CN211353537U - 一种养鸡场多级热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及能源回收技术领域，具体涉及一种养鸡场多级热回收系统，包括鸡舍、一级热回收模块和二级热回收模块；一级热回收模块包括安装在鸡舍进风侧的进风侧换热器和安装在鸡舍出风侧的出风侧换热器，进风侧换热器通过制冷剂管道与出风侧换热器连通以形成制冷剂闭环回路；二级热回收模块包括蓄热水箱、安装在出风侧换热器的出风侧的空气源热泵机组以及多个安装在鸡舍内部的热交换末端设备；出风侧换热器的出风侧通过封闭管道与空气源热泵机组密封连通；通过设置一级热回收模块和二级热回收模块，从而充分回收鸡舍内排出气体的热量，从而降低供暖能耗和减少饲料的投放量，提高饲养质量，减少环境污染。

Description

一种养鸡场多级热回收系统

技术领域

本实用新型涉及能源回收技术领域，具体涉及一种养鸡场多级热回收系统。

背景技术

在畜牧行业中，建造一个温度适宜、生长舒适的生长环境尤为重要。以鸡类家禽为例，鸡按照生长阶段不同可以分为成鸡和雏鸡，而成鸡和雏鸡最适宜生长的环境以及饲养方法也会有所不同。

针对成鸡来说，要保持鸡舍内的温度在15℃以上，在不增设采暖设备的情况下，可以通过增加饲料的喂养量，来提高鸡的本身御寒能力，每只鸡的每天的饲料增加量约为0.1元，饲养成本较高；而另外一种方法，采用燃煤锅炉或空气源热泵加热热水作为热源，通过鸡舍的散热片与空气进行换热，换热后的热气流通鸡舍内部后直接对外进行排放，排出的气体中会伴随着鸡毛等杂物，并且还会夹带一些有害气体，会对环境造成污染。

针对雏鸡而言，由于雏鸡鸡舍的温度要求为35-37℃，必须采用供暖设备来保持环境温度，目前的供暖设备与成鸡所采用的供暖设备相同，主要用燃煤锅炉或空气源热泵加热热水作为热源，通过散热片进行供热。在实际应用中，供暖设备所提供的热风在流经鸡舍后，热风中的热能仅有一部分进行了换热，而从鸡舍排出的废气中还存在较多的热能，直接排放到外界就会造成能源的浪费，间接影响到供暖成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种环保、热能利用效率高的养鸡场多级热回收系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：本申请提供一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：包括鸡舍、一级热回收模块和二级热回收模块；一级热回收模块包括安装在鸡舍进风侧的进风侧换热器和安装在鸡舍出风侧的出风侧换热器，进风侧换热器通过制冷剂管道与出风侧换热器连通以形成制冷剂闭环回路；二级热回收模块包括蓄热水箱、安装在出风侧换热器的出风侧的空气源热泵机组以及多个安装在鸡舍内部的热交换末端设备，各个热交换末端设备均通过供热水管与蓄热水箱连通以形成闭环供热水路，空气源热泵机组通过加热管道与蓄热水箱闭环连接；

出风侧换热器的出风侧通过封闭管道与空气源热泵机组密封连通。

其中，进风侧换热器和出风侧换热器之间设置有泵柜组件，泵柜组件的一端部与进风侧换热器连通，另一端与出风侧换热器连通。

其中，二级热回收模块还包括热源主机，热源主机通过加热管道与蓄热水箱闭环连接。

其中，鸡舍的进风侧设置有进风侧过滤器或/和鸡舍的出风侧设置有出风侧过滤器。

其中，鸡舍的进风口固定安装有进风侧电动风阀。

其中，进风侧过滤器、进风侧换热器和进风侧电动风阀从外到内依次设置在鸡舍的进风侧。

其中，鸡舍的出风口固定安装有出风侧电动风阀或重力风阀。

其中，出风侧电动风阀、出风侧过滤器和出风侧换热器从内到外依次设置在鸡舍的进风侧。

其中，鸡舍内设置有用于检测气体浓度的气体传感器、用于检测鸡舍内部湿度的湿度传感器和用于检测鸡舍内部环境温度的室内温度传感器；鸡舍外部设置有用于检测室外环境温度的室外温度传感器；蓄热水箱设置有用于检测其内部水温的水温传感器。

其中，气体传感器为用于检测CO2气体浓度的CO2气体传感器、用于检测NH3气体浓度的NH3气体传感器、用于检测H2S气体浓度的H2S气体传感器中的其中一种或一种以上的组合。

本实用新型的有益效果：本申请的养鸡场多级热回收系统的工作过程为：室外低温新风首先在进风侧换热器与换热器内的制冷剂进行换热，从而使换热器中制冷剂放热发生状态变化，制冷剂由气态冷凝为液态制冷剂，新风从换热器中吸收热量变成洁净的中温新风，随后中温新风进入鸡舍内，从而对鸡舍内的温度进行调节以及对鸡舍内的高温混浊空气进行更替，中温新风变成高温浑浊有害空气，在空气源热泵机组的抽风风机的带动下，高温浑浊有害空气会先经过出风侧换热器，高温浑浊有害空气与出风侧换热器进行热交换，降温成为中温混浊气体，排出至二级热回收模块中，同时出风侧换热器中的制冷剂吸热蒸发为气态制冷剂，通过气态制冷剂连接管回到进风侧换热器中，完成一级热能回收，中温混浊气体通过封闭管道进入二级热回收模块的空气源热泵机组中，中温混浊气体流经空气源热泵机组的蒸发器中，与蒸发器中的制冷剂进行换热，进一步回收热量，变成低温混浊的气体排出到室外空气中，充分利用中温混浊气体的余热，同时空气源热泵机组的蒸发器将吸收的热量用于对蓄热水箱内的热水进行加热，从而实现二级热能回收，蓄热水箱内的热水通过供热水管输送至各个热交换末端设备进一步调节鸡舍内的温度；另外，进风侧换热器与出风侧换热器之间通过制冷剂闭环回路连通，制冷剂循环流动，更为环保；

本申请的热回收系统填补鸡舍内能量回收的空白，一级热回收模块的热回收效率能够达到45％；一级热回收后，出风温度依然较高，经过二级热回收系统，能够再回收部分热量，热回收效率再增加12.5％，出风温度进一步下降，热能进一步回收，充分回收鸡舍内排出气体的热量，从而降低能耗，减少养鸡场的运营费用，通过能量回收保温，可以减少饲料的投放量，提高饲养质量。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本实施例的一种养鸡场多级热回收系统的流程图。

附图标记：鸡舍1，进风侧过滤器21，出风侧过滤器22，进风侧换热器31，出风侧换热器32，制冷剂管道300，进风侧电动风阀41，出风侧电动风阀42，热交换末端设备5，空气源热泵机组6，加热管道60，蓄热水箱7，供热水管70，热源主机8，泵柜组件9，封闭管道10。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型的一种养鸡场多级热回收系统的具体实施方式，如图1所示，包括鸡舍1、一级热回收模块和二级热回收模块。

作为改进的是，一级热回收模块包括安装在鸡舍1进风侧的进风侧换热器31和安装在鸡舍1出风侧的出风侧换热器32，进风侧换热器31通过制冷剂管道300与出风侧换热器32连通以形成制冷剂闭环回路。具体地，一级热回收模块是以制冷剂为换热介质的回收模块。进风侧换热器31和出风侧换热器32之间设置有泵柜组件9，泵柜组件9的一端部与进风侧换热器31连通，另一端与出风侧换热器32连通，泵柜组件9包括制冷剂泵(未画出)、储液罐(未画出)和电控盒(未画出)。进风侧换热器31中的冷凝剂温度较高，通过放热冷凝后，经过制冷剂管道300进入出风侧换热器32，制冷剂在换热器吸热蒸发后，经过制冷剂管道300再进入进风侧换热器31进行放热，从而形成整个制冷剂闭环回路，通过制冷剂作为换热介质循环换热。该热回收模块环保，能够最大限度地对热风中的热量进行回收。

在本实施例中，二级热回收模块实质上是以水作为介质的热回收模块。二级热回收模块包括蓄热水箱7、安装在出风侧换热器32的出风侧的空气源热泵机组6以及多个安装在鸡舍1内部的热交换末端设备5，各个热交换末端设备5均通过供热水管70与蓄热水箱7连通以形成闭环供热水路，空气源热泵机组6通过加热管道60与蓄热水箱7闭环连接。为了确保蓄热水箱7内的水温，在回收热能不足以供给蓄热水箱7进行加热保温的情况下，能够将水箱内的热水保持在一定温度，二级热回收模块还包括热源主机8，热源主机8通过加热管道60与蓄热水箱7闭环连接，热源主机8能够单独对蓄热水箱7内的水进行加热或者降温，能够保持整个供暖系统的正常工作，提高稳定性。空气源热泵机组的设置(小功率采暖设备)，能够实现在较低温度下的热回收用于供暖，从而减少热源主机8(大功率设备)的使用数量，降低投资成本。二级热回收模块的换热过程为：利用空气源热泵机组6将低于10℃的废气进行回收，从而更充分实现鸡舍1内的高温空气的热回收，热回收的热量通过水泵进行输送并用于加热蓄热水箱7内的循环水，蓄热水箱7内的热水，通过供热水管70将热水输送到各个热交换末端设备5给鸡舍1供暖，然后降温后的热水再通过供热水管70回到蓄热水箱7内，从而实现二次热回收。

在本实施例中，为了能够自动控制进出鸡舍1的风量，鸡舍1的进风口固定安装有进风侧电动风阀41以及鸡舍1的出风口固定安装有出风侧电动风阀42，同时也为了寒冷季节的鸡舍保温问题，可选用电动风阀或重力风阀。另外，为了能够将风所夹带的粉尘、有害气体等污染物进行清除，鸡舍1的进风侧和出风侧分别设置有进风侧过滤器21和出风侧过滤器22。作为另外的一个改进，出风侧换热器32的出风侧通过封闭管道10与空气源热泵机组6密封连通，将一级热回收模块与二级热回收模块通过封闭管道10进行连通，从而形成以风作为换热介质的热回收模块。以风作为换热媒介的过程如下：室外低温新风经过进风侧过滤器21过滤，在进风侧换热器31处与制冷剂间接换热，从而制冷剂温度降低后，新风升温变成高温洁净新风，高温洁净新风经过进风侧电动风阀41进入鸡舍1内从而对鸡舍1内的温度进行调节，高温洁净新风转变成鸡舍1内的高温浑浊有害空气，随后高温浑浊有害空气在空气源热泵机组6的抽风风机的带动下，先经过出风侧电动风阀42，再经过出风侧过滤器22过滤掉鸡毛等鸡舍1赃物，在出风侧换热器32处进行换热，从而使制冷剂升温，高温浑浊有害空气内的热能被出风侧换热器32进行回收，高温浑浊有害空气(如37℃)降温变成低温空气(如20℃)，最后，低温空气通过封闭管道10进入二级热回收模块进行二次热回收。

为了进一步提高过滤质量，进风侧过滤器21、进风侧换热器31和进风侧电动风阀41从外到内依次设置在鸡舍1的进风侧；出风侧电动风阀42、出风侧过滤器22和出风侧换热器32从内到外依次设置在鸡舍1的进风侧。

本申请的养鸡场多级热回收系统的工作过程为：室外低温新风首先经过进风侧过滤器21过滤，变成洁净低温新风，再与进风侧换热器31进行热交换，从进风侧换热器31中吸收热量变成洁净的中温新风，进入到鸡舍1内，置换出鸡舍1内的高温混浊空气，降低有害气体浓度，同时进风侧换热器31中制冷剂放热发生状态变化，由气态制冷剂冷凝为液态制冷剂，由泵柜组件9中的制冷剂泵将液态制冷剂加压输送到出风侧换热器32中。随着鸡舍1内鸡的呼吸作用吸入氧气排出二氧化碳，鸡舍1内的二氧化碳的浓度不断增加，同时鸡会产生粪便，粪便中含有较多的有害气体如NH₃、H₂S等，有害气体含量不断增加，当有害气体含量达到或高于设定浓度上限时，开启空气源热泵机组6，在空气源热泵机组6的抽风风机的带动下，高温浑浊有害空气会先经过出风侧换热器32，与出风侧换热器32进行热交换，降温成为中温混浊气体，排出到室外环境中，同时出风侧换热器32中的制冷剂吸热蒸发为气态制冷剂，通过气态制冷剂连接管回到进风侧换热器31中，完成一级热能回收。最后，中温混浊气体通过封闭管道10进入二级热回收模块，在空气源热泵机组6的抽风机的作用下，加热空气源热泵机组6的蒸发器内的制冷剂，进一步回收热量，中温混浊气体变成低温混浊的气体排出到室外空气中，同时空气源热泵机组6的蒸发器中的制冷剂吸热蒸发为气态制冷剂，回到空气源热泵机组6的压缩机中，经压缩机压缩后变成高温高压气态制冷剂，送到蓄热水箱7附近的换热器，从而加热蓄热水箱7中的水，蓄热水箱7内的热水依照鸡舍1内的温度需求，通过水泵将热水通过供热水管70输送至各个热交换末端设备5进一步调节鸡舍1内的温度，实现二级热能回收。

本实施例的热回收系统填补鸡舍1内能量回收的空白，一级热回收模块的热回收效率能够达到45％；一级热回收后，出风温度依然较高，经过二级热回收系统，能够再回收部分热量，热回收效率再增加12.5％，出风温度进一步下降，热能进一步回收，充分回收鸡舍1内排出气体的热量，从而降低能耗，减少养鸡场的运营费用，通过能量回收保温，可以减少饲料的投放量，提高饲养质量。

在本实施例中，为了进一步提高热回收系统的自动化程度，可以通过在回收系统设置控制器，通过控制器与各控制部件进行电连接，从而提高回收系统的自动化程度。具体地，鸡舍1内设置有用于检测气体浓度的气体传感器、用于检测鸡舍1内部湿度的湿度传感器和用于检测鸡舍1内部环境温度的室内温度传感器；鸡舍1外部设置有用于检测室外环境温度的室外温度传感器；蓄热水箱7设置有用于检测其内部水温的水温传感器。具体地，气体传感器为用于检测CO2气体浓度的CO2气体传感器、用于检测NH3气体浓度的NH3气体传感器、用于检测H2S气体浓度的H2S气体传感器中的其中一种或一种以上的组合。

在换气模式下，控制器通过气体传感器实时检测鸡舍1内有害气体的浓度，并与控制器所设定的目标浓度比对，当浓度大于设定目标值时，立即启动空气源热泵机组6，同时打开进风侧电动风阀41，开始引入室外低温新风，并排除鸡舍1内的污浊空气，当有害气体CO2和NH3传感器检测到有害气体的浓度低于设定目标时，停止换气模式。在换新风模式下，室外温度传感器实时检测室外环境温度T_外，室内温度传感器实时检测室内环境温度T_内，当T_外≤T_内-5时，开启泵柜组件9。在蓄热模式下，水温传感器实时检测蓄热水箱7的水温T水箱，并与设定目标温度比对，当T_水箱≤设定目标水温时，立即启动供水水泵，10秒钟后，开启空气源热泵机组6或热源主机8，运行制热模式，给水箱中的水加热，当T_水箱≥目标水温+1℃时停止空气源热泵机组6或热源主机8运行。在供暖模式下，室内温度传感器T_内，并与设定目标温度比对，如果T_内≤目标温度-默认偏离值时，立即开启循坏水泵，向鸡舍1室内进行供热，当T_内＞目标温度时，停止热交换末端设备5的运行，当所有热交换末端设备5都关闭后，再关闭循环水泵。

湿膜制冷的原理是水分蒸发吸热，空气相对湿度越低，水分蒸发越多，带走的热量越多，制冷效果越好，相反相对湿度越高，水分蒸发越少，带走的热量越少，制冷效果越差，当相对湿度达到100％以后，不会再有水分蒸发，根本没有制冷能力。夏天梅雨季节就是空气相对湿度较大的情形，湿膜制冷效果差，湿膜已经不再有降温作用，鸡舍内的温度较高，不能创造舒适环境，成鸡易患病，造成损失，传统的处理方法是加大鸡舍内的通风量，消除不舒适感，但效果不是非常好。在相同状况下，现在的处理方案是开启空气源热泵机组6(能力不足时同时启动热泵主机8)的制冷除湿模式，给水箱的水降温后再通过热交换末端设备给鸡舍1室内降温除湿，创造更舒适的环境温、湿度，保证产蛋率。

举例说明：一级热回收的效率可以达到45％以上；例如：室外环境温度是-15℃，室内环境温度是25℃，鸡舍内最小换新风量要求为：0.372*10000*1＝3720m3/h；热量损失计算如下：

(1)换新风漏热量(Q1)应按下式计算：

Q₁＝Cw*ρ*V(Tn–Ts)/860＝室内环境吸收的热量(kW)＝69.14；

Cw＝空气比热[kcal/(kg·℃)]，空气的比热＝1.4×103J/(kg·℃)≈0.33kcal/(kg·℃)，查相关资料或根据含水量而定；Cw＝0.333；

ρ＝室内环境空气密度(kg/m3)＝1.2；

V＝室内环境空气体积(m3)＝3720；

Ts＝室内环境温度(℃)＝25；

Tn＝室外环境温度(℃)＝-15。

在热量回收方面，一级热回收的效率：采用一级热回收后，实际进风温度能够提高到3.3℃；也就是说进风温度可以由-15℃被一级热回收加热到3.3℃，依照最小风量3720计算，可回收31.63kW的热量，热回收效率：31.63/69.14＝45.75％，能量回收效率能够达到45％以上。

二级热回收的效率：当室内外温度差为40℃(室内为25℃、室外侧为-15℃)，1级热回收后，进风侧升温到3.3℃，依照能量守恒原则，风量相等，出风侧的降温差也有18.3℃，降温后，出风温度是8.7℃。此时室外环境温度是-15℃，温差仍有23.7℃，蒸发侧环境温度每升高1℃，制热能力提升约1.5％，因此，利用出风作为空气源热泵机组蒸发器侧的循环风，对机组能力提升为：35.55％，可提供4.266kW的热量；二级热回收效率：4.266/69.14＝6.17％。

综上，一级和二级热回收总热量：31.11+4.266＝35.37kW总的热回收效率能达到51.82％。

在饲养成本方面，成鸡鸡舍1内温度要求是23-26℃，最低温度是13℃。13℃-23℃时，需要增加饲料的喂养量来维持机体的温度平衡，不会影响生长和产蛋，每只鸡的饲料投入量是0.1元/天；如果采用一级和二级热回收，每小时的耗电量为：5.5(主机功率)+0.5(冷媒泵功率)+0.5(供水水泵功率)+2.5(循环水泵功率)+6(20个末端产品功率)＝15kWh，电费：19*0.55*24＝198元；饲料成本：10000*0.1＝1000元，运营成本节约：70.2％。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：包括鸡舍、一级热回收模块和二级热回收模块；

所述一级热回收模块包括安装在鸡舍进风侧的进风侧换热器和安装在鸡舍出风侧的出风侧换热器，所述进风侧换热器通过制冷剂管道与出风侧换热器连通以形成制冷剂闭环回路；

所述二级热回收模块包括蓄热水箱、安装在出风侧换热器的出风侧的空气源热泵机组以及多个安装在鸡舍内部的热交换末端设备，各个热交换末端设备均通过供热水管与蓄热水箱连通以形成闭环供热水路，所述空气源热泵机组通过加热管道与蓄热水箱闭环连接；

所述出风侧换热器的出风侧通过封闭管道与空气源热泵机组密封连通。

2.根据权利要求1所述的一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：所述进风侧换热器和出风侧换热器之间设置有泵柜组件，所述泵柜组件的一端部与进风侧换热器连通，另一端与出风侧换热器连通。

3.根据权利要求1所述的一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：所述二级热回收模块还包括热源主机，所述热源主机通过所述加热管道与所述蓄热水箱闭环连接。

4.根据权利要求1所述的一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：所述鸡舍的进风侧设置有进风侧过滤器或/和鸡舍的出风侧设置有出风侧过滤器。

5.根据权利要求4所述的一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：所述鸡舍的进风口固定安装有进风侧电动风阀。

6.根据权利要求5所述的一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：所述进风侧过滤器、进风侧换热器和进风侧电动风阀从外到内依次设置在鸡舍的进风侧。

7.根据权利要求4所述的一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：所述鸡舍的出风口固定安装有出风侧电动风阀或重力风阀。

8.根据权利要求7所述的一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：所述出风侧电动风阀、出风侧过滤器和出风侧换热器从内到外依次设置在鸡舍的进风侧。

9.根据权利要求1所述的一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：所述鸡舍内设置有用于检测气体浓度的气体传感器、用于检测鸡舍内部湿度的湿度传感器和用于检测鸡舍内部环境温度的室内温度传感器；所述鸡舍外部设置有用于检测室外环境温度的室外温度传感器；所述蓄热水箱设置有用于检测其内部水温的水温传感器。

10.根据权利要求9所述的一种养鸡场多级热回收系统，其特征在于：所述气体传感器为用于检测CO₂气体浓度的CO₂气体传感器、用于检测NH₃气体浓度的NH₃气体传感器、用于检测H₂S气体浓度的H₂S气体传感器中的其中一种或一种以上的组合。

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