《JBT 13797-2020 印刷机械 热泵型烘干机》专题研究报告

《JB/T13797-2020印刷机械

热泵型烘干机》专题研究报告目录一、标准启航：热泵烘干技术在印刷工业中的战略定位与深远意义二、技术基石：剖析热泵烘干机组核心构成与系统集成原理三、

安全至上：专家视角下的多重安全防护体系构建与风险规避四、

效率革命：如何通过精准性能参数设定实现能耗与产能的黄金平衡五、

品质命脉：控温控湿逻辑对印刷品干燥质量影响的剖析六、

智慧赋能：

自动化控制与智能运维的发展趋势与标准前瞻七、

绿色制造：热泵烘干机的环保贡献与未来节能减排路径展望八、

可靠为本：从材料到装配，全方位解析耐久性与可靠性保障九、应用解码：不同类型印刷工艺适配烘干方案的关键技术要点十、

未来已来：标准引领下的热泵烘干技术发展趋势与产业升级标准启航：热泵烘干技术在印刷工业中的战略定位与深远意义行业痛点与绿色转型的必然选择当前，传统印刷烘干设备普遍存在能耗高、排放量大、运行成本高昂及干燥质量不稳定等突出问题，成为制约印刷企业绿色化、精细化发展的瓶颈。《JB/T13797-2020》的制定与发布，正是响应国家“双碳”战略及制造业绿色升级号召，将高效节能的热泵技术系统性地引入印刷烘干领域，旨在为行业提供一份权威、统一的技术遵循，标志着印刷烘干环节从粗放式能耗向精细化能效管理的根本性转变，其战略意义在于为整个产业链的可持续发展锚定了关键的技术方向。0102标准框架与核心治理范畴界定本标准并非简单的产品规格书，而是一套覆盖热泵型烘干机设计、制造、检验、标识、包装、运输及储存全生命周期的技术规范体系。它明确定义了热泵烘干机在印刷机械范畴内的功能边界、技术术语和性能标尺，将原本可能分散的技术路线和产品质量要求统一到国家行业标准的高度，为制造商提供了清晰的研发制造蓝图，也为用户采购、验收及监管部门的质量监督提供了科学、客观的依据，从而在源头上规范市场，促进有序竞争和技术进步。推动产业结构优化与核心竞争力重塑本标准的深入实施，将直接推动印刷机械制造企业进行技术革新和产品升级，催生一批掌握核心热泵技术与印刷工艺结合know-how的优质供应商。对于印刷企业用户而言，采用符合标准的高效烘干设备，不仅能显著降低生产成本、提升产品合格率，更能有效减少碳排放，塑造绿色环保的企业形象，从而在日益激烈的市场竞争中构建起差异化的环保竞争优势。因此，这份标准是驱动印刷产业上下游协同升级、重塑行业核心竞争力的重要政策性技术工具。技术基石：剖析热泵烘干机组核心构成与系统集成原理热泵系统核心四部件：压缩机、蒸发器、冷凝器与节流装置的协同热泵烘干机的核心在于其逆卡诺循环的热力系统。标准虽未详述具体参数，但对系统可靠性及性能提出了基础要求。压缩机作为“心脏”，其能效比和稳定性至关重要；蒸发器在烘干箱内吸收印刷品释放的低温余热湿空气能量；冷凝器则将吸收的热量连同压缩功转化的热能，以高温干燥空气形式释放回烘干箱；节流装置精细调控制冷剂流量与压力。四者的精密匹配与高效协同，是实现低品位热能搬运和高倍率能效放大的技术关键，直接决定了整机的COP（性能系数）水平。烘干箱体与风道系统：气流组织与热能均匀分布的工程艺术1烘干效果不仅取决于热量多少，更取决于热量分布的均匀性与气流组织的科学性。标准对箱体的保温性能、密封性及内部结构合理性提出了要求。优化的风道设计需确保高温干燥空气能够均匀、平稳地覆盖印刷品表面，避免局部过干或干燥不足。这涉及流体力学仿真与实测验证，包括风机选型、风口布局、导流板设计等，是保障印刷品干燥质量一致性的物理基础，也是衡量设备制造商工程能力的重要标志。2余热回收与排湿模块：提升系统能效的关键“增效器”先进的热泵烘干机绝不仅仅是简单的加热，其能效优势很大程度上来源于高效的余热回收与智能排湿。系统通过特殊设计的回风通道与热交换装置，将排出废气中的大部分显热和潜热回收，用于预热新风或补充系统热量。排湿模块则需要根据箱内湿度实时、精准地排出多余水分，维持最佳干燥环境。这一模块的设计与控制逻辑复杂度高，是实现超低运行成本的核心，也是本标准鼓励技术创新的重点领域。安全至上：专家视角下的多重安全防护体系构建与风险规避电气安全与防护：从配电规范到绝缘等级的全面保障1印刷车间环境复杂，可能存在纸毛、溶剂蒸汽等。标准严格规定了热泵烘干机的电气安全要求，包括符合国家电气标准的配电设计、电机及电控元件的防护等级（如IP评级）需适应环境、可靠的接地与漏电保护、以及线缆的耐温与阻燃性能。这些规定旨在防止触电、短路及电气火灾风险，确保设备在长期高负荷运行下的电气安全基线，是设备设计与制造中不可逾越的红线。2机械运行安全：运动部件防护与急停装置的强制性规定01设备中包含风机、压缩机等运动部件。标准要求所有可能对人员造成伤害的运动部件（如风机进风口、传动皮带等）必须配备牢固可靠的防护罩。同时，必须设置醒目的紧急停止装置，在发生异常时能迅速切断主电源，使设备停止运转。这些机械安全措施是防止操作人员机械伤害的基本保障，体现了“以人为本”的安全设计理念，需要在设备布局和人机交互界面设计中得到严格落实。02过热与压力安全：针对热泵系统特殊风险的专项防护热泵系统本身涉及制冷剂压力循环，存在过热、超压等风险。标准要求系统必须设置高压保护、低压保护、排气温度保护等多重安全保护装置。当系统压力异常升高或压缩机排气温度超过安全限值时，保护装置应能自动切断压缩机电源，防止系统损坏乃至发生危险。此外，对烘干箱内可能出现的异常高温也需有监测和报警机制。这些专项防护是热泵烘干机安全运行的“哨兵”，其可靠性与灵敏度至关重要。效率革命：如何通过精准性能参数设定实现能耗与产能的黄金平衡核心能效指标COP：定义、测试方法与行业基准性能系数COP是衡量热泵烘干机能效的核心指标，定义为“机组提供的总热量与消耗的总电功率之比”。标准中规定了在特定工况下测试COP的方法，这为横向比较不同产品的能效水平提供了统一标尺。一个高的COP值意味着更低的单位干燥能耗。这一指标，需关注其测试工况是否接近实际生产条件。未来，行业竞争将聚焦于更高COP值的实现，以及在更宽泛工况范围（如不同环境温湿度）下都能保持高能效的技术能力。单位能耗除湿量SMER：揭示干燥效率的本质除性能系数COP外，单位能耗除湿量是另一关键效率指标，指“消耗单位能量所能除去的水分质量”。该指标直接关联干燥任务的本质——去除水分。高的SMER值意味着设备除湿效率高，对于水性油墨印刷等需除去大量水分的场景尤为重要。标准对这一指标的关注，引导制造商不仅追求“产热”效率，更要优化“除湿”过程的能量利用效率，通过改进空气循环和排湿控制策略来全面提升干燥过程的经济性。额定工况与变工况性能：应对复杂生产环境的适应能力1标准中定义的性能参数多在额定工况下测定，但实际生产环境（车间温湿度）和印刷任务（承印物、墨层厚度）千变万化。因此，设备的“变工况性能”成为实际效率的关键。优秀的设备应能在较宽的环境温度范围内稳定运行，且COP值波动小。这要求系统设计具备良好的自适应能力，如采用变频压缩机、电子膨胀阀等智能调节部件。评估设备效率时，必须考察其在预期工作环境范围内的整体能效表现，而非仅看额定点数据。2品质命脉：控温控湿逻辑对印刷品干燥质量影响的剖析温度均匀性与波动度：防止色差与干燥不均的技术要害1印刷品干燥质量高度依赖于烘干箱内温度场的均匀性和稳定性。标准对工作区域的温度均匀性及控制精度提出了要求。温度不均会导致印刷品不同部位干燥速度不一，可能引起色差、套印不准甚至材料变形；温度波动过大会影响油墨或涂层的固化过程，降低物理性能。实现高均匀性和低波动度，依赖于精准的温度传感器布局、高效的风循环系统以及快速响应的温控算法，这是保障高端印刷品品质的基石。2湿度精准控制：平衡干燥速度与印刷品物理性能的密钥1对于许多印刷工艺，尤其是对纸张含水率敏感的应用，烘干过程中的湿度控制与温度控制同等重要。湿度过低可能导致纸张过度干燥收缩、变脆，或导致水性油墨表面结皮过快影响内部水分逸出；湿度过高则干燥效率低下，可能引发背面蹭脏。标准引导设备具备湿度监测与控制能力。先进的系统通过调节新风与排风比例、或结合辅助除湿模块，实现对烘干腔内相对湿度的精确调控，在保证干燥速度的同时，维护承印物的最佳物理状态。2干燥曲线与工艺适配：从固定模式到柔性可编程的演进不同的承印物（如纸张、塑料薄膜、金属箔）和油墨类型（溶剂型、水性、UV）需要不同的干燥“温度-时间”曲线。标准化的设备应提供灵活可调的干燥参数设置。未来的趋势是具备“工艺配方”存储与调用功能，用户可根据产品类型一键调用预设的优化干燥曲线，实现干燥工艺的标准化和可重复性。这种从单一干燥模式到多段可编程柔性控制的演进，是热泵烘干机从“通用设备”迈向“精密工艺装备”的标志，直接赋能印刷企业应对小批量、多品种的柔性生产需求。智慧赋能：自动化控制与智能运维的发展趋势与标准前瞻智能控制系统架构：从本地PLC到云端互联的演进路径1本标准为控制系统的稳定性和基本功能奠定了基础。展望未来，热泵烘干机的控制系统正从单一的本地PLC逻辑控制，向集成物联网模块的智能化系统演进。系统不仅能实现本地参数设置、过程监控和故障报警，更能通过工业网关将运行数据（能耗、温度、湿度、故障代码等）上传至云平台。这为远程监控、大数据分析和预防性维护提供了可能，是构建智能印刷工厂不可或缺的数据节点。2数据驱动下的能效优化与预测性维护基于设备运行数据的挖掘将成为价值创造的新源泉。通过分析历史能耗与产量数据，可以优化干燥工艺参数，实现动态节能；通过监测压缩机、风机等核心部件的运行电流、振动、温度趋势，可以提前预警潜在故障，变“事后维修”为“预测性维护”，大幅减少非计划停机时间。虽然现行标准尚未深入此领域，但这无疑是未来标准修订或升级的重要方向，旨在引导行业从“卖设备”向“卖服务+价值”转型。人机交互与数字化接口标准化的迫切需求1随着智能化程度提高，友好、直观的人机交互界面（HMI）以及开放的标准化数据接口（如OPCUA）变得至关重要。标准未来需考虑对HMI的基本信息显示、操作逻辑及数据接口协议提出指导性要求，以降低操作人员的学习成本，并便于设备无缝集成到工厂级的管理系统（MES）或企业资源计划（ERP）系统中，实现生产数据流的贯通与管理决策的优化。2绿色制造：热泵烘干机的环保贡献与未来节能减排路径展望直接减排：替代天然气与电加热的碳足迹对比分析热泵烘干机最显著的绿色贡献在于其运行时的直接节能减排。相比传统电加热（热效率接近100%）或天然气直燃加热，空气源热泵的理论制热能效比通常可达300%以上。这意味着提供相同的热量，热泵消耗的电能仅为电加热的1/3左右。若电网电力来源中清洁能源比例不断提高，热泵的间接碳排放优势将更加巨大。企业采用该技术，可直接、大幅降低生产过程的碳排放强度，为达成碳中和目标提供切实可行的技术路径。低GWP制冷剂应用与全生命周期环境友好性热泵系统的环保性也体现在制冷剂的选择上。尽管现行标准可能未强制规定具体制冷剂类型，但行业发展趋势是淘汰全球变暖潜能值高的传统制冷剂，转向采用R32、R290（丙烷）、CO2（R744）等环保型低GWP制冷剂。尤其是天然工质CO2，其ODP（臭氧消耗潜能值）为0，GWP仅为1，且在高温烘干应用中能表现出优良的性能，是未来极有前景的技术方向。设备的环境友好性需从全生命周期评估，包括制造、运行乃至报废回收阶段。0102与可再生能源耦合的系统集成创新1热泵烘干机的绿色潜力还可进一步挖掘。未来，可与太阳能光伏、工业余热等可再生能源或废热资源进行耦合集成。例如，在白天利用光伏发电驱动热泵，实现“绿电”干“绿品”；或利用其他工艺环节产生的低品位余热作为热泵的补充热源，进一步提升系统能效。这种多能互补的系统集成方案，代表着印刷工业向脱碳和能源综合利用迈进的前沿探索，有望催生新的技术标准和商业模式。2可靠为本：从材料到装配，全方位解析耐久性与可靠性保障关键部件选型与设计寿命：压缩机与换热器的耐久性挑战1热泵烘干机常需连续长时间运行，其可靠性首先取决于核心部件的品质与选型。标准对整机可靠性提出要求，这落地于部件层级。压缩机需选用适用于高温工况、设计寿命长的商用或专用型号；蒸发器和冷凝器等换热器需采用抗腐蚀的亲水铝箔或涂层，并保证足够的换热面积和合理的风速设计，防止因结霜或积尘过快导致性能衰减。制造商的供应链管理和部件验证能力是保障整机长期可靠运行的第一道关口。2耐腐蚀与防积尘设计：应对印刷车间恶劣环境的工程对策1印刷车间空气中可能含有微量的油墨溶剂、纸粉等污染物。标准要求设备结构设计应考虑环境适应性。这包括：箱体内部采用耐腐蚀的涂层或不锈钢材料；风道设计平滑不易积尘；空气过滤器易于更换且效率匹配；电气元件进行适当的密封防护。这些设计细节虽不起眼，却是防止设备因腐蚀、堵塞而导致性能下降或故障频发的关键，直接影响设备在真实工况下的使用寿命和维护周期。2装配工艺与出厂检验：将标准要求转化为一致的产品质量1再好的设计，也需要严谨的制造工艺来兑现。标准对装配质量、气密性（对于制冷系统）、绝缘性能等提出了检验要求。可靠的制造商应建立完善的装配作业指导书和检验规程，确保每一台出厂设备都经过严格的性能测试和安全检查，如运行试验、电气安全测试、制冷剂检漏等。标准的这部分，实质上是将可靠性要求转化为可量化、可追溯的生产质量控制点，是保障终端用户获得稳定可靠产品的最终环节。2应用解码：不同类型印刷工艺适配烘干方案的关键技术要点胶印与出版印刷：针对大幅面、厚纸堆的温和均匀干燥1胶印印刷速度快，常用大幅面纸张，且油墨为氧化结膜型，对温度敏感，要求温和而均匀的干燥，避免纸张变形影响套印。适配的热泵烘干方案需注重：宽广且均匀的温度场设计；较低的进风温度（通常40-60℃)配合适当的风量；良好的湿度控制以防止纸张过度失水。风嘴布局需适应不同幅面，确保纸张边缘和中心干燥一致。这种应用下，干燥的“均匀性”和“稳定性”比追求极限高温更重要。2凹版与柔性版印刷：应对高速连续运行与溶剂残留控制凹印和柔印常用于包装材料，采用溶剂型或水性油墨，印刷速度极高，要求烘干系统能快速彻底地蒸发溶剂或水分。适配要点包括：高风速设计以破坏承印物表面的边界层，加速传质；多段温度分区控制，实现溶剂的梯度蒸发，避免表面结皮；强大的排风与溶剂回收或处理接口（针对溶剂型），确保残留溶剂达标。热泵系统在此需提供稳定且足够的热量输出，并与印刷机速度实现联动控制。数码喷墨印刷：低温精确干燥与对敏感介质的保护数码印刷承印介质多样（如相纸、特种纸、PVC等），且许多介质不耐高温。喷墨墨水（尤其是UV墨水除外）需在相对较低温度下干燥固化。适配方案核心技术在于：精确的低温控制能力（可能低至30-50℃)；针对水性墨水需要强除湿能力；针对敏