地源熱泵現(xiàn)代工廠化養(yǎng)殖應(yīng)用實例分析

　　現(xiàn)代工廠化養(yǎng)殖起源于內(nèi)陸海洋水族館技術(shù)、自動化水族箱技術(shù)和流水高密度養(yǎng)殖技術(shù)，是工程科學(xué)與生命科學(xué)的有機(jī)結(jié)合；工廠化養(yǎng)殖是集生物、物理、化學(xué)和電子等多門學(xué)科為一體的技術(shù)，它將生物技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代養(yǎng)殖方式集于一身，所以工廠化養(yǎng)殖是水產(chǎn)養(yǎng)殖高科技的zui集中的代表，是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展方向。
 

　　在工廠化水產(chǎn)的養(yǎng)殖過程中，對水產(chǎn)的養(yǎng)殖環(huán)境尤其是水溫的控制一地程度上決定了水產(chǎn)養(yǎng)殖的收益。
 

　　研究表明合適的恒定水溫對魚的進(jìn)食及成長有極大的促進(jìn)作用。同時可縮短魚的孵化期。極大的提高養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。
 

　　現(xiàn)代工廠化養(yǎng)殖起源于內(nèi)陸海洋水族館技術(shù)、自動化水族箱技術(shù)和流水高密度養(yǎng)殖技術(shù)，是工程科學(xué)與生命科學(xué)的有機(jī)結(jié)合；工廠化養(yǎng)殖是集生物、物理、化學(xué)和電子等多門學(xué)科為一體的技術(shù)，它將生物技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代養(yǎng)殖方式集于一身，所以工廠化養(yǎng)殖是水產(chǎn)養(yǎng)殖高科技的zui集中的代表，是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展方向。
 

　　在工廠化水產(chǎn)的養(yǎng)殖過程中，對水產(chǎn)的養(yǎng)殖環(huán)境尤其是水溫的控制一地程度上決定了水產(chǎn)養(yǎng)殖的收益。
 

　　二.地源熱泵系統(tǒng)簡介
 

　　地源熱泵是以地表能(包括土壤、地下水和地表水等)為熱源，通過輸入少量的高品位能源(如電能)，實現(xiàn)低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移的熱泵空調(diào)系統(tǒng)
 

　　淺談地源熱泵在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用
 

　　三.地源熱泵水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)運行原理
 

　　地源熱泵水產(chǎn)養(yǎng)殖恒溫系統(tǒng)就是利用地源熱泵系統(tǒng)，給養(yǎng)殖池提供恒定溫度的一套新型技術(shù)系統(tǒng).。
 

　　淺談地源熱泵在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用
 

　　(1)地源熱泵系統(tǒng)，通過地埋管換熱系統(tǒng)⑥，將土壤中的熱量收集起來并通過地埋管管循環(huán)泵⑦輸送到地源熱泵主機(jī)，完成能量的采集過程。
 

　　(2)通過地源熱泵主機(jī)內(nèi)部的壓縮機(jī)做功，提高能量的品位，消耗1單元的能量，獲得3～4單元的能量；進(jìn)而由保溫循環(huán)泵②將獲得能量輸送到養(yǎng)殖池恒溫散熱系統(tǒng)③。
 

　　(3)由水產(chǎn)養(yǎng)殖池中的熱敏水溫探頭來判斷，當(dāng)溫度低于養(yǎng)殖適宜溫度時，開啟保溫循環(huán)泵②以及地源熱泵主機(jī)，完成池水的加熱保溫；當(dāng)池水達(dá)到適宜溫度時，則關(guān)閉保溫循環(huán)泵②以及地源熱泵主機(jī)，停止供熱。
 

　　(4)整個系統(tǒng)通過膨脹補(bǔ)水箱④以及軟化水處理設(shè)備⑤，完成水路的不斷循環(huán)與補(bǔ)充。
 

　　四.地源熱泵水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)案例分析
 

　　廣東韶關(guān)某南美白對蝦養(yǎng)殖場建在大棚室內(nèi)，養(yǎng)殖水域面積為1000平米(50×20)，水深約3米。南美白對蝦的生長zui適宜溫度為26～28℃，水溫低于18℃活動與進(jìn)食均減弱，反應(yīng)遲鈍，生長緩慢。zui低水溫下限13℃(凍死)，zui高水溫上線35℃。水溫控制在26℃左右時可常年產(chǎn)卵，孵化溫度22～30℃，zui適宜溫度24～28℃。
 

　　由于夏季池水溫度比環(huán)境溫度低， 不存在或者少量存在蒸發(fā)熱損失；而冬季池水溫度比環(huán)境溫度高，具有比較大的蒸發(fā)熱損失，因此，系統(tǒng)僅用于冬季及過渡季節(jié)的池水保溫。
 

　　2)計算選型說明
 

　　冬季在氣溫zui低2℃情況下，養(yǎng)殖水池表面蒸發(fā)損失的熱量計算：
 

　　Qx = α· у ( 0.0174vf + 0.0229 ) (Pb - Pq) A(760/B)
 

　　式中 Qx—— 泳池表面蒸發(fā)損失的熱量( kJ/h )；
 

　　α—— 熱量換算系數(shù)， α = 4.1868 kJ /kcal ；
 

　　у—— 與養(yǎng)殖池水溫相等的飽和蒸汽的蒸發(fā)汽化潛熱( kcal/kg )；
 

　　vf ——水面上的風(fēng)速( m/s )，一般按下列規(guī)定采用：室內(nèi)水池 vf = 0.2~0.5 m/s ；露天水池 vf = 2~3 m/s ；
 

　　Pb—— 與池水溫相等(26℃)的飽和空氣的水蒸汽分壓力( mmHg )；
 

　　Pq——與泳池的環(huán)境空氣溫度(24℃)相等的水蒸汽壓力( mmHg )；
 

　　A——養(yǎng)殖池的水表面面積( m2 )；
 

　　B—— 當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫? mmHg )。
 

　　而泳池的水表面、池底、池壁、管道和設(shè)備等傳導(dǎo)所損失的熱量，占泳池水表面蒸發(fā)損失熱量的 20% 。
 

　　查相關(guān)參數(shù)表可計算得：
 

　　Qx = α· у ( 0.0174vf + 0.0229 ) (Pb - Pq) A(760/B)
 

　　=4.1868×582.3×(0.0174×0.3+0.0229)(25.2-18.5)×1000×760÷765
 

　　=2437.97×0.02812×6.7×993.46
 

　　=456319( kJ/h )=108648( kcal/h )
 

　　泳池的水表面，池底，池壁，管道和設(shè)備等傳導(dǎo)所損失的熱量，占泳池水表面蒸發(fā)損失熱量的20%
 

　　Qy= Qx*0.2=108648×0.2=21730( kcal/h )
 

　　經(jīng)計算得泳池平均每小時經(jīng)水面蒸發(fā)和傳導(dǎo)損失的熱量、池壁和池底傳導(dǎo)損失的熱量、管道的凈化水設(shè)備損失的熱量、泳池補(bǔ)水所需的加熱量合計為108648+21730= 130378( kcal/h )=152KW。所于泳池每小時總的熱損失量為152KW。
 

　　則選用一臺PHNIX地源金剛即可滿足要求.機(jī)組型號：PWSRW600S-GL,機(jī)組標(biāo)況下的額定制熱量為160KW.
 

　　3)冬夏季地下?lián)Q熱量計算
 

　　可由下述公式計算：
 

　　file:///C:DOCUME~1crjLOCALS~1Tempksohtmlwps_clip_image-29059.png
 

　　Q2'——冬季從土壤吸收的熱量，kW；
 

　　Q2——冬季設(shè)計總熱負(fù)荷，kW；
 

　　COP2——設(shè)計工況下機(jī)組的供熱系數(shù)(4.3)
 

　　假設(shè)冬季設(shè)計總熱負(fù)荷為152kW
 

　　根據(jù)計算可知：Q2'=152*(1-1/4.3)=117KW
 

　　4)豎井埋管管長的確定
 

　　地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。這些因素的計算很繁瑣，并且部分?jǐn)?shù)據(jù)不易獲得。在實際工程中，可以利用管材“換熱能力”來計算管長。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長的換熱量，一般垂直埋管為70～110W/m(井深)，或30～55W/m(管長)，水平埋管為20～40W/m(管長)。 以垂直埋管為例，設(shè)計時可取換熱能力的下限值，即30W/m(管長)，具體計算公式如下：
 

　　L= Q1'÷30×1000 (3)
 

　　其中 L——豎井埋管總長，m
 

　　Q1' ——冬季向土壤吸收的熱量，kW
 

　　分母“30”是冬季每m管長換熱量，W/m
 

　　計算得知：L=117*1000/30=3900米
 

　　5)確定豎井的數(shù)量及間距
 

　　可根據(jù)以下公式計算：
 

　　file:///C:DOCUME~1crjLOCALS~1Tempksohtmlwps_clip_image-1390.png(4)
 

　　其中 N——豎井總數(shù)，個
 

　　L——豎井埋管總長，m
 

　　H——豎井深度，m
 

　　分母“2”是考慮到豎井內(nèi)供回水埋管管長約等于豎井深度的2倍。
 

　　計算得知：N=3900/2*100=19.5
 

　　然后對計算結(jié)果進(jìn)行圓整，圓整后取20個豎井。豎井間距取4.5米。
 

　　五.經(jīng)濟(jì)性分析：
 

　　養(yǎng)殖池每天24小時需要保持恒溫，應(yīng)用峰谷電價，韶關(guān)峰時電價0.55元/KWh，時間段為7：00～21：00；谷時電價0.35元/KWh，時間段為21：00～7：00。
 

　　按照公式：
 

　　file:///C:DOCUME~1crjLOCALS~1Tempksohtmlwps_clip_image-29326.png
 

　　其中：M表示運行費用，Q表示熱負(fù)荷，φ表示燃燒值，μ表示燃燒效率，c表示單價。
 

　?、俨捎玫卦礋岜灭B(yǎng)殖池恒溫系統(tǒng)，按照峰電14小時，谷電10小時計算，冬季每天運作費用為
 

　　416.6元；
 

　?、诓捎秒婂仩t加熱系統(tǒng)，按照峰電14小時，谷電10小時計算，冬季每天運作費用為1702.4元；
 

　?、?采用燃油鍋爐加熱系統(tǒng)， 燃油燃燒值9000Kcal/L,燃燒效率85%，單價4.5元/L,則冬季每天運作費用為1839.2元；
 

　　④采用燃?xì)忮仩t加熱系統(tǒng)，天然氣燃燒值8500Kcal/L,燃燒效率80%，單價2.8元/L,則冬季每天運作費用為1287.4元；
 

　　六.結(jié)  論
 

　　1.從理論和實際工程案例上，地源熱泵技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖恒溫系統(tǒng)中*具有可行性；
 

　　2.采用地源熱泵水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)，比傳統(tǒng)的供熱技術(shù)節(jié)能50%以上；經(jīng)濟(jì)價值巨大。
 

　　3.地源熱泵技術(shù)屬于綠色生態(tài)環(huán)保技術(shù)，符合我國能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，值得推廣。