CN205299720U - 一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置。包括：集热器、水泵、蓄热水箱、双热源热泵机组、供暖水箱及热水供暖系统。本实用新型利用太阳能热泵装置进行甲鱼养殖温室的供暖供水，可有效节约常规能源，具有显著的节能减排效果与环保意义，具有良好的经济效益及环保生态效益；有效节约煤用量，实现CO2、SOX、NOX及粉尘的减排，环保生态效益十分显著，同时改善了农村居民生产和生活条件，促进了温室甲鱼养殖业的健康可持续发展。

Description

一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置
技术领域
本实用新型属于太阳能与热泵技术供暖领域，具体涉及一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置。
背景技术
太阳能热泵系统由太阳能集热器、热泵机组、蓄热器等设备有机组合而成。根据热泵蒸发器与太阳能集热器的结合形式可分为直膨式和非直膨式两大类，在直膨式系统中太阳能集热器和蒸发器合二为一；在非直膨式系统中太阳能集热器和热泵蒸发器相对独立工作，而非直膨式又可分为串联、并联和混联三种方式。
直膨式系统，制冷剂在集热/蒸发器中接受太阳辐射吸热而蒸发，之后制冷剂被压缩机压缩为高温高压的蒸汽，然后在冷凝器中释放热量加热水箱中的水后回到集热/蒸发器，形成循环。直膨式的结构可同时提高热泵机组和集热器的性能，其组成简洁，部件少，集热器效率和热泵COP高，但其制冷剂管路较长流动阻力大，无阳光时为空气源热泵运行方式，其性能受天气条件影响较大。
串联式系统，经过太阳能集热器后的低温热水作为热泵蒸发器的热源，经热泵将热量提升品质后通过冷凝器释放出来加以利用。串联式系统的本质为水源热泵，其COP较高，热泵低温热源所需要的热量全部需由太阳能提供，但连续阴雨天时需要使用辅助热源，
并联式系统，太阳能与热泵可相互独立工作，互为补充，两者既可单独运行，也可一起联合运行，运行方式灵活。并联式系统组成较为简洁，对原有的太阳能和热泵装置无需做很大改动即可组合使用，系统稳定性较高，但是热泵为空气源热泵，在环境气温较低时热泵COP较低，尤其在冬季制取高温热水时系统的效率较低。
混联式系统，在混联式系统中热泵机组设置了两个蒸发器，一为水源，一为空气源。系统的结构组成较为复杂，混联式系统既可以串联方式运行，也可以并联方式运行，运行方式灵活且系统的效率较高。
温室甲鱼养殖过程中需要保持温室温度在35℃、养殖池水温保持在30℃，目前的甲鱼养殖温室绝大部分沿用传统的小/土锅炉进行供暖和供热水，其存在明显的缺点：第一，消耗了大量的非可再生一次能源；第二，小/土锅炉效率低热损失大，能源浪费严重，同时产生的烟尘造成了环境空气污染。
针对上述问题，宜采用清洁可再生能源和高效节能技术来解决温室的供暖与供热水问题。本实用新型构建了采用太阳能和热泵技术有机结合应用的装置，主要利用太阳能并辅以热泵技术实现了温室耗能的能源清洁化与高效节能，该装置同时实现了温室的供暖和供热水需求。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置的技术方案，主要利用太阳能并辅以热泵技术实现了温室耗能的能源清洁化与高效节能，同时实现了温室的供暖和供热水需求的应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置。
所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于包括：集热器、水泵、蓄热水箱、双热源热泵机组、供暖水箱及热水供暖系统；所述集热器包括第一盘管换热器、第二盘管换热器、平板集热器及第一水泵；所述平板集热器一端通过两个阀门分别连至位于所述蓄热水箱内的第一盘管换热器和位于所述供暖水箱内的第二盘管换热器的一端，所述平板集热器另一端先连至第一水泵并通过两个阀门分别连至所述第一盘管换热器的另一端和第二盘管换热器的另一端；所述双热源热泵机组包括冷凝器和套管换热器；所述冷凝器连接所述套管换热器并联至位于所述蓄热水箱内的水源蒸发器；所述套管换热器内接一贯穿的导管，导管上端分别连至所述蓄热水箱的上端和供暖水箱的上端，导管下端通过第二水泵分别连至所述蓄热水箱的下端和供暖水箱的下端；所述热水供暖系统在养殖池内设有风机盘管，所述供暖水箱上端的冷水回流管连至所述风机盘管的一端，所述供暖水箱下端通过第三水泵及热水供暖管连至所述风机盘管的另一端。
所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述集热器包括两组平板集热器；所述集热器连至所述第一水泵一端的导管上还设有三个温度传感器及第一流量计；所述集热器的另一端导管上也设有三个温度传感器。
所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述蓄热水箱及供暖水箱外壳上分别均匀设置四个温度传感器。
所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述冷凝器包括压缩机、节流阀、空气源蒸发器和水源蒸发器；所述压缩机、节流阀和空气源蒸发器依次环状相连，所述空气源蒸发器连至所述压缩机和节流阀的两端均设有阀门；所述套管换热器设于所述压缩机与节流阀之间；所述压缩机与位于所述空气源蒸发器的上端阀门连接点通过一带阀门导管连至所述水源蒸发器一端，所述节流阀与位于所述空气源蒸发器的下端阀门连接点通过一带阀门的导管连至所述水源蒸发器另一端；所述套管换热器内接的贯穿的导管，在连至所述蓄热水箱及供暖水箱的上端之前还依次设有三个温度传感器及第二流量计。
所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述供暖水箱与冷水回流管的连接管上依次设有阀门、第三流量计及三个温度传感器；所述供暖水箱与所述第三水泵的连接管上设有水阀，所述热水供暖管上设有三个温度传感器。
所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述养殖池内设有若干均匀分布的温度传感器。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型利用太阳能热泵装置进行甲鱼养殖温室的供暖供水，可有效节约常规能源，具有显著的节能减排效果与环保意义，具有良好的经济效益及环保生态效益；有效节约煤用量，实现CO2、SOX、NOX及粉尘的减排，环保生态效益十分显著，同时改善了农村居民生产和生活条件，促进了温室甲鱼养殖业的健康可持续发展。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，包括：集热器1、水泵、蓄热水箱2、双热源热泵机组3、供暖水箱4及热水供暖系统；集热器1包括第一盘管换热器7、第二盘管换热器8、平板集热器5及第一水泵6；平板集热器5一端通过两个阀门分别连至位于蓄热水箱2内的第一盘管换热器7及位于供暖水箱4内的第二盘管换热器8的一端，平板集热器5另一端先连至第一水泵6并通过两个阀门分别连至第一盘管换热器7及第二盘管换热器8的另一端；双热源热泵机组3包括冷凝器及套管换热器13；冷凝器连接套管换热器13并联至位于蓄热水箱2内的水源蒸发器9；套管换热器13内接一贯穿的导管，导管上端分别连至蓄热水箱2及供暖水箱4的上端，导管下端通过第二水泵14分别连至蓄热水箱2及供暖水箱4的下端；热水供暖系统在养殖池19内设有风机盘管18，供暖水箱4上端的冷水回流管17连至风机盘管18的一端，供暖水箱4下端通过第三水泵15及热水供暖管16连至风机盘管18的另一端。
进一步的，集热器1包括两组平板集热器5；平板集热器5连至第一水泵6一端的导管上还设有三个温度传感器及第一流量计q1；平板集热器5的另一端导管上也设有三个温度传感器。优选的，采用太阳能集热介质。太阳能集热介质的循环方式为闭式循环，因此集热介质可采用特殊流体，如：乙二醇、丙三醇等水溶液，可起到防冻、防腐蚀和防结垢的目的，可延长设备的使用寿命，在实际使用过程中较为便捷，维护量少。
太阳辐射良好时可由太阳能单独运行进行供暖和供热水，可以实现太阳能的最大化利用，蓄热水箱用来储存太阳能的热能，并可向养殖池供给低温热水，同时可作为热泵的水源蒸发器的低温热源。
进一步的，蓄热水箱2及供暖水箱4外壳上分别均匀分布设有四个温度传感器。
进一步的，冷凝器包括压缩机10、节流阀12、空气源蒸发器11及水源蒸发器9；压缩机10、节流阀12及空气源蒸发器11依次环状相连，空气源蒸发器11连至压缩机10及节流阀12的两端均设有阀门；套管换热器13设于压缩机10与节流阀12之间；压缩机10与位于空气源蒸发器11的上端阀门连接点通过一带阀门导管连至水源蒸发器9一端，节流阀12与位于空气源蒸发器11的下端阀门连接点通过一带阀门导管连至水源蒸发器9另一端；套管换热器13内接的贯穿的导管，在连至所述蓄热水箱2及供暖水箱4的上端之前还依次设有三个温度传感器及第二流量计q2。水源蒸发器9内置于蓄热水箱2中，此时水源蒸发器9与蓄热水箱2中的低温热水以自然对流的方式进行换热，当环境气温较低时水源蒸发器9工作，此时为双热源热泵机组3运行形式，双热源热泵机组3COP较高；空气源蒸发器11则是在连续阴雨天无阳光水源蒸发器9无法工作的情况时使用，以保证系统的连续稳定运行。
进一步的，供暖水箱4与冷水回流管17的连接管上依次设有阀门、第三流量计q3及三个温度传感器；供暖水箱4与第三水泵15的连接管上设有水阀，热水供暖管16上设有三个温度传感器。
进一步的，养殖池19内设有若干均匀分布的温度传感器。
本实用新型中集热介质在第一水泵6的作用下强制循环在集热器1和盘管换热器中，将从集热器1吸收的热量传递给蓄热水箱2或者供暖水箱4中的水。蓄热水箱2中的可得到30℃低温热，其既可以供给养殖池19进行换水所需，也可以作为低温热源供给热泵的水源蒸发器9；当太阳光照特别好的时候供暖水箱4可得到60℃的中高温热水进行供暖。
双热源热泵机组3的水源蒸发器9内置于蓄热水箱2中，水源蒸发器9和空气源蒸发器11为并联结构，热泵的冷凝器则内置于套管换热器13中，在循环泵的作用下可以将供暖水箱4或者蓄热水箱2中的水送至套管换热器13中被热泵冷凝器加热得到热水，供暖水箱4得到是60℃的中高温热水进行供暖，蓄热水箱2则是得到30℃低温热水供给养殖池19进行换水所需。
供暖水箱4中的热水通过供暖泵送至温室中的各个风机盘管18中进行换热以维持温室的温度稳定。
以1个480m2温室利用太阳能热泵装置进行供暖供水进行计算，具体的效益如下：
1、经济效益：1个480m2温室年可节约标煤20.2吨，年可节约燃煤费用约1.6万元。
2、环保生态效益：1个480m2温室应用太阳能热泵装置年可节约标煤20.2吨，相应的年CO2减排量为445吨，年SOX减排量为3.14吨，NOX减排量为166千克，粉尘减排量为204千克。
本实用新型提供的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置：
1）设备结构的科学设计可以实现太阳能和热泵的各自单独运行，以太阳能为主热泵为辅，可以最大限度的利用太阳能，实现清洁可再生能源的利用；
2）冬季工况下利用太阳能制取低温热水为热泵水源蒸发器提供热源，通过热泵来制取高温热水进行供暖，此时太阳能、热泵和系统的均可获得较高的效率；
3）连续阴雨天时装置也可以实现连续稳定运行，保证温室供暖供水的不间断；
4）通过蓄热水箱和供暖水箱的设置实现了太阳能的储存、向温室供暖和供水的功能。
利用太阳能热泵装置进行甲鱼养殖温室的供暖供水，可有效节约常规能源，具有显著的节能减排效果与环保意义，具有良好的经济效益及环保生态效益；有效节约煤用量，实现CO2、SOX、NOX及粉尘的减排，环保生态效益十分显著，同时改善了农村居民生产和生活条件，促进了温室甲鱼养殖业的健康可持续发展。
本文虽然已经给出了本实用新型的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施案例作为本实用新型权利范围的限定。

Claims (6)

1.一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于包括：集热器、水泵、蓄热水箱、双热源热泵机组、供暖水箱及热水供暖系统；所述集热器包括第一盘管换热器、第二盘管换热器、平板集热器及第一水泵；所述平板集热器一端通过两个阀门分别连至位于所述蓄热水箱内的第一盘管换热器和位于所述供暖水箱内的第二盘管换热器的一端，所述平板集热器另一端先连至第一水泵并通过两个阀门分别连至所述第一盘管换热器的另一端和第二盘管换热器的另一端；所述双热源热泵机组包括冷凝器和套管换热器；所述冷凝器连接所述套管换热器并联至位于所述蓄热水箱内的水源蒸发器；所述套管换热器内接一贯穿的导管，导管上端分别连至所述蓄热水箱的上端和供暖水箱的上端，导管下端通过第二水泵分别连至所述蓄热水箱的下端和供暖水箱的下端；所述热水供暖系统在养殖池内设有风机盘管，所述供暖水箱上端的冷水回流管连至所述风机盘管的一端，所述供暖水箱下端通过第三水泵及热水供暖管连至所述风机盘管的另一端。
2.如权利要求1所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述集热器包括两组平板集热器；所述集热器连至所述第一水泵一端的导管上还设有三个温度传感器及第一流量计；所述集热器的另一端导管上也设有三个温度传感器。
3.如权利要求1所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述蓄热水箱及供暖水箱外壳上分别均匀设置四个温度传感器。
4.如权利要求1所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述冷凝器包括压缩机、节流阀、空气源蒸发器和水源蒸发器；所述压缩机、节流阀和空气源蒸发器依次环状相连，所述空气源蒸发器连至所述压缩机和节流阀的两端均设有阀门；所述套管换热器设于所述压缩机与节流阀之间；所述压缩机与位于所述空气源蒸发器的上端阀门连接点通过一带阀门导管连至所述水源蒸发器一端，所述节流阀与位于所述空气源蒸发器的下端阀门连接点通过一带阀门的导管连至所述水源蒸发器另一端；所述套管换热器内接的贯穿的导管，在连至所述蓄热水箱及供暖水箱的上端之前还依次设有三个温度传感器及第二流量计。
5.如权利要求1所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述供暖水箱与冷水回流管的连接管上依次设有阀门、第三流量计及三个温度传感器；所述供暖水箱与所述第三水泵的连接管上设有水阀，所述热水供暖管上设有三个温度传感器。
6.如权利要求1所述的一种应用于甲鱼养殖温室的多功能太阳能热泵装置，其特征在于所述养殖池内设有若干均匀分布的温度传感器。
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CN108064704A (zh) * 2018-02-06 2018-05-25 代彦霞 一种牲畜养殖用供暖装置
CN108981189A (zh) * 2018-09-07 2018-12-11 白冰 一种蓄热蓄冷循环系统
CN110063291A (zh) * 2019-04-11 2019-07-30 同济大学 一种风水双热源热泵型水产养殖土塘温控系统

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