空气源热泵技术在农产品干燥中的研究进展

张慧; 王誉霖; 刘帅领

doi:10.12465/issn.0253-4339.20251217001

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空气源热泵技术在农产品干燥中的研究进展

更新时间：2026-05-06

- 空气源热泵技术在农产品干燥中的研究进展
- Research Progress of Air-Source Heat Pump Technology in Agricultural Product Drying
- 制冷学报 2026年页码：1-10
- 作者机构：
  
  天津市制冷技术重点实验室天津商业大学天津 300134
- 作者简介：
  
  刘帅领，男，讲师，天津商业大学机械工程学院，13363014855，E-mail：liusl@tjcu.edu.cn。研究方向：建筑排风余热回收，热泵干燥，数据中心冷却。
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20251217001
  中图分类号： TK173;TQ051.5
- 修回：2026-01-04，
  
  录用：2026-01-14，
  
  网络首发：2026-05-06，
- 稿件说明：
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张慧,王誉霖,刘帅领.空气源热泵技术在农产品干燥中的研究进展[J].制冷学报,

Zhang Hui Wang Yulin Liu Shuailing.Research Progress of Air-Source Heat Pump Technology in Agricultural Product Drying[J].Journal of Refrigeration,
张慧,王誉霖,刘帅领.空气源热泵技术在农产品干燥中的研究进展[J].制冷学报, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20251217001.

Zhang Hui Wang Yulin Liu Shuailing.Research Progress of Air-Source Heat Pump Technology in Agricultural Product Drying[J].Journal of Refrigeration, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20251217001.

摘要

农产品干燥是农业产后加工的核心环节，传统干燥技术存在效率低、能耗高和品质差等痛点，难以适配农业绿色发展与“双碳”目标需求。空气源热泵干燥技术通过逆卡诺循环回收余热，具备能源利用率高、控温控湿精准、产品品质优等优势，是传统干燥方式的理想替代方案。本文阐述了空气源热泵在农产品干燥领域的最新研究进展，重点分析了热泵干燥系统的工作原理、系统结构优化、多技术联合干燥、低GWP制冷剂替代及智能运行控制策略等方向的研究成果，旨在为该技术的规模化推广和研究应用提供参考。

Abstract

The drying of agricultural products is a core aspect of post-harvest agricultural processing. Traditional drying techniques suffer from certain limitations， such as a low efficiency， high energy consumption， and poor quality， which make them difficult to adapt to the needs of green agricultural development and the "dual carbon" goals. Air-source heat pump drying technology， which recovers waste heat through the reverse Carnot cycle， offers advantages such as a high energy utilization efficiency， precise control over temperature and humidity， and superior product quality， which render it an ideal alternative to traditional drying methods. This article outlines the latest research progress of air-source heat pumps in the field of agricultural product drying， focusing on analyzing research outcomes in terms of the operating principles of the heat pump drying system， system structure optimization， integrated multi-technology drying， low-GWP（Global Warming Potential） refrigerant substitution， and intelligent operational control strategies. The aim is to provide a reference for the large-scale promotion and application of this technology.

关键词

Keywords

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张艳来，尹凯丹，龙成树，等 . 热泵技术在我国农产品干燥中的应用及展望［J］. 农机化研究， 2014 ， 36 （ 5 ）： 1 - 7 .

Zhang Yanlai ， Yin Kaidan ， Long Chengshu ， et al . Application and prospects of the agricultural product drying using the heat pump in China ［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research ， 2014 ， 36 （ 5 ）： 1 - 7 .

杨鲁伟，魏娟，陈嘉祥 . 热泵干燥技术研究进展［J］. 制冷技术， 2020 ， 40 （ 4 ）： 2 - 8 .

Yang Luwei ， Wei Juan ， Chen Jiaxiang . Research progress of heat pump drying technology ［J］. Chinese Journal of Refrigeration Technology ， 2020 ， 40 （ 4 ）： 2 - 8 .

黄佳兵 . 闭式热泵干燥系统除湿性能与调控技术研究［D］. 广州：广州大学， 2018 .

Huang Jiabing . Study on dehumidification performance and control technology of closed heat pump drying system ［D］. Guangzhou ： Guangzhou University ， 2018 .

国家发展改革委，工业和信息化部，生态环境部，等 . 国家发展改革委等部门关于印发《推动热泵行业高质量发展行动方案》的通知［A/OL］.（ 2025-03-17 ）［ 2025-12-10 ］. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202504/content_7016926.htm https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202504/content_7016926.htm .

National Development and Reform Commission ， Ministry of Industry and Information Technology ， Ministry of Ecology and Environment ， et al . Notice of the National Development and Reform Commission and other departments on issuing the action plan for promoting high-quality development of the heat pump industry ［A/OL］.（ 2025-03-17 ）［ 2025-12-10 ］. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202504/content_7016926.htm https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202504/content_7016926.htm

Gao Lei ， Fix A ， Seabourne T ， et al . A comprehensive review of heat pump wood drying technologies ［J］. Energy ， 2024 ， 311 ： 133241 .

Prasertsan S ， Saen-saby P . Heat pump drying of agricultural materials ［J］. Drying Technology ， 1998 ， 16 （ 1/2 ）： 235 - 250 .

Sarkar J ， Bhattacharyya S ， Gopal M R . Transcritical CO 2 heat pump dryer： part 2. validation and simulation results ［J］. Drying Technology ， 2006 ， 24 （ 12 ）： 1593 - 1600 .

Ashok Kumar M ， Kumaresan G ， Rajakarunakaran S . Experimental study of moisture removal rate in Moringa leaves under vacuum pressure in closed-loop heat pump dryer ［J］. Materials Today： Proceedings ， 2021 ， 45 ： 1205 - 1210 .

Zhao Haibo ， Wu Kun . Annual performance analysis of heat pump drying system with waste heat recovery ［J］. Sustainable Energy Technologies and Assessments ， 2022 ， 53 ： 102625 .

梁坤峰，赵一宸，陈浩远，等 . 基于空气回热的闭式热泵干燥系统性能研究［J］. 河南科技大学学报（自然科学版）， 2025 ， 46 （ 4 ）： 17 - 23 .

Liang Kunfeng ， Zhao Yichen ， Chen Haoyuan ， et al . Performance study of closed-loop heat pump drying system based on air heat recuperation ［J］. Journal of Henan University of Science and Technology （Natural Science）， 2025 ， 46 （ 4 ）： 17 - 23 .

张茜颖，王迪，袁俊球，等 . 闭式热泵干燥系统回热方式设计及热力学分析［J］. 中国农机化学报， 2024 ， 45 （ 12 ）： 216 - 223 .

Zhang Xiying ， Wang Di ， Yuan Junqiu ， et al . Design and thermodynamic analysis of heat recovery method for closed-cycle heat pump drying system ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization ， 2024 ， 45 （ 12 ）： 216 - 223 .

Fu Hailun ， Shi Juan ， Yuan Junqiu ， et al . Heat recovery scheme design and thermodynamic analysis of closed-cycle heat pump drying system ［J］. Energy Conversion and Management ， 2023 ， 286 ： 117034 .

Cheng Jiahao ， Cao Xiang ， Shao Liangliang ， et al . Performance evaluation of a novel heat pump system for drying with EVI-compressor driven precooling and reheating ［J］. Energy ， 2023 ， 278 ： 127989 .

王天皓，张振涛，杨俊玲，等 . 多级热泵串联干燥系统性能模拟［J］. 制冷技术， 2020 ， 40 （ 4 ）： 15 - 21， 39 .

Wang Tianhao ， Zhang Zhentao ， Yang Junling ， et al . Performance simulation on multi-stage series heat pump drying system ［J］. Chinese Journal of Refrigeration Technology ， 2020 ， 40 （ 4 ）： 15 - 21， 39 .

Liu Shuailing ， Ma Guoyuan ， Jiang Yuepeng ， et al . Performance evaluation and optimization of a novel heat pump clothes dryer with ESD-compressor ［J］. International Communications in Heat and Mass Transfer ， 2024 ， 157 ： 107798 .

Dong Xiaofei ， Zhao Hongxia ， Kong Fanchen ， et al . Parameter optimization of multistage closed series heat pump drying system ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2022 ， 216 ： 119124 .

Zhang Zhenying ， Feng Xu ， Tian Dingzhu ， et al . Progress in ejector-expansion vapor compression refrigeration and heat pump systems ［J］. Energy Conversion and Management ， 2020 ， 207 ： 112529 .

Yu Mengqi ， Zou Lingeng ， Yu Jianlin . Numerical investigation on the effect of area ratio on an adjustable ejector for heat pump dryer based on dynamic mesh ［J］. Energy ， 2024 ， 308 ： 132876 .

Yu Mengqi ， Zou Lingeng ， Yu Jianlin . Experimental investigation on the drying characteristics in a solar assisted ejector enhanced heat pump dryer system ［J］. Solar Energy ， 2024 ， 267 ： 112265 .

Zou Lingeng ， Liu Ye ， Yu Jianlin . Energy， exergy and economic evaluation of a solar enhanced ejector expansion heat pump cycle ［J］. Renewable Energy ， 2023 ， 217 ： 119119 .

Tunçkal C ， Direk M ， Doymaz İ ， et al . Drying kinetics and energy-exergy analysis of an experimental heat pump dryer utilized horseshoe heat recovery heat pipes for drying different grapes ［J］. Thermal Science and Engineering Progress ， 2022 ， 36 ： 101487 .

罗乔军，张进疆，吴耀森，等 . 稻谷热管辅助热泵除湿干燥技术［J］. 农业机械学报， 2014 ， 45 （ S1 ）： 247 - 251 .

Luo Qiaojun ， Zhang Jinjiang ， Wu Yaosen ， et al . Rice drying using heat pump dehumidifying system with heat pipe ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery ， 2014 ， 45 （ S1 ）： 247 - 251 .

Chen Qun ， Cleland D J ， Carson J K ， et al . Integration of desiccant wheels and high-temperature heat pumps with milk spray dryers ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2022 ， 216 ： 119083 .

Çerçi K N ， Hürdoğan E . Performance assessment of a heat pump assisted rotary desiccant dryer for low temperature peanut drying ［J］. Biosystems Engineering ， 2022 ， 223 ： 1 - 17 .

王教领，宋卫东，金诚谦，等 . 杏鲍菇转轮除湿热泵干燥系统结构设计及工艺参数优化［J］. 农业工程学报， 2019 ， 35 （ 4 ）： 273 - 280 .

Wang Jiaoling ， Song Weidong ， Jin Chengqian ， et al . Structural design and process parameter optimization of heat pump drying system of wheel dehumidification for Pleurotus eryngii ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2019 ， 35 （ 4 ）： 273 - 280 .

Sun Zhili ， Wang Qianqian ， Yuan Yingying ， et al . Experimental analysis of a CO 2 closed heat pump drying system combined with rotary dehumidification for drying banana slices drying ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2024 ， 160 ： 76 - 87 .

Singh A ， Sarkar J ， Sahoo R R . Experimental energy， exergy， economic and exergoeconomic analyses of batch-type solar-assisted heat pump dryer ［J］. Renewable Energy ， 2020 ， 156 ： 1107 - 1116 .

明廷玉，李保国 . 太阳能与热泵联合干燥茶叶的应用研究［J］. 太阳能学报， 2017 ， 38 （ 10 ）： 2730 - 2736 .

Ming Tingyu ， Li Baoguo . Application research of combined drying tea with solar energy and heat pump system ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2017 ， 38 （ 10 ）： 2730 - 2736 .

何伟，储文峰，胡中停，等 . 新型太阳能-空气源热泵联合干燥系统设计及枸杞干燥实验研究［J］. 太阳能学报， 2021 ， 42 （ 12 ）： 59 - 63 .

He Wei ， Chu Wenfeng ， Hu Zhongting ， et al . Design of new solar energy and air source heat pump combined drying system and experimental study on Chinese wolfberry drying ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2021 ， 42 （ 12 ）： 59 - 63 .

Aktekeli B ， Aktaş M ， Koşan M ， et al . Experimental study of a novel design bi-fluid based photovoltaic thermal （PVT）-assisted heat pump dryer ［J］. Renewable Energy ， 2025 ， 238 ： 121971 .

Xu Bo ， Wang Dengyun ， Li Zhaohai ， et al . Drying and dynamic performance of well-adapted solar assisted heat pump drying system ［J］. Renewable Energy ， 2021 ， 164 ： 1290 - 1305 .

陶志超 . 绿豆种子的超声波—热泵联合连续及间歇干燥特性研究［D］. 天津：天津大学， 2018 .

Tao Zhichao . Study on the drying characteristics of continuous and intermittent ultrasonic combined heat pump drying of mung bean seeds ［D］. Tianjin ： Tianjin University ， 2018 .

Li Min ， Ye Biao ， Guan Zhiqiang ， et al . Impact of ultrasound-assisted osmotic dehydration as a pre-treatment on the quality of heat pump dried tilapia fillets ［J］. Energy Procedia ， 2017 ， 123 ： 243 - 255 .

余飞，杨昭，杨宗豫 . 超声波-热泵联合干燥黄豆种子特性分析［J］. 中国农业大学学报， 2020 ， 25 （ 8 ）： 144 - 153 .

Yu Fei ， Yang Zhao ， Yang Zongyu . Characteristics of heat pump combined with ultrasound for drying soybean seed ［J］. Journal of China Agricultural University ， 2020 ， 25 （ 8 ）： 144 - 153 .

Kowalski S J ， Mierzwa D ， Stasiak M . Ultrasound-assisted convective drying of apples at different process conditions ［J］. Drying Technology ， 2017 ， 35 （ 8 ）： 939 - 947 .

杨宗豫 . 超声波-热泵联合间歇干燥红小豆种子干燥工艺的研究［D］. 天津：天津大学， 2020 .

Yang Zongyu . Study on the drying process of ultrasound-heat pump combined intermittent drying of adzuki bean seeds ［D］. Tianjin ： Tianjin University ， 2020 .

刘盼盼，任广跃，段续，等 . 微波处理技术在食品干燥领域中的应用［J］. 食品与机械， 2020 ， 36 （ 12 ）： 194 - 202 .

Liu Panpan ， Ren Guangyue ， Duan Xu ， et al . Application of microwave treatment technology in the field of food drying ［J］. Food & Machinery ， 2020 ， 36 （ 12 ）： 194 - 202 .

宋杨，张国琛，王彩霞，等 . 热泵与微波真空联合干燥海参的初步研究［J］. 渔业现代化， 2009 ， 36 （ 1 ）： 47 - 51 .

Song Yang ， Zhang Guochen ， Wang Caixia ， et al . Combined heat pump and microwave-vacuum drying of sea cucumber ［J］. Fishery Modernization ， 2009 ， 36 （ 1 ）： 47 - 51 .

Chong C H ， Figiel A ， Law C L ， et al . Combined drying of apple cubes by using of heat pump， vacuum-microwave， and intermittent techniques ［J］. Food and Bioprocess Technology ， 2014 ， 7 （ 4 ）： 975 - 989 .

谢欢，刘晓艳，杨淑纯，等 . 热泵联合干燥技术在果蔬干燥工艺中的应用进展［J］. 农产品加工， 2022 （ 16 ）： 75 - 78 .

Xie Huan ， Liu Xiaoyan ， Yang Shuchun ， et al . Application progress of heat pump combined drying technology in fruit and vegetable drying process ［J］. Farm Products Processing ， 2022 （ 16 ）： 75 - 78 .

马有川，毕金峰，易建勇，等 . 预干燥方式和水分转换点对真空冷冻联合干燥苹果脆片品质的影响［J］. 中国食品学报， 2021 ， 21 （ 9 ）： 110 - 120 .

Ma Youchuan ， Bi Jinfeng ， Yi Jianyong ， et al . Effects of pre-drying methods and moisture conversion point on the quality of freeze dried apple chips ［J］. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology ， 2021 ， 21 （ 9 ）： 110 - 120 .

程慧，姬长英，张波，等 . 香菇热泵-真空联合干燥工艺优化［J］. 华南农业大学学报， 2019 ， 40 （ 1 ）： 125 - 132 .

Cheng Hui ， Ji Changying ， Zhang Bo ， et al . Optimization of drying process for Lentinus edodes by combing heat pump with vacuum ［J］. Journal of South China Agricultural University ， 2019 ， 40 （ 1 ）： 125 - 132 .

Gatarić P ， Lorbek L . Evaluating R450A as a drop-in replacement for R134a in household heat pump tumble dryers ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2021 ， 128 ： 22 - 33 .

Singh A ， Sarkar J ， Sahoo R R . Comparative analyses on a batch-type heat pump dryer using low GWP refrigerants ［J］. Food and Bioproducts Processing ， 2019 ， 117 ： 1 - 13 .

Deymi-Dashtebayaz M ， Davoodi V ， Khutornaya J ， et al . Parametric analysis and multi-objective optimization of a heat pump dryer based on working conditions and using different refrigerants ［J］. Energy ， 2023 ， 284 ： 129231 .

Ni Hui ， Hu Peng ， Li Yuchen . Analysis and optimization of the performance of closed heat pump dryer based on zeotropic mixtures ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2025 ， 260 ： 124916 .

Cop M ， Nosbers R ， Thomas C ， et al . Experimental investigation of a heat pump tumble dryer with a zeotropic refrigerant blend ［C］// 18th International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue . West Lafayette ： Purdue University ， 2021 .

Hu Zicheng ， Li Yang ， El-Mesery H S ， et al . Design of new heat pump dryer system： a case study in drying characteristics of kelp knots ［J］. Case Studies in Thermal Engineering ， 2022 ， 32 ： 101912 .

雷欣雨，刘龙，时豪，等 . 旁通排气对热泵干燥系统性能的影响研究［J］. 消防科学与技术， 2024 ， 43 （ 11 ）： 1565 - 1570 .

Lei Xinyu ， Liu Long ， Shi Hao ， et al . Study on the influence of bypass exhaust on the performance of heat pump drying system ［J］. Fire Science and Technology ， 2024 ， 43 （ 11 ）： 1565 - 1570 .

Choi J Y ， Lee D C ， Park M H ， et al . Effects of compressor frequency and heat exchanger geometry on dynamic performance characteristics of heat pump dryers ［J］. Energy ， 2021 ， 235 ： 121391 .

Hou Yaxiang ， Wu Weidong ， Wang Huaichen ， et al . Effect of intermittent ratio on the performance of a closed-loop heat pump drying system with a novel ternary refrigerant and on the drying characteristics of corn kernels ［J］. International Communications in Heat and Mass Transfer ， 2025 ， 161 ： 108541 .

Yu Mengqi ， Zou Lingeng ， Yu Jianlin . Experimental study on effects of compressor speed on a heat pump dryer system with auxiliary solar source ［J］. Renewable Energy ， 2024 ， 228 ： 120636 .

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