入到除湿箱（Ⅲ）内，除湿箱进风口（3-10）进风口大小与现有密集烤房加热室进风口大小相同，新风入口（3-20）用于引入外界新风进入除湿箱内；控制器（Ⅰ）放置于制热箱（Ⅱ）外侧，通过导线与装烟室内的多路温度传感器相连接，用于控制传感器采集装烟室内的干湿球温度值，并将采集的温度值传输给控制器的MCU用于作为控制算法的的输入值，与制热箱（Ⅱ）内的循环风机（2-2）、电辅助加热器（2-3）、热泵压缩机（2-6）、内除湿箱（Ⅲ）四通阀（2-10）相连接，用于控制各个电器设备的启停和开关；在烟叶烘烤过程中由控制器（Ⅰ）以内嵌于MCU内部的烘烤工艺和算法程序进行运算得出各个设备开关状态控制指令，并输出到各个执行设备上以实现气流循环式烟叶烘烤。

附图2是本发明实施例的制热箱结构图。制热箱（Ⅱ）内部集成有加热室和热泵机组室，加热室为一个内部安装有用于升温或降温循环空气流的冷凝器（2-1）、用于促进空气流循环的循环风机（2-2）、仅在热泵机组加供热不足时使用的电辅助加热器（2-3）的对外设有加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5）的封闭空间体，热泵机组室为一个内部安装有热泵压缩机（2-6）、节流阀（2-7）、四通阀（2-10）的对外设有冷媒出入口一（2-8）、冷媒出入口二（2-9）的开放式箱体；热泵机组由冷凝器（2-1）、热泵压缩机（2-6）、节流阀（2-7）、四通阀（2-10）以及放置于除湿箱（Ⅲ）的蒸发器（3-3）共同构成，当四通阀（2-10）处于制热状态时，冷媒在从热泵压缩机（2-6）经四通阀（2-10）、冷凝器（2-1）、节流阀（2-7）到蒸发器（3-3）后再经四通阀（2-10）回到热泵压缩机（2-6）的循环回路中流动，当四通阀（2-10）处于制冷状态时，冷媒在从热泵压缩机（2-6）经四通阀（2-10）、蒸发器（3-3）、节流阀（2-7）到冷凝器（2-1）后再经四通阀（2-10）回到热泵压缩机（2-6）的循环回路中流动；电辅助加热器（2-3）安装于加热室出风口（2-5）的顶部位置，冷凝器（2-1）安装于加热室内正中间位置，循环风机（2-2）放置于加热室内的电辅助加热器（2-3）和冷凝器（2-1）的中间，根据烟叶烘烤所处阶段的供热、除湿需求由控制器（Ⅰ）内以烘烤工艺曲线为基础的嵌入算法程序进行智能控制。制热箱内部集成有加热室和热泵机组室、冷凝器（2-1）、循环风机（2-2）、电辅助加热器（2-3）、热泵压缩机（2-6）、节流阀（2-7）、四通阀（2-10），外壳上设有加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5）、冷媒出入口一（2-8）、冷媒出入口二（2-9）；加热室为封闭空间体只设有加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5），热泵机组室为开放式箱体用于安装热泵加热除湿系统机组设备；冷凝器（2-1）、热泵压缩机（2-6）、节流阀（2-7）、四通阀（2-10）、以及放置于除湿箱（Ⅲ）的蒸发器（3-3）共同构成了热泵加热除湿系统机组，用于烟叶烘烤过程中根据烘烤需求进行供热、除湿和制冷，其连接过程为冷凝器（2-1）的一端与四通阀（2-10）相连接，另一端与节流阀（2-7）相连接，节流阀的另一端通过冷媒出入口一（2-8）、冷媒出入口三（3-18）连接到蒸发器（3-3），蒸发器（3-3）的另一端通过冷媒出入口四（3-17）、冷媒出入口二（2-9）连接到四通阀（2-10）的A口相连，四通阀（2-10）的D口与热泵压缩机（2-6）的一端相连接，热泵压缩机（2-6）的另一端与四通阀（2-10）的C口相连，四通阀（2-10）的B口与冷凝器（2-1）的一端相连，构成了一个用于工作液循环流动的回路；电辅助加热器（2-3）安装于加热室内放置于加热室出风口（2-5）顶部作为辅助供热源仅在热泵加热除湿机组加热量不足时使用，冷凝器（2-1）放置于加热室正中间位置用于加热或降温流过冷凝器的空气流温度，用于当热泵加热除湿系统机组处于加热模式时加热流过冷凝器（2-1）的空气流，当热泵加热除湿系统机组处于制冷模式时对流过冷凝器（2-1）的空气流进行降温，热泵压缩机（2-6）、节流阀（2-7）、四通阀（2-10）放置于热泵机组室内，热泵压缩机（2-6）用于将从蒸发器（3-3）排出的工作液进行增压和加温或将从冷凝器（2-1）排出工作液进行增压和加温，节流阀（2-7）用于对工作液进行泄压，四通阀（2-10）用于控制蒸发器和冷凝器的功能转换，以满足热泵加热除湿系统机组处于不同烟叶烘烤阶段下的功能需求；循环风机（2-2）放置于加热室内的电辅助加热器（2-3）和冷凝器（2-1）中间，用于促进空气流在制热箱（Ⅱ）、除湿箱（Ⅲ）、装烟室内部循环流动和外界新风进入加热室内进行加热；所述的冷媒出入口一（2-8）分别与节流阀（2-7）和除湿箱内的冷媒出入口三（3-18）相连接，以及冷媒出入口二（2-9）分别与四通阀（2-10）的A口与冷媒出入口四（3-17）相连，使热泵加热除湿系机组统构成一个完整的回路，用于能够使工作液在热泵加热除湿系机组中循环流动。

附图3是本发明实施例的除湿箱结构图。除湿箱（Ⅲ）内部中间集成有由用于空气流热量交换的全热交换器（3-1）、用于促进空气流循环的除湿风机（3-2）、用于升温或降温循环空气流的蒸发器（3-3）组成的换热除湿室，电动风门、风道分布在换热除湿室的四周，全热交换器（3-1）安装于换热除湿室的顶部，其横向进出口连接风道三（3-14）和风道一（3-12），竖向进出口连接风道四（3-15）和风道五（3-16），除湿风机（3-2）与蒸发器（3-3）一起安装于换热除湿室的底部，在换热除湿室下方的风道五（3-16）兼作冷凝水集水盘并设置有冷凝水出口及排水电磁阀（3-19），用于烟叶烘烤过程中装置处于内循环加热除湿工作状态时排出除湿冷凝水；电动风门一（3-4）与风道二（3-13）的入口相连接，风道二（3-13）的出口与风道风道一（3-12）的出口共同连接到除湿箱（Ⅲ）出风口（3-11），风道一（3-12）入口通过全热交换器（3-1）与风道三（3-14）横向连接，风道三（3-14）顶部、底部分别通过电动风门三（3-6）、电动风门六（3-9）与新风入口（3-20）、风道五（3-16）连接，风道五（3-16）的右边还设置有排湿出口及电动风门五（3-8），风道四（3-15）的左边通过电动风门二（3-5）与除湿箱进风口（3-10）相通、右边通过电动风门四（3-7）与新风入口（3-20）相通，通过控制器（Ⅰ）控制各电动风门的开、关状态可实现内循环保温、内循环加热、内循环除湿、全热回收排湿、外循环加热排湿、外循环降温补湿六种烘烤模式；内循环保温烘烤模式时，电动风门一（3-4）打开，其余电动风门关闭，循环风机（2-2）低速运行、除湿风机（3-2）停止，热泵机组和电辅助加热器（2-3）不工作，空气流通过除湿箱进风口（3-10）、电动风门一（3-4）、风道二（3-13）、除湿箱出风口（3-11）、加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5）在密集烤房与加热除湿装置之间循环；内循环加热烘烤模式时，电动风门一（3-4）、电动风门四（3-7）、排湿出口及电动风门五（3-8）打开，其余电动风门关闭，循环风机（2-2）和除湿风机（3-2）中速运行，热泵机组工作于制热状态，电辅助加热器（2-3）在热泵机组供热不足时开启，加热空气流通过除湿箱进风口（3-10）、电动风门一（3-4）、风道二（3-13）、除湿箱出风口（3-11）、加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5）在密集烤房与加热除湿装置之间循环，散热空气流从新风入口（3-20）进入并经电动风门四（3-7）、风道四（3-15）、全热交换器（3-1）、风道五（3-16）后由排湿出口及电动风门五（3-8）排除；内循环除湿烘烤模式时，电动风门二（3-5）、电动风门六（3-9）打开，其余电动风门关闭，循环风机（2-2）和除湿风机（3-2）高速运行，热泵机组工作于制热状态，电辅助加热器（2-3）不工作，空气流通过除湿箱进风口（3-10）、电动风门二（3-5）、风道四（3-15）、全热交换器（3-1）、风道五（3-16）、电动风门六（3-9）、风道三（3-14）、全热交换器（3-1）、风道一（3-12）、除湿室出风口（3-11）、加热室进风口（2-4）、加热室出风口（2-5）在密集烤房与加热除湿装置之间循环；全热回收排湿、外循环加热排湿、外循环降温补湿三种烘烤模式的空气流动路径是一样的，均是电动风门三（3-6）、电动风门二（3-5）、排湿出口及电动风门五（3-8）打开，其余电动风门均关闭，外部新风经新风入口（3-20）、电动风门三（3-6）、全热交换器（3-1）、风道一（3-12）、除湿室出风口（3-11）、加热室进风口（2-4）、加热室进风口（2-5）到装烟室（Ⅳ）内，温湿热气流经除湿室进风口（3-10）、电动风门二（3-5）、风道四（3-15）、全热交换器（3-1）、风道五（3-16）、排湿出口及电动风门五（3-8）排出，全热回收排湿时除湿风机（3-2）、循环风机（2-2）低速运行，热泵机组和电辅助加热器（2-3）不工作，外循环加热排湿时除湿风机（3-2）中速运行、循环风机（2-2）高速运行，热泵机组工作于制热状态，电辅助加热器（2-3）在热泵机组不能满足供热时开启，外循环降温补湿时除湿风机（3-2）、循环风机（2-2）高速运行，热泵机组工作于制冷状态，电辅助加热器（2-3）不工作；在烟叶烘烤过程中根据烟叶烘烤所处阶段和装烟室内传感器采集的温湿度值选择不同的烘烤模式以实现气流循环式烟叶烘烤。除湿箱内部集成有换热除湿室、全热交换器（3-1）、除湿风机（3-2）、蒸发器（3-3）、电动风门一（3-4）、电动风门二（3-5）、电动风门三（3-6）、电动风门四（3-7）、排湿出口及电动风门五（3-8）、电动风门六（3-9）、除湿箱进风口（3-10）、除湿箱出风口（3-11）、风道一（3-12）、风道二（3-13）、风道三（3-14）、风道四（3-15）、风道五（3-16）、冷媒出入口四（3-17）、冷媒出入口三（3-18）、冷凝水出口及排水电磁阀（3-19）、新风入口（3-20），并设有功能、空气流流动路径、工作过程均不相同的六种工作模式，分别是用于烟叶烘烤阶段中处于不需加热和不需除湿时使用的内循环保温模式、用于烟叶烘烤阶段中处于只需加热不需除湿时使用的内循环加热模式、用于烟叶烘烤阶段中处于除湿量需求低且需要加热时使用的内循环除湿模式、用于烟叶烘烤阶段中处于除湿需求量大但不需要加热时使用的全热回收排湿模式、用于烟叶烘烤阶段中处于除湿需求量大和加热需求大时使用的外循环加热排湿模式、用于烟叶烘烤完成后为降低装烟室内温度且提高装烟室内湿度室的外循环降温补湿模式，六种工作模式可由控制器（Ⅰ）根据烟叶烘烤工艺曲线和内嵌与MCU内部的控制算法进行智能切换，但同时只能有一种工作模式处于工作状态；所述的和换热除湿室放置于除湿箱体正中间位置，上部与风道四（3-15）相通，用于将从装烟室内排出的空气或从外界引入的新风引入全热交换器（3-1）内，下部与风道五（3-16）相通，前侧与风道一（3-12）相通，后侧与风道三（3-14）相通，内部放置有全热交换器（3-1）用于促进高低温空气流换热，放置有用于提高除湿室内空气换热效率和促进空气流动的除湿风机，放置有用于热本机组加热除湿系统的蒸发器（3-3）用于对流过蒸发器的空气流进行除湿和提高进入热泵压缩机（2-6）内工作液的温度或降低进入冷凝器（2-1）内工作液的温度；全热交换器（3-1）横放于换热除湿室上部，其垂直进出口分别对应风道四（3-15）的出口和换热除湿室的入口，横向进出口分别对应于风道三（3-14）的出口和风道一（3-12）的出口，其中从横向进出口通过的空气流与从垂直进出口通过的空气流在全热交换器（3-1）内进行换热，换热过程中的空气流只进行热交换，不发生空气混合；电动风门一（3-4）、电动风门二（3-5）、电动风门三（3-6）、电动风门四（3-7）、排湿出口及电动风门五（3-8）、电动风门六（3-9）作为空气流流动的路径控制开关与作为空气流动载体的风道一（3-12）、风道二（3-13）、风道三（3-14）、风道四（3-15）、风道五（3-16）共同组成六种工作模式的空气流动路径，包括内循环保温空气流动路径、内循环加热空气流动路径、内循环除湿空气流动路径、全热回收排湿空气流动路径、外循环加热排湿空气流动路径、外循环降温补湿空气流动路径，其中电动风门一（3-4）与风道二（3-13）的入口相连接，风道二（3-13）的出口与风道风道一（3-12）的出口共同连接到除湿箱（Ⅲ）出风口（3-11），风道一（3-12）入口与除湿室（1-2）的外侧出口相通，风道三（3-14）底部和顶部分别与电动风门三（3-6）和电动风门六（3-9）相连均为空气流动入口，侧面与除湿室（1-2）相通作为空气流动出口，风道四（3-15）的前部和后部分别与电动风门四（3-7）和电动风门二（3-5）相连作为空气流动入口，底部与除湿室（1-2）相通作为空气流流动出口，风道五（3-16）前上部前端分别与排湿出口及电动风门五（3-8）、电动风门六（3-9）相连作为空气流动出口，后上部设有入口与除湿室（1-2）底部相通；（3-9）相连作为空气流动出口，后上部设有入口与除湿室（1-2）底部相通；冷凝水出口及排水电磁阀（3-19）用于烟叶烘烤过程中装置处于内循环加热除湿工作状态时排出除湿时形成的水；在烟叶烘烤过程中根据烟叶烘烤所处阶段和装烟室内传感器采集的温度值对六个电动风门进行组合开/关，使构成满足当前阶段所需的空气流动路径，同时根据供热除湿需求开启热泵加热除湿系统机组和风机设备，以实现气流循环式烟叶烘烤。

图4是本发明的控制器施例框图。控制器（Ⅰ）包括MCU最小系统模块、用于将市电转换为控制器内部所需要电源电压的电源模块、用于存储系统运行程序与烟叶烘烤实时数据的程序与数据存储电路、用于监控各个用电设备运行状况的数字输入与保护模块、用于与上位机或手机终端进行远程通信的通信接口电路、用于在传感器或电气设备出现故障时进行声光报警的故障预警模块、用于系统人机交互时工作参数设置与运行状态显示的触摸显示屏模块、用于采集装烟室内部温湿度和热泵压缩机工作温度的温度采集模块、用于根据烟叶烘烤阶段进行循环风机和除湿风机速度调节的转速控制模块、用于控制交流接触器和220VAC用电设备的继电器及其驱动电路、用于指示电动风门和电磁水阀开关状态的双色指示灯电路；MCU最小系统模块通过温度采集模块采集的实时数据和数字输入模块的输入信号作为以烘烤工艺曲线为基础的嵌入算法程序的输入值，在控制芯片内进行运算并得到控制输出值，然后将控制输出值以二进制指令的形式发送给继电器及其驱动模块，通过该模块控制电气设备的工作状态，使系统按照设定的烘烤工艺曲线来进行烟叶烘烤。所述的MCU最小系统模块用于以烟叶烘烤工艺曲线为基础，根据温度传感器获取的数值进行运算和处理并进行控制指令发送；所述的电源模块用于为将市电转换为其他模块所需要的电源电压；所述的温度采集模块用于采集装烟室内部温度和热泵压缩机的喷液温度；所述的数字输入与保护模块用于根据监控各个用电设备的运行状况；所述的继电器及其驱动模块用于控制交流接触器和220VAC用电设备通断；所述的双色指示灯电路用于根据电动风门和电磁水阀的开关状态进行指示；所述的故障预警模块用于当传感器或电气设备等出现故障时进行报警与状态显示；所述的触摸显示屏模块一方面用于进行温度值显示，另一方面用于人机交互；所述的程序与数据存储电路用于存储每一次烟叶烘烤的数据；所述的通信接口电路用于与上位机进行远程通信和手机终端进行远程通信；所述的高低速控制模块用于根据烟叶烘烤阶段进行循环风机风速调整；MCU最小系统模块通过温度采集模块采集的实时数据和数字输入模块的输入信号作为以烘烤工艺曲线为基础嵌入的算法程序的输入值，在控制芯片内进行运算并得出结果，然后将运算结果以二进制指令的形式发送给继电器及其驱动模块，通过该模块控制电气设备的通断，使电气设备按照设定的烘烤工艺曲线来进行烟叶烘烤。

图5是本发明的以烘烤工艺曲线为基础嵌入的算法实施例框图。以烘烤工艺曲线为基础的嵌入算法程序包括用于初始化系统、控制系统设备运行的主程序控制模块，用于系统参数设置、运行状态显示的触摸屏中断程序，用于根据烟叶烘烤工艺曲线、实时温湿度值由算法执行程序进行运算选取烘烤模式的烘烤控制程序，用于实时获取热泵机组工作温度和装烟室内温湿度的温度采集程序，用于烟叶烘烤工艺曲线各阶段参数的查询和调用的数据表查询和调用程序，以及定时器中断程序、工作模式选择程序、数字输入与保护程序、控制算法执行程序、控制输出程序；整个控制流程由主程序控制模块进行控制，避免由于控制程序执行过程中出现顺序混乱导致系统无法运行。主程序模块主要集成有系统设备初始化程序、系统开机延时启动、干湿球温度传感器采集程序、数据表调用程序等，用于控制整个软件系统的运行。当开始启动烘烤时，主程序执行过程如下：（1）系统初始化和CPU的参数配置、开启时钟、显示烘烤界面，并且对控制段进行初始化和参数设置；（2）执行干湿球温度采集子程序，获取实时干、湿球温度并将实时干、湿球温度值通过触摸屏显示；（3）进行烘烤开始判断，由按键扫描子程序不断采集屏幕按键参数获取按键值并进行判断，然后赋值给控制段值（Num）；（4）对上一步得出的烘控制段值进行判断，当属于设定的烘烤控制段以内时，开始执行下一步程序；（5）判断Num和Num0的赋值情况，首先判断是否同时等于1，然后判断是否同时等于9，当不属于两者之间时进入下一步；（6）根据以上判断结果，以此执行烘烤控制、加热除湿控制、数字输入与保护控制输出程序，执行完成后返回到温度采集程序，重复（1）~（6）的过程；在烘烤控制程序内将装烟室内部干湿球温度传感器采集的温度值进行运算，然后将结果作为算法输入值，在烟叶烘烤的不同阶段具有不同设定误差和干湿球温度波动范围，因此每个烘烤阶段的权值系数各不相同，因此也会得出不同的计算结果，然后将计算结果作为加热除湿控制程序的输入值，通过加热除湿控制程序得出需要开启的制热除湿子系统的工作模式以及开启制热除湿子系统的序号和个数，最后由加热除湿开关控制程序进行设备开启顺序设定，由控制输出程序输出各个设备的开关指令。

本发明的有益效果是：采用由控制器（Ⅰ）、制热箱（Ⅱ）、除湿箱（Ⅲ）组成的密集烤房加热除湿装置作为烟叶烘烤的供热、除湿装置，通过控制器（Ⅰ）控制各电动风门的开、关状态可实现内循环保温、内循环加热、内循环除湿、全热回收排湿、外循环加热排湿、外循环降温补湿六种烘烤模式；可减少能源损耗和烘烤周期，提高烟叶成品率，降低烘烤成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。