0前言

新能源和可再生能源的開發和利用已經成為全球性的重大課題。太陽能是新能源和可再生能源中最引人注目、開發研究最多、應用最廣的清潔能源，我國太陽能熱利用經過多年的發展最為廣泛、迅速的產業。目前，我國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產和應用國，前幾年以每年20％～35％的速度遞增。

2014年太陽能集熱系統保有量達到4.14億m2（289520MWth），國家能源局給光熱產業提出十三五期間我國光熱產業的保有量最低要達到8 億平方米的目標，這是光熱產業首次被提到國家政策決策層面進行討論。國家發改委日前發布相關通知指出，獲得批準的太陽能工業熱利用項目將可享受中央補貼，而作為太陽能工農業利用方式之一的太陽能干燥技術和應用必將得到大力推廣，本文就太陽能干燥的原理、分類、優勢、應用及存在的問題進行相關闡述，并給出了解決存在問題的幾種方案。

1太陽能干燥

利用太陽能進行物品的干燥，是太陽能熱利用的方式之一，太陽能干燥是指利用太陽輻射能、太陽能干燥裝置進行干燥作業，可稱為主動式太陽能干燥。具有干燥周期短、效率高、產品品質好等優點。太陽能干燥技術的應用范圍有了進一步擴大，已從食品、農副產品，擴大到木材、中藥材、工業產品等，太陽能干燥器主要是應用于工農業生產方面。

2太陽能干燥原理

太陽能干燥的過程，就其機理來說，它是利用太陽能的輻射能先轉變成熱能后再使物料中水分汽化，并擴散到空氣中的過程，也就是一個脫水的傳熱傳質過程。太陽能干燥是使被干燥物料直接吸收太陽能或通過太陽空氣集熱器所加熱的空氣，進行對流傳熱，間接地吸收太陽能，物料表面獲得熱能后，再傳至物料內部，水分從物料的內部以液態或汽態方式擴散，透過物料層而達到表面，然后通過物料表面的氣膜而擴散到熱汽流中，通過這樣的傳熱傳質過程，使物料逐步脫水干燥。太陽能煙葉熱烘干系統烤房如圖1所示。

圖1太陽能煙葉熱烘干系統烤房

3太陽能干燥分類

太陽能干燥技術和裝置按接受太陽能及能量輸入方式主要分四種類型：溫室型、集熱器型、集熱器———溫室型和整體式。此外，根據熱空氣的流動方式，我們還可以把太陽能干燥裝置分為自然循環式和強制循環式。

3.1溫室型太陽能干燥器

溫室型太陽能干燥器的結構與栽培農作物的溫室相似，溫室即為干燥室，待干物料置于溫室內，直接吸收太陽輻射，溫室內的空氣被加熱升溫，物料脫去水分，達到干燥目的。溫室型太陽能干燥器一般都設有排風裝置，排去含濕量大的空氣，縮短物料干燥周期，這種干燥器結構簡單、造價低廉、在農村被廣泛應用。

3.2集熱器型太陽能干燥器

集熱器型太陽能干燥器是太陽能空氣集熱器與干燥室組合而成的干燥裝置，這種干燥器利用集熱器把空氣加熱60℃～70℃，然后通入干燥室，物料在干燥室內實現對流熱質交換過程，達到干燥目的。

3.3集熱器———溫室型太陽能干燥器

溫室型太陽能干燥器結構簡單、效率較高，缺點是干燥室溫升較小，在干燥含水率高的物料時（如蔬菜、水果等），溫室型干燥器所獲得的能量不足以在較短的時間內使物料干燥至安全含水率以下。為增加能量以保證被干物料的干燥質量，在溫室外增加一部分太陽能集熱器，就組成了集熱器———溫室型太陽能干燥裝置。

3.4整體式太陽能干燥器

整體式太陽能干燥器將太陽能空氣集熱器與干燥室兩者合并成為一個整體。裝有物料的料盤排列在干燥室內，物料直接吸收太陽輻射能，起吸熱板的作用，空氣則由于溫室效應而被加熱。干燥室內安裝軸流風機，使空氣在兩列干燥室中不斷循環，并上下穿透物料層，使物料表面增加與熱空氣接觸的機會。

4 太陽能干燥的應用

在我國，太陽能干燥技術是一個新發展起來的產業，具有非常廣闊的應用領域和良好的市場前景。太陽能干燥在農副產品方面的應用較多，如蔬菜、水果、掛面、煙葉、木材、中草藥材、人參、鹿茸等產品的干燥，在水產方面有魚、蝦類、貝類等。在輕工產品方面有蠶絲、橡膠、唐三彩瓷器、制鞋等產品的干燥，另外山西陳醋、東北發酵大醬等方面也都可以利用太陽能進行干燥，同時在這些方面已取得了積極的應用成果。天津大港油田團泊洼農場建立的650m2太陽能干燥裝置如圖2所示

圖2天津大港油田團泊洼農場建立的650m2太陽能干燥裝置

5太陽能干燥存在的問題

盡管太陽能是取之不盡用之不竭的，但是，太陽能屬間歇性能源，能流密度低，日照較好的地方，地面上一平方米的面積所能接收的能量只有1 千瓦左右，要想滿足使用要求，往往需要相當大的采光面積，從而使裝置面積大、用料多、成本增加；同時，太陽能受天氣的影響較大，給使用太陽能帶來很多麻煩，對于太陽能干燥來說，勢必造成初期投資較高、系統不穩定、干燥周期長等問題，要解決這些問題，可以從以下幾個方面考慮。

5.1太陽能中低溫儲能

對于太陽能干燥應用領域，需要中低溫儲能，就是把太陽輻射能采集轉換成中低溫的熱能后儲存起來，在太陽能不足時再釋放出來，以滿足生產（或生活）中連續穩定的需求，對于太陽能干燥來說，儲能裝置也是非常需要的，這就需要研發或采用儲能材料，最好是相變儲能材料，利用一種物質的相變（多為固態和液態之間的轉變）來達到儲存或釋放大量熱能，這種儲能物質要求具有儲能容量高、循環性好、儲存和釋放能量速度快等特點，這樣就可以將白天多余的太陽能以中低溫品質的熱能儲存起來，延長系統使用太陽能的時間。

5.2太陽能為主的多能互補系統

太陽能的應用往往不能單純靠太陽能單一能源完成，這就需要其他能源作為輔助能源進行補充，實現多能互補的系統。對于太陽能干燥技術來說，多能源互補是將太陽能、熱泵、生物質能、燃氣、光電等按實際需要進行任意組合，實現多種能源的優勢互補和合理配置，有效推動節能環保、低碳、舒適的生活，全面滿足太陽能干燥工程、供熱采暖、空調制冷和生活熱水等領域的需求。以多能源集成干燥系統中的子系統既可以單獨工作，也可根據用戶需求自由組合。太陽能與哪些輔助能源組成互補系統，要根據實際工程當地的氣候特點、建筑分布情況、輔助能源的品質和數量來設計，多能源組合可以互相彌補不同能源間的缺陷。

5.3開發研制高效太陽能集熱產品

由于太陽能干燥系統采光面積大、裝置場地大、用料多等問題，這就需要運用真空技術、鍍膜技術、熱管技術以及聚光技術等研發和應用高效的太陽能集熱器，例如熱管式集熱器以及復合內聚光集熱器等新興產品，突破傳統的全玻璃真空太陽能集熱器以及平板集熱器所占面積大、工質溫度低、轉化效率低等問題，提高太陽輻射能到熱能的轉化率以及整個系統的效率，使得整個太陽能干燥系統結構簡單、費用低場地面積小，更容易應用和推廣。

6結語

我國是農業生產和出口的大國之一，農產品資源豐富，物種多樣。我國農產品干燥是產品加工過程中的一個重要工藝過程，采用常規能源干燥農產品，需消耗大量能源，因投資大，導致農產品干燥成本增高，并造成不同程度的環境污染。采用太陽能干燥農副產品，能節約常規能源、避免環境污染、提高產品質量、改變落后的生產加工方式。因此我國應用太陽能干燥農副產品，發展前景廣闊。

目前，國內太陽能干燥技術在農產品加工領域的應用還處于起步階段，我們尚需對太陽能干燥系統、太陽能集熱器加熱系統的優化設計，太陽能與其他能源的結合方式，各種不同物料的太陽能干燥新工藝及其優化干燥工藝條件的自控系統等課題，展開深入研究，使太陽能干燥這項技術，更好地適應現代化生產干燥作業的需要。（北京大學包頭創新研究院付加庭）