大V证言 | 张振涛:热泵技术助力农业应用发展新机遇
2024-08-15     出自  热泵农业应用

作为一种清洁能源,热泵技术以其环保、节能的特性在当下建筑供暖系统应用中大放异彩。而在农业领域,以热泵技术为核心的农产品干燥系统同样得到了广泛应用,不仅能够保证农产品物料的品质,还可以做到节能环保,降低能耗与碳排放。张振涛研究员是热泵农业应用领域的资深专家,负责“十三五”国家重点研发计划“智能农机装备”重点专项“农特产品绿色节能干燥技术装备研发”项目。


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8月6日至8日,一年一度的中国热泵行业年会在上海顺利召开,中国科学院理化所研究员、全国政协委员张振涛应邀出席。围绕农业干燥的发展阶段与机遇,热泵干燥的技术线路与模式,以及除湿热泵的应用前景,在会议期间,《热泵农业应用》媒体记者对张振涛研究员进行了专访,希望通过专家之言,以更通俗易懂的语言方式进行拆解与传递,并结合政策、市场等维度,共同探讨热泵行业的发展前景。


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全国政协委员、中国科学院理化所研究员 张振涛


热泵农业应用:张老师您好!您是从事农业干燥领域研究的专家,很想请您从能源利用的角度,介绍下农业干燥或烘干系统的发展阶段,以及未来的发展趋势。


张振涛:干燥技术经过了很多发展阶段,从最早的自然干燥,也就是晾晒阶段,到后来的热力烘干、机械烘干,再到热泵烘干,已经经过了四个阶段。


早期的晾晒阶段能耗非常低,但是它品质不稳定,如果碰到刮风下雨,各种方法都无法保证。虽然后面过渡到了热力烘干阶段,但能源(比如柴火)获取比较艰难,因此,这一时期的干燥依然以自然晾晒为主。到了大概五六十年代,机械烘干开始出现,最典型的便是通过烧煤以实现烘干的大型粮食干燥塔。虽说这种常规的机械烘干能够保证物料的质与量,但高能耗与高碳排放是它始终无法绕过的问题。接下来便到了利用清洁能源的低碳干燥阶段,即热泵干燥。顾名思义,它是一个低碳的高品质干燥方法,既能保证农产品的品质,又能够降低烘干过程中的能耗与碳排放。


热泵农业应用:从政策扶持的角度看,农业烘干具有哪些新的机遇?


张振涛:从政策的角度来讲,热泵干燥正好迎来了一个恰当的时机。


首先,要建设新质生产力,就要从技术上突破,热泵干燥技术给各行各业都带来了机遇。其次,双碳政策对热泵干燥的发展非常有利,国家这些年要做大量的双碳工作,其中就包括降低农产品加工过程中的能耗与农村加工的碳排放。第三点,关乎粮食安全政策。习主席强调,要把饭碗端在我们自己的手里。这种情况下,就需要花费大量力气,来降低农作物的产后损失,而以热泵为技术的低碳干燥刚好能满足这种需求。


热泵农业应用:目前热泵干燥系统都有哪些技术方式?与传统干燥方式有什么不同?


张振涛:与常规干燥方式相比,热泵干燥在技术路线上主要以能量回收为特征,本质上是一项利用低品位能源,或者废热,以实现干燥的节能技术。


从系统上而言,热泵干燥大概有三种模式,第一种是完全闭式的干燥,即封闭的、除湿的干燥。第二种是全开式的干燥,从环境中吸收热量来供热,从而达到烘干效果,并将废热完全排掉。第三种是开式闭式结合的系统,一方面,会从环境中吸收一些废热,另一方面,还会回收部分排失的废热。热泵干燥基本上就是这三种系统。


热泵干燥和一般干燥之间存在两点区别。第一,品质。很多农产品果实的温度升高过快,就会产生酶氧等反应,发生褐变或一些有效成分降解的情况;因此,热泵干燥可以精准调节干燥热风的温度和湿度,干燥后的物料品相因而会比较好,不容易变色,里面的有效成分也不容易降解。第二,热泵干燥的能耗低,应该是需要动力驱动的干燥方式里能耗最低的一种干燥方法。


热泵农业应用:您如何看待闭式除湿热泵以及它的未来发展趋势?


张振涛:作为热泵干燥的一个类别,闭式除湿的热泵干燥从系统上来看有其独特性,它有自己的应用场景。


比如,在寒冷的东北地区进行粮食干燥时,如果回收零下30度环境中的热量,去做60、70、80度,甚至90度的干燥,效率会非常低。在这种情况下,若是把一个已经启动的干燥系统以全封闭的形式去做能量回收,实现除湿干燥,效率将会比开式的系统高很多。因此,对寒冷地区的烘干而言,闭式除湿干燥非常有前景。


再比如,对一些高品质的物料来说,首先,烘干温度不能太高;其次,尽量不要引入外面的粉尘、废气;因此闭式干燥技术便具有非常重要的意义,能够在温度不太高的情况下达到更高的干燥效率,同时还能在不引入外界危险的或不干净的气体和杂质的情况下,实现高品质的干燥。


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