干燥是利用热能使湿物料中的湿分 (水分或其他溶剂) 汽化，并利用气流或真空带走汽化了的湿分，从而获得干燥物料的操作。

太阳能干燥是指利用太阳能干燥设备对工业和农副产品进行干燥作业。太阳能干燥技术作为新能源利用的一种形式，具有节能、清洁的特点, 但同时存在显著的缺点，如能量密度低、具有间歇性、只能作为辅助能源以及受天气和地理位置影响大等。

热泵技术是采用热泵的基本原理，利用电能驱动从低温热源中吸收能量，并将它传输给高温热源以供使用。由于可充分利用干燥过程中的显热和潜热， 因此具有显著的节能效果。

太阳能和热泵技术的组合系统称为太阳能热泵系统。自20世纪50年代以来， 诸多国家纷纷投入大量人力、物力进行各种形式的系统研究和开发，并实施多项示范工程。随着能源、环境压力越来越大，近年来，我国太阳能热泵干燥技术得到了很大的发展。实践证明，该技术相比传统燃煤干燥可节能36.7%～41.1%以上，并且具有节省时间、环保及可提高产品品质等优势。

在此，主要介绍太阳能热泵联合干燥技术的研究现状。

我国太阳能热泵联合干燥装置大多可实现太阳能与热泵分别单独干燥和联合干燥3种模式。太阳能热泵联合干燥又分为直膨式与非直膨式，其中非直膨的多热源形式是目前太阳能热泵联合干燥的重点研究方向。

太阳能干燥系统单独运行模式

太阳能干燥系统按照空气流动方式可以分为自然流动式和强制对流式，其中强制对流式又可分为温室形、温室集热器形和隧道形。

（1）温室形强制对流干燥系统

由于介质的温度和湿度容易被控制，因此可避免物料发生过热现象 (过干燥) 而降低其品质，但该系统热效率低、能耗大。

（2）温室集热器形干燥系统

在太阳光照强度足够大时，经过换热器的空气可直接用于物料干燥;太阳能光照不足时可通过其他加热源联合供热，实现全天候供热。为提高太阳能集热效率，李盛前和杨晓京通过对太阳能进行全天候实时跟踪研究，使集热装置始终与太阳光保持垂直，从而提高太阳能的利用率。

（3）隧道形

在我国大多数干燥行业都有应用， 可有效提高干燥温度, 缩短干燥时间, 避免干燥物料被污染， 但其集热效率低、隧道余热利用不足等问题还有待解决。

热泵干燥系统单独运行模式

热泵干燥系统由两个回路构成，即制冷剂回路和干燥介质回路。

制冷剂回路由蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀组成，干燥介质回路主要由干燥室与风机组成。

热泵干燥系统的运行模式有两种，一种是吸收周围环境 (如空气、水和土壤) 中的能量，增焓升温后用于物料干燥；另一种是回收干燥过程排放的湿热废气能量， 再用于干燥作业。

20世纪90年代以来，科研人员对热泵干燥技术的应用进行了大量研究，如木材、纸张、茶叶、果制品及水产品等。结果表明， 热泵干燥技术节能、高效。

据文献报道，美国采用。热泵谷物干燥机除水率为1.8kg/ (kW·h) , 比电热式节能约40%。同时，在保证产品质量和风味的同时可避免有效成分的挥发、分解和营养成分的损失，具有比传统热风干燥法更好的品质。

此外, 干燥介质可在干燥器、蒸发器和冷凝器组成的封闭系统中循环使用，不受外界气候的影响，无环境污染。

太阳能热泵联合干燥模式

太阳能热泵联合干燥系统主要分为直膨式和非直膨式。

（1） 直膨式太阳能热泵

以制冷剂作为太阳能集热工质，太阳能集热器直接作为热泵的蒸发器，通过热泵循环将冷凝热释放给被加热对象。

（2）非直膨式太阳能热泵

此系统的工质通常是水、空气或者防冻液等，其形式又可分为串联、并联和双热源。

非直膨式太阳能热泵联合干燥是目前的应用研究热点，传统的运行模式为空气源热泵系统和太阳能集热系统串联，即将空气源热泵从空气中吸收的热空气与太阳能集热系统加热的空气混合，共同通入干燥室进行物料干燥。

据了解，相关专家在传统运行模式的基础上，提出一种可进行热量回收的非直膨式太阳能热泵联合干燥系统（如下图所示）。

该系统包括3个循环回路：

（1） 太阳能集热系统循环回路

通过太阳能集热器加热循环水，再经过水-空气换热器加热干燥回路中的空气；。

（2） 热泵系统回路

制冷剂经过压缩机升温升压后在冷凝器处发生相变将热量传递给循环空气，冷凝液降温降压进入下一次循环。

（3） 燥介质循环回路

干燥室内的湿热空气被再利用，通过与热泵系统蒸发器工质换热，工质发生相变回收空气余热。在白天，太阳能系统工作时能减少热泵的使用并最大限度地利用干燥后的余热；在阴雨天或者夜晚，热泵的转换能保证干燥系统的运转使干燥效率达到最大。

总结了我国近年来太阳能热泵联合干燥技术的代表应用实例，具体见表1。

（表1）

表1列出的研究内容涵盖了太阳能热泵联合干燥系统运行模式的研究、系统能耗与效率研究、干燥工艺条件的最优化研究及集热蓄热系统研究等。

除此之外，还有一些学者进行了太阳能热泵联合干燥系统自动控制研究，如宁书臣等搭建了热泵辅助太阳能烘干鲜枣设备并进行了试验，通过干燥性能试验测算物料和能量，最终确定设备参数。

采用全自动智能控制使太阳能干燥和热泵干燥有机互补，可满足多种干燥工艺要求，使干燥过程全自动化。

田永军等搭建了太阳能热泵联合干燥示范平台，使用自动控制系统实现了干燥过程中的恒温操作，并采用智能化的热回收器回收排放的废热，具有显著的节能效果。

以上研究结果证明，太阳能热泵联合干燥技术与单独太阳能、热泵常规干燥相比降低了能耗、提高了能效值，还可以灵活切换运行模式，结合天气条件能够实现不间断供热，缩短干燥时间。

目前，对太阳能热泵联合干燥技术的研究越来越深入，然而市场实际应用的太阳能热泵干燥设备形式较单一，因此，要实现太阳能热泵联合干燥技术的大规模推广和应用，需要从以下几个方面进一步完善：

开发适用性干燥工艺

为了将太阳能与热泵联合干燥装置更广泛地应用于各类产品的干燥中，必须研究不同干燥产品的干燥特性，拓展现有数据库，将经验变为科学数据，为产品干燥制定最佳的干燥控制方案，从而实现干燥过程的高效与节能。

因此，今后应加深对物料干燥特性和传热传质机理的研究。

传统干燥室结构的优化

太阳能和热泵联合干燥装置通常要采用干燥室，传统的干燥室存在体积小、结构不合理等问题，造成生产效率低、无法连续生产等后果。

因此，可以通过数值模拟等方法对干燥室进行优化，进一步建立适用性干燥室结构，改善干燥效果。

优化太阳能热泵系统性能

根据物料的干燥温度要求，选用新型绿色热泵工质，通过开发高效节能的换热器来提高热泵效率。

太阳能系统的集热、蓄热材料与结构形式也应作为重点研究方向。

注重干燥产品品质的提升

在以往的研究中，对于产品品质的评价往往基于感官评价或含水率、复水率的简单测试，更多定量和定性的评价指标引用较少，对于产品成分的测定以及产品成分和产品品质与干燥过程的深层次关系的探究更少。

今后的研究可以从这方面入手，更深层次地探究干燥规律和机理，以达到更好的干燥效果。