CN106797906A - 一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，包括养殖模块、产热模块、储热模块、净化模块和控制系统，养殖模块包括温室养殖大棚，产热模块包括移动式太阳能热水器，储热模块包括分区调温的储热罐，净化模块包括人工湿地，温室养殖大棚的排水进入人工湿地，人工湿地的排水分别输送到移动式太阳能热水器进行加热和储热罐进行调温，移动式太阳能热水器通过输送管道与储热罐连通，储热罐的储存热水输送至温室养殖大棚中，各通过控制系统进行统一控制。本发明避免了传统太阳能应用存在的应用效率低、供热速度慢、供热不均匀、供热不稳定、可操作性差的问题，高效调控养殖系统水质，便于扩展养殖周期，提高养殖对象生长速度。
Description
技术领域
本发明属于水产养殖的技术领域，特别是涉及一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统。
背景技术
水温对水产养殖对象具有重要影响，在适温范围低限以下，水产养殖对象会停止摄食甚至死亡；在适温范围内，随着水温的升高摄食率逐渐提高，而摄食率可直接影响养殖对象生长速度，对养殖系统水质也有间接影响。
养殖系统水温调控技术具有广泛现实需求，如南美白对虾冬棚养殖如何保温换水或应对连续寒潮，高海拔地区水产养殖如何应对大幅昼夜温差对水温的影响等。传统的水温调控技术多采用电加热、锅炉加热等高耗能模式，不仅消耗大量不可再生能源，还提高了生产成本。
作为一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，太阳能的开发利用备受青睐，在水产养殖系统中的利用也有报道。然而相关应用存在一些问题：应用效率低，大多仅采用搭建温室的方式利用太阳能，冬季水温提升幅度有限；供热速度慢，基于太阳能发电、蓄电池储存、电加热等系列步骤的模式中间环节过多，热水供应存在一定时滞；供热不均匀，太阳能热水系统产生的高温水体如直接排入养殖系统，可出现局部温度过高、养殖池温度分布不均等问题；供热不稳定，连续阴雨天会造成太阳能热水系统供应能力不足，还得依赖电加热、锅炉加热等高耗能模式；可操作性差，如将养殖水体未经处理直接泵入太阳能热水系统，养殖水体中的悬浮颗粒物会导致太阳能热水系统管路堵塞、微生物大量繁殖等许多不良后果。
针对上述问题，有必要研发并整合相关技术，充分利用太阳能资源并合理应用到水产养殖系统中。经过检索，将太阳能应用到水产养殖系统的现有技术中，一般都是通过换热的方式实现，对于储热也是通过热交换的方式对养殖用水进行调温，如名称为“一种海水养殖场水温调控系统”(201420551784.2)的实用新型专利和名称为“工厂化养鳖场用太阳能——水源热泵联合供热系统”(200810061011.5)的发明专利，换热模式存在对太阳能的利用率相对较低，换热温度不易稳定控制和中间环节多等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，避免了传统太阳能在水产养殖系统中应用存在的应用效率低、供热速度慢、供热不均匀、供热不稳定、可操作性差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，包括养殖模块、产热模块、储热模块、净化模块和控制系统，所述养殖模块包括若干温室养殖大棚，所述产热模块包括若干移动式太阳能热水器，所述储热模块包括分区调温的储热罐，所述净化模块包括人工湿地，所述温室养殖大棚的排水通过管道进入人工湿地，所述人工湿地的排水分别通过管道输送到移动式太阳能热水器进行加热和储热罐进行调温，所述移动式太阳能热水器的保温水箱通过输送管道与储热罐连通，所述储热罐的储存热水通过管道输送至若干温室养殖大棚的各养殖池中，所述养殖模块、产热模块、储热模块和净化模块通过控制系统进行统一控制。
作为本发明一种优选的实施方式，所述储热罐为混凝土结构筑成的地下储热池，所述储热池四周及底部灌入聚苯颗粒保温砂浆，储热池的内腔分隔成高温区、中温区和常温区且依次连通分区调温，所述储热池的上端开口设有保温盖板。
作为对上述实施方式的进一步改进，所述高温区、中温区和常温区的体积比为3:6:1。
作为对上述实施方式的进一步改进，所述移动式太阳能热水器产出的大于等于60℃的热水通过输送管道排入储热池的高温区、大于40℃且小于60℃的热水通过输送管道排入储热池的中温区，所述人工湿地的排水通过管道排入储热池的常温区进行调温，所述常温区通过管道与若干温室养殖大棚连通。
作为本发明另一种优选的实施方式，所述人工湿地包括湿地腔体、湿地基质和湿地植物，所述湿地腔体为地下构建的防渗腔体，所述湿地基质采用碎石铺设于湿地腔体的底部形成，所述湿地植物种植于湿地基质上。
作为对上述实施方式的进一步改进，所述湿地腔体采用混凝土构建形成，并铺设土工膜防渗。
作为对上述实施方式的进一步改进，所述湿地腔体的四周高出地面以上15～25cm。
作为本发明另一种优选的实施方式，所述若干移动式太阳能热水器的保温水箱通过活结管与输送管道连接，所述输送管道与储热罐连通。
作为本发明另一种优选的实施方式，所述储热罐体各分区、移动式太阳能热水器的保温水箱、温室养殖大棚各养殖池中均设置有在线温度监测探头，所述在线温度监测探头集成到中央控制室进行监控并通过电磁阀对水体的输送进行控制。
有益效果
在本发明中，养殖池产生的养殖排水经过人工湿地的净化后进入到移动式太阳能热水器中进行加热，有效除去了养殖水体中的悬浮颗粒物，从而增加了通过太阳能热水器对养殖排水进行加热的可操作性，同时可高效地调控养殖系统水质，在低气温条件下也能最大限度发挥人工湿地的净化功能。
移动式太阳能热水器中产生的热水不会直接提供到养殖池中，而是进入储热罐进行分区调温并储存。一方面，可充分利用丰富的太阳能资源，在晴天产热水用于提升养殖系统水温，并可将多余热水储存备用，用于解决连续阴雨天造成的太阳能供热不足的问题，增加了太阳能的利用效率，保证了供热的稳定性；另一方面，可稳定的调控养殖系统水温，降低对电加热、锅炉加热等高耗能模式的依赖程度，保证了供热的均匀性，同时，缩短了太阳能利用的中间环节，加快了供热速度。
该系统营造了适宜的养殖环境，便于扩展养殖周期，提高养殖对象生长速度，增加年均收益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示的一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，包括养殖模块、产热模块、储热模块、净化模块和控制系统。
养殖模块包括一座温室养殖大棚1，温室养殖大棚1中建有深0.8m的水泥鱼池，面积约为200m2。
系统中设有10台移动式太阳能热水器7组成产热模块，每台保温水箱容积为300L。移动式太阳能热水器7利用市售太阳能热水器进行改造，加装可移动底盘后便于移动。
储热模块包括一个能够进行分区调温的储热罐5，储热罐5为混凝土结构筑成的地下储热池，总容积约40m3，占地面积约为20m2。储热罐5四周及底部灌入聚苯颗粒保温砂浆，储热池的内腔分隔成高温区、中温区和常温区且依次连通进行分区调温，体积比分别为3：6：1。储热罐5的上端开口设有保温盖板6形成封闭式结构。
净化模块采用人工构建的湿地，该人工湿地包括湿地腔体2、湿地基质3和湿地植物4。湿地腔体2为通过混凝土构建的地下腔体，腔体通过铺设土工膜进行防渗处理，占地面积约为30m2，水处理能力约为3m3/d。湿地腔体2的四周高出地面20cm，形成防污栏。湿地基质3采用10～20mm粒径的碎石铺设于湿地腔体2的底部形成，湿地植物4种植于湿地基质3上，湿地植物4为香蒲、美人蕉、鸢尾等具有一定净化能力或耐寒特性的湿生植物。人工湿地采用水平流形式运行，由于湿地腔体2埋设在地面以下，水流在湿地基质3内水平运行，可最大限度减少湿地净化过程中水体热量的散失，实现养殖水体的循环处理。
为节省系统占地面积，将产热模块布置在封闭式储热模块的上方。温室养殖大棚1中的养殖水体通过排水管道自流进入湿地腔体2，湿地腔体2的出水部分由水泵提升经管道抽入移动式太阳能热水器7进行加热，另一部分输送至储热罐5的常温区用于对热水进行调温。10台移动式太阳能热水器7的保温水箱通过活结管与输送管道连接，输送管道与储热罐5连通，产生的热水能够通过自流进入到储热罐5中。当移动式太阳能热水器7产出的热水温度大于等于60℃时，热水通过输送管道排入储热池的高温区；当移动式太阳能热水器7产出的热水温度大于40℃并小于60℃时，热水通过输送管道排入储热池的中温区，同时，中温区接纳来自高温区的温度降至60℃以下的热水，高温区热水向中温区的转移通过电磁阀控制虹吸管启动。常温区通过混合来自中温区的热水和来自湿地腔体2的出水，调配出适宜温度的水体由水泵提升经管道抽入温室养殖大棚1的养殖池中。
储热罐体5各分区均设置有在线温度监测探头，各移动式太阳能热水器7的保温水箱以及温室养殖大棚1的养殖池中也都设置有在线温度监测探头，系统中所有在线温度监测探头、水泵和电磁阀均可在中央控制室进行监控，并对水体的输送进行控制，自动化程度高。
养殖周期内该循环养殖系统运行稳定，本实施例中温室养殖大棚1内养殖池水温可稳定在20℃，此外，养殖水体氨氮、亚硝态氮和硫化物等重要水质指标浓度维持在较低水平。
Claims (9)
1.一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，包括养殖模块、产热模块、储热模块、净化模块和控制系统，其特征在于：所述养殖模块包括若干温室养殖大棚(1)，所述产热模块包括若干移动式太阳能热水器(7)，所述储热模块包括分区调温的储热罐(5)，所述净化模块包括人工湿地，所述温室养殖大棚(1)的排水通过管道进入人工湿地，所述人工湿地的排水分别通过管道输送到移动式太阳能热水器(7)进行加热和储热罐(5)进行调温，所述移动式太阳能热水器(7)的保温水箱通过输送管道与储热罐(5)连通，所述储热罐(5)的储存热水通过管道输送至若干温室养殖大棚(1)的各养殖池中，所述养殖模块、产热模块、储热模块和净化模块通过控制系统进行统一控制。
2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，其特征在于：所述储热罐(5)为混凝土结构筑成的地下储热池，所述储热池四周及底部灌入聚苯颗粒保温砂浆，储热池的内腔分隔成高温区、中温区和常温区且依次连通分区调温，所述储热池的上端开口设有保温盖板(6)。
3.根据权利要求2所述的一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，其特征在于：所述高温区、中温区和常温区的体积比为3:6:1。
4.根据权利要求2或3所述的一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，其特征在于：所述移动式太阳能热水器(7)产出的大于等于60℃的热水通过输送管道排入储热池的高温区、大于40℃且小于60℃的热水通过输送管道排入储热池的中温区，所述人工湿地的排水通过管道排入储热池的常温区进行调温，所述常温区通过管道与若干温室养殖大棚(1)连通。
5.根据权利要求1所述的一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，其特征在于：所述人工湿地包括湿地腔体(2)、湿地基质(3)和湿地植物(4)，所述湿地腔体(2)为地下构建的防渗腔体，所述湿地基质(3)采用碎石铺设于湿地腔体(2)的底部形成，所述湿地植物(4)种植于湿地基质(3)上。
6.根据权利要求5所述的一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，其特征在于：所述湿地腔体(2)采用混凝土构建形成，并铺设土工膜防渗。
7.根据权利要求5或6所述的一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，其特征在于：所述湿地腔体(2)的四周高出地面以上15～25cm。
8.根据权利要求1所述的一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，其特征在于：所述若干移动式太阳能热水器(7)的保温水箱通过活结管与输送管道连接，所述输送管道与储热罐(5)连通。
9.根据权利要求1、2、3、5、6、8中任意一条所述的一种利用太阳能储热的循环水产养殖系统，其特征在于：所述储热罐体(5)各分区、移动式太阳能热水器(7)的保温水箱、温室养殖大棚(1)各养殖池中均设置有在线温度监测探头，所述在线温度监测探头集成到中央控制室进行监控并通过电磁阀对水体的输送进行控制。
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