1、概述
木材干燥的能耗約占木制品加工總能耗的40%～70%，且干燥過程的熱損失很大，能量利用率僅30%左右，能源費用約占干燥總成本的50%以上。隨著我國能源供需矛盾的日益緊張，大氣溫室效應(yīng)造成的環(huán)境問題日益突出，木材干燥的節(jié)能問題也引起了木材工業(yè)界的重視，近20年來開展的各種節(jié)能的干燥技術(shù)中，熱泵干燥屬于節(jié)能效果較好的干燥技術(shù)。
熱泵干燥又稱除濕干燥，它與傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥不同之處在于：熱風(fēng)干燥物料后的濕熱空氣排人大氣，同時吸人等量冷空氣，經(jīng)加熱為熱風(fēng)后再送去干燥物料，這種進、排氣的熱損失約占供熱量的40%左右。而熱泵干燥時濕空氣在干燥烘干機與干燥烘干機間進行閉式循環(huán)。如圖l所示，熱泵向干燥室送熱風(fēng)，干燥物料后從干燥室排出的濕空氣流經(jīng)熱泵的制冷系統(tǒng)，在蒸發(fā)器處濕空氣因冷凝而脫出水分，濕度降低后的空氣在流經(jīng)冷凝器時被加熱，熱風(fēng)（加熱后的空氣）又送回干燥室加熱木材，重復(fù)下一個循環(huán)。由上所述可以看出，由于熱泵干燥時利用制冷系統(tǒng)回收了濕空氣冷凝排水時放出的汽化潛熱（包括部分顯熱），故與傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥相比，其節(jié)能率在40%以上。
按熱泵干燥烘干機功能的不同，又可分為單熱源（如圖1）和雙熱源熱泵干燥烘干機（如圖2）。單熱源熱泵干燥烘干機，它只有使?jié)窨諝饨禎癫⒒厥掌錆摕岬墓δ堋螣嵩礋岜迷诟稍锍跗陬A(yù)熱和干燥中、后期升溫時往往依靠電加熱，使電耗較高、節(jié)能效果下降。雙熱源熱泵又稱熱泵除濕干燥烘干機，它通常具有兩個蒸發(fā)器，其中除濕蒸發(fā)器吸收干燥室排出的濕空氣的熱量；而熱泵蒸發(fā)器則吸收大氣環(huán)境的熱量，用于干燥室升溫。一般情況下，雙熱源熱泵比單熱源節(jié)能15%以上，氣溫越高，節(jié)能越顯著。此外，雙熱源干燥烘干機也可以是共用一個蒸發(fā)器，它可通過空氣換向閥使蒸發(fā)器交替地從干燥室排氣或從大氣環(huán)境吸熱。
2、我國熱泵干燥烘干機生產(chǎn)現(xiàn)狀
我國從20世紀(jì)80年代開始引進國外的熱泵干燥烘干機產(chǎn)品，如從意大利、加拿大、荷蘭、日本、英國、美國及前南斯拉夫等國，其中意大利的產(chǎn)品質(zhì)量與性能較好。我國在1985年前后，從仿制國外產(chǎn)品開始，逐步走向獨立設(shè)計制造。目前從整體水平看，我國生產(chǎn)的熱泵干燥烘干機的性能與質(zhì)量，與發(fā)達國家的產(chǎn)品相比尚有一定的差距。主要差距在于外觀設(shè)計、加工精度、安裝質(zhì)量、電磁閥與膨脹閥等零部件。但從熱泵干燥烘干機的設(shè)計水平來看，我國某些產(chǎn)品的性能已達國際水平，如北京林業(yè)大學(xué)設(shè)計的RCG系列中溫、高溫型雙熱源熱泵干燥烘干機。由于RCG系列熱泵干燥烘干機在制冷劑過冷方式、熱泵進風(fēng)系統(tǒng)、及二次風(fēng)補充方式的設(shè)計方面有創(chuàng)新，使它的節(jié)能率比普通熱泵干燥烘干機提高15%～20%，而制造成本卻降低了5%～10%，它因此而獲得了國家專利，并于1996～1998年間先后獲得了北京市、林業(yè)部和國家的多項獎勵。
由于從國外進口的熱泵干燥烘干機價格比國內(nèi)同類產(chǎn)品高幾倍，同時國產(chǎn)熱泵干燥烘干機已能滿足生產(chǎn)需要，故近年來已很少進口產(chǎn)品了。表1所示為目前我國生產(chǎn)的熱泵干燥烘干機的型號、生產(chǎn)企業(yè)及主要設(shè)備參數(shù)。從表1可以看出，我國熱泵干燥烘干機生產(chǎn)廠主要分布在南方，這些生產(chǎn)企業(yè)中多數(shù)產(chǎn)量不大，未形成批量生產(chǎn)，且多數(shù)是非空調(diào)制冷專業(yè)廠，由于是以仿制國外產(chǎn)品為主，缺乏獨立設(shè)計能力，因此難以創(chuàng)名牌產(chǎn)品。求的最高溫度最好能保持在80℃以上，這就要求制冷工質(zhì)的冷凝溫度保持在100℃左右。過去已有的制冷工質(zhì)中只有R114能滿足這一溫度要求，但由于環(huán)保的原因之一，R114已不允許使用。同時由于R142b的售價高，故目前我國用于木材干燥的熱泵干燥烘干機多數(shù)用R22作制冷工質(zhì)，這就使干燥室的溫度太低、木材干燥時間太長、產(chǎn)量下降，這就是許多用戶不愿選擇熱泵干燥的一個主要原因。因此，今后木材熱泵干燥的進一步發(fā)展需要研制熱工性能良好的環(huán)保型高溫制冷劑。現(xiàn)在所用的替代工質(zhì)R142b不僅冷凝溫度不夠高，而且單位容積制冷量太小。例如取蒸發(fā)溫度為0℃、冷凝溫度為50C時，單位容積制冷量僅為1047kj/m3，其制冷量只有R22相同溫度段的1/3。
3.2需要研制高溫?zé)岜脤Ｓ玫膲嚎s機及零配件
目前熱泵干燥烘干機所用的壓縮機，均借用制冷空調(diào)用的壓縮機。但熱泵干燥烘干機的工作溫度比空調(diào)機高很多，使壓縮機的輸氣系數(shù)下降。因此若要保障熱泵的制冷量，必須增加氣缸的容積和活塞行程。同時壓縮機所需的高溫潤滑油、耐高溫的橡膠墊及膨脹閥元件等都應(yīng)與它相匹配，才能使熱泵干燥烘干機更有效地工作。
3.3熱泵千燥機質(zhì)量的提高需要制定相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
目前國、內(nèi)外關(guān)于熱泵干燥烘干機的型號、名稱、零部件加工質(zhì)量和安裝質(zhì)量等，均無行業(yè)規(guī)范，完全是各生產(chǎn)企業(yè)自作主張。因此產(chǎn)品質(zhì)量不易保障。這也是影響熱泵干燥烘干機質(zhì)量提高和推廣的重要原因之一。
3.4熱泵干燥烘干機的推廣需要加大宣傳力度
熱泵干燥烘干機雖然具有節(jié)能、環(huán)保、安全、干燥
質(zhì)量好等許多優(yōu)點，但熱泵干燥烘干機在我國木材設(shè)備中僅占I/10左右，而在日本熱泵干燥已占1/5，熱泵干燥在加拿大、法國及美國等的比例也較大。我國熱泵干燥推廣不暢的原因，一方面與熱泵干燥本身的缺點有關(guān)，另一方面是缺乏宣傳力度和節(jié)能意識。從國內(nèi)、外木材干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，熱泵干燥有上升的趨勢，但總的格局仍然是以傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥為主。據(jù)了解，目前我國仍有為數(shù)不少的企業(yè)，對熱泵干燥是否節(jié)能持懷疑態(tài)度。同時有些用戶由于使用不當(dāng)，造成熱泵能耗或發(fā)生故障。因此今后應(yīng)加強熱泵干燥技術(shù)的宣傳和推廣工作。
今后的發(fā)展趨向是熱泵干燥與傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥聯(lián)合。這樣可取二者優(yōu)點而避其缺點，達到既節(jié)能又干燥快。
4、結(jié)束語
熱泵干燥是一項有利于環(huán)保的節(jié)能干燥技術(shù)。在木材干燥行業(yè)，熱泵干燥技術(shù)的發(fā)展有待于解決環(huán)保型高溫制冷劑、熱泵用壓縮機及相關(guān)的零配件。熱泵干燥烘干機質(zhì)量的提高需要制定相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。熱泵干燥的推廣需要加大宣傳力度和熱泵應(yīng)用的指導(dǎo)。
建議熱泵干燥首先應(yīng)該在氣溫高、濕度大和電價便宜的地區(qū)推廣使用。同時由于魚類、水果、種子及熱敏性質(zhì)的化工原料等不宜用高溫干燥，非常適宜用熱泵干燥，建議加強這些領(lǐng)域的宣傳推廣工作。
