CN101275783B - 工厂化养鳖场用太阳能-水源热泵联合供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工厂化养鳖场用太阳能-水源热泵联合供热系统，它包括空气加热系统和养殖水加热系统，空气加热系统包括太阳能集热器组、储热水箱、空气加热器、电磁阀、水泵、控制系统、连接管道以及第一水源热泵，太阳能集热器组和储热水箱通过管道向空气加热器提供热水，第一水源热泵向空气加热器提供辅助热量；养殖水加热系统包括第四水泵、第三电磁阀、养殖水换热器、第四电磁阀、养殖水准备池、养殖池以及第二水源热泵和废水池，养殖水换热器置于储热水箱中，将养殖水加热通过管道输送到养殖池，第二水源热泵为储热水箱提供辅助热量。本发明节能减排效果好，能源成本低，自动化程度高。

Description

工厂化养鳖场用太阳能-水源热泵联合供热系统

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能热利用技术和水源热泵技术，特别涉及一种工厂化养鳖场用太

阳能-水源热泵联合供热系统。 背景技术

[0002] 鳖最适宜生长水温在3(TC左右，25°C以上即可摄食生长，10〜15°C以下即进入冬 眠。目前国内外广泛采用的工厂化控温养鳖，是在全封闭养殖温室或透光式养殖温室中采 用加热的方法将水温调节到鳖生长的最佳温度，改变鳖冬眠的习性，延长其生长期。同时要 维持最佳的水温，养鳖温室室内空气温度也必须维持在33_35°C 。对大部分地区养鳖温室全 年加温时间长达9-10个月，这必然消耗大量的能源。锅炉供热是目前工厂化快速养鳖生产 中较普遍采用的一种供热加温方式，锅炉以烧燃煤占绝大多数，有的烧建筑垃圾中的木屑 等有机物，既消耗大量能源又污染环境，工人劳动强度大。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是：提供一种用在工厂化养鳖场的太阳能_水源热泵联 合供热系统。该系统以太阳能为主要热源，在太阳能照射量不足的季节利用部分废水池能 量作为补充，具有不影响环境生态，良好的节能减排效果，能源成本低，自动化程度高等优 点。

[0004] 本发明为解决上述技术问题，采用的技术方案是：工厂化养鳖场用太阳能-水源 热泵联合供热系统，包括空气加热系统和养殖水加热系统，其特征在于：空气加热系统包括 太阳能集热器组、储热水箱、空气加热器、电磁阀、水泵、控制系统和连接管道，太阳能集热 器组的输出端通过第一热循环管与储热水箱第一进水口连通，储热水箱第一出水口通过第 二循环管与太阳能集热器组的输入端连通，第二循环管上设有第一水泵；储热水箱第二出 水口依次通过第三循环管，第四循环管与空气加热器的输入端连通，空气加热器的输出端 依次通过第五循环管、第六循环管与储热水箱的第二进水口连通，第三循环管上设有第二 水泵，第三循环管与第四循环管之间设置第一电磁阀，第五循环管与第六循环管之间设置 第二电磁阀；

[0005] 空气加热系统还包括第一水源热泵，在储热水箱中热水温度低于40°C的情况下， 启动第一水源热泵，关闭第一电磁阀和第二电磁阀；第三循环管连接第一水源热泵的低温 水入口 ，第六循环管连接第一水源热泵的低温水出口 ，第五循环管连接第一水源热泵的高 温水入口 ，第四循环管连接第一水源热泵的高温水出口 ，高温水出口处设置有第三水泵； [0006] 养殖水加热系统包括第四水泵、第三电磁阀、养殖水换热器、第四电磁阀、养殖水 准备池和养殖池，养殖水换热器置于储热水箱中，养殖水第一管道连接养殖水换热器的输 入端，养殖水换热器的输出端接连养殖水准备池第一进水口 ，养殖水第二管道连接养殖水 准备池第一进水口 ，养殖水准备池的出水口连接养殖池，养殖水第一管道上设置第四电磁 阀，养殖水第二管道上设置第三电磁阀；

3[0007] 养殖水加热系统还包括第二水源热泵和废水池，在储热水箱中热水温度低于35°C

的情况下，启动第二水源热泵，废水池内设置废水热交换器，储热水箱的第一出水口连接第二

水源热泵的高温水入口 ，储热水箱的第三进水口连接第二水源热泵的高温水出口 ，第二水源

热泵的低温水入口和低温水出口分别连接废水热交换器的两端；第二水源热泵与储热水箱

的连接管道上设置第五水泵，第二水源热泵与废水热交换器的连接管道上设置第六水泵。

[0008] 废水池前设置一个余热热交换器，养殖水供水管道先连接余热热交换器后，再由

第一管道和第二管道分别连接养殖水准备池。

[0009] 养殖水换热器为排管式或带翅片排管式换热器。

[0010] 本系统由太阳能集热器组、第一循环管、第一循环管、储热水箱、水泵组成太阳能

集热系统，采用温差循环方式，将太阳能收集并用热水方式储存在储热水箱中。

[0011] 当储热水箱上部的热水温度可满足甲鱼养殖温室内空气的加热要求时，储热水箱

内的热水由储热水箱第二出水口依次通过第三循环管，第一电磁阀，第四循环管进入空气

加热器，空气加热器通过热对流和热辐射提高温室内的空气温度。空气加热器内的水再依

次通过第五循环管、第二电磁阀、第六循环管流回到储热水箱。

[0012] 当储热水箱中热水温度不能满足甲鱼养殖温室的加热要求时，启动第一水源热 泵，由第一水源热泵为温室内的空气加热器提温供热，此时第一电磁阀和第二电磁阀关闭， 储热水箱中的水由第二水泵提供动力，通过第三循环管进入第一水源热泵的低温水入口 ， 再从第一水源热泵的低温水出口出来，经过第六循环管输送回储热水箱，这样构成一个循 环，此循环为水源热泵提供低温热源。

[0013] 空气加热器中的水通过第五循环管，经第一水源热泵的高温水入口进入第一水源

热泵内进行升温，第三水泵将第一水源热泵中的热水从第一水源热泵高温水出口抽出，经 第四循环管送入空气加热器为甲鱼养殖温室加温。

[0014] 养殖废水排放的同时启动第四水泵制备养殖水，养殖水先通过余热热交换器，吸 收余热，再通过第一管道进入安装在储热水箱中下部的养殖水换热器进行增温，然后进入 养殖水准备池。如果排入养殖水准备池的养殖热水温度过高，则开启设置在第二管道上的 第四电磁阀，通入部分冷养殖水，保证养殖水准备池的养殖热水温度在31°C _32°〇范围内。

如果通过养殖水换热器的养殖热水温度过低，即低于3rc，则启动第二水源热泵向储热水

箱供热，第二水源热泵以废水池中的养殖废水为低温热源。

[0015] 整个系统中的电磁阀、水源热泵、水泵等均由控制器控制，自动运行。

[0016] 本发明的优点是：主要以太阳能、废水余热、地表水热能等可再生能源为热源，通

过合理配置太阳能集热器与水源热泵，为养鳖场温室提供热量，达到不影响环境生态、节能

率高，投资回收期短，同时可以大大降低工人的劳动强度，降低养鳖场能耗，提高养鳖场自

动化程度。

附图说明

[0017] 图1为养鳖场太阳能_水源热泵联合供热系统结构示意图 具体实施方式

[0018] 如图1所示，甲鱼养殖温室6结构为：长38. 5米，宽11. 4米，围墙高0. 6米，中心高2米，室内还建有20个甲鱼养殖池22，每个甲鱼养殖池长3. 7米，宽5米，高0. 6米，水位 高0. 45米。甲鱼养殖池22连接养殖水加热系统，甲鱼养殖温室内设置空气加热器连接空 气加热系统。

[0019] 空气供热系统包括太阳能集热器组1、储热水箱2、空气加热器5、电磁阀、水泵、控 制系统和连接管道，太阳能集热器组1安装面积为100平方米，储热水箱2容积为7000升； [0020] 太阳能集热器组1的输出端通过第一热循环管Jl与储热水箱2第一进水口 2a相 连，储热水箱2第一出水口 2c通过第二循环管J2与太阳能集热器组l的输入端相连，第二 循环管J2上设有第一水泵10 ;储热水箱2第二出水口 2b依次通过第三循环管K3，第四循 环管K4连接空气加热器5的输入端，空气加热器5的输出端依次通过第五循环管K1、第六 循环管K2连接储热水箱2的第二进水口 2d，第三循环管K3上设有第二水泵9，第三循环管 K3与第四循环管K4之间设置第一电磁阀8，第五循环管Kl与第六循环管K2之间设置第二 电磁阀3。

[0021] 当储热水箱上部的热水温度可满足甲鱼养殖温室6内空气的加热要求时，即储热 水箱上部的热水温度高于4(TC时，储热水箱内的热水由储热水箱第二出水口 2b依次通过 第三循环管K3，第一电磁阀8，第四循环管K4进入空气加热器5，空气加热器通过热对流和 热辐射提高温室内的空气温度。空气加热器5内的水再依次通过第五循环管K1、第二电磁 阀3、第六循环管K2流回到储热水箱2。

[0022] 空气加热系统还包括第一水源热泵4，第一水源热泵4的功率为1千瓦；在储热水 箱中热水温度低于4(TC的情况下，启动第一水源热泵4，关闭第一电磁阀8和第二电磁阀3 ; 第三循环管K3连接第一水源热泵4的低温水入口 4a，第六循环管K2连接第一水源热泵4 的低温水出口 4d，第五循环管Kl连接第一水源热泵4的高温水入口 4c，第四循环管K4连 接第一水源热泵4的高温水出口 4b，高温水出口 4b处设置有第三水泵7。 [0023] 当储热水箱中热水温度不能满足甲鱼养殖温室的加热要求时，即储热水箱上部的 热水温度低于4(TC时，启动第一水源热泵4，由第一水源热泵4为温室内的空气加热器提 温供热，此时第一电磁阀和第二电磁阀关闭，储热水箱2中的水由第二水泵9提供动力，通 过第三循环管K3进入第一水源热泵4的低温水入口 ，再从第一水源热泵4的低温水出口出 来，经过第六循环管K2输送回储热水箱2，这样构成一个循环，此循环为水源热泵4提供低 温热源。

[0024] 空气加热器5中的水通过第五循环管Kl ，经第一水源热泵4的高温水入口进入第

一水源热泵4内进行升温，第三水泵7将第一水源热泵4中的热水从第一水源热泵4高温

水出口抽出，经第四循环管K4送入空气加热器5为甲鱼养殖温室加温。

[0025] 养殖水加热系统包括第三水泵15、第三电磁阀12、养殖水换热器11、第四电磁阀

13、养殖水准备池14和养殖池22，养殖水准备池容积为IO立方米，养殖水换热器11为带翅

片排管式换热器；养殖水换热器11置于储热水箱2中，养殖水第一管道连接养殖水换热器

11的输入端，养殖水换热器11的输出端接连养殖水准备池14第一进水口 14a，养殖水第二

管道连接养殖水准备池14第二进水口 14b，养殖水准备池14的出水口连接养殖池22，养殖

水第一管道上设置第四电磁阀13，养殖水第二管道上设置第三电磁阀12。

[0026] 养殖水加热系统还包括第二水源热泵21和废水池18，第二水源热泵21的功率位

4千瓦，废水池容积80立方米；在储热水箱中热水温度低于35°C的情况下，启动第二水源热

5泵4 ;废水池18内设置废水热交换器17，储热水箱2的第一出水口 2c连接第二水源热泵21 的高温水入口 21a，储热水箱2的第三进水口 2e连接第二水源热泵21的高温水出口 21b， 第二水源热泵21的低温水入口 21c和低温水出口 21d分别连接废水热交换器17的两端； 第二水源热泵21与储热水箱2的连接管道上设置第五水泵20，第二水源热泵21与废水热 交换器17的连接管道上设置第六水泵19。

[0027] 废水池前设置一个余热热交换器16，养殖水供水管道先连接余热热交换器16后， 再由第一管道和第二管道分别连接养殖水准备池14。

[0028] 养殖废水排放的同时启动第四水泵15制备养殖水，养殖水先通过余热热交换器 16，吸收余热，再通过第一管道进入安装在储热水箱中下部的养殖水换热器11进行增温， 然后进入养殖水准备池14。如果排入养殖水准备池的养殖热水温度过高，即养殖水准备 池的养殖热水温度高于33t:，则开启设置在第二管道上的第四电磁阀13，通入部分冷养殖 水，保证养殖水准备池的养殖热水温度在3rC _331:范围内。如果通过养殖水换热器的养 殖热水温度过低，即低于3rC，则启动第二水源热泵21向储热水箱供热，第二水源热泵21 以废水池中的养殖废水为低温热源。

Claims (3)

  1. 工厂化养鳖场用太阳能-水源热泵联合供热系统，包括空气加热系统和养殖水加热系统，其特征在于：空气加热系统包括太阳能集热器组(1)、储热水箱(2)、空气加热器(5)、电磁阀、水泵、控制系统和连接管道，太阳能集热器组(1)的输出端通过第一热循环管(J1)与储热水箱(2)第一进水口(2a)连通，储热水箱(2)第一出水口(2c)通过第二循环管(J2)与太阳能集热器组(1)的输入端连通，第二循环管(J2)上设有第一水泵(10)；储热水箱(2)第二出水口(2b)依次通过第三循环管(K3)，第四循环管(K4)与空气加热器(5)的输入端连通，空气加热器(5)的输出端依次通过第五循环管(K1)、第六循环管(K2)与储热水箱(2)的第二进水口(2d)连通，第三循环管(K3)上设有第二水泵(9)，第三循环管(K3)与第四循环管(K4)之间设置第一电磁阀(8)，第五循环管(K1)与第六循环管(K2)之间设置第二电磁阀(3)； 空气加热系统还包括第一水源热泵(4)，在储热水箱中热水温度低于40℃的情况下，启动第一水源热泵(4)，关闭第一电磁阀(8)和第二电磁阀(3)；第三循环管(K3)连接第一水源热泵(4)的低温水入口(4a)，第六循环管(K2)连接第一水源热泵(4)的低温水出口(4d)，第五循环管(K1)连接第一水源热泵(4)的高温水入口(4c)，第四循环管(K4)连接第一水源热泵(4)的高温水出口(4b)，高温水出口(4b)处设置有第三水泵(7)； 养殖水加热系统包括第四水泵(15)、第三电磁阀(12)、养殖水换热器(11)、第四电磁阀(13)、养殖水准备池(14)和养殖池(22)，养殖水换热器(11)置于储热水箱(2)中，养殖水第一管道连接养殖水换热器(11)的输入端，养殖水换热器(11)的输出端连接养殖水准备池(14)第一进水口(14a)，养殖水第二管道连接养殖水准备池(14)第二进水口(14b)，养殖水准备池(14)的出水口连接养殖池(22)，养殖水第一管道上设置第四电磁阀(13)，养殖水第二管道上设置第三电磁阀(12)； 养殖水加热系统还包括第二水源热泵(21)和废水池(18)，在储热水箱中热水温度低于35℃的情况下，启动第二水源热泵(4)，废水池(18)内设置废水热交换器(17)，储热水箱(2)的第一出水口(2c)连接第二水源热泵(21)的高温水入口(21a)，储热水箱(2)的第三进水口(2e)连接第二水源热泵(21)的高温水出口(21b)，第二水源热泵(21)的低温水入口(21c)和低温水出 口(21d)分别连接废水热交换器(17)的两端；第二水源热泵(21)与储热水箱(2)的连接管道上设置第五水泵(20)，第二水源热泵(21)与废水热交换器(17)的连接管道上设置第六水泵(19)。
  2. 2. 根据权利要求1所述的太阳能-水源热泵联合供热系统，其特征在于：废水池前设 置一个余热热交换器（16)，养殖水供水管道先连接余热热交换器（16)后，再由第一管道和 第二管道分别连接养殖水准备池（14)。
  3. 3. 根据权利要求l所述的太阳能-水源热泵联合供热系统，其特征在于：养殖水换热 器（11)为排管式或带翅片排管式换热器。
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