太阳能热泵联合干燥装置在干燥领域的比较优势

摘要：回顾了太阳能干燥技术的发展过程，比较了几种太阳能干燥装置的特点，重点描述了太阳能热泵联合干燥装置的组合方式和优点。

关键词：太阳能干燥；太阳能热泵组合方式

一、引言：

利用丰富的太阳能，是解决能源危机的重要手段之一，随着国家政策的扶持力度不断加大。利用太阳能干燥农作物得到了日益重视。我国是个太阳能丰富的国家，有效利用太阳能对我国意义重大。利用太阳能干燥农作物既有优势也有劣势，优势在于廉价、节能、环保，劣势在于对天气依赖大稳定性差，所以利用太阳能干燥一般要配上辅助热源，从节能、环保与生产效率来看，太阳能与热泵联合干燥是值得推荐的。

二、太阳能干燥技术应用概况

早在七、八十年代，太阳能干燥试验装置就在一些国家出现，初期大都以小型装置为主，多为温室型、半温室型以及小规模集热器型。后来逐渐出现的大型干燥装置，主要以集热器型为主，因为集热器型有利于与常规能源结合、有利于做大且廉价，据报道，国外已经建成集热面积超过500m²的大型太阳能干燥装置。

在我国，随着能源、环境的压力越来越大，近十年来，太阳能干燥技术得到很大发展，采光面积在200m²以下的中小型太阳能干燥装置蜂拥而现，采光面积在500m²到600m²的干燥装置也有多座出现。干燥的农作物有粮食、蔬菜、果品、木材，发展到干燥贵重中药材、鲜花、茶叶等。以下是近年来关于干燥的文献，从中可以看出一些太阳能干煤的发展趋势。

1、利用温室型太阳能干煤装置干燥果脯，温室型太阳能干燥装置适合于温度较低的干燥作业，果脯直接受太阳照射，色泽更鲜亮，可提高商品质量；对电力供应的依赖性教小，既可自然通风，也可强制通风排湿。

2、太阳能与电加热组合干燥小麦，采用平板型空气集热器，可以满足小麦干燥的工艺要求，节能降耗，减少污染，有显著的环境效益。

3、无核紫葡萄太阳能干燥，采用空气集热器一温室型太阳能干燥装置，与自然晾晒相比，干燥周期缩短为原来的1/3，干燥质量也有大幅度的提高。

4、太阳能与蒸汽锅炉组合干燥枸杞，与常规干燥比较，该装置热效率高、干燥周期短、节能降耗、干燥成本低。这一装置设计特点是太阳能供热系统(空气集热器型)与蒸汽锅炉辅助供热系统彼此独立，以太阳能为主。

5、太阳能与热管组合干燥粮食，热管具有以下特点：1、导热率高。2、等温性好，热管表面温度梯度很小。3、热流密度可变，热管的蒸发与冷凝空间是分开的，易实现热流密度的变化。4、具有恒温特性，可使加热端温度维持恒定。在粮食干燥中，由于热管传热效率高，主要用于对余热的回收，在干燥装置中设置热管换热器回收热量。与常规干燥相比，太阳能热管组合技术在粮食干燥中的节能率在70％左右。

6、太阳能热泵联合干燥木材，由太阳能供热系统和热泵除湿机两者配合使用。实验证明单独用太阳能干燥比联合干燥节能3.8％，联合干燥比热泵干燥节能11.8％，联合干燥比太阳能干燥时间缩短14.9％，从能耗和干燥时间及生产效率综合来看，太阳能热泵联合干燥是一种值得推荐的方法。

纵观以上几种太阳能干燥装置，按照节能、环保、稳定的标准来比较，太阳能热泵联合干燥装置是最好的一种组合，这一组合系统将太阳能加热干燥运行能源费用低以及热泵干燥装置工作稳定可靠的优点相结合起来。太阳辐射条件好时，尽可能让太阳能加热装置发挥作用；天气条件差时，则主要利用电能通过热泵系统进行干燥。而热管技术现在还不是很成熟，不具备大规模使用的条件。

三、太阳能热泵联合干燥装置的组合方式

可能的工艺流程如下。其中一种方式如图1所示，图1为太阳能空气集热器与热泵并行组合干燥系统流程图，太阳能与热泵可分别单独使用，也可一起使用。当日照条件较好时，单独采用太阳能空气集热器加热环境空气进行干燥i当日照条件不足时，则启用热泵辅助加热干燥；当太阳能集热器出口温度很低时，则单独以热泵加热方式进行干煤。另一种组合方式如图2所示，图2为太阳能／热泵复合干燥系统流程图，太阳能空气集热器作为热泵的蒸发器接入使用，太阳能条件较好时，系统可以从太阳能蒸发／集热器直接吸收热量，通过热泵循环加热处理空气进行干燥；太阳辐射不足时则切换成热泵模式进行工作，可充分发挥热泵系统的稳定性和可靠性，始终以热泵循环方式工作，极大地减少了对太阳能资源的依赖性。可根据各地的气候、资源条件等合理匹配太阳能蒸发集热器面积和热泵容量，也可根据当地的热源条件，选取空气源、水源、地源热泵。

四、结论

单独用太阳能干煤，最是节能环保，但稳定性得不到保证。所以太阳能干煤都要配上辅助热源，辅助热源可以选择锅炉、电加热、热泵等，而热泵比锅炉环保、比单纯的电加热节能。太阳能与热泵的组合方式有两种，其中一种组合是太阳能与热泵并行使用，即可以分别单独使用太阳能和热泵，也可一起使用；另一种是将空气集热器作为热泵的蒸发器接入使用，两种组合方式各有优点。在可见的将来，热泵与太阳能联合干燥的方式将会得到进一步的重视。

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