CN102283165A - 工厂化水产养殖多能源综合利用及水温调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种工厂化水产养殖多能源综合利用及水温调控方法，综合利用太阳能的热能、深水井中的冷热能以及水产养殖池废水的冷热能，通过热交换器和水源热泵实现了养殖水的综合利用和温度调控，不使用锅炉，也不过度使用地下水资源。因此对环境不产生污染。被一次热交换利用过的地下水的热(冷)能用于热泵机组，并且利用了养殖池回收水的的冷、热能，因此本发明具有较高的能源利用率。

Description

工厂化水产养殖多能源综合利用及水温调控方法

技术领域

本发明涉及一种水产养殖用水的多能源综合利用及加热、制冷调控水温的方法。

背景技术

对于水产养殖，水的温度调控是一项关键技术。对虾、贝类、海参育苗要求水温在22℃～25℃左右；而冷水鱼类如大菱鲆等则要求水温低于20℃。目前大多数的养殖企业的做法是：在北方地区11月份至来年5月份期间，利用锅炉产生的热水作为加热水的热源。在南方地区夏季自然环境水温能达到30℃以上，大大超出了某些水产品的生长温度，现有的方法是利用地下水作为水的冷源，或直接抽取地下水进行养殖。

这些做法存在明显缺陷：大量抽取地下水进行养殖，严重浪费了地下水资源，且会引起地表面下沉，地下水位下降，水回灌，土壤盐碱化等问题。燃煤锅炉不但运行费用高，并且安全性差，能源利用率低，资源浪费和大气污染严重。

养殖厂排水中大量的热量和冷量没有被回收利用，直接排走，造成能源的极大浪费。

发明内容

本发明旨在提供一种工厂化水产养殖多能源综合利用及水温调控方法，克服上述已有水能源利用及温调控方法的缺陷。所要解决的技术问题是，第一、综合利用太阳能、地下水的冷热能、养殖废水的冷热能，通过热交换器和水源热泵实现养殖水的综合利用和温度调控，不使用锅炉，也不过度使用地下水资源。第二、通过对系统的合理控制，综合利用各种能源，使整个系统具有更低的能耗，同时提高各种能源利用的互补性，从而保障养殖水的温度要求。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种工厂化水产养殖多能源综合利用及水温调控方法，其特征在于：

加热方法：

第一步、太阳能利用：将太阳能集热系统的水温与常温养殖用水温度进行比较：

如果太阳能集热系统的水具备利用价值，首先使常温养殖用水与太阳能集热系统进行热交换，吸收太阳能的热能，然后判断加热后的养殖用水是否达到养殖池水温要求，如果达到要求，养殖用水直接进入养殖池，如果达不到要求，养殖用水进入第二步；

如果太阳能集热系统的水不具备利用价值，常温养殖用水直接进入第二步；

第二步、深井水热能利用：抽取深井水并将其水温与养殖用水的水温进行比较：

如果两者温差达到设定值，将深井水与养殖用水进行热交换，提取深井水的热能，然后判断加热后的养殖用水是否达到养殖池水温要求，如果达到要求，养殖用水直接进入养殖池，如果达不到要求，养殖用水进入热泵机组的冷凝器并启动热泵机组，如果热交换后的深井水的温度达到设定值，热交换后的深井水进入热泵机组的蒸发器，通过热泵机组再次提取深井水的热能并经过热泵机组转换至冷凝器加热养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池，如果热交换后的深井水的温度达不到设定值，热交换后的深井水排出系统，直接抽取深井水进入热泵机组的蒸发器，通过热泵机组提取深井水的热能并经过热泵机组转换至冷凝器加热养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池；

如果两者温差达不到设定值，养殖用水进入热泵机组的冷凝器并启动热泵机组，并抽取深井水进入热泵机组的蒸发器，通过热泵机组提取深井水的热能并经过热泵机组转换至冷凝器加热养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池；

通过控制热泵机组中压缩机的能量输出，使冷凝器流出的水温达到养殖池水温要求；

第三步、废水热能回收利用：在水产养殖池水加满后的生产过程中，水产养殖池的回收水流入水回收池中，

当水回收池中的水位达到设定值，并且水回收池中的水温达到设定值时，用水回收池中的水代替深井水，其它按照第二步的方法参与系统热交换，再次提取水回收池中水的热能；

如果水回收池中的水位达不到设定值，或者水回收池中的水温达不到设定值，按照第二步进行；

降温方法：

第一步、深井水冷能利用：抽取深井水并将其水温与养殖用水的水温进行比较：

如果两者温差达到设定值，将深井水与养殖用水进行热交换，提取深井水的冷能，然后判断降温后的养殖用水是否达到养殖池水温要求，如果达到要求，养殖用水直接进入养殖池，如果达不到要求，养殖用水进入热泵机组的蒸发器并启动热泵机组，如果热交换后的深井水的温度达到设定值，热交换后的深井水进入热泵机组的冷凝器，通过热泵机组再次提取深井水的冷能并经过热泵机组转换至蒸发器冷却养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池，如果热交换后的深井水的温度达不到设定值，热交换后的深井水排出系统，直接抽取深井水进入热泵机组的冷凝器，通过热泵机组提取深井水的冷能并经过热泵机组转换至蒸发器冷却养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池；

如果两者温差达不到设定值，养殖用水进入热泵机组的蒸发器并启动热泵机组，并抽取深井水进入热泵机组的冷凝器，通过热泵机组提取深井水的冷能并经过热泵机组转换至蒸发器冷却养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池；

通过控制热泵机组中压缩机的能量输出，使蒸发器流出的水温达到养殖池水温要求；

废水冷能回收利用：在水产养殖池水加满后的生产过程中，水产养殖池的回收水流入水回收池中，

当水回收池中的水位达到设定值，并且水回收池中的水温达到设定值时，用水回收池中的水代替深井水，其它按照第一步的方法参与系统热交换，再次提取水回收池中水的冷能；

如果水回收池中的水位达不到设定值，或者水回收池中的水温达不到设定值，按照第一步进行。

本发明的积极效果在于：

第一、本发明综合利用了太阳能、地下水的热(冷)能以及养殖回收水的冷、热能，并实现了养殖用水的温度调控，不使用锅炉，因此对环境不产生污染。被一次热交换利用过的地下水的热(冷)能用于热泵机组，并且利用了养殖池回收水的的冷、热能，因此本发明具有较高的能源利用率。

第二、本发明综合利用了深水井的热(冷)能源，但在满足工况要求的前提下关闭深水井水泵，而利用养殖回收水代替深水井的水，只有在水回收池中水量或者水温达不到设定值时再次启动深水井水泵进行补充。因此本发明没有过度利用地下水源，从而克服了现行做法过度利用地下水资源，引起地表面下沉，地下水位下降，海平面上升，水回灌，土壤盐碱化等问题的缺陷。

附图说明

图1是本发明多能源综合利用及水温控制流程原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

参见图1，本发明多能源综合利用及加热的步骤如下：

第(1)步：检测1号水(养殖用水，下同)的温度T10并与太阳能水箱内的水温T30比较，如果ΔT1＝T30-T10的值达到设定值(比如ΔT1≥5℃)，电磁阀DF1打开，同时启动水泵B1和水泵B2，2号水(深井水，下同)的常温水经过太阳能交换器(JH1)进行热交换，提取太阳能的热能；检测太阳能交换器(JH1)后端1号水的水温T11，将T11与水产养殖池要求的水温设定值上限T1、下限T2进行比较，如果T11位于T1、T2之间，打开电磁阀DF3，经过太阳能交换器(JH1)热交换的1号水直接进入水产养殖池；如果T11＞T1，控制水泵B2的流量，使T11位于T1、T2之间；如果T11＜T2，进入第(2)步；

如果ΔT1的值未达到设定值(比如ΔT1＜5℃)，电磁阀DF2打开，启动水泵B1，1号水直接进入第(2)步；

第(2)步：启动水泵B3并打开电磁阀DF5、DF7，抽取2号水并检测2号水的温度T20，将T11与T20进行比较，如果ΔT2＝T20-T11的值达到设定值(比如ΔT1≥10℃)，打开电磁阀DF4，1号水与2号水在回收热交换器(JH2)中进行热交换，吸收2号水的热量，然后检测该次热交换后的1号水的水温T12，同时检测该次热交换后2号水的水温T22；

将T12与水产养殖池要求的水温设定值上限T1、下限T2进行比较，如果T12位于T1、T2之间，经过该次热交换后的1号水直接进入水产养殖池；如果T12＞T1，控制水泵B3的流量，使T12位于T1、T2之间；如果T12＜T2，经过该次热交换后的1号水进入热泵机组中的冷凝器JH3，并启动热泵机组；

如果T22高于设定值(比如8℃)，关闭电磁阀DF7，打开电磁阀DF8、DF9，2号水进入热泵机组中的蒸发器(JH4)进行交换，通过热泵机组将热量转换到冷凝器JH3中，再次提取通过回收热交换器(JH2)交换过热量的深井水中的剩余热能，然后将2号水排出系统，使1号水的水温位于T1、T2之间，1号水流入水产养殖池；

如果T22低于设定值(比如8℃)，将2号水排出系统，并打开DF9，2号水直接进入热泵机组中的蒸发器(JH4)进行交换，通过热泵机组将热量转换到冷凝器JH3中，使1号水的水温位于T1、T2之间，1号水流入水产养殖池；

通过控制热泵机组中压缩机的能量输出，使冷凝器JH3流出的水温T13位于T1、T2之间；

废水热能回收：在水产养殖池水加满后的生产过程中，水产养殖池的回收水流入水回收池中，当水回收池中的水位(H)达到设定值，并且水回收池中的水温(T23)达到设定值时，关闭水泵B3，启动水泵B4，用水回收池中的水代替深井水，再次从回收水中提取热能；如果水回收池中的水位(H)未达到设定值，或者水回收池中的水温(T23)未达到设定值，关闭水泵B4，重新启动水泵B3；

仍参见图1，本发明多能源综合利用及制冷的步骤如下：

启动水泵B1抽取1号水，打开电磁阀DF2、DF4、DF11，将1号水供至回收热交换器(JH2)，同时启动水泵B3并打开电磁阀DF5、DF7抽取2号水到回收热交换器(JH2)，2水吸收1号水的热量使1号水温降低，交换完毕2号水被排出系统；

检测交换后1号水的水温T24，与水产养殖池要求的水温设定值上限T1、下限T2进行比较，如果T24位于T1、T2之间，经过该次热交换后1号水直接进入水产养殖池；如果T24＜T2，控制水泵B3的流量，使T24位于T1、T2之间；2号水被排出系统；

如果T24＞T1，经过该次热交换后的1号水进入热泵机组中的蒸发器(JH4)；

检测交换后2号水的水温T22，如果T22低于设定值(比如25℃)，关闭DF7，打开电磁阀DF12、DF15、DF16，交换后的2号水进入热泵机组的冷凝器JH3，同时启动热泵机组，再次提取2号水的冷能并将冷能通过热泵机组转换至蒸发器(JH4)中，使1号水水温进一步降低并流入水产养殖池，通过控制热泵机组中压缩机的能量输出，使蒸发器(JH4)流出的1号水的水温T25位于T1、T2之间；2号水通过热泵机组交换后被排出系统；

如果T22高于设定值(比如25℃)，通过回收热交换器(JH2)交换后的2号水排出系统，打开电磁阀DF13、DF15、DF16，2号水进入冷凝器JH3，同时启动热泵机组，提取深井水的冷能并将冷能通过热泵机组转换至蒸发器(JH4)中，使1号水的水温进一步降低并流入水产养殖池，通过控制热泵机组中压缩机的能量输出，使蒸发器(JH4)流出的水温T25位于T1、T2之间；2号水通过热泵机组交换后被排出系统；

废水冷能回收：在水产养殖池水加满后的生产过程中，水产养殖池的回收水流入水回收池中，当水回收池中的水位(H)达到设定值，并且水回收池中的水温(T23)达到设定值时，关闭水泵B3，启动水泵B4，用水回收池中的水代替深井水，再次从回收水中提取冷能；如果水回收池中的水位(H)未达到设定值，或者水回收池中的水温(T23)未达到设定值，关闭水泵B4，重新启动水泵B3。

Claims (1)

1.一种工厂化水产养殖多能源综合利用及水温调控方法，其特征在于：

加热方法：

第一步、太阳能利用：将太阳能集热系统的水温与常温养殖用水温度进行比较：

如果太阳能集热系统的水具备利用价值，首先使常温养殖用水与太阳能集热系统进行热交换，吸收太阳能的热能，然后判断加热后的养殖用水是否达到养殖池水温要求，如果达到要求，养殖用水直接进入养殖池，如果达不到要求，养殖用水进入第二步；

如果太阳能集热系统的水不具备利用价值，常温养殖用水直接进入第二步；

第二步、深井水热能利用：抽取深井水并将其水温与养殖用水的水温进行比较：

如果两者温差达到设定值，将深井水与养殖用水进行热交换，提取深井水的热能，然后判断加热后的养殖用水是否达到养殖池水温要求，如果达到要求，养殖用水直接进入养殖池，如果达不到要求，养殖用水进入热泵机组的冷凝器并启动热泵机组，如果热交换后的深井水的温度达到设定值，热交换后的深井水进入热泵机组的蒸发器，通过热泵机组再次提取深井水的热能并经过热泵机组转换至冷凝器加热养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池，如果热交换后的深井水的温度达不到设定值，热交换后的深井水排出系统，直接抽取深井水进入热泵机组的蒸发器，通过热泵机组提取深井水的热能并经过热泵机组转换至冷凝器加热养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池；

如果两者温差达不到设定值，养殖用水进入热泵机组的冷凝器并启动热泵机组，并抽取深井水进入热泵机组的蒸发器，通过热泵机组提取深井水的热能并经过热泵机组转换至冷凝器加热养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池；

通过控制热泵机组中压缩机的能量输出，使冷凝器流出的水温达到养殖池水温要求；

第三步、废水热能回收利用：在水产养殖池水加满后的生产过程中，水产养殖池的回收水流入水回收池中，

当水回收池中的水位达到设定值，并且水回收池中的水温达到设定值时，用水回收池中的水代替深井水，其它按照第二步的方法参与系统热交换，再次提取水回收池中水的热能；

如果水回收池中的水位达不到设定值，或者水回收池中的水温达不到设定值，按照第二步进行；

降温方法：

第一步、深井水冷能利用：抽取深井水并将其水温与养殖用水的水温进行比较：

如果两者温差达到设定值，将深井水与养殖用水进行热交换，提取深井水的冷能，然后判断降温后的养殖用水是否达到养殖池水温要求，如果达到要求，养殖用水直接进入养殖池，如果达不到要求，养殖用水进入热泵机组的蒸发器并启动热泵机组，如果热交换后的深井水的温度达到设定值，热交换后的深井水进入热泵机组的冷凝器，通过热泵机组再次提取深井水的冷能并经过热泵机组转换至蒸发器冷却养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池，如果热交换后的深井水的温度达不到设定值，热交换后的深井水排出系统，直接抽取深井水进入热泵机组的冷凝器，通过热泵机组提取深井水的冷能并经过热泵机组转换至蒸发器冷却养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池；

如果两者温差达不到设定值，养殖用水进入热泵机组的蒸发器并启动热泵机组，并抽取深井水进入热泵机组的冷凝器，通过热泵机组提取深井水的冷能并经过热泵机组转换至蒸发器冷却养殖用水使其达到养殖池水温要求，然后养殖用水进入养殖池；

通过控制热泵机组中压缩机的能量输出，使蒸发器流出的水温达到养殖池水温要求；

废水冷能回收利用：在水产养殖池水加满后的生产过程中，水产养殖池的回收水流入水回收池中，

当水回收池中的水位达到设定值，并且水回收池中的水温达到设定值时，用水回收池中的水代替深井水，其它按照第一步的方法参与系统热交换，再次提取水回收池中水的冷能；

如果水回收池中的水位达不到设定值，或者水回收池中的水温达不到设定值，按照第一步进行。

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