近年来，随着国内林果产业规模的日益增长，合理有效的林果干燥技术已成为目前林果干燥产业的主要需求。
在林果干燥处理过程中，引入太阳能等可再生能源对干燥系统供能已经是行业内较为认可的技术手段，但太阳能资源的利用受天气与地域的影响目前存在供能不稳定的问题。
太阳能与热泵联合干燥供能技术作为一种新型干燥技术能够有效解决太阳能供能不稳定的问题。目前太阳能与热泵联合干燥供能系统的结构较为单一，对于不同的干燥工况而言使用同一种运行模式会导致系统与干燥实际工况不匹配，造成系统的热效率降低。
一、背景
干燥技术作为一门跨行业、多学科、具有实验科学性质的技术，被广泛应用于国民经济的各领域之中。与此同时，干燥物料需要消耗大量的能量。我国的干燥耗能占国民经济总能耗12%左右。此外，物料干燥过程中产生的污染也会对环境造成巨大的破坏。
农林产品的干燥是一个较为复杂的非稳态传热传质过程，其过程中通常都存在一些不可避免的物化反应，在保证农林产品干燥工艺的前提下，提出合理的干燥工艺参数及流程，使用更清洁的能源从而实现对农林产品高效节能的干燥。
要加强重点领域节能，“推进农业农村节能，加快淘汰老旧农业机械，推广农用节能机械、设备……因地制宜采用生物质能、太阳能、空气热能、浅层地热能等解决农村用能需求，提升农村能源利用的清洁化水平……”。
随着干燥技术的发展，各研究领域的学者针对不同的干燥物料，研究出了不同的干燥方式，现阶段主要有微波干燥、真空冷冻干燥、过热蒸汽干燥、红外干燥等几种新型的干燥方式。
但是由于投资和运行成本过高，设备维护不便等原因，目前许多新型干燥技术并不能在农林产品的干燥应用中得到大范围推广。所以很多学者致力针对农林产品研究出高效节能且干燥经济成本相对较低的联合干燥方式来解决这一问题。
油茶是指山茶科山茶属油用物种的总称。油茶是我国传统的木本油料树种，也是世界四大木本油料之一，油茶在我国的分布范围和种植面积广，分布在湖南，福建、四川、广东、海南等18个省份。
近年来在各级政府相关政策的支持下，油茶种植面积和加工产业规模不断扩大。湖南省油茶产业在我国林果产业发展中具有一定的优势和特色，是我国的核心发展区，湖南省内油茶林种植面积占全国油茶林种植面积的近50%，油茶相关产业发展迅速。
油茶是湖南省的主要经济林果，油茶产业扶持贫困林农37万户，实现了通过油茶产业助力扶贫。随着油茶产量的提升，导致油茶果采摘后的烘干需求也不断增加。油茶籽的产后处理技术也愈发地被相关单位所重视。
干燥作为油茶籽产后处理过程中的一项重要工序，干燥过程的完成情况直接影响到包括贮藏、榨油等后续工序是否顺利。传统的干燥是通过自然晾晒完成，该方式对自然环境的依赖程度较高、人力成本昂贵且油茶籽暴露在自然环境中易受污染，容易造成不必要的损耗。
目前，油茶籽干燥设备主要是生物质热风炉或燃煤锅炉。这类型的干燥设备虽然也能达到干燥油茶籽的目的，但是节能效果并不理想，同时污染环境，违背了节能减排的理念。高效节能是未来油茶产后处理设备的发展方向和趋势。
因此，为了降低油茶籽干燥过程中的能源消耗，结合油茶籽干燥工艺，研发设计一种节能型的油茶籽干燥设备已经成为了目前油茶产业发展的主要任务，新型油茶籽干燥设备的研发对我国油茶产业的发展和升级也将起到重要作用。
二、太阳能干燥与热泵干燥原理
1.太阳能干燥原理
目前市场上的太阳能集热器有不同的种类与型号供用户选择，常规的太阳能集热器分类方式按照传热工质类型可分为空气集热器和液体集热器;按照集热器内真空度不同可分为平板型和真空管型。
太阳能干燥设备按换热过程的不同可分为直接式和间接式;按对流方式的不同可分为自然对流式和强制对流式。
其中直接式太阳能干燥设备的工作原理是在干燥箱的顶部加装透射率较高的顶板，太阳光通过顶板直接射入干燥箱内部，使干燥箱内的空气与待干燥的物料吸收热量，以达到干燥的效果。
间接式太阳能干燥设备中使用的集热器的类型一般分为空气集热器与热水集热器，空气集热器的工作原理是使太阳能集热器和待干燥的物料互相分离，再由送风机将环境空气送入太阳能集热器进行热交换后进入干燥箱进行干燥。
热水集热器是通过太阳能将集热器内作为介质的水进行加热，热水通过水泵输送的水箱中，水箱再将热水通入干燥箱后与干燥箱内空气进行换热，使空气升温从而达到干燥的目的。
由于使用太阳能空气集热器的间接干燥系统结构比使用热水集热器简单，并且初期投资成本会更低，所以目前较为常见的间接强制对流式太阳能干燥设备都采用空气集热器供热。
2.热泵干燥原理
卡诺循环作为热泵的基础理论是由法国物理学家卡诺于年提出。
19世纪50年代，开尔文首先提出了关于热泵的设想。
实际上在热泵干燥系统中，系统消耗的电量主要为压缩机与风机的能耗，热泵产生的热量通过换热器在制冷剂与干燥空气中互相传递，干燥过程中的热量消耗主要为干燥物料本身吸热、设备本身的散热、物料中水分蒸发吸热以及物料干燥完成时带走的热量。
针对热泵干燥系统，按干燥介质在干燥系统内的循环方式分类，可分为以下四种干燥运行模式:闭式、半开式、开式、分体式。
其中，在闭式热泵干燥系统中，干燥空气只在系统内不断的循环，不会排出到外部环境空气当中，其循环过程为干燥空气在干燥箱内与物料进行热交换以后，干燥箱出口的空气直接全部送入热泵蒸发器。
在蒸发器内与制冷剂进行热量交换，使空气被降温除湿后通过蒸发风机，再一次全部进入热泵冷凝器，空气在冷凝器内被制冷剂加热之后在冷凝风机引流下进入干燥箱继续与干燥物料进行热交换，进入下一个循环。
此种运行模式下干燥过程中的热量损失小，干燥空气不与环境空气交换，受环境空气温度、湿度影响小，同时干燥物料不易受到环境污染，但其存在运行过程中系统热湿不平衡等问题。
在半开式热泵干燥系统中，一部分干燥空气在系统内不断地循环，另一部分干燥空气排出到外部环境空气当中，其循环过程为干燥空气在干燥箱内与物料进行热交换以后，一部分通入热泵蒸发器，空气在热泵蒸发器内降温除湿后由蒸发风机直接排放至环境空气中，同时还需要从环境空气中补充对应量的新风至干燥系统内。
而剩余的一部分空气经过旁路回到热泵冷凝器前与补充的新风进行混合，而后两部分空气一同进入热泵冷凝器加热升温，由冷凝风机引入干燥箱与干燥物料进行热交换。在这种干燥系统中，干燥箱出口空气的旁通比是一个影响系统性能的主要因素。
在开式热泵干燥系统中，干燥空气在系统内循环过一次之后将全部排出到外部环境空气当中，其循环过程为周围环境空气先通入热泵的冷凝器，在冷凝器内与高温高压的制冷剂进行换热，冷凝器将空气加热升温后由冷凝风机送至干燥箱进行干燥。
加热后的空气与干燥箱内的物料进行热交换之后全部进入热泵蒸发器进行降温除湿，在降温除湿的过程中对空气中的显热和潜热进行能量回收，之后再将其排至环境空气中。
这种热泵干燥系统一般适用于环境空气含湿量低、空气温度较高的高温低湿条件下，由于系统的性能受进入冷凝器的环境空气状态影响较大，该系统适用条件较为严格。
结语
在分体式热泵干燥中，干燥空气在到达系统设定的排湿条件之前一直在系统内循环使用，其循环过程为在干燥初始阶段，干燥箱出口的空气直接进入空气旁路后，直接送入热泵冷凝器进行再次加热，环境空气由蒸发风机引入热泵蒸发器，在蒸发器内进行能量传递。
当干燥箱内的空气湿度上升到设定值时，使干燥箱出口空气一部分排入环境中，同时另一部分空气与由环境空气组成新风进行混合，而后两部分空气一同进入热泵冷凝器被加热，循环往复。
此种干燥模式下在运行过程中热量损失较小，在干燥进行的前期设备升温速度快，受环境空气温湿度影响较小，目前被广泛应用于农林产品干燥的热泵系统。
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