太陽能空氣集熱器是利用太陽能直接加熱空氣的裝置，最高穩(wěn)定出風(fēng)溫度可達(dá)到140℃（三塊串聯(lián)）。加溫后的熱空氣可廣泛的用于藥材、紡織物、食品等領(lǐng)域的干燥，以及海水淡化、民用采暖等方面，集熱性能高，清潔無污染。

空氣集熱器太陽能烘干系統(tǒng)受天氣的影響較大，而且大部分農(nóng)作物和工業(yè)烘干需要全天候連續(xù)不斷的烘干，如果僅依靠太陽能作為單一能源，具有很大的局限性，為不影響使用效果，一般需要配置輔助能源。目前常規(guī)的輔助熱源中高溫?zé)岜檬亲罘奖愕囊环N方式，太陽能空氣集熱器與高溫?zé)岜民詈?，可以滿足采暖和烘干高溫高效的需要，實(shí)現(xiàn)很好的節(jié)能效果。

據(jù)了解，廣東五星太陽能股份有限公司（簡(jiǎn)稱五星太陽能）實(shí)現(xiàn)了相對(duì)高效的太陽能空氣集熱器在烘干系統(tǒng)中與高溫?zé)岜玫鸟詈?，其中空氣集熱器瞬態(tài)效率截距0.66，熱損系數(shù)3.99；高溫?zé)岜迷诃h(huán)境25℃左右時(shí)，出口溫度40℃時(shí)COP在4.65左右，出口溫度75℃時(shí)COP在3.4以上。兩者耦合的烘干房可以精確控溫、控濕，分階段控制，適合不同烘干物干燥，品質(zhì)優(yōu)良。目前五星太陽能已經(jīng)在食品烘干、 中草藥烘干、農(nóng)作物烘干、工業(yè)生產(chǎn)烘干等領(lǐng)域做了大量示范工程，運(yùn)用項(xiàng)目包括：地毯、煙草、枸杞、檳榔、臘肉、金銀花、桂圓、蔬菜的烘干等，以及青海、寧夏等東北地區(qū)民用采暖工程。

本文通過五星太陽能設(shè)計(jì)建設(shè)的寧夏吳忠枸杞空氣能熱泵+太陽能烘干系統(tǒng)對(duì)太陽能中溫空氣集熱技術(shù)進(jìn)行介紹，以供參考。

1、工程概述

寧夏吳忠枸杞空氣能熱泵+太陽能烘干系統(tǒng)位于寧夏自治區(qū)吳忠市，由五星太陽能設(shè)計(jì)并整體建設(shè)。在吳忠，枸杞的采摘期為6月至10月，其中，枸杞的收成初期為6月中旬至6月下旬，盛期為7月上旬至8月下旬，晚期為9月中旬至10月下旬，這段時(shí)間平均輻照19.352MJ/(㎡*d)，平均氣溫18.3℃。因而寧夏枸杞烘干作業(yè)的時(shí)間為每年的6～10月。

由于枸杞鮮果含水率80%左右，且枸杞果實(shí)有膠質(zhì)果皮，前期烘干不能太高溫度，需求分階段由35℃～65℃逐漸加溫，烘干時(shí)間比較長，大約需求24小時(shí)，由高精度操控儀調(diào)節(jié)溫度和濕度。

為提升枸杞農(nóng)在采收季節(jié)枸杞的烘烤能力，提高枸杞成品率，五星太陽能依據(jù)客戶的要求，建設(shè)了空氣源熱泵+太陽能輔佐的雙源枸杞枯燥系統(tǒng)，選用聚胺脂保溫板制造烘干房，每次可進(jìn)入枸杞9000Kg，烘干房裝備14臺(tái)10匹空氣源高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)和162㎡太陽能空氣集熱器。白天有陽光照射時(shí)，太陽能集熱器直接為烘干系統(tǒng)供熱，如溫度高于烘干物所需溫度，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)至所需溫度后再送入烘房。晴好天氣的白天，空氣源熱泵幾乎不啟動(dòng)。太陽輻照達(dá)不到要求時(shí)，啟動(dòng)空氣源熱泵提供熱源。

太陽能+熱泵枸杞烘干工程原理圖如下所示。其中，1）集熱器與烘干房集成一體，可節(jié)約成本，降低熱損；2）設(shè)計(jì)全熱交換器，回收余熱；3）設(shè)計(jì)儲(chǔ)熱材料，收集正午多余熱量，輻照降低時(shí)利用，更大限度提高太陽能節(jié)能率。

2、太陽能耦合空氣源熱泵烘干設(shè)備

為了能夠按照烘干物最佳干燥工況要求自動(dòng)加熱和除濕，達(dá)到最佳烘干效果，五星太陽能開發(fā)了新型自動(dòng)化太陽能干燥房。該設(shè)備集成太陽能集熱技術(shù)、太陽能集熱與熱泵聯(lián)動(dòng)升溫與除濕技術(shù)，烘干房?jī)?nèi)穩(wěn)定運(yùn)行溫度80℃以內(nèi)，設(shè)備配置太陽能空氣集熱器和空氣源熱泵，可高效利用太陽能，無凍結(jié)風(fēng)險(xiǎn)，與傳統(tǒng)電烘干烘干相比，可以節(jié)能50%~90%。

在寧夏吳忠枸杞空氣能熱泵+太陽能烘干項(xiàng)目中，烘干房包括彩鋼板節(jié)能房及烤架、10匹空氣源高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)14臺(tái)、高溫高濕調(diào)速風(fēng)機(jī)14臺(tái)、自動(dòng)風(fēng)門、排濕窗、可編程枸杞烘干控制器、溫濕度探測(cè)器等配套設(shè)備。烘干房尺寸為：18.53m×7.15m×2.12m，總?cè)莘e281m3。

在枸杞烘干之前，需對(duì)烘房進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)溫度達(dá)到35℃后，方可把物架上的枸杞推進(jìn)烘房。當(dāng)空氣被加熱，物料在高溫烘烤的過程中，保溫房中的空氣溫度和濕度不斷上升，當(dāng)保溫房?jī)?nèi)的干濕球溫度超越設(shè)定的干濕球溫度時(shí)，風(fēng)門會(huì)主動(dòng)逐漸敞開到最大，外界空氣進(jìn)入，除濕風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，將保溫房?jī)?nèi)的“水汽”經(jīng)過排濕口排出。當(dāng)排出水份后，保溫房?jī)?nèi)的干濕球溫度、濕度都會(huì)下降，風(fēng)門又會(huì)逐漸關(guān)閉，排濕風(fēng)機(jī)停止工作?？諝庥衷诿荛]的環(huán)境內(nèi)加熱升溫，重新達(dá)到設(shè)定的干濕球溫度后，又會(huì)重復(fù)上述進(jìn)風(fēng)排濕過程，直至達(dá)到完全烘干。這種智能太陽能+熱泵烘干房能夠完成自動(dòng)烘烤，可節(jié)約人力物力、節(jié)約能源。

3、投資經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)過計(jì)算，寧夏吳忠枸杞空氣能熱泵+太陽能烘干系統(tǒng)中每個(gè)烘房配備制熱量為488.1kW的空氣源熱泵就能滿足干燥的需求，即配置高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組14套KRG-10(632)10HP的較為合理，制熱量為490kW。

烘干10t鮮枸杞，太陽能+熱泵總耗電量為828kWh，采用純熱泵烘干相同重量的枸杞耗電量為1237kWh，即采用太陽能為整個(gè)運(yùn)行25小時(shí)的烘干系統(tǒng)節(jié)約33%能耗。

烘干系統(tǒng)節(jié)能及經(jīng)濟(jì)性分析

1) 節(jié)能率=（純熱泵系統(tǒng)能耗-太陽能熱泵系統(tǒng)能耗）/純熱泵系統(tǒng)能耗=33%；

2) 按每天節(jié)能409kWh，烘干枸杞時(shí)間為5月20日~10月30日，太陽能晴好天按照80%計(jì)算，當(dāng)?shù)仉妰r(jià)按0.93元/ kWh計(jì)算，節(jié)能收益約49828元/年；

3) 太陽能系統(tǒng)部分初投資金額為1100元/㎡，單套系統(tǒng)168㎡，靜態(tài)回收期約3.7年。

與傳統(tǒng)煤烤房相比，太陽能+熱泵枸杞烘房不僅節(jié)能，而且在烘烤進(jìn)程無任何污染物排放，非常環(huán)保。以工程案例中設(shè)計(jì)的枸杞干燥房為單位計(jì)量得出：采用熱泵+太陽能雙源枸杞干燥系統(tǒng)的情況下與直接用電加熱干燥房相比，每天約節(jié)電4329.5-828=3501.5度。

（所在地區(qū)晚上20度左右，白天35度左右，變工況下熱泵平均COP按3.5計(jì)，單用熱泵產(chǎn)熱量為1237*3.5=4329.5，改用電加熱不少于此值。）