CN109601469B - 一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统及运行方法，包括冷水机组、海水侧环路、埋管侧环路、缓冲蓄能环路和补水环路，所述海水侧环路设置于养殖池下方，所述埋管侧环路设置于沙滩表面以下设定深度位置处，所述海水侧环路通过冷水机组与埋管侧环路进行换热，用于降低养殖池温度，所述缓冲蓄能环路通过冷水机组与埋管侧环路进行换热，用于储蓄埋管侧环路的多余冷量，所述补水环路设置于缓冲蓄能环路与养殖池上，用于将缓冲蓄能环路的储存冷量输送至养殖池中。本公开不仅解决了金属换热器易被海水腐蚀的问题，同时将埋管换热器埋在沙滩下不易受外界的影响，系统较为稳定，维护工作量少，且无需冷却塔，最大程度的减少对海岸环境的影响。

Description

一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统及运行方法

技术领域

本公开涉及供冷供热技术领域，尤其涉及一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统及运行方法。

背景技术

近年来随着人们生活水平的提高，对海产品的需求量也越来越大，如某些营养及经济价值较高的鱼类、虾类、贝类及棘皮动物(海参)等，为满足市场的需求，人工海水养殖得到了迅猛发展。但由于海参等海产品均不耐高温，尤其是夏季高温对其生长发育有明显影响，甚至可能造成较大经济损失。

为满足养殖类海产品对水温的要求，需对海水进行一定的温度控制。发明人发现，目前以海水为冷源对养殖池进行制冷降温的方法存在着一些问题，如：(1)为应付海水对换热设备及管路的腐蚀而采用钛合金换热器，系统初投资较高；(2)当夏季海水温度高于某一温度时，制冷系统的能效会随水温的升高而降低，导致养殖成本增大；(3)采用开式系统则需设置较为复杂的海水过滤系统，投资大且维护复杂，无法避免海水及海洋生物对系统管路和设备内部的腐蚀和侵蚀；(4)采用毛细管等塑料材质的闭式换热虽能克服海水腐蚀问题，但由于此类材质的换热器相对脆弱，且直接投放于海水中容易受风浪破坏及海洋生物附着影响。

夏季，虽沙滩表面温度变化较大，但潮水也可将沙滩表面的高温带走，从而维持沙滩内部适宜的低温，在夏季可作为很好的制冷冷源。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统及运行方法，通过在沙滩表面以下一定深度处埋设闭式水平埋管换热器(高分子环保毛细管或盘管管材)的方式，将沙滩内部作为冷水机的冷源制备低温冷水，同样利用闭式水平埋管换热器作为冷量输出端，调节养殖池内水温的变化以适应海产品对温度的要求，不仅解决了金属换热器易被海水腐蚀的问题，同时将埋管换热器埋在沙滩下不易受外界的影响，系统较为稳定，维护工作量少，且无需冷却塔，最大程度的减少对海岸环境的影响。

为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：

一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统，包括冷水机组、海水侧环路、埋管侧环路、缓冲蓄能环路和补水环路，所述海水侧环路设置于养殖池下方，所述埋管侧环路设置于沙滩表面以下设定深度位置处，所述海水侧环路通过冷水机组与埋管侧环路进行换热，用于降低养殖池温度，所述缓冲蓄能环路通过冷水机组与埋管侧环路进行换热，用于储蓄埋管侧环路的多余冷量，所述补水环路设置于缓冲蓄能环路与养殖池上，用于将缓冲蓄能环路的储存冷量输送至养殖池中。

进一步的，所述海水侧环路包括与冷水机组蒸发器出口依次相连的海水侧分水器、第一换热管盘、海水侧集水器和海水侧循环水泵，其中所述海水侧循环水泵还与冷水机组蒸发器进口相连，所述第一换热管盘设置于养殖池底层。

进一步的，所述缓冲蓄能环路包括第二换热管盘，所述第二换热管盘设置于缓冲蓄能水箱中，所述第二换热管盘进口与海水侧分水器相连，出口与海水侧集水器相连。

进一步的，所述埋管侧环路包括与冷水机组冷凝器出口依次相连的埋管侧分水器、沙滩水平埋管、埋管侧集水器和埋管侧循环泵，其中所述埋管侧循环泵还与冷水机组冷凝器进口相连。

进一步的，所述补水环路包括补水侧循环水泵，所述补水侧循环水泵用于连接缓冲蓄能水箱与养殖池。

进一步的，所述海水侧环路通过海水侧补水定压装置与外接自来水相连，所述埋管侧环路通过埋管侧补水定压装置与外接自来水相连。

进一步的，所述外接自来水通过软水器处理后储存于软水箱中，所述软水箱通过管路与海水侧补水定压装置和埋管侧补水定压装置相连。

进一步的，所述养殖池中设有温度传感器，所述温度传感器与控制系统相连，所述控制系统用于控制制冷供冷系统中各阀门及组件的运行。

一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统的运行方法，包括如上所述的系统，具体包括：

监测养殖池内温度，当其超过设定值时，若为夜间低谷电价时段或小负荷时段，则开启冷水机组使其满负荷运行，通过第一换热管盘向养殖池内供冷，通过第二换热管盘将部分冷量存储于缓冲蓄能水箱中；

若为其他时间段，则通过缓冲蓄能水箱向养殖池供冷，当缓冲蓄能水箱供冷不足时，开启冷水机组，通过第一换热管盘向养殖池内辅助供冷。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1)该系统不同于传统的养殖降温方式，无需安装冷却塔，而是将环保型高分子换热盘管或毛细管浅埋设于海岸沙滩和养殖池下方，施工成本和施工难度不大，避免将换热管直接浸在海水中的做法使换热管受到风浪破坏和生物附着影响换热，且沙土回填后对海岸影响很小，由于海水的涨退潮可及时将沙滩中的热量带走，不存在传统埋管式热泵系统存在的冷热平衡问题，可实现长期稳定供冷。

2)该系统有利于海水养殖的大规模推广，尤其适于应对我国北方高温天气，可有力保障多种高价值海产品的稳定生产，还可避免海参等因海水温度较高而进入夏眠期，从而缩短养殖时间，同时在养殖池内采用换热盘管的形式供冷，实现大面积的均匀铺设，又可避免局部温差较大或温度波动较大导致的温度应激疾病等。

3)该系统充分利用缓冲蓄能装置，完成部分冷量的存储，既可提高系统的灵活性、稳定性，还可降低系统初投资和运行费用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开某一实施例的海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统结构示意图；

图中：1-冷水机组；2-海水侧循环水泵；3-埋管侧循环泵；4-海水侧补水定压装置；5-埋管侧补水定压装置；6-软水箱；7-软水器；8-埋管侧分水器；9-埋管侧集水器；10-沙滩水平埋管；11-海水侧分水器；12-海水侧集水器；13-第一换热盘管；14-养殖池；15-补水侧循环水泵；16-第二换热盘管；17-缓冲蓄能水箱。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本公开做进一步的说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

作为一种或多种实施例，如图1所示，一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统，包括冷水机组1、海水侧环路、埋管侧环路、缓冲蓄能环路和补水环路，所述海水侧环路设置于养殖池14下方，所述埋管侧环路设置于沙滩表面以下设定深度位置处，所述海水侧环路通过冷水机组1与埋管侧环路进行换热，用于降低养殖池14温度，所述缓冲蓄能环路通过冷水机组1与埋管侧环路进行换热，用于储蓄埋管侧环路的多余冷量，所述补水环路设置于缓冲蓄能环路与养殖池上，用于将缓冲蓄能环路的储存冷量输送至养殖池14中。

本公开将埋管侧环路设置于沙滩表面以下设定深度位置处，将沙滩内部作为冷水机的冷源制备低温冷水，同样利用闭式水平埋管换热器作为冷量输出端，调节养殖池内水温的变化以适应海产品对温度的要求，使得本系统无需冷却塔，能最大程度的减少对海岸环境的影响。

所述海水侧环路包括与冷水机组1蒸发器出口依次相连的海水侧分水器11、第一换热管盘13、海水侧集水器12和海水侧循环水泵2，其中所述海水侧循环水泵还与冷水机组1蒸发器进口相连，所述第一换热管盘13设置于养殖池14底层。

具体实施中，为确保养殖池14的水温可控且均匀变化，在养殖池14底层铺设换热盘管13，可以增大换热面积，缩小单位面积的换热温差，均匀稳定地调节水温，避免局部温差较大或温度波动较大导致的海产品温度应激疾病。

所述缓冲蓄能环路包括第二换热管盘16，所述第二换热管盘16设置于缓冲蓄能水箱17中，所述第二换热管盘16进口与海水侧分水器11相连，出口与海水侧集水器12相连。缓冲蓄能环路用于在低谷电价或小负荷时间段时，通过第二换热管盘16将制冷机组1所产的多余冷量存储于缓冲蓄能水箱17中，以应对其余时间段的制冷运行，即缓冲蓄能环路具有削峰填谷的功能，既可提高系统的灵活性、稳定性，还可降低系统初投资和运行费用。

所述埋管侧环路包括与冷水机组1冷凝器出口依次相连的埋管侧分水器8、沙滩水平埋管10、埋管侧集水器9和埋管侧循环泵3，其中所述埋管侧循环泵3还与冷水机组1冷凝器进口相连。

具体的，所述沙滩水平埋管10为闭式水平埋管换热器，所述闭式水平埋管换热器埋设于沙滩表面以下设定深度处，不仅可以解决金属换热器易被海水腐蚀的问题，且不易受外界的影响，系统较为稳定，维护工作量少。

所述设定深度不小于1.5m。

所述补水环路包括补水侧循环水泵15，所述补水侧循环水泵15用于连接缓冲蓄能水箱17与养殖池14，即补水环路用于在缓冲蓄能水箱17释冷时，将缓冲蓄能水箱17中的冷水输送到养殖池14中，对养殖池14内的温度进行调节。

所述海水侧环路通过海水侧补水定压装置4与外接自来水相连，所述埋管侧环路通过埋管侧补水定压装置5与外接自来水相连。

所述外接自来水通过软水器7处理后储存于软水箱6中，所述软水箱6通过管路与海水侧补水定压装置4和埋管侧补水定压装置5相连。

具体的，外接自来水用于当系统水量不足时，对系统进行补水，确保系统运行的可靠性与稳定性。

所述养殖池14中设有温度传感器，所述温度传感器与控制系统相连，所述控制系统用于控制制冷供冷系统中各阀门及组件的运行。

基于上述系统，本公开还提供了一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统的运行方法，具体包括：

监测养殖池14内温度，当其超过设定值时，若为夜间低谷电价时段或小负荷时段，则开启冷水机组1使其满负荷运行，通过第一换热管盘13向养殖池14内供冷，通过第二换热管盘16将部分冷量存储于缓冲蓄能水箱17中；

若为其他时间段，则通过缓冲蓄能水箱17向养殖池14供冷，当缓冲蓄能水箱17供冷不足时，开启冷水机组1，通过第一换热管盘13向养殖池14内辅助供冷。

本系统主要应用于夏季，特别适用于在夏季温度过高时，调节养殖池内温度，有力保障多种高价值海产品的稳定生产。

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

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统，其特征在于：包括冷水机组、海水侧环路、埋管侧环路、缓冲蓄能环路和补水环路，所述海水侧环路设置于养殖池下方，所述埋管侧环路设置于沙滩表面以下设定深度位置处，所述海水侧环路通过冷水机组与埋管侧环路进行换热，用于降低养殖池温度，所述缓冲蓄能环路通过冷水机组与埋管侧环路进行换热，用于储蓄埋管侧环路的多余冷量，所述补水环路设置于缓冲蓄能环路与养殖池上，用于将缓冲蓄能环路的储存冷量输送至养殖池中；所述缓冲蓄能环路包括第二换热管盘，所述第二换热管盘设置于缓冲蓄能水箱中，所述第二换热管盘进口与海水侧分水器相连，出口与海水侧集水器相连；所述海水侧环路通过海水侧补水定压装置与外接自来水相连，所述埋管侧环路通过埋管侧补水定压装置与外接自来水相连；所述养殖池中设有温度传感器，所述温度传感器与控制系统相连，所述控制系统用于控制制冷供冷系统中各阀门及组件的运行；所述埋管采用高分子环保毛细管管材;所述海水侧环路包括与冷水机组蒸发器出口依次相连的海水侧分水器、第一换热管盘、海水侧集水器和海水侧循环水泵，其中所述海水侧循环水泵还与冷水机组蒸发器进口相连，所述第一换热管盘设置于养殖池底层;所述埋管侧环路包括与冷水机组冷凝器出口依次相连的埋管侧分水器、沙滩水平埋管、埋管侧集水器和埋管侧循环泵，其中所述埋管侧循环泵还与冷水机组冷凝器进口相连。

2.如权利要求1所述的一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统，其特征在于，所述补水环路包括补水侧循环水泵，所述补水侧循环水泵用于连接缓冲蓄能水箱与养殖池。

3.如权利要求1所述的一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统，其特征在于，所述外接自来水通过软水器处理后储存于软水箱中，所述软水箱通过管路与海水侧补水定压装置和埋管侧补水定压装置相连。

4.一种海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统的运行方法，包括如权利要求1-3任一所述的海水养殖用沙滩埋管制冷供冷系统，其特征在于，具体包括：

监测养殖池内温度，当其超过设定值时，若为夜间低谷电价时段或小负荷时段，则开启冷水机组使其满负荷运行，通过第一换热管盘向养殖池内供冷，通过第二换热管盘将部分冷量存储于缓冲蓄能水箱中；

若为其他时间段，则通过缓冲蓄能水箱向养殖池供冷，当缓冲蓄能水箱供冷不足时，开启冷水机组，通过第一换热管盘向养殖池内辅助供冷。