CN105580765B - 一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，属于工厂化水产养殖领域，包括温室大棚、悬挂结构和柔性水产养殖池；所述悬挂结构设置于所述温室大棚内，所述悬挂结构包括承重梁和承重柱，所述承重梁设于所述承重柱上，所述承重梁包括沿竖向设置的至少一层，所述承重柱包括沿横向间隔设置的至少两列；所述柔性水产养殖池悬空设于两列所述承重柱之间，所述柔性水产养殖池的上沿连接于所述承重梁；所述柔性水产养殖池包括沿竖向设置的至少一层。这种水产养殖装置至少具有增温、保温，实现节能效果；制造成本低，建造安装效率高；方便清洁除污作业三种有益效果。

Description

一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置

技术领域

本发明涉及工厂化水产养殖领域，具体而言，涉及一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置。

背景技术

为了提高工厂化水产养殖设施空间的利用率，养殖工厂内的水产养殖池，进行立体布局，多层设置。传统的做法是采用混凝土建成多层的养殖池，或者是在地面设置具有多层台面的支撑架，在支撑架的各层台面上设置养殖容器(如玻璃钢养殖池)，其特征是养殖容器的底部放置在支撑架上，养殖容器依靠自身的刚性结构的强度抵御养殖水体的压力，支撑架承受养殖容器的垂直向下的压力。

存在的问题是：

第一，支撑架耗用大量建材，施工速度慢，建造成本高。

第二，养殖容器容积小，养殖容器内的水温控制难度大。

第三，养殖容器彼此独立，养殖容器内的水质控制难度大，对每一个养殖容器的监管效率低，监管成本高。

第四，养殖容器制造难度大，体型大，运输和安装成本高。

发明内容

本发明提供了一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，旨在解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，包括温室大棚、悬挂结构和柔性水产养殖池；

所述悬挂结构设置于所述温室大棚内，所述悬挂结构包括承重梁和承重柱，所述承重梁设于所述承重柱上，所述承重梁包括沿竖向设置的至少一层，所述承重柱包括沿横向间隔设置的至少两列；

所述柔性水产养殖池悬空设于两列所述承重柱之间，所述柔性水产养殖池的上沿连接于所述承重梁；所述柔性水产养殖池包括沿竖向设置的至少一层。

首先需要说明的是，所述温室大棚是一类能产生温室效应的建筑物，所述温室效应是指太阳光线能够进入该建筑物，使该建筑物内部温度升高的现象。所述温室大棚，其屋面围护结构和墙面围护结构的全部、或者部分是透明结构，所述透明结构是指该结构可以透过直射光、或者是散射光。

需要说明的是，不同水产动物对光线的要求不同，相应地，温室大棚围护结构中透明结构所占比例不同，透明结构所用的透明材料不同。常用的透明材料包括塑料薄膜、塑料中空板、涂塑膜材、玻璃等。在寒冷的时段和季节，还要在温室大棚的透明结构上设置保温装备，进一步减少温室大棚通过透明结构损失掉的热能，所述保温装备包括保温被、保温幕等。所述温室大棚包括独栋温室大棚和连栋温室大棚；所述温室大棚的屋面形状包括圆弧形和屋脊型，所述温室大棚的受力结构包括拱架结构和张拉结构。

需要说明的是，本发明所述的温室大棚具有三个功能：一是透光增温，减少人工对养殖水体进行加温所需要的能耗；二是透光增氧，使养殖水体中的绿色藻类能够进行光合作用释放氧气，减少人工对养殖池增氧所需要的能耗；三是保温节能，工厂化水产养殖，要求养殖水体温度恒定，温室大棚围护结构阻断了养殖水体的热能向外界辐射和对流，对养殖水体起到了保温的效果。

还需要说明的是，所述柔性水产养殖池是用柔性材料制成的，柔性材料具有挠性和弹性，柔性材料包括透明材料和不透明材料。

需要说明的是所述悬挂结构至少具有以下功能：

第一，悬挂功能：只需要把柔性水产养殖池的上沿周边与悬挂结构的承重梁连接在一起，柔性水产养殖池的底部向下自然凹陷，悬空于地面，柔性水产养殖池就被悬挂安装成功。采用悬挂安装工艺，简化了承载养殖池的受力结构，减少了建造该受力结构所需要的构件，提高了安装效率，实现了养殖池立体布局和多层布局，使上层养殖池和下层养殖池之间的空间更加空阔，更有利于下层养殖池接收自然光照，优选地，上下相邻两层柔性水产养殖池之间的层间距为1-2米。

第二，承重功能：悬挂结构要承担养殖池的水体重量、附属设备(包括管道)的重量、附属设施(包括通道)的重量、温室大棚屋面的自重及雪压和风压。

第三，成型功能：相邻两列悬挂结构的间距大小，与柔性水产养殖池的宽度有关，与柔性水产养殖池横断面弧形截面的形状有关，与柔性水产养殖池的深浅有关。而柔性水产养殖池的形状与使用过程中对其进行排污和清洁作业的效率有关。

需要说明的是，在相邻两列悬挂结构的两端，需要设置辅助受力结构，用于连接承重梁，使悬挂结构的承重梁形成闭合的环状，以适应和柔性水产养殖池上沿四周的连接。所述辅助受力结构实际上就是悬挂结构在两端向两侧分叉延伸，并与相邻的悬挂结构两端分叉延伸的部分相遇连接而形成的结构体。

还需要说明的是，所述悬挂结构的承重梁可以是一根型钢，也可以是多种型钢组合而成的桁架结构或者格构结构，承重梁设置一层或者多层，设置几层承重梁就可以悬挂几层柔性水产养殖池。如果各个柔性水产养殖池都需要同样的光照，就只设置一层承重梁，相应地就只悬挂一层柔性水产养殖池；如果需要提高温室大棚的空间利用率，就可以设置多层承重梁，相应地就可以设置多层柔性水产养殖池。在具体应用时，也可以设置多层承重梁，而柔性水产养殖池的设置层数则根据实际需要确定和调整。

还需要说明的是，承重梁连接在承重柱上，承重柱对承重梁既有定位作用，也有承担承重梁所受压力的作用，承重梁的结构和构造与承重柱的柱间距有关，承重柱的柱间距小，承重梁设计的抗压强度值相应地可以减小。承重柱可以是一根型钢，也可以是多种型钢组合而成的格构结构。承重梁和承重柱的连接方法，包括焊接、铆接、栓接等。

悬挂结构至少设置两列，优选地，悬挂结构的延长方向与温室大棚单体的延长方向相同，在相邻两列悬挂结构之间，可以设置一列柔性水产养殖池，一列柔性水产养殖池可以是一层、或者多层。

设置柔性水产养殖池的技术目的：

第一：制造容易，制造成本低，对于柔性水产养殖池，不论是水密性结构层和抗拉结构层是一体式结构物还是相互分离的独立存在的两类结构物(分体式结构物)，都可实现工厂化流水线制造；

第二：运输容易，仓储容易，柔性水产养殖池可以折叠包装，也可以收卷包装，运输体积小，运输成本和仓储成本低；

第三，自重很轻，安装容易，安装成本低，柔性水产养殖池不论大小，只需要把上沿周边与悬挂结构连接好，就完成了安装工艺；

第四，使用容积大，柔性水产养殖池设置在两列悬挂结构中间，温室大棚单体有多长，悬挂结构就有多长，相应地柔性水产养殖池就能造多长，优选地，柔性水产养殖池宽度3-6米、长度30-300米，一个柔性水产养殖池的容积相当于多个传统养殖容器的容积；

第五，清洁除污容易，柔性水产养殖池内壁光滑，倒弧形，内壁积存的污物清除容易，水体保质成本低；

第六，养殖水体容积大，水体温度稳定，水产动物生长快，饲料转化率高；

第七，养殖水体大，对水体质量监管容易，监管效率高、监管成本低；

第八，分割使用方便，可以把长条状的柔性水产养殖池横向分割成多个养殖池，既可以用网片分割，也可以用膜片分割。

需要说明的是所述柔性水产养殖池悬空于地面设置的技术目的：

第一，有利于养殖水体增温：对于一些喜温的水产动物，需要把养殖水体的温度保持在较高的状态(如南美白虾最适温度为摄氏 28度)，在温室大棚内部空间上，从下到上存在明显的温度梯度，上部温度高于下部温度，下部温度高于地面温度，地面温度高于地下温度，在没有加温的条件下，把养殖池悬空设置，可以相对较快地把养殖水体温度升高到设定温度。

第二，有利于养殖水体保温：养殖水体热能损失的途径包括传导、对流和辐射，把柔性水产养殖池悬空设置，切断了养殖水体通过传导向大地传递热量而损失热能的途径，使养殖水体的温度更加稳定。

第三，有利于对下层养殖水体遮阴和调温：在高温盛夏，传统做法是在温室大棚的外部设置遮阳网，阻挡过多的阳光进入温室大棚，白白浪费了大量的太阳能。而采用多层设置的柔性水产养殖池，上层的柔性水产养殖池对下层起到了遮阳的作用，设置在上层的柔性水产养殖池的水体，直接吸收太阳能升温，可以为下层的柔性水产养殖池换水或者调温。也可以利用各层养殖池水体温度的不同，分别养殖对温度要求不同的水产动物。

第四，有利于对柔性水产养殖池的水体实施人工光照：把柔性水产养殖池的池壁设计成透明结构，就可以在池壁外部对养殖水体进行光照，既满足某些水产动物对光照的要求，加速生长，也促使水体中的绿色藻类连续进行光合作用，增加水体氧气含量。

第五，可大大地提高温室大棚的空间利用率高，养殖设备利用率高。

需要说明的是悬挂结构的列数、或者柔性水产养殖池的列数，与列间距或者柔性水产养殖池的宽度有关，也与温室大棚单体的宽度有关。

还需要说明的是，柔性水产养殖池上沿周边与承重梁的连接方式，包括直接连接和间接连接。所述直接连接，就是使柔性水产养殖池上沿四周的池壁结构与承重梁直接接触，用紧固构件把二者结合在一起，形成摩擦阻力，来克服养殖水体重力的过程；所述间接连接，就是柔性水产养殖池上沿四周的池壁结构首先与其他构件结合成一体，然后再使该结合体结构与承重梁结合，用紧固件把三者紧固成一体状，最终把柔性水产养殖池上沿四周的池壁与承重梁连为一体，来克服养殖水体的重力(例如，把柔性水产养殖池上沿四周的池壁设置成管状，在管内穿入构件，再把构件连同管套一起与承重梁连接，即可增大柔性水产养殖池上沿四周池壁的抗拉能力，也增大了其与承重梁结合后形成的摩擦阻力)。

进一步地，所述柔性水产养殖池装水后池壁断面为弧形。

柔性水产养殖池装水用于水产养殖，或者装水用于蓄积太阳能 (还可以用于植物的水培栽培)。需要说明的是，用柔性材料制成的柔性水产养殖池装水后，水面以下的池壁结构自然形成弧形，这种形状的池壁内侧有利于清洁除污。柔性水产养殖池的池壁设计成透明结构，可以在外部设置人工光源，透过池壁给养殖水体实施光照，促使养殖水体里的藻类进行光合作用释放氧气，改善养殖水体的水质。对一些不需要光照的水生动物养殖，柔性水产养殖池当然也可以采用不透明材质制成。

进一步地，所述柔性水产养殖池包括相连的水密性结构层及抗拉结构层。

需要说明的是，这种构造的柔性水产养殖池，是直接用一层或者多层柔性材料制成的，柔性材料的机械强度可以满足养殖水体产生的设定压力和设定拉力的作用；柔性材料既要具有水密性特点，又要有抗拉性特点。

进一步地，所述水密性结构层设于内侧，所述抗拉结构层设于外侧。

进一步地，所述水密性结构层及抗拉结构层为一体式结构或者分体式结构。

进一步地，所述水密性结构层有至少一层，所述抗拉结构层有至少一层。

进一步地，所述水密性结构层用橡胶、塑料或者树脂材料制成。

进一步地，所述抗拉结构层用金属材料或复合材料制成，该抗拉结构层为网状或条状。

需要说明的是，组成柔性水产养殖池的水密性结构层和抗拉结构层是两类功能不同的构造层，所用材料的性能不同。水密性结构层的功能：一是防止养殖水体向外渗漏，二是方便对迎水面的清洁除污，三是防止水产动物对柔性水产养殖池的破坏。抗拉结构层的功能：一是承受水密性结构层的压力，二是保证水密性结构层的圆滑，利于柔性水产养殖池的清洁除污，三是维持柔性水产养殖池的设定形状，四是方便水密性结构层的更换。

对于水密性结构层和抗拉结构层为一体式结构的柔性水产养殖池，组成养殖池的材料为复合体材料，如篷布、膜材等，组成这种材料的经纬线织物具有抗拉性能，组成这种材料的含塑涂层具有水密性。用这种材料建造柔性水产养殖池，只需要设置一层或者多层这种材料即可。

对于水密性结构层和抗拉结构层为分体式的柔性水产养殖池，建造这类柔性水产养殖池的工序：首先设置抗拉结构层，把设定长度的抗拉结构层的条状结构物，按照设定间距并列设置在两列悬挂结构之间，把条状结构物两端分别连接在相邻两侧的承重梁上，并达到设定的结合牢固度；然后把水密性结构层铺设在抗拉结构层的条状结构物上，并把水密性结构层的上沿周边与相邻的承重梁连接好。

也可用网状结构物，塑料网片、金属网片、复合材料网片作为抗拉结构层，或者用条状结构物和网状结构物共同组成抗拉结构层，共同组成的抗拉结构层的条状结构物设置在外侧，网状结构物设置在内侧，最后再把水密性结构层设置在网状结构物上。

用含有橡胶成分 、或者含有塑料成分 、或者含有树脂成分 的柔性膜材做水密性结构层，就是为了使柔性水产养殖池具有防渗漏的功能，同时也是为了使柔性水产养殖池的内壁表面光滑，利于清洁除污。

抗拉结构层所用的条状结构物或者网状结构物，包括钢丝绳(钢丝网)、尼纶绳(尼纶网)、涤纶绳(涤纶网)、编织带等。

进一步地，所述悬挂结构与所述温室大棚的骨架结构相互连接。

需要说明的是，所述悬挂结构与所述温室大棚的骨架结构相互连接，可以起到加固所述温室大棚骨架强度的作用，把所述承重柱还可以用于支撑所述温室大棚的屋面结构，并承受所述温室大棚屋面受到的外来作用力，可以减少实施本发明所用的建筑材料，节省建造温室大棚骨架结构所需要的占地面积，用一套悬挂结构的建筑构件，实现两样受力功能，一举两得。当然悬挂结构与所述温室大棚的骨架结构相互分离也是可以的，比如，对于一些屋面结构为玻璃的温室大棚，悬挂结构与温室大棚骨架结构为分离状态，这样，可以避免悬挂结构承担养殖作业时产生的震动晃动对温室大棚屋面玻璃结构的不利影响。

进一步地，所述悬挂结构上设有管道，所述管道与所述柔性水产养殖池连接。

需要说明的是，把悬挂结构的每列承重柱设置成两排的目的，一是提高悬挂结构的稳定性，二是方便在两排承重柱之间设置人行通道，利于行人和物流，三是方便设置各类功能的管道(包括上水排水管道和增氧管道)，四是使温室大棚骨架结构也更加坚固。需要说明的是，进水管道、排水管道、增氧管道与柔性水产养殖池的连通方式，既可以串联，也可以并联。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，至少具有以下有益效果：

第一，可充分依靠温室效应对养殖水体增温、保温，实现节能效果。

第二，悬挂安装的柔性水产养殖池制造成本低，建造安装效率高。

第三，对养殖池进行清洁除污作业方便。

第四，既可以用于水产养殖，也可以用于植物水培栽培，还可以用于吸收储存太阳能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置中柔性水产养殖池的结构示意图；

图3是四连栋拱形温室内设置双层柔性水产养殖池的断面示意图；

图4是两连栋索膜大棚内设置四列双层柔性水产养殖池断面示意图；

图5是本发明实施方式提供的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置的立体结构示意图。

图中标记分别为：

1-温室大棚；2-悬挂结构；3-承重梁；4-承重柱；5-柔性水产养殖池；6-养殖水体；7-通道；8-温室大棚屋面第一支撑结构；9-温室大棚屋面第二支撑结构；10-水密性结构层；11-抗拉结构层。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1，请参阅图1-图5。

一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，包括温室大棚 1、悬挂结构2和柔性水产养殖池5；

悬挂结构2设置于温室大棚1内，悬挂结构2包括承重梁3和承重柱4，承重梁3设于承重柱4上，承重梁3包括沿竖向设置的 2-3层(图1、图5中间列3层，边列2层)，承重柱4包括沿横向间隔设置的五列；

柔性水产养殖池5悬空设于两列承重柱4之间，柔性水产养殖池5的上沿连接于承重梁3；柔性水产养殖池5包括沿竖向设置的 2-3层(图1、图5中间列3层，边列2层)。

实施例2。

一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，包括温室大棚 1、悬挂结构2和柔性水产养殖池5；

悬挂结构2设置于温室大棚1内，悬挂结构2包括承重梁3和承重柱4，承重梁3设于承重柱4上，承重梁3包括沿竖向设置的二层(图3、图4)，承重柱4包括沿横向间隔设置的五列；

柔性水产养殖池5悬空设于两列承重柱4之间，柔性水产养殖池5的上沿连接于承重梁3；柔性水产养殖池5包括沿竖向设置的二层(图3、图4)。

柔性水产养殖池5用透明柔性材质制成，其断面为弧形。柔性水产养殖池5包括相连的水密性结构层10及抗拉结构层11。水密性结构层10设于内侧，抗拉结构层11设于外侧。水密性结构层10 及抗拉结构层11为一体式结构或者分体式结构。水密性结构层10 有至少一层，抗拉结构层11有至少一层。水密性结构层10用橡胶、塑料或者树脂材料制成。

实施例3。

一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，包括温室大棚 1、悬挂结构2和柔性水产养殖池5；

悬挂结构2设置于温室大棚1内，悬挂结构2包括承重梁3和承重柱4，承重梁3设于承重柱4上，承重梁3包括沿竖向设置的二层(图3、图4)，承重柱4包括沿横向间隔设置的五列；

柔性水产养殖池5悬空设于两列承重柱4之间，柔性水产养殖池5的上沿连接于承重梁3；柔性水产养殖池5包括沿竖向设置的二层(图3、图4)。

柔性水产养殖池5用透明柔性材质制成，其断面为弧形。柔性水产养殖池5包括相连的水密性结构层10及抗拉结构层11。水密性结构层10设于内侧，抗拉结构层11设于外侧。水密性结构层10 及抗拉结构层11为一体式结构或者分体式结构。水密性结构层10 有至少一层，抗拉结构层11有至少一层。水密性结构层10用橡胶、塑料或者树脂材料制成。在柔性水产养殖池5内装有养殖水体6。

抗拉结构层11用金属材料或复合材料制成，该抗拉结构层11 为网状或条状，或者网状与条状的混合状；此处的混合状指的是：抗拉结构层11为双层，其底层为网状顶层为条状，或者底层为条状顶层为网状。每一根承重柱4均与温室大棚1相连，温室大棚1的外形为拱形。悬挂结构2上设有管道，该管道连接每一个柔性水产养殖池5。在中间的承重柱4顶部具有温室大棚屋面第一支撑结构8，在两侧的承重柱4顶部具有温室大棚屋面第二支撑结构9(图1)。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，其特征在于，包括温室大棚、悬挂结构和柔性水产养殖池；

所述悬挂结构设置于所述温室大棚内，所述悬挂结构包括承重梁和承重柱，所述承重梁设于所述承重柱上，所述承重梁包括沿竖向设置的至少一层，所述承重柱包括沿横向间隔设置的至少两列；

所述柔性水产养殖池悬空设于两列所述承重柱之间，所述柔性水产养殖池的上沿连接于所述承重梁；所述柔性水产养殖池包括沿竖向设置的至少一层；

所述柔性水产养殖池装水后横断面池壁为弧形；

所述柔性水产养殖池包括相连的水密性结构层及抗拉结构层。

2.根据权利要求1所述的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，其特征在于，所述水密性结构层设于内侧，所述抗拉结构层设于外侧。

3.根据权利要求1所述的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，其特征在于，所述水密性结构层及抗拉结构层为一体式结构或者分体式结构。

4.根据权利要求1所述的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，其特征在于，所述水密性结构层有至少一层，所述抗拉结构层有至少一层。

5.根据权利要求1所述的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，其特征在于，所述水密性结构层用橡胶、塑料或者树脂材料制成。

6.根据权利要求5所述的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，其特征在于，所述抗拉结构层用金属材料或复合材料制成，该抗拉结构层为网状或条状，或者网状与条状的混合状。

7.根据权利要求1所述的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，其特征在于，所述悬挂结构与所述温室大棚的骨架结构相互连接。

8.根据权利要求1所述的多层悬挂式柔性太阳能集热水产养殖装置，其特征在于，所述悬挂结构上设有管道，所述管道与所述柔性水产养殖池连接。