高温空气源热泵烘干技术详解
高温空气源热泵烘干技术详解
高温空气源热泵与传统热泵原理相同，只是出风温度设计高于普通热泵，一般出风温度可以高于60℃。空气源热泵烘干系统温湿度可调范围较大，温度调节范围在-10～80℃，而湿度可调范围在15%～95%，因此适合多种物料的干燥系统。由于空气源热泵系统中蒸发器的除湿效率高，所以相比传统烘干形式，时间可缩短三分之一。空气源热泵烘干技术不足之处有，系统规模不大及维护难度与传统的烘干技术相比要高。物料烘干过程是一个巨大的耗能过程，据统计，在大多数发达国家里用于烘干所消耗的能量占全国总能耗的7%-15%，而传统能源热效率仅为25%-90%，并且大部分烘干过程特别是对高热敏感性物料（例如食品和生物物料）都会对其色泽、营养、风味和组织产生不利影响。
高温热泵烘干技术具有能源消耗少，没有环境污染、烘干品质高、适用范围广等优点，其优异的节能效果已被国内外的各种试验研究及案例所证明，一般效率大于300%。空气源热泵除湿能力约为1P/3.0kg/h。
热泵干燥技术原理：
热泵干燥机组如上图所示主要由热泵系统（蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀等）和空气系统（烘干房、风机、风道等）组成。因此热泵干燥循环包括两个循环：a制冷工质的蒸汽压缩循环，b干燥空气的循环。
制冷循环：由压缩机出来的高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，将热量传给空气后，冷凝成常温高压液体，经膨胀阀节流后进入蒸发器，吸收由干燥室出来的湿空气的热量，变成低温低压气体，再被压缩机吸入再压缩，如此往复循环。
干燥空气系统：湿空气在蒸发器处被冷却到露点温度以下，析出凝结水，含湿量下降，再进入冷凝器，吸收制冷剂的热量而升温，相对湿度降低，然后再送入干燥室。
热泵除湿干燥机的分类：
1、按空气循环系统划分，可分为闭路式循环系统和开路式循环系统。
闭路式循环系统是指干燥介质在干燥器内全部循环使用，开路式循环系统指干燥介质离开干燥室进入热泵的蒸发器与热泵工质换热后直接排空。
2、按制冷系统划分，可分为一般型、降温型、调温型。
一般型是指空气经过蒸发器冷却除湿，由冷凝器加热升温，降低相对湿度，系统出风温度不能调节，只能用于升温干燥。
降温型是指在一般型的系统上增设外部水冷或风冷冷凝器，制冷剂的冷凝热全部由增设的冷凝器带走，空气经过主冷凝器后温度不变，该系统可用于干燥热敏性生物物料，或作低温贮藏之用。
调温型是指制冷剂的冷凝热部分由水冷或风冷冷凝器带走，剩余冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气，该系统出风温度能进行调节。
适用场合：
高温热泵烘干机组适用于床上用品、衣物的烘干，海产品、蔬菜脱水、AD黑银耳、瓜子、花生、果蔬、肉制品、肠衣、烟叶、皮革、香菇、枸杞、干果、蚊香、贡香、布料、衣物、粮食谷物、挂面、腐竹、肥料、药品、中药材、纸品、木材、种子、污泥、石膏、五金产品、冶金产品、矿山副产品、化工产品、烟气脱硫石膏、粘土、牧草、烤烟、粉煤、煤泥、褐煤等的烘干。
特点：
1、可实现低温空气封闭循环干燥，物料干燥质量好。通过控制装置的工况，使干燥室的热干空气的温度在30～80℃之间，可满足大多数热敏物料的高质量干燥要求；干燥介质的封闭循环，可避免与外界气体交换所可能对物料带来的杂质污染，这对食品、药品或生物制品尤其重要。此外，当物料对空气中的氧气敏感（易氧化或燃烧爆炸）时，还可采用惰性介质代替空气作为干燥介质，实现无氧干燥。
2、高效节能。热泵烘干机中加热空气的热量主要来自回收干燥室排出的温湿空气中所含的显热和潜热，需要输入的能量只有热泵压缩机的耗功，而热泵又有消耗少量功即可制取大量热量的优势，因此热泵干燥装置SMER（消耗单位能量所除去湿物料中的水分量）通常为1.0～4.0kg/kWh，而传统对流干燥器的SMER值约为0.2～0.6kg/kWh。
同样产生86000Kcal热量，热泵干燥机的运行费用只是电加热干燥机的30%，燃油干燥机的45%，燃煤干燥机的50%,燃气干燥机的70%。无需专人看守，降低人工费用。
3、温度、湿度调控方便。当物料对进干燥室空气的温度、湿度均有较高要求时（如木材等），可通过调整蒸发器、冷凝器中工质的蒸发温度、冷凝温度，满足物料对质构、外观等方面的要求。
4、可回收物料中的有用易挥发成分。某些物料含有用易挥发性成分（如香味及其它易挥发成分），利用热泵干燥时，在干燥室内，易挥发性成分和水分一同气化进入空气，含易挥发性成分的空气经过蒸发器被冷却时，其中的易挥发性成分也被液化，随凝结水一同排出，收集含易挥发性成分的凝结水，并用适当的方法将有用易挥发性成分分离出即可。
5、环境友好。热泵干燥装置中干燥介质在其中封闭循环，没有物料粉尘、挥发性物质及异味随干燥废气向环境排放而带来的污染；干燥室排气中的余热直接被热泵回收来加热冷干空气，没有机组对环境的热污染。
6、热泵烘干机的适用物料广泛。适宜采用干燥的物料主要为干燥过程耐受温度在30～80℃之间的一类物料，或虽然物料可耐受温度较高、但利用热泵干燥较节能或安全的物料。已研究和应用较多的物料如木材（如橡木）、谷物、种子、食用菌（如蘑菇、木耳）、药材（如人参等）、海产品（如鲜蚝、扇贝等）、生物活性制品（如细胞、酶）、茶叶、纸张等。
7、与其它低温（进干燥室空气温度<40℃）干燥装置（如微波干燥、真空干燥、冷冻干燥）相比，由于设备初投资小，运行费用低，热泵烘干机装置具有明显的经济性。热泵干燥装置的设备成本主要是热泵部分和干燥室部分，其中干燥室部分与普通对流干燥室要求相同，无特别的气密性和承压性要求。
8、与普通干燥装置（进干燥室空气温度>40℃）相比，由于热泵烘干机初投资一般高于空气电加热装置、燃气或燃煤热风炉，因此干燥装置的初投资一般高于普通干燥装置，热泵烘干机干燥装置的能源效率高，运行费用低，其综合经济性仍有一定优势。
用于高温烘干技术热泵的组成与选配：
用于烘干的高温热泵与其它热泵相比，主要组件基本相同，关键在于压缩机及制冷剂的选择与匹配。单级压缩的热泵，出风(水)温度要求85℃的系统，由于要求排气温度较高，应选用高温型制冷剂，例如H2O、 R123、R134a等临界温度相对较高类型的制冷剂（临界温度高于100℃），但标准沸点温度也就高了（一般高于-26℃），对环境温度较低的区域其蒸发速度相应放缓，对空气源热泵低温运行是不利的，但闭式循环除外。
出风(水)温度要求65℃以上的高温空气源热泵，选择制冷剂的余地相对就多一些，临界温度约80～90℃；标准蒸发温度-26℃～-40℃的制冷剂，在低温环境运行效率明显高一些，如经济实惠的R134a可轻松做到出水温度65℃，运用补气增焓技术，出风(水)温度达80℃时，排气温度不高于100℃。而R410出风(水)温度可达55℃，但是低温环境运行效果要优于R134a制冷剂。
用于高温热泵的新型制冷剂目前市场上不多，可选的环保型制冷剂有R134a、R407等较为普遍，适用以上型号制冷剂的压缩机也比较普遍。选用新型制冷剂时，必须考虑能否用于常规压缩机系统，是否使用专用压缩机润滑油，制冷剂与膨胀阀、换热器及密封元件是否匹配等问题。
烘干系统能效比的计算：
对于空气源热泵烘干效率来说，可以用除湿效率来评价空气源热泵烘干系统能效优劣，因除湿效率直接反应了空气源热泵烘干系统烘干物料所消耗的电能。
空气源热泵烘干系统的除湿效率为：
式中：除去的水分----接水盘的排水量，kg；
系统消耗的能量----空气源热泵系统总耗电量，kw/h。
烘干过程是湿度逐渐下降的过程，每一个湿度点其能效有所不同，湿度越大除湿效果越明显，其效率越高。