CN115211401B - 一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统和控制方法，所示系统包括：冷热水机组、循环管道和风机盘管，风机盘管作为冷热水机组的末端装置，其包括风机和盘管；室内空气从循环管道的回风口回流后再通过循环管道的送风口吹向养殖池水面；所述送风口的轴线垂直于水平面。本发明将室内空气循环和水面控温结合，使得补充水的温度调控并不需要增加额外的控温组件，直接实现了通过现有的空调机兼顾室温调节和水温调节，有利于节约能耗，降低养殖场改造成本。
Description
技术领域
本发明涉及室内水产养殖技术和空气循环领域，尤其涉及一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统和控制方法。
背景技术
鱼类的养殖需要合适的环境和较为纯洁的水，且蒸发、排污也会降低水位，因此养殖过程中需要补充新水。新水的补充势必会破坏水池温度，针对该种情况，当前采用的方案是：从水面补充新水，以便通过室内空气对水面进行换热调温，效率较低，影响养殖效果；但是直接调整水池温度，又需要在空气温度控制系统的基础上增加一套新的水温控制系统，如此成本高，且两套系统工作能源浪费较严重。
发明内容
为了解决上述现有技术中养殖池补充水时缺乏理想的水温调控技术的缺陷，本发明提出了一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统，可将室内空气循环与水面回温结合，通过回风实现对水面的快速调温。
本发明提出的一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统，包括：冷热水机组、循环管道和风机盘管，风机盘管作为冷热水机组的末端装置，其包括风机和盘管；
循环管道设置在养殖池上方，风机和盘管均设置在循环管道内，风机启动时，室内空气从循环管道的回风口回流后再通过循环管道的送风口吹向养殖池水面；所述送风口的轴线垂直于水平面；
冷热水机组与盘管连接并形成载冷剂介质循环回路，冷热水机组通过内置的载冷剂介质循环泵驱动载冷剂介质循环回路上的载冷剂介质流动，冷热水机组还用于调节所述载冷剂介质的温度。
优选的，所述循环管道包括回风管和送风管；送风管竖直设置，其朝向养殖池的一端作为循环管道的送风口；回风管与送风管连通，回风口设置在回风管上，且回风口设置为一个或者多个；最高处的回风口距离室内顶部的距离小于或等于0.5米，最低处的回风口距离养殖池水面在3.3-3.7米之间。
优选的，所述回风口设有两个，且两个回风口轴线之间在竖直方向上的垂直距离不少于2米；所述送风管为伸缩管道，随着送风管的伸缩，所述送风口距离养殖池水面的距离为1.5米到2米；所述循环水淡水鱼养殖送风空调系统设有夏季工作状态和冬季工作状态，夏季工作状态下所述送风口距离养殖池水面的距离大于冬季工作状态下所述送风口距离养殖池水面的距离。
优选的，风机盘管还包括壳体，所述壳体的进风端通过软连接帆布与回风管连接，所述壳体的出风端通过变截面结构与送风管连接；风机和盘管均设置在壳体内部，盘管位于送风管的轴线方向上，且盘管内的载冷剂介质在水平面上流动。
优选的，各回风口的轴线均位于水平方向上。
优选的，所述循环管道的送风口处设有分流部，循环管道送风口输出的气流通过分流部吹向养殖池水面；所述分流部包括同轴设置且直径顺序减小的第一椎管、第二椎管和第三椎管，第一椎管、第二椎管和第三椎管均阔口端朝向养殖池水面，且第一椎管的阔口端直径、第二椎管的阔口端直径和第三椎管的阔口端直径的比例为14:8:3，第一椎管渐扩方向与竖直方向的夹角为65°，第二椎管渐扩方向与竖直方向的夹角为55°，第三椎管渐扩方向与竖直方向的夹角为45°；所述分流部的中心轴线与送风管的中心轴线重合。
优选的，所述第一椎管的阔口端直径＝养殖池的直径/8。
优选的，还包括PLC控制器，所述冷热水机组包括至少一台定频压缩机和一台变频压缩机；所述PLC控制用于根据养殖池的供水温度、供水流速、回风温度和回风流速计算冷热水机组的压缩功率目标值Q，PLC控制器分别连接各定频压缩机和变频压缩机，PLC控制n台定频压缩机工作，并控制变频压缩机以功率p工作，Q＝n×p0+p，其中p0为定频压缩机的工作频率。
优选的，所述定频压缩机采用高压定频双级离心式压缩机，所述变频压缩机采用变频螺杆式压缩机；所述各回风口处设有过滤装置。
本发明还提出了一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统的控制方法，可快速响应室内温度调节需求。
本发明提出的一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、根据养殖池的供水温度、供水流速、回风温度和回风流速计算冷热水机组的压缩功率目标值Q；
S2、将压缩功率目标值Q与冷热水机组当前压缩功率Q'比较，根据Q'与Q之间的差值调整定频压缩机和变频压缩机的工作状态，使得冷热水机组的压缩功率趋向于压缩功率目标值Q。
本发明的优点在于：
(1)本发明提出的一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统，通过回风与养殖池水面换热实现对新补充的水的快速升温或者降温，从而实现养殖池换水过程中的水温快速调控。本发明将室内空气循环和水面控温结合，使得补充水的温度调控并不需要增加额外的控温组件，直接实现了通过现有的空调机兼顾室温调节和水温调节，有利于节约能耗，降低养殖场改造成本。尤其，本发明通过在循环管道上设置过滤装置，例如在各回风口处设置过滤装置，还可进一步实现室内空气的净化。
(2)本发明中，送风管竖直设置，降低了风机出风到养殖池水面的距离，从而有利于减少风机出风在到水面之前的温度散失，提高回风对水面的温度调节效率。
(3)本发明中，回风口水平吸风，有利于扩大吸风面积，同时通过吸风方向和出风方向的相互垂直提高室内扰流效果，从而提高室内温度的均衡。回风口设置多个，以便根据温度调控需求控制不同回风口回风以实现不同的回风温度。本发明中，两个回风口轴线之间的垂直距离不少于2米，以实现两个回风口对应的回风区域在温度上明显分层。
(4)本发明中，最高处的回风口与房顶之间留有空隙，方便回风；最低处的回风口与水面距离在3.3-3.7米之间，以避免回风干扰养殖场内低空活动。回风口轴线水平设置进一步保证了多个回风口回风区域的分层，方便控制回风温度。
(5)送风管为伸缩管道，以便满足不同的送风距离的需求，同时方便通过送风管的收缩进一步灵活控制送风管对养殖场内低空环境的干扰。
(6)本发明中，通过多个椎管由内至外依次渐扩，使得送风管的出风由内致外分层与椎管对应的三层，且三层出风通过对应的椎管约束风向，从而实现出风对整个养殖池水面的覆盖，实现出风与养殖池整个水面的充分换热，从而提高通过出风调整补给水温度的效果。
(7)本发明中，给出了第一椎管、第二椎管、第三椎管的直径比例和倾斜角度，根据该尺寸设计，可保证当分流部的中心轴线位于养殖池的中心位置时，可在风机任意档位下实现送风管出风对养殖池整个水面的覆盖，并保证整个水面上的风速均匀，实现出风与水面的均匀换热。
(8)本发明中，通过定频压缩机和变频压缩机的设置，可灵活调整冷热水机组的工作档位，实现节能减排。
附图说明
图1为本发明提出的一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统结构图；
图2为分流部分流示意图；
图3为分流部仰视图；
图4为风机盘管结构示意图。
1、冷热水机组；2、循环管道；21、回风管；22、送风管；3、风机盘管；31、风机；32、盘管；33、变截面结构；4、分流部；41、第一椎管；42、第二椎管；43、第三椎管；5、过滤装置。
A、养殖池。
具体实施方式
本实施方式提出的一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统，包括：冷热水机组1、循环管道2和风机盘管3，风机盘管3作为冷热水机组1的末端装置，其包括风机31和盘管32。
循环管道2设置在养殖池A上方，风机31设置在循环管道2上，风机31启动时，室内空气从循环管道2的回风口回流后再通过循环管道2的送风口吹向养殖池A的水面；所述送风口的轴线垂直于水平面。
盘管32设置在循环管道2内部，冷热水机组1与盘管32连接并形成载冷剂介质循环回路，冷热水机组1用于驱动载冷剂介质循环回路上的载冷剂介质流动，冷热水机组1还用于调节所述载冷剂介质的温度。具体的，冷热水机组1内置有载冷剂介质循环泵以驱动载冷剂介质循环回路上的载冷剂介质流动。
本实施方式中，通过冷热水机组1调节载冷剂介质温度，然后通过载冷剂介质在盘管32中与回风换热从而调节回风温度。本实施方式中，通过风机31对室内空气进行循环时，送风口朝向养殖池A水面出风，从而实现养殖池A水面新补充的水与回风快速换热，实现对新补充的水的快速升温或者降温，从而实现养殖池A换水过程中的水温快速调控，且该种调控并不需要增加额外的控温组件，直接实现了通过现有的空调机兼顾室温调节和水温调节，有利于节约能耗，降低养殖场改造成本。
本实施方式中，所述循环管道2包括回风管21和送风管22。送风管22竖直设置，其朝向养殖池A的一端作为循环管道2的送风口，以便竖直向养殖池A水面送风。具体的，本实施方式中，风机31设置在回风管21和送风管22之间，如此通过送风管22的竖直设置，降低了风机31出风到养殖池水面的距离，从而有利于减少风机31出风在到水面之前的温度散失，提高回风对水面的温度调节效率。
回风管21与送风管22连通，回风口设置在回风管21上。本实施方式中，可进一步设置回风口轴线位于水平面上，如此，通过回风口在水平方向上吸风，有利于扩大吸风面积，同时通过吸风方向和出风方向的相互垂直提高室内扰流效果，从而提高室内温度的均衡。
由于热空气上升冷空气下降的特性，室内温度由下至上逐渐升高。本实施方式中，可根据养殖场的高度设置回风口数量，如果养殖场较低则设置一个回风口；如果养殖场较高则设置多个高低位置不同的回风口，以便根据温度调控需求控制不同回风口回风以实现不同的回风温度。
本实施方式中，当回风口设置为多个时，最高处的回风口距离室内顶部的距离小于或等于0.5米，以保证室内上空的热风回流，提高室内空气循环效果。具体实施时，最高处的回风口距离室内顶部的距离越小越好。最低处的回风口距离养殖池水面在3.3-3.7米之间，具体可设置为3.5米，避免回风干扰养殖场内低空活动，方便养殖，并且夏季回风温度较为合适。本实施地方中，回风口轴线水平设置也进一步保证了多个回风口回风区域的分层，方便控制回风温度。
具体实施时，如果养殖场低于6米，则设置一个回风口；如果养殖场高于6米，则设置两个回风口，且两个回风口轴线之间的垂直距离不少于2米，以保证两个回风口对应的回风区域在温度上明显分层。例如，本实施方式中，可在冬季使用上方的回风口，实现较热室内空气回流，降低回风加热成本；可在夏季使用下方的回风口，实现较冷室内空气回流，降低回风降温成本。
本实施方式中，所述送风管22为伸缩管道，随着送风管22的伸缩，所述送风口距离养殖池A水面的距离为1.5米到2米。本实施方式中的循环水淡水鱼养殖送风空调系统设有夏季工作状态和冬季工作状态，夏季工作状态下所述送风口距离养殖池A水面的距离大于冬季工作状态下所述送风口距离养殖池A水面的距离。如此，可在冬季控制送风管22伸展，使得送风口较为靠近水面，比如距离为1.5米，以便减少送风口到水面距离，避免出风由于温度较高在于水面换热前上升，保证回风与水面换热效果。在夏季时回风通过降温可实现低于室内空气的温度，从而送风口的出风温度较低可进一步下沉到水面实现回风与水面的充分换热，此时可控制送风管22收缩，使得送风口较为远离水面，比如距离为2米，以便保留充足的低空活动空间，避免送风管22干扰养殖场内的人员活动。
送风管22可采用现有的任一种方式进行伸缩，如图1所示，送风管22采用风琴管，可通过吊索连接分流部4和设置在房顶上的电机和滑轮，从而通过吊索收放实现风琴管的伸缩。
同时，本实施方式中通过送风管22的收缩进一步灵活控制送风管22对养殖场内低空环境的干扰。
本实施方式中，送风管22外部包覆有保温层，内壁设有隔水层，以避免外部冷凝水和盘管32上滴落的冷凝水腐蚀送风管22。且本实施方式中，风机盘管3还包括壳体，所述壳体的进风端通过软连接帆布与回风管21连接，以有效减少噪音；所述壳体的出风端通过变截面结构33与送风管22连接，具体实施时，作为送风管22的伸缩风琴管可通过变截面结构33与所述壳体实现法兰连接，保证连接的可靠性；风机31和盘管32均设置在壳体内部，盘管32内的载冷剂介质在水平面上流动，且盘管32位于送风管22的轴线方向上，使得载冷剂介质的流动面垂直于送风方向，从而提高载冷剂介质与回风的换热面积和换热效果。
本实施方式中，所述循环管道2的送风口处设有分流部4，循环管道2送风口输出的气流通过分流部4吹向养殖池水面。所述分流部4包括同轴设置且直径顺序减小的第一椎管41、第二椎管42和第三椎管43。第一椎管41、第二椎管42和第三椎管43均阔口端朝向养殖池水面。所述分流部4与送风管22同轴设置，且分流部4的中心轴位于养殖池的中心位置。如此，通过多个椎管由内至外依次渐扩，使得送风管22的出风由内致外分层与椎管对应的三层，且三层出风通过对应的椎管约束风向，从而实现出风对整个养殖池A水面的覆盖，实现出风与养殖池A整个水面的充分换热，从而提高通过出风调整补给水温度的效果。
本实施方式中，第一椎管41的阔口端直径、第二椎管42的阔口端直径和第三椎管43的阔口端直径的比例为14:8:3，所述第一椎管41的阔口端直径＝养殖池A的直径/8。第一椎管41渐扩方向与竖直方向的夹角为65°，第二椎管42渐扩方向与竖直方向的夹角为55°，第三椎管43渐扩方向与竖直方向的夹角为45°。本实施方式通过数据验证，当分流部4的中心轴线位于养殖池A的中心位置时，可在风机31任意档位下实现送风管22出风对养殖池A整个水面的覆盖，并保证整个水面上的风速均匀，实现出风与水面的均匀换热。
本实施方式中提供的循环水淡水鱼养殖送风空调系统还包括PLC控制器，所述冷热水机组1包括至少一台定频压缩机和一台变频压缩机；所述PLC控制用于根据养殖池A的供水温度、供水流速、回风温度和回风流速计算冷热水机组1的压缩功率目标值Q，PLC控制器分别连接各定频压缩机和变频压缩机，PLC控制n台定频压缩机工作，并控制变频压缩机以功率p工作，Q＝n×p0+p，其中p0为定频压缩机的工作频率。
具体的，所述的循环水淡水鱼养殖送风空调系统的控制方法包括以下步骤：
S1、根据养殖池A的供水温度、供水流速、回风温度和回风流速计算冷热水机组1的压缩功率目标值Q。值得注意的是，供水温度、供水流速、回风温度和回风流速均可通过传感器检测获得，供水温度、供水流速、回风温度和回风流速已知的情况下，压缩功率目标值Q的计算为现有技术，在此不做赘述。
S2、将压缩功率目标值Q与冷热水机组1当前压缩功率Q'比较，根据Q'与Q之间的差值调整定频压缩机和变频压缩机的工作状态，使得冷热水机组1的压缩功率趋向于压缩功率目标值Q。
S2中，假设冷热水机组1包含一台定频压缩机和一台变频压缩机，冷热水机组1的当前工作状态为定频压缩机和变频压缩机同时工作，且变频压缩机的工作功率为p1；
如果Q<Q'，且Q'-Q>p1，则控制定频压缩机停止工作，然后控制变频压缩机调整功率为Q；
如果Q<Q'，且Q'-Q≤p1，则控制变频压缩机调整功率为p1-(Q'-Q)；
如果Q>Q'，则控制变频压缩机调整功率为p1+Q-Q'。
本实施方式中，所述定频压缩机采用高压定频双级离心式压缩机，所述变频压缩机采用变频螺杆式压缩机，以提高系统工作稳定性和工作状态切换效率。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种循环水淡水鱼养殖送风空调系统，其特征在于，包括：冷热水机组（1）、循环管道（2）和风机盘管（3），风机盘管（3）作为冷热水机组（1）的末端装置，其包括风机（31）和盘管（32）；
循环管道（2）设置在养殖池（A）上方，风机（31）和盘管（32）均设置在循环管道（2）内，风机（31）启动时，室内空气从循环管道（2）的回风口回流后再通过循环管道（2）的送风口吹向养殖池（A）的水面；所述送风口的轴线垂直于水平面；
冷热水机组（1）与盘管（32）连接并形成载冷剂介质循环回路，冷热水机组（1）通过内置的载冷剂介质循环泵驱动载冷剂介质循环回路上的载冷剂介质流动，冷热水机组（1）还用于调节所述载冷剂介质的温度；
所述循环管道（2）包括回风管（21）和送风管（22）；送风管（22）竖直设置，其朝向养殖池（A）的一端作为循环管道（2）的送风口；回风管（21）与送风管（22）连通，回风口设置在回风管（21）上，所述回风口设有两个，高处的回风口距离室内顶部的距离小于或等于0.5米，低处的回风口距离养殖池水面在3.3-3.7米之间，且两个回风口轴线之间在竖直方向上的垂直距离不少于2米；
所述送风管（22）为伸缩管道，随着送风管（22）的伸缩，所述送风口距离养殖池水面的距离为1.5米到2米；所述循环水淡水鱼养殖送风空调系统设有夏季工作状态和冬季工作状态，夏季工作状态下所述送风口距离养殖池水面的距离大于冬季工作状态下所述送风口距离养殖池水面的距离；
所述循环管道（2）的送风口处设有分流部（4），循环管道（2）送风口输出的气流通过分流部（4）吹向养殖池水面；所述分流部（4）包括同轴设置且直径顺序减小的第一椎管（41）、第二椎管（42）和第三椎管（43），第一椎管（41）、第二椎管（42）和第三椎管（43）均阔口端朝向养殖池水面，且第一椎管（41）的阔口端直径、第二椎管（42）的阔口端直径和第三椎管（43）的阔口端直径的比例为14:8:3，第一椎管（41）渐扩方向与竖直方向的夹角为65°，第二椎管（42）渐扩方向与竖直方向的夹角为55°，第三椎管（43）渐扩方向与竖直方向的夹角为45°；所述分流部（4）的中心轴线与送风管（22）的中心轴线重合。
2.如权利要求1所述的循环水淡水鱼养殖送风空调系统，其特征在于，风机盘管（3）还包括壳体，所述壳体的进风端通过软连接帆布与回风管（21）连接，所述壳体的出风端通过变截面结构（33）与送风管（22）连接；风机（31）和盘管（32）均设置在壳体内部，盘管（32）位于送风管（22）的轴线方向上，且盘管（32）内的载冷剂介质在水平面上流动。
3.如权利要求1所述的循环水淡水鱼养殖送风空调系统，其特征在于，各回风口的轴线均位于水平方向上。
4.如权利要求1所述的循环水淡水鱼养殖送风空调系统，其特征在于，所述第一椎管（41）的阔口端直径=养殖池（A）的直径/8。
5.如权利要求1至4任一项所述的循环水淡水鱼养殖送风空调系统，其特征在于，还包括PLC控制器，所述冷热水机组（1）包括至少一台定频压缩机和一台变频压缩机；所述PLC控制器用于根据养殖池（A）的供水温度、供水流速、回风温度和回风流速计算冷热水机组（1）的压缩功率目标值Q，PLC控制器分别连接各定频压缩机和变频压缩机，PLC控制器控制n台定频压缩机工作，并控制变频压缩机以功率p工作，Q=n×p 0 +p，其中p 0 为定频压缩机的工作频率。
6.如权利要求5所述的循环水淡水鱼养殖送风空调系统，其特征在于，所述定频压缩机采用高压定频双级离心式压缩机，所述变频压缩机采用变频螺杆式压缩机；各回风口处设有过滤装置（5）。
7.一种如权利要求5所述的循环水淡水鱼养殖送风空调系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据养殖池（A）的供水温度、供水流速、回风温度和回风流速计算冷热水机组（1）的压缩功率目标值Q；
S2、将压缩功率目标值Q与冷热水机组（1）当前压缩功率Q'比较，根据Q'与Q之间的差值调整定频压缩机和变频压缩机的工作状态，使得冷热水机组（1）的压缩功率趋向于压缩功率目标值Q。
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