1.3　太阳能干燥装置分类

依据阳光是否直接照射在物料上，可以把太阳能干燥装置分为两大类，即温室型太阳能干燥装置和集热器型太阳能干燥装置。实际应用中还有两者结合的半温室型（或整体式）太阳能干燥装置，以及集热器与常规能源、集热器与储热装置、集热器与热泵等各种组合式太阳能干燥装置。

1.3.1　温室型太阳能干燥装置

这种太阳能干燥装置实际上是具有排湿能力的太阳能温室，其原理如图1-1所示。这种干燥室的东、西、南墙及倾斜屋顶均采用玻璃或塑料薄膜等透光材料，太阳能透过玻璃进入干燥室后，辐射能转换为热能，其转换效率取决于木材表面及墙体材料的吸收特性。一般将墙体（或吸热板）表面涂上黑色涂料以提高对太阳能的吸收率。温室型干燥室一般为自然通风，如有条件也可以装风机实行强制通风，以加快木材的干燥速率。此外在自然通风的情况下，若在干燥室顶部增加一段烟囱，则可以增强通风能力，且烟囱越高，通风能力越强，如图1-2所示。

温室型干燥室的优点是：①结构简单，造价低；②可因地制宜，建造容易；③操作简单；④干燥成本低。它的缺点是：①干燥室温升小，昼夜温差大，干燥速率慢；②干燥室容量小；③占地面积比同容量的常规干燥室大。

因此，温室型太阳能干燥器的适用范围是：①对干燥速率和终含水率要求不高的物料；②允许接受阳光曝晒的物料。

1.3.2　集热器型太阳能干燥装置

集热器型太阳能干燥装置是由太阳能空气集热器与干燥室组合而成的，其设备组成如图1-3所示。此类干燥装置是利用太阳能空气集热器把空气加热到预定温度后，通入干燥室进行干燥作业的。利用太阳能集热器加热空气，一般来说有空气型集热器和热水型集热器两种。前者以空气为载热介质，直接吸收太阳辐射能量；后者是使用太阳能热水器加热水后，通过换热器加热空气。前者的热效率比较高，但工作温度易受太阳能辐射变化影响，波动性大；后者的热效率比较低，成本较高，但可利用蓄热水箱储存热量，系统工作比较稳定。在实际运用的集热器型干燥装置中，大多数采用空气集热器加热空气。

集热器型干燥装置中，干燥室的形式以结构特征来划分，有箱式、窑式、流动床式和固定床式等。目前，窑式和固定床式比较多。

从操作系统来看，此类型太阳能干燥装置可以比较好地与常规能源干燥装置和蓄热装置相结合，用太阳能全部或部分地代替常规能源。而且集热器型的集热器布置灵活，干燥室内的温升比温室型高，干燥室容量较大。但集热器型比温室型投资大，干燥成本高一些。

空气集热器是这种类型太阳能干燥器的关键部件。有关空气集热器的结构、性能及布置型式等，见本书第3章。

1.3.3　集热器-温室型太阳能干燥装置

温室型太阳能干燥受结构形式的限制，干燥室单位容积所占有的采光面积较小，因此，干燥室温升小，干燥速率慢。为了增加能量以加快干燥速率，保证物料的干燥质量，通常在温室外再增加一部分空气集热器，这就组成了集热器-温室型太阳能干燥装置，如图1-4所示。在这种干燥装置中，空气先经太阳能空气集热器预热，然后再进入干燥温室，使温室干燥温度得到提高，以加速物料的干燥。

另外还有一种将空气集热器与干燥室两者合并在一起的整体式太阳能干燥装置。在这种太阳能干燥装置中，干燥室本身就是空气集热器，或者说在空气集热器中放入物料而构成干燥室。图1-5示出了整体式太阳能干燥装置的截面结构示意图。整体式干燥装置的特点是结构紧凑，干燥室的高度低，空气容积小，每单位空气容积所占的采光面积一般是温室型干燥装置的3～5倍，所以热惯性小，空气升温迅速，具有成本较低和热效率较高的优点。

1.3.4　连续干燥作业的各种组合式太阳能干燥装置

太阳能是间断的多变能源，为了解决供热波动性的问题，一般采用太阳能与常规能源或其他供热方式结合。目前，应用较普遍的常规能源为燃煤或其他燃料。以煤为例，采用锅炉产生的蒸汽或烟气，通过热交换器和太阳能一起组成干燥室的供热的系统。晴天利用太阳能干燥，夜间或阴雨天用锅炉辅助供热。在电价便宜、电能丰富的地区，也可以用电能作辅助能源，因为电加热器可以随着天气变化迅速地投入运行或关闭，适应性强，在水电资源丰富、季节性干燥作业较多的地区比较适宜。另外还可采用各种不同的蓄热措施，来减少干燥室供热波动性的问题。早期使用较多的是卵石蓄热装置，目前针对相变蓄热材料及技术已有大量研究，相变蓄热装置及系统详见第4章所述。如图1-6所示为太阳能与常规能源及储热装置结合的示意图。如图1-7所示为温室型太阳能干燥室与储热装置结合的示意图。

此外还可以利用空调供热的原理，采用太阳能与热泵联合干燥装置。如图1-8所示为太阳能与热泵联合干燥装置示意图。热泵的主要部件是压缩机、蒸发器、膨胀阀和冷凝器。热泵依靠蒸发器内的制冷工质在低温下吸取环境的热能，经压缩机在冷凝器处于高温下放出热量，供应干燥室的空气经热泵的冷凝器加热后，提高了空气的温度，即提高了干燥效率。热泵供热比电加热器供热效率一般高2倍以上，热泵系统的节能率取决于使用环境的温度和湿度。在气温高、湿度大的地区，节能明显，而在寒冷干旱地区则效果差。有关太阳能与热泵联合供热装置的原理、结构以应用范围等详见第6章。