双碳目标下农产品热泵干燥技术应用现状与发展趋势

张艳来 陈培基 陈驹 黎赓文 林永青 李秀平 杨娜 郝华杰

摘要 碳达峰、碳中和是我国重大战略目标之一，基于双碳目标，国家倡导大力发展节能减排技术。热泵干燥技术具有节能减排效果显著、耗能少、能效比高、干燥品质好等特点，是农产品干燥行业中最具前景的技术之一，对我国完成双碳目标也有推动意义。介绍热泵干燥工艺及技术的应用现状，针对热泵干燥技术在农产品领域的应用优缺点，指出热泵干燥技术在不同应用领域的核心问题，展望热泵干燥工艺及其技术的发展趋势。

关键词 双碳目标；节能减排；热泵干燥；工艺

中图分类号 S226.6  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）23-0012-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.004

Application Status and Development Trend of Heat Pump Drying Technology for Agricultural Products under the Dual Carbon Target

ZHANG Yan-lai， CHEN Pei-ji， CHEN Ju et al

（Guangdong Light Industry Vocational and Technical College， Guangzhou， Guangdong 510300）

Abstract Carbon peaking and carbon neutrality are one of Chinas major strategic goals. Based on the dual carbon goals， the country advocates vigorously developing energy saving and emission reduction technologies. The heat pump drying technology has significant energy-saving and emission reduction effects， low energy consumption， high energy efficiency ratio， and good drying quality. It is one of the most promising technologies in the agricultural product drying industry and has driving significance for China to achieve the dual carbon target. The article introduces the current application status of heat pump drying technology and its advantages and disadvantages in the field of agricultural products， points out the core issues of heat pump drying technology in different application fields， and elucidates the development trend of heat pump drying technology and its technology.

Key words Dual carbon target;Energy saving and emission reduction;Heat pump drying;Workmanship

基金项目 广东轻工职业技术学院“挑战杯”大学生课外学术科技作品项目（A17）。

作者简介 张艳来（1970—），男，黑龙江绥棱人，教授，博士，从事工程热物理、农产品节能干燥技术、制冷空调、新能源汽车热管理研究。

*通信作者，讲师，硕士，从事制冷空调、热泵技术等研究。

收稿日期 2022-11-04；修回日期 2022-11-27

受人类活动的影响，“全球变暖”情况愈发严重，造成洪水、热浪、干旱、森林火灾等灾害性气候的频率加速，海平面以3.1 mm/a的速度加速上升。在2020年9月22日，第75届联合国大会一般性辩论会上，中国提出将提高国家自主贡献力度，采取更有力的政策和措施，力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和等中长期战略目标［1］。中国已成为世界第一工业制造大国，实现“双碳”目标，最重要的是做到节能减排。目前，国内耗能最大、碳排放最多的是工业领域，工业领域的能耗量占全国能耗量的70%左右，主要产品的单位平均耗能比发达国家主要产品的水平高30%左右，工业余热利用率低于世界平均水平，工业耗能中至少有50%能耗是以余热的方式被浪费［2］。工业余热多，可回收再利用的空间、节能潜力非常大，热泵技术是将工业余热的高效回收再利用最为有效方式之一。

干燥流程广泛应用于国民经济的各个领域。干燥工艺主要是以供热的形式脱除物料中的水分的过程，物料干燥过程能耗大、热能利用率较低，在许多发达国家中，国家总耗能量中的7%～15%是各个行业的干燥过程消耗造成的，而在整个产品的耗能中，干燥过程就占总能耗的30%～70%［3］。传统的干燥工艺主要应用于造纸干燥和农副产品加工干燥，为了保证农副产品的儲存品质，干燥工艺已成为农产品加工必不可少的单元操作［4］，而农产品加工的干燥能耗仅次于造纸干燥的能耗［5］。因此，在保证农副产品的干燥品质不降低的情况下，降低物料干燥过程能耗，是节能减排、提高效益的重要方式之一。

热泵干燥是伴随着热泵技术发展而出现的一种新型干燥技术。热泵利用少量的、高品位的能量（电能或者机械能），吸收低温、低品位媒质中热量，通过热泵的冷凝器来释放出高温、高品质热能，实现低品质热量的再次利用，从而将能源的利用率显著提高，降低了对高品位能源消耗。因此，热泵干燥技术与传统的干燥技术相比，具有节能减排、能效比高等优点，此外，还具有受天气影响小和控制精度高等特点［6］。随着国家“煤改电”和“煤改气”政策的推广和落实，加快热泵干燥技术的发展与研究，可以推动我国完成“双碳”目标的进度。

1 热泵干燥系统的基本工作原理及其分类

1.1 热泵干燥系统的基本工作原理

热泵干燥系统主要由热泵系统与干燥系统2个部分组成。热泵工作系统主要由压缩机→冷凝器→节流装置→蒸发器→压缩机构成的循环系统来实现。干燥系统主要是由物料干燥仓（室）、循环风机、热泵的进风口以及热泵的出风口等组成的一个空气流动循环系统。热泵干燥系统（图1）的工作主要是依据逆卡诺循环基本原理，通过压缩机（这里指压缩式热泵机组）将气态低温制冷剂经压缩变成高温、高压气态制冷剂，然后进入冷凝器，在冷凝器内高温高压气态制冷剂被液化冷凝，同时释放出高温的热量，此热量通过循环风机为干燥系统（干燥室）提供高温热能，液态的制冷剂从冷凝器进入节流阀，通过节流阀的节流作用并降压，高压液态制冷剂变成低温低压液体状态，再进入蒸发器，在蒸发器内低温低压液态制冷剂吸收干燥系统排出的废气中的低温热量而变成低温低压气态制冷剂，同时废气中大部分的水蒸气通过热泵的进风口被冷凝出来，然后直接以液态水的状态被排出，经过蒸发器的低温低压气态制冷剂，最后又进入压缩机，这样制冷剂在热泵系统内实现闭路循环；同时，干燥介质（多指空气）也完成了在干燥系统的一个干燥工作循环。

1.2 热泵干燥系统的分类

热泵干燥是利用热泵系统吸收低位热能加上少量高质能源给干燥系统提供高温热能，并对干燥室内待干物料进行除湿干燥的工艺过程。根据其分类标准的差异，可分为以下几类：

（1）按照干燥介质在系统内的循环方式不同，分为开式循环热泵干燥系统、闭式循环热泵干燥系统和半开式循环热泵干燥系统。

开式循环热泵干燥系统是指循环干燥介质（一般指空气）通过吸收冷凝器热量、换热升温后，高温干燥介质进入干燥系统对湿物料进行加热除湿，然后将加热除湿后的乏气排入环境中，这一过程受环境因素影响较大，并且有一定的污染性，故在干燥领域较少推广使用。

顾泽波［7］通过建立开式热泵干燥系统的热力学模型，并建立该系统的经济性评价模型来评估平均的单位成本，然后基于西安气候条件进行实际系统模拟计算，提出系统运行的新模式，并得出系统最优运行条件，指出了对系统进行优化的方法。结果得出此开式热泵干燥系统处理污水支出的费用比谢继红等［8］的闭式热泵干燥系统低30.3%，证明开式循环热泵干燥系统对于污水低温浓缩过程，具有节能潜力和较好的经济性。

闭式循环热泵干燥系统的基本工作原理与开式循环热泵干燥系统大致是相同的，主要不同在于闭式循环热泵干燥系统的干燥介质只在热泵系统与干燥系统中循环，不直接排入环境中。因此，从这方面来讲，闭式循环热泵干燥系统更具有节能环保的特性。

巴頔［9］通过闭式循环热泵进行烟草烘烤干燥试验，有回热器的闭式热泵干燥系统的单位耗能除湿量（SMER）明显上升，该闭式热泵干燥系统除湿量比达到了1.42，系统能源效率达到了87.1%，满足了烟草烘烤除湿量的要求，也有着较高的节能效率，与开式循环热泵干燥系统相比较更具有节能环保的优势。

半封闭式循环热泵干燥系统利用闭式循环热泵干燥系统和开式循环热泵干燥系统二者的优点，形成的另一种新的热泵干燥系统，其主要特点就是干燥介质被蒸发器吸热降温后，一部分乏气将会被排出，留下来的乏气将与新进入的新鲜空气进行混合，然后进入冷凝器，被加热形成高温低湿的热空气后，送进干燥室对物料进行干燥过程，进而完成热空气的循环过程。

李伟等［10］通过对直排式热泵干衣机和半封闭式热泵干衣机的热力性能对比分析，结论得出，直排式热泵干衣机与半封闭热泵干衣机的除湿能耗比相同的情况下，半封闭热泵干衣机有着更快干燥速率，且湿空气的排放也比直排式热泵干衣机少，对环境更加友好。

（2）热泵按利用环境资源的方式不同，分为空气源热泵、土壤源热泵、太阳能热泵以及水源热泵。

空气作为热泵主要的低位热源之一，空气源热泵被广泛使用在各领域。目前，主要应用于热泵空调系统、热泵干燥系统、热泵冷热水机组系统中。其主要产品有家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组、风冷热泵冷热水机组和热泵干燥装置等。空气源热泵在南方应用广泛，但在北方应用就有很大的限制，因为北方较冷，冬季温度低时，空气热容量小，换热器容易出现结霜现象，导致制热量降低。杜垲等［11］对比空气闭式热泵干燥系统与加装空气回热闭式热泵干燥系统发现，在某些工况下，后者的单位耗能除湿比（SPC）比前者的低20%。

太阳能热泵可以分为直膨式和非直膨式，都是集热器与热泵的组合，并且可以联合水、空气源的一种新型热泵机，太阳光在地球上属于取之不尽用之不竭的无污染能源，应用前景非常好，但缺点是目前只能在太阳光充足的地区推广使用。张璧光等［12］认为太阳能热泵干燥适用于木材预干燥，将太阳能热泵干燥系统联合其他热泵干燥系统使用，节能率可达70%左右。

土壤源热泵主要通过埋地管，地管吸收大地热能，然后经过热泵机组制热给人或设备使用。土壤源热泵应用前景也很大，但需要占用一定的土地资源。吴浩［13］通过设计开式地源热泵干燥装置与空气闭式热泵干燥装置进行对比分析，并對其进行热力性运行计算，结果表明，开式地源热泵干燥装置在除冬季以外的其他月份、地热资源丰富地区，能耗率比空气闭式热泵干燥装置的低，节能效果较好。

水源热泵利用水的比热容大这一特点，通过吸收水源里的热能，再经过热泵加热升温，供给人们使用，目前也是应用比较多的一种热泵装置。杨卓［14］通过污水源热泵系统对星海湾污水源进行热力分析得出污水源热泵性能系数COP和一次能源利用系数E，制热系数COPH和制冷系数COPR分别为4.68和3.96，电动热泵的一次能源利用系数为1.28，大于传统的锅炉设备，数据反映污水源热泵节能环保、污水源的能源利用潜力很大。

（3）按照热泵的工作原理不同，分为压缩式热泵机组和吸收式热泵机组。

压缩式热泵机组是通过蒸发器内产生的低压、低温热泵工质蒸气经过压缩机压缩使其压力、温度升高后排入冷凝器内，在冷凝器内与被加热的工质进行热交换，高温高压蒸气被冷凝成温度、压力较高的液体，高温高压液体经过节流阀，被节流降压成低温低压液体，再回到蒸发器吸热变成低压低温蒸气，从而完成热泵循环。

张振涛［15］将两级压缩式温热泵干燥木材进行热力分析，在热泵机组的干燥过程中，引入空气旁通率的概念，总结和建立了理论计算方法及模型，并提出了露点温差法理论，其理论分析计算得出单级压缩的总耗能比双级压缩总耗能高了23.05%，并得出能量回收率与木材出水量的关系为正比关系。

吸收式热泵机组主要是依靠热能作为循环系统驱动力，依据具有吸收特性的溶液作为吸收剂，具有低温相变特性溶液作为制冷剂，二者组成的二元混合工质，从低温、低品位热源中吸收热量后，成为高温、高品位热源，给所需要的系统供热。大型水-水热泵机组通过利用外部热源（水、水蒸气或燃料的燃烧产物等）在发生器中加热一定浓度的溶液并使其沸腾；于是溶液中的低沸点组分大部分被汽化出来，在冷凝器中凝结成液体状态，然后经过节流装置进一步降压，再进入蒸发器，在蒸发器内低温低压液体工质吸收了低温环境的热量，工质就变成低压蒸气，然后回到吸收器，发生器内部的吸收液经过溶液阀节流降压后来到吸收器与从蒸发器来的低压低温蒸气混合，混合成低浓度溶液，再经过溶液泵将低浓度溶液泵送回到发生器，完成热泵循环。

叶碧翠等［16］提出了一种新型双级吸收式热泵干燥系统模型，并建立了热力学模型以分析其性能，与传统的闭式吸收式热泵干燥系统作了对较，结果表明，在造纸烘干上，新系统不仅满足了烘干需求，还能回收烘干排气约50%的废热，减低造纸烘干耗能超过60%，在给定的工况下，新型双级吸收式热泵干燥系统的COP可达1.204～1.995，而传统闭式吸收式热泵干燥系统最高仅达到1.409，新型双级吸收式热泵干燥系统的应用前景很大。

2 国内外热泵干燥技术的发展历史及应用现状

2.1 国外热泵干燥技术发展历史及应用现状

热泵的理论起源于1824年卡诺发表的卡诺循环论文，19世纪50年代初，英国教授汤姆逊（W.Thomson）提出了冷冻装置也可以用来加热的设想，于1852年，提出了以空气作为工作介质（或载体）的热泵工作装置，亦称热能放大器，之后，热泵技术成为当时研究的热点之一。1927年英国人霍尔丹（Haldane）安装和测试了一台家用热泵，即最早的热泵装置。直到20世纪40—50年代，研究者开始在除湿干燥领域应用热泵研究，并取得了一定的进展。

1943年，德国Sulzer公司首次在地下室除湿系统中应用热泵技术，并于1950年取得了热泵干燥技术的专利。Westair公司将热泵干燥技术应用于木材干燥，10年内完成1 000套装置［17］。法国在1970—1977年制造出千余台热泵木材干燥装置，到20世纪80年代，采用热泵干燥技术的木材干燥厂大约有3 000家。统计数据显示，与其他高温干燥器相比较，热泵木材干燥装置的单位能耗值为1 800 kJ/kg（水），能耗降低80%，這说明热泵干燥具有明显的节能效果。日本的热泵干燥技术研究开始于20世纪60年代，到1987年3 000余套热泵干燥装置应用于各种行业，其中采用热泵干燥技术的干燥装置占12%。加拿大的木材干燥装置采用热泵干燥技术后，能源消耗降低60%［15］。热泵干燥木材在西方发达国家（如美国、加拿大和德国）已经普遍应用。在美国，应用热泵干燥技术的粮食加工厂也越来越普遍。在日本，近年来热泵干燥已广泛应用于包括蔬菜、粮食、海产品、茶叶、水果等农产品各领域。2000年木材行业统计［18-20］，日本木材干燥设备利用热泵干燥技术的已占26％。

Amrane等［21］研制的有溶液回路蒸汽压缩热泵机组，建立了单级的VCHSC和两级 VCHSC 的数学模型，利用计算机来研究VCHSC 的性能及潜力，研发出单级和双级 VCHSC 的稳态数学计算模型。

Meyer等［22］将热泵干燥技术应用于谷物干燥装置，并对其经济可行性、用热泵干燥技术装置替换现有加热装置（即直接模组燃烧器或电加热器）的可行性进行干燥谷物的能耗成本的分析，得出采用热泵技术后比采用其他加热方法，能源消耗更低，经济性更好。

Minea等［23］采用热泵干燥技术对黄桦和硬枫等硬木品种的试验发现，用蒸汽交换器或电线圈的装置进行加热补偿的热损失高于采用热泵干燥技术装置，并获得了热泵干燥试验除湿性能以及确定了运行曲线。

2.2 国内热泵干燥技术领域应用历史及其现状

我国热泵技术研究以及应用与工业发达国家相比明显滞后，但起点却相对较高，部分研究成果及领域达到世界的先进水平。20世纪50年代，同济大学、天津大学的部分研究者已开展热泵技术的基础研究，为热泵技术在我国快速进步奠定了良好的开端。1965年，我国在上海研制成功第一台热泵型窗式空调，制热量为3 720 W［24］。热泵干燥技术在20世纪60年代随着热泵技术发展而开始研究，在80年代中期开始发展，在木材干燥、粮食干燥、茶叶烘干、鱼类干燥、食品加工等领域开展了大量的研究工作。截至1988年，热泵干燥装置已有160套在使用，木材干燥领域最多，约占工业热泵的90%。截至1996年，木材干燥领域使用热泵干燥装置的大约有400套［15］，木材干燥量每年达到20万m2。

上海市能源研究所对热泵干燥技术的研究起步也较早，热泵式木材干燥机研制始于1985年，该装置获得原物资部科技进步三等奖、上海科学院科技进步一等奖、上海市科技进步三等奖等。广东省现代农业装备研究所研制了除湿式热泵干燥机，用于稻谷、广式腊肠等农副产品干燥［25］。上海能源研究所研制出粮食种子热泵干燥装置，具有明显节能效果和良好的干燥品质。在热泵干燥研究方面，天津大学开展了大量的理论及分析，做了大量的具体实验研究工作［26-28］。天津大学热能研究所马一太等［29］对热泵干燥系统进行了优化设计、理论分析以及理论计算工作，形成了最佳工况条件下，最佳蒸发温度的概念，对热泵干燥系统在节能运行方面的评价有着重大指导和现实意义。

张绪坤［30］开展了热泵热风组合干燥系统与热风干燥系统、热泵干燥系统对干燥胡萝卜产品的产品质量对比试验，干燥后的胡萝卜产品中，热泵热风干燥组合系统的胡萝卜素保持率为92%、热泵干燥系统为80%、热风干燥系统仅有59%，热泵热风干燥组合系统24 h后的复水比为4.66，而热泵干燥系统、热风干燥系统分别为4.53、3.62，因此，采用热泵热风组合干燥系统得到的胡萝卜干质量更好。而且通过试验数据：平均降水速率、胡萝卜产品复水比和总耗能得知，热泵热风干燥组合系统的耗能量仅有隧道式干燥的74.1%、网带式干燥的84.7%和真空冷冻干燥的9.4%，因此，热泵热风组合干燥系统节能效果最佳。

朱国鹏［31］对热泵干燥系统使用TRNSYS瞬态模拟程序开展全年运行特性的研究，经计算分析得出，热泵干燥系统带有回热器装置比无回热装置平均节约能耗73.8%，COP增加6%，单位耗能除湿比SMER平均提高79.2%，节能效果非常显著。

范海亮［32］基于PLC编程的模糊PID算法研制出不依赖被控对象的模糊PID复合控制器，克服热泵干燥系统环境的非线性、大惯性和时变性，以温度偏差和温度偏差变化率2个参数作为输入量，运用Fuzzy-PID复合算法，进行演算及推理，实现实时对被控对象的动态跟踪，达到对热泵干燥过程参数的精确控制。

3 热泵干燥技术的优势及未来发展趋势

3.1 热泵干燥技术的优势

热泵干燥技术实现了将热泵技术与干燥工艺有机的结合，干燥工艺显现出热泵技术所具有的优势。

3.1.1 干燥效率高，节能明显。热泵干燥技术是热泵系统进行制热的，热泵系统在干燥过程中消耗的只有压缩机的电能，其制造的热能一般都在电能的3倍以上［33］。

3.1.2 使用安全，操作可靠。对易被氧化或易燃易爆产品进行干燥，采用惰性气体（如二氧化碳、氩气、氮气）作为干燥介质，此时，在干燥介质内无氧气条件下实现物料干燥，保证物料品质及安全［34-35］。

3.1.3 环境友好。采用全封闭式热泵干燥系统，除了水分外，干燥介质与被干燥物料皆不与外界有接触，不会对环境造成污染，同时一些对于环境要求苛刻的被干燥产品也能得到品质保证。

3.1.4 干燥时间缩短且品质好。与传统的干燥方式相比，高温热泵干燥可以在更短的时间内完成干燥过程，被干燥产品的脱水速率快，且复水性也较好。

3.1.5 常压、低温干燥。对热敏性物料干燥，热泵干燥技术是一种非常温和的干燥方式之一，接近于自然干燥［36］，在相对湿度为15%～80%和干燥温度为-20～100 ℃（带辅助加热时）的条件下也能对物料进行干燥，为生物制品、热敏性材料等产品干燥提供了一种成本低、品质高的干燥技术或装置［37］。

3.2 热泵干燥技术缺点

用于热泵循环的工质还不够完善，有待进一步研究开发；

干燥规模小，在大规模干燥方面还是不能与锅炉相比；

干燥温度低，干燥周期长，難以实现高温干燥和超高温干燥的应用。

3.3 热泵干燥技术发展趋势

3.3.1 热泵干燥和其他干燥工艺的结合。

不同的干燥方式有着各自不同的长处和短处，单一干燥方式的短处是很难达到理想的干燥效果，故把不同的干燥方式组合或混合在一起，以长补短，达到理想的干燥效果，这是单一干燥方式没有的独特优势［38］。

丁德强［39］结合太阳能干燥及热泵干燥，研制出太阳能/热泵联合干燥系统，研究表明，传统的热风干燥和热泵干燥的COP分别为1和3.05，而太阳能/热泵联合干燥系统的COP达到了6.18，相比于传统热风干燥和热泵干燥，太阳能/热泵联合干燥系统的性能系数最高，最为节能。

刘军［40］设计了带有辐射功能的热泵干燥组合装置，进行了淡水鱼的干燥试验研究，试验结果显示，在最佳工艺参数条件下，感官评定值为88.0，复水比为49.72%，平均能耗为1.18 kg/（kW·h），比传统的热风干燥节能36.46%。

马有川［41］采用热泵干燥和真空冷冻干燥联合干燥，有效提高了苹果的脆片硬度，相比单一的真空冷冻干燥，苹果脆片硬度提高35%，脆度提高94%，2 h内的吸湿性降低12.2%，干燥后苹果脆片酚类物质保留率较高，气味上与新鲜苹果差别不大。

李想［42］研究了豌豆种子的超声波-热泵联合干燥特性，在豌豆种子干燥过程中，随着超声波功率和频率的升高，种子的平均干燥速率有所提高，节省4.0%～14.8%的干燥时间，有效提高豌豆种子内SOD、POD和CAT活性并降低有毒物质MDA的含量。

宋小勇等［43］研制的远红外辅助热泵干燥系统，用湿毛巾作为试验对象，对比了不同干燥方式，得出远红外辅助热泵干燥系统相比单一的热泵系统的除湿能力提高了8.1%～22.1%，表明远红外辅助热泵干燥系统能有效缩短干燥的时间，提高干燥效率。

3.3.2 跨临界CO2热泵干燥技术发展。

二氧化碳（CO2）是目前发现的具有良好的安全性和化学稳定性且对环境无害的自然工质［44］，其温室效应值为GWP=1，臭氧层破坏值为ODP=0。而对于热泵目前主要的制冷剂R12、R22和R134a，是CO2热泵GWP值的7 100、1 600和1 200倍。在给定工况条件下，CO2热泵干燥机的除湿效能比（SMER）是传统电热干燥机的2.2倍，单位耗能仅是电热干燥机的47%，节能潜力（ESP）为53%［45］。王帅［46］对跨临界CO2热泵干燥系统技术难点进行深入的理论计算和试验研究，提出CO2与传统工质相比，在压缩机效率、传热和流动的热物理特性、与润滑油的相溶性以及经济性方面的优势，并表示CO2工质在循环中，用膨胀机代替节流阀，制冷效果最佳，能提高82%的理论制冷系数。跨临界CO2干燥系统的SMER比常规干燥系统的SMER提高了45.6%，跨临界CO2热泵干燥系统在干燥行业的发展前景较大。

3.3.3 高温热泵干燥技术的发展。

热泵干燥系统多数为中低温干燥（低温为小于40 ℃左右、中温为50～70 ℃），满足大部分被干燥产品的温度需求和质量效果，但一些特定的被干燥产品需要更高干燥温度，而目前热泵干燥系统的干燥温度很少达到高温（≥70 ℃），高温热泵干燥技术能缩短产品干燥的时间，减少干燥成本。目前主要的高温热泵干燥系统有准二级压缩式、两级压缩式和复叠式高温热泵干燥系统［47-49］，高温热泵干燥系统干燥热源来源于高温热泵系统，高温热泵技术需要克服几个难题［50］：

①继续开发高温热泵，提高热效率，在蒸馏化工行业，对130 ℃以上的高温热源的需求较大；

②继续加强对采用喷油技术提高高温热泵系统压缩机运行时的可靠性的研究。

4 结论

我国在碳排放总量随着经济的高速发展，已经达到了一个惊人的高度，碳排放总量约占全球的1/3，我国在全球能源紧张、节能减排的背景下，向世界提交了“双碳”目标，完成“双碳”目标，发展节能减排技术是必然的。该研究基于“双碳”目标下研究热泵干燥技术在不同行业领域的应用分析，大量研究人员和相关机构证明其节能减排效果显著。热泵干燥系统采用回收废热装置，可进一步降低干燥能耗，碳排放强度也比传统燃煤干燥降低了40%～70%，颗粒污染物也降低90%以上，节能效果显著［51］。相比传统的干燥技术，热泵干燥技术在农副产品加工干燥领域，已经通过试验研究和实践应用证明了其优良的除湿能力、高效节能带来的经济效益以及干燥后产品质量的提升，为热泵干燥技术在未来的广泛应用提供了保证。虽然技术水平上有了一定的成熟性，但还是没有得到广泛的应用，目前的热泵干燥系统仍存在几个难点需要被优化：

提高热泵干燥系统的控制精度，

找到或研发出和热泵循环工质相溶性高的润滑油介质，

提升高温热泵干燥系统压缩机运行的可靠性，

降低跨临界CO2热泵干燥系统压缩机的排气压力。

热泵干燥技术的发展与研究对于我国完成“双碳”目标有着重大的推动意义。基于“双碳”目标下的热泵干燥系统的发展方向，应继续加强热泵干燥系统的参数优化、基础理论研究、装置结构优化，提高热泵系统效率；

探索热泵干燥技术与其他干燥工艺组合及优化，提高干燥效率；

加强对回收工业废热泵设备的研究，工业废热的回收再利用有着巨大的节能效益；

加大对高温热泵干燥和跨临界CO2热泵干燥的研究力度，开发高温热泵干燥和跨临界CO2热泵干燥的创新型方向。

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