CN217389714U - 恒温养殖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种恒温养殖系统。该恒温养殖系统中的引水管与换热系统的第一进水口和/或热泵系统的第一进水口相连通，排水管分别与换热系统的第一出水口和/或热泵系统的第一出水口相连通；恒温养殖池的进水口分别与换热系统的第二出水口和/或热泵系统的第二出水口相连通，以及恒温养殖池的出水口分别与换热系统的第二进水口和/或热泵系统的第二进水口相连通。本实施例通过热泵技术和换热技术的耦合，对温排水按照温度高低不同梯级加以利用，充分回收利用温排水余热，并实现对养殖池内水温的精确控制，并最大限度地降低能耗。

Description

恒温养殖系统

技术领域

本实用新型涉及核电技术领域，尤其涉及一种恒温养殖系统。

背景技术

不管是淡水养殖还是海水养殖，适宜温水养殖的水产对温度都有严格的要求，如海虾的适宜生长的海水温度为20℃～28℃，要保持海虾的成活率，养殖用海水最低在18℃以上，温度越高长得越快，但超过30℃就停止生长，自然条件海水温度，就限定了它的生长周期。

但现有的温排水养殖技术包括两种情况；其一，通过简单换热或直接利用温排水进行海水养殖，导致养殖池内的温度随季节变化波动较大，不能精确控制，在冬季水温较低时养殖池内甚至不能达到水产生长的适宜温度；其二，将温排水用作热泵系统的低温热源，通过海水源热泵系统制取较高的水温，然后通过与养殖池内池水的混合来应用于水产养殖的水温调节，此种方式虽然实现了对于养殖池内池水温度的调节控制，但对于温排水余热没有实现梯级利用，尤其在温排水温度高于养殖池内池水温度时，直接运行热泵对养殖池进行增温并不经济，会额外耗费大量电能。

实用新型内容

本实用新型提供了一种恒温养殖系统，实现了对养殖池中水温的精确控制，可以大大提高水产养殖的经济效益和降低能耗。

根据本实用新型的一方面，提供了一种恒温养殖系统，包括恒温养殖池、引水管和排水管，所述系统还包括：换热系统和/或热泵系统；

其中，所述引水管与所述换热系统的第一进水口和/或所述热泵系统的第一进水口相连通，所述排水管分别与所述换热系统的第一出水口和/或所述热泵系统的第一出水口相连通；所述恒温养殖池的进水口分别与所述换热系统的第二出水口和/或所述热泵系统的第二出水口相连通，以及所述恒温养殖池的出水口分别与所述换热系统的第二进水口和/或所述热泵系统的第二进水口相连通；

通过所述引水管将引入的温排水流入至所述换热系统和/或所述热泵系统，并通过所述换热系统和/或所述热泵系统对所述恒温养殖池中的池水进行热量传递，以使所述恒温养殖池中池水的当前温度调整至目标温度。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种恒温养殖的控制方法，包括：

获取恒温养殖池中池水的当前温度；

根据所述当前温度和目标温度确定换热系统和/或热泵系统的启动状态；

根据所述启动状态控制所述换热系统和/或所述热泵系统的运行。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本实用新型任一实施例所述的恒温养殖的控制方法。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本实用新型任一实施例所述的恒温养殖的控制方法。

本实用新型实施例的技术方案，通过热泵技术和换热技术的耦合，对温排水按照温度高低不同梯级加以利用，充分回收利用温排水余热，并实现对养殖池内水温的精确控制，在养殖池加热时段，温排水水温、恒温养殖池池内水温及恒温养殖池设定水温的不同，可分为温排水直接加热模式、热泵与换热器联合加热模式及热泵加热模式，最大限度降低能耗；同时在夏季高温时段所有加热模式均不投入，恒温养殖池内池水温度仍高于设定上限温度，需要降温时，还可以通过自然界海水换热及投运热泵来降低养殖池内池水温度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的一种核电厂发电系统的流程图；

图2是现有技术提供的一种常规压水堆核电站的原理流程图；

图3是本实用新型实施例提供的一种恒温养殖系统的结构框图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种恒温养殖系统的结构框图；

图5是本实用新型实施例提供的又一种恒温养殖系统的结构框图；

图6是本实用新型实施例提供的再一种恒温养殖系统的结构框图；

图7是本实用新型实施例提供的再一种恒温养殖系统的结构框图；

图8是本实用新型实施例提供的一种基于核电厂温排水余热利用的恒温养殖系统的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的另一种基于核电厂温排水余热利用的恒温养殖系统的结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的又一种基于核电厂温排水余热利用的恒温养殖系统的结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的一种恒温养殖的控制方法的流程图；

图12为本实用新型实施例提供的一种恒温养殖的控制装置的结构示意图；

图13是本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

电厂冷却水系统是将蒸汽驱动汽轮机发电后乏汽的冷凝热等乏热通过各种方式最终排入环境的系统，按乏热排入环境的方式不同，可分为风冷循环冷却塔式、水冷循环冷却塔式和直排式。在直排式中，由工厂排入受纳水体且温度比受纳水体环境温度高的冷却水也称之为温排水。

与火电厂相比，核电厂的热效率偏低，仅能将约三分之一左右的核裂变能转变为电能，其余能量以热的形式排入环境，故核电厂温排水具有流量大，温升高等特点，大量废热造成核电厂排水及其附近区域海水水温升高，改变水体环境质量，会对周边海域及生态环境产生一定影响。在温排水蕴含余热量长期远超过受纳水体的热环境容量的情况下，甚至会对其生态功能产生不可逆的消极影响。

图1是现有技术提供的一种核电厂发电系统的流程图，如图1所示，核电厂发电冷却水系统一般采用直排式冷却方式，利用海水作为冷却介质进行热交换，从而确保发电装置处于正常、稳定工况下。冷却水系统是相对独立的系统，并不与核电厂其他系统存在连通，除热量交换外，无其他物质交换。因此，温排水只是水温升高，其他水质指标没有变化。

不管是淡水养殖还是海水养殖，适宜温水养殖的水产对温度都有严格的要求，如海虾的适宜生长的海水温度为20℃～28℃，要保持海虾的成活率，养殖用海水最低在18℃以上，温度越高长得越快，但超过30℃就停止生长，自然条件海水温度，就限定了它的生长周期。但现有的温排水养殖技术一般是通过简单换热或直接利用温排水进行海水养殖，导致养殖池内的温度随季节变化波动较大，不能精确控制，在冬季水温较低时养殖池内甚至不能达到水产生长的适宜温度。

核电厂由于不产生温室气体及SO2、NO2等大气污染物，已成为目前中国电力发展的重点方向之一。目前运行和在建的核电厂冷却方式大多为一次直流冷却，在保证核电厂安全运行的同时将大量温排水排入水体。温排水排入海洋和地表水体后，首先引起一定范围水体的升温，而后再引起一系列的生态学效应，除了在特定水体和季节可能会有一定的正面影响外，更多的是对水环境和水生生物的负面影响。与自然界海水相比，温排水一般保持8～10℃左右的温升，而自然界的海水温度是随环境气温变化而变化的，温排水温度一般也随地域和季节的变化而变化，山东地区核电温排水温度通常随季节变化在16～34℃间波动。

但由于温升较低，核电厂温排水可谓“量大质低”的余热资源，因此核电厂温排水的回收利用比较困难。目前，国内已运行核电厂的温排水绝大多数直接排入大海，一方面造成大量资源的浪费，另一方面还对海洋生态造成了较大的压力。国外自20世纪70年代开始已开展了一系列针对电厂余热利用的研究和工程实践。对核电厂温排水利用的方式主要有温水养殖和利用热泵技术进行增温供热等。利用电厂温排水进行水产养殖，可以减少养殖过程对气候条件的依赖，使养殖品种的生长期延长，产量提高。一般在适温范围内，水温升高会促进鱼类的生长，但如果超过其适温范围，则会对某些鱼类的繁殖、胚胎发育、鱼苗成活等产生不良影响。

但现有的温排水养殖技术，一种路线是通过简单换热或直接利用温排水进行海水养殖，导致养殖池内的温度随季节变化波动较大，不能精确控制，在冬季水温较低时养殖池内甚至不能达到水产生长的适宜温度；另一种路线是将温排水用作热泵系统的低温热源，通过海水源热泵系统制取较高的水温，然后通过与养殖池内池水的混合来应用于水产养殖的水温调节，此种方式虽然实现了对于养殖池内池水温度的调节控制，但对于温排水余热没有实现梯级利用，尤其在温排水温度高于养殖池内池水温度时，直接运行热泵对养殖池进行增温并不经济，会额外耗费大量电能。

本实用新型提出一种基于核电厂温排水余热利用的恒温养殖系统及控制方法，通过热泵技术与换热技术的耦合，对温排水余热按温度高低不同梯级加以利用，充分回收利用核电厂温排水余热，并实现对养殖池内水温的精确控制，可以大大提高水产养殖的经济效益，降低能耗，同时缓解了核电厂温排水直排海域造成的能源浪费及水体热污染的问题，具有节能增效和生态环保的双重效益。

自从核电站问世以来，在工业上成熟的发电堆主要有以下三种：轻水堆、重水堆和石墨气冷堆。其中占绝大多数(约92％)的是轻水堆(LWR)，轻水堆主要是压水堆(PWR)和沸水堆(BWR)两种类型，其中大约75％为压水堆，我国投入运行并将建造的绝大多数核电站都是压水堆型的。本实用新型以压水堆为例简要介绍核电厂的发电流程。

图2是现有技术提供的一种常规压水堆核电站的原理流程图。如图2所示，压水堆核电站使用轻水作为冷却剂和慢化剂。主要由核蒸汽供应系统(即一回路系统)、汽轮发电机系统(即二回路系统)及其他辅助系统组成。冷却剂在堆芯吸收核燃料裂变释放的热能后，通过蒸汽发生器再把热量传递给二回路产生蒸汽，然后进入汽轮机做功，带动发电机发电。蒸汽在汽轮机做功后排出的乏汽进入冷凝器，凝结成凝结水后经低加、除氧器等换热设备后再进入蒸汽发生器吸收一回路热量再产生新的蒸汽，完成二回路系统的水汽循环。乏汽在冷凝器内凝结成凝结水的过程中要释放大量的汽化潜热，对于滨海的核电厂，该部分热量通常采用直流供水冷却方式，利用海水作为冷却介质进行热交换，冷却水在凝汽器内吸收乏汽废热而水温升高后，直接排至附近水体，形成温排水。与自然界海水相比，核电厂温排水一般保持8～10℃左右的温升。

在一实施例中，图3是本实用新型实施例提供的一种恒温养殖系统的结构框图。本实施例可适用于在节能增效的基础上，对养殖池内的水温进行精准控制的情况。本实施例中的恒温养殖系统可以采用硬件和/或软件的形式实现。如图3所示，本实施例中的恒温养殖系统包括：恒温养殖池310、引水管320和排水管330，以及换热系统340和/或热泵系统350。

其中，引水管320与换热系统340的第一进水口和/或热泵系统350的第一进水口相连通，排水管330分别与换热系统340的第一出水口和/或热泵系统350的第一出水口相连通；恒温养殖池310的进水口分别与换热系统340的第二出水口和/或热泵系统350的第二出水口相连通，以及恒温养殖池310的出水口分别与换热系统340的第二进水口和/或热泵系统350的第二进水口相连通；

通过引水管320将引入的排水流入至换热系统340和/或热泵系统350，并通过换热系统340和/或热泵系统350对恒温养殖池310中的池水进行热量传递，以使恒温养殖池310中池水的当前温度调整至目标温度。

在一实施例中，引水管320包括下述之一：温排水引水管；环境海水引水管。在实施例中，在恒温养殖池310中池水的当前温度低于预设配置的目标温度的情况下，则需要对恒温养殖池310中的池水进行加热，此时引水管320为温排水引水管。示例性地，温排水引水管可以引入核电厂温排水。具体来说，通过温排水引水管将温排水引入至换热系统340和/或热泵系统350。可以理解为，在恒温养殖池310中池水所要达到的目标温度明显低于温排水的温度的情况下，可以直接采用换热系统340即可，即无需开启热泵系统350，直接通过温排水引水管将引入的温排水流入至换热系统340，并通过换热系统340对恒温养殖池310中池水的当前水温进行持续升温，直至达到目标温度，从而最大限度地降低系统能耗；在恒温养殖池310中池水所要达到的目标温度明显高于核电厂温排水的温度的情况下，可以采用换热系统340和热泵系统350，即将恒温养殖池310中的池水分别引入换热系统340和热泵系统350，以通过换热系统340和热泵系统350同时对恒温养殖池310中池水进行加热，并将加热后的池水在恒温养殖池310的进水母管内进行混合，最后注入恒温养殖池310，通过重复循环使得恒温养殖池310内池水的水温保持恒定。

当然，在恒温养殖池310中池水所要达到的目标温度明显高于温排水的温度的情况下，也可以只采用热泵系统350，即将恒温养殖池310中的池水引入热泵系统350，以通过热泵系统350对恒温养殖池310中池水进行加热，以使恒温养殖池内池水的水温达到目标温度。

在一实施例中，在恒温养殖池310中池水的当前温度高于预先配置的目标温度的情况下，则需要对恒温养殖池310中的池水进行降温，此时引水管320为环境海水引水管。在实施例中，可以直接通过换热系统340和/或热泵系统350降低恒温养殖池310中池水的水温，直至降低至目标温度。需要说明的是，在直接通过换热系统340和/或热泵系统350降低恒温养殖池中池水的水温的具体实现过程，可参见上述对水温进行加热的过程，具体不再赘述。

可以理解为，在引水管320为环境海水引水管的情况下，换热系统340的第一进水口和第一出水口分别为冷侧进水口和冷侧出水口；换热系统340的第二进水口和第二出水口分别为热侧进水口和热侧出水口；同样地，热泵系统350的第一进水口和第一出水口分别为冷侧进水口和冷侧出水口；热泵系统350的第二进水口和第二出水口分别为热侧进水口和热侧出水口。在引水管320为温排水引水管的情况下，换热系统340的第一进水口和第一出水口分别为热侧进水口和热侧出水口；换热系统340的第二进水口和第二出水口分别为冷侧进水口和冷侧出水口；同样地，热泵系统350的第一进水口和第一出水口分别为热侧进水口和热侧出水口；热泵系统350的第二进水口和第二出水口分别为冷侧进水口和冷侧出水口。

本实施例的技术方案，通过热泵技术和换热技术的耦合，对温排水按照温度高低不同梯级加以利用，充分回收利用温排水余热，并实现对养殖池内水温的精确控制，在养殖池加热时段，温排水水温、恒温养殖池池内水温及恒温养殖池设定水温的不同，可分为温排水直接加热模式、热泵与换热器联合加热模式及热泵加热模式，最大限度降低能耗；同时在夏季高温时段所有加热模式均不投入，恒温养殖池内池水温度仍高于设定上限温度，需要降温时，还可以通过自然界海水换热及投运热泵来降低养殖池内池水温度。

在一实施例中，图4是本实用新型实施例提供的另一种恒温养殖系统的结构框图。本实施例是在上述实施例的基础上，对恒温养殖系统的结构作进一步的说明。如图4所示，本实施例中的恒温养殖系统还包括：池水过滤装置360和第一循环水泵370；

其中，池水过滤装置360的进水口与恒温养殖池310的出水口相连通，池水过滤装置360的出水口与第一循环水泵370的进水口相连通；第一循环水泵370的出水口分别与换热系统340的第二进水口和/或热泵系统350的第二进水口相连通；

通过池水过滤装置360对恒温养殖池310中的池水进行过滤，再通过第一循环水泵370将过滤之后的池水流入换热系统340和/或热泵系统350。在实施例中，在恒温养殖池310的出水口与换热系统340的第二进水口以及热泵系统350的第二进水口之间增加池水过滤装置360，以对恒温养殖池310中的池水进行过滤，避免对换热系统340和热泵系统350中的组件进行腐蚀或磨损等问题。然后，将过滤之后的且需要热量交换的池水在第一循环水泵370的推动下，分别进入换热系统340和/或热泵系统350中，以通过换热系统340和/或热泵系统350对池水进行热量交换，进而使得池水的水温达到目标温度。

在一实施例中，在上述实施例的基础上，对换热系统的结构作进一步的说明。本实施例中的换热系统包括：第一换热器；其中，第一换热器的第一进水口与引水管相连通；第一换热器的第一出水口与排水管相连通；第一换热器的第二出水口与恒温养殖池的进水口或热泵系统的第二进水口相连通；

通过第一换热器将引水管中排水的热量与恒温养殖池中池水的热量进行能量交换，以使恒温养殖池中池水的当前温度调整至目标温度。

在一实施例中，图5是本实用新型实施例提供的又一种恒温养殖系统的结构框图。本实施例是在上述实施例的基础上，对热泵系统的结构作进一步的说明。如图5所示，热泵系统350，包括：电热泵3501、第二循环水泵3502和第二换热器3503；

其中，第二换热器3503的第一进水口与引水管320相连通，第二换热器3502的第一出水口与排水管330相连通；

第二换热器3503的第二出水口与电热泵3501的第一进水口相连通，第二换热器3503的第二进水口通过第二循环水泵3502与电热泵3501的第一出水口相连通；电热泵3501的第二出水口与恒温养殖池310的进水口连接，电热泵3501的第二进水口与恒温养殖池310的出水口或第一换热器的第二出水口连接。

在实施例中，通过第二换热器3503对引水管320引入的环境海水或温排水及进行海水隔离，以防止电热泵3501中组件的腐蚀以及磨损等问题。然后通过第二循环水泵3502将环境海水或温排水引入至电热泵3501，以通过电热泵3501对环境海水或温排水，与恒温养殖池310中的池水重复进行能量交换，直至恒温养殖池310中池水的水温调整到目标温度。

在一实施例中，在上述实施例的基础上，对电热泵的结构作进一步的说明。本实施例中的电热泵包括：压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器；

其中，蒸发器的进水口与第二换热器的第二出水口相连通，蒸发器的出水口通过第二循环水泵与第二换热器的第二进水口相连通；冷凝器的进水口与第一热水器的第二出水口或恒温养殖池的出水口相连通，冷凝器的出水口与恒温养殖池的进水口相连通；

通过蒸发器和冷凝器分别对恒温养殖池中的池水和第二换热器流出的排水进行热量交换。在实施例中，电热泵中蒸发器的进水口与第二换热器的第二出水口相连通，蒸发器的出水口与第二换热器的第二进水口相连通，形成一个内循环管路系统，并在蒸发器的出水口与第二换热器的第二进水口内的内循环管理上设置第二循环水泵。

在一实施例中，图6是本实用新型实施例提供的再一种恒温养殖系统的结构框图。本实施例是在上述实施例的基础上，对恒温养殖系统的结构作进一步的说明。如图6所示，本实施例中的恒温养殖系统，还包括：第三循环水泵380和海水过滤装置390；

其中，第三循环水泵380的进水口与海水过滤装置390的出水口相连通，第三循环水泵380的出水口分别与换热系统340的第一进水口和/或热泵系统350的第一进水口相连通；海水过滤装置390的进水口与引水管320相连通；

通过海水过滤装置390对引水管320所流入的排水进行过滤，并通过第三循环水泵380将过滤之后的排水分别输入至换热系统340和/或热泵系统350。在实施例中，在第三循环水泵380的进水口配置海水过滤装置390，以通过海水过滤装置390对引水管320引入的环境海水或温排水进行过滤，再在第三循环水泵380的推动下，将过滤之后的环境海水或温排水引入至换热系统340和/或热泵系统350。

在一实施例中，图7是本实用新型实施例提供的再一种恒温养殖系统的结构框图。本实施例是在上述实施例的基础上，对恒温养殖系统的结构作进一步的说明。如图7所示，本实施例中的恒温养殖系统，还包括：第三换热器3100；第三换热器3100的第一进水口与热泵系统的第二出水口相连通，第三换热器3100的第一出水口与热泵系统的第二进水口相连通；第三换热器3100的第二出水口与恒温养殖池310的进水口相连通，第三换热器3100的第二进水口与恒温养殖池310的出水口相连通；

第三换热器3100用于对恒温养殖池310中的池水进行海水隔离。在实施例中，在恒温养殖池310为海水养殖池，即恒温养殖池310中的池水为海水的情况下，为了防止电热泵内冷凝器的腐蚀以及磨损等问题，在池水与蒸发器之间增设第三换热器3100。其中，第三换热器3100为海水隔离板换。

在一实施例中，第一换热器、第二换热器和第三换热器包括下述之一：板式换热器；管壳式换热器；热管式换热器；

第一换热器、第二换热器和第三换热器包括下述材料之一：合金钢；不锈钢；钛板。在实施例中，第一换热器、第二换热器和第三换热器的结构形式包括但不限于：板式换热器；管壳式换热器；热管式换热器。在实施例中，第一换热器、第二换热器和第三换热器的换热材料包括但不限于：合金钢；不锈钢；钛板等防腐防磨材质。

在一实施例中，以恒温养殖池中池水的当前温度低于目标温度，且引水管为温排水引水管，以及温排水引水管引入的为核电厂温排水为例，对恒温养殖系统的结构进行说明。图8是本实用新型实施例提供的一种基于核电厂温排水余热利用的恒温养殖系统的结构示意图。

如图8所示，在核电厂温排水的排水口与恒温养殖池1之间设置第一换热器4与电热泵5，第一换热器4的第一进水口与第三循环水泵8的出水口相连通，第三循环水泵8的进水口与温排水引水管11相连通，第一换热器4的第一出水口与第二换热器7的第一进水口相连通，第二换热器7的第一出水口与温排水排水管12相连通。恒温养殖池1的进水口分别与第一换热器4的第二出水口、电热泵5系统内的冷凝器5-2的出水口相连通，恒温养殖池1的出水口与第一循环水泵3的进水口相连通，第一循环水泵3的出水口分别与第一换热器4的第二进水口、电热泵5系统内的冷凝器5-2的进水口相连通。

电热泵5系统内蒸发器5-4的进出水口分别与第二换热器7的第二出进水口相连通，形成一个内循环管路系统，在蒸发器5-4的出水口管与第二换热器7的第二进水口的内循环管路上设置第二循环水泵6。

在第一循环水泵3的进水口设置池水过滤装置2，以及在第三循环水泵8的进水口设置海水过滤装置9。

为便于系统控制及恒温养殖池内的温度调节，在管路系统设置关断阀门V1～V13、电动调节阀门ERV1和ERV2，其中，循环水泵为变频泵。

在实施例中，在温排水引水管所引入的温排水水温至少比恒温养殖池设定的目标温度高2℃的情况下，进入温排水直接加热模式(即只运行换热系统)，关闭阀门V3、V6、V7、V8、V13及ERV2，其他阀门保持开启，开启第一循环水泵和第三循环水泵，恒温养殖池1中的池水直接通过海水隔离板换(即第一换热器4)与核电厂温排水进行换热，并可通过调整循环水泵流量控制温度变化速率。

特别的，在特殊需要时，如气温骤降、初次启动等情形池水需要快速升温时，或恒温养殖池中池水的水温需要精细控制时，可进入热泵与换热器联合加热模式(即同时运行换热系统和热泵系统)，关闭阀门V3、V6及V9，其他阀门保持开启，开启第一循环水泵、第二循环水泵和第三循环水泵，核电厂温排水先进入第一换热器与部分恒温养殖池循环池水换热，初级降温后的池水再流入电热泵内的蒸发器被二次降温，提取的热量被热泵用于加热另一部分恒温养殖池内的循环池水，两部分恒温养殖池循环池水混合后流入恒温养殖池。恒温养殖池内的循环池水混合温度可根据电动调节阀ERV1、ERV2的开度及调整热泵出水温度调节控制。

当核电厂温排水水温比恒温养殖池的目标温度高2℃时，进入热泵加热模式(即只运行热泵系统)，关闭阀门V3、V4、V5、V9、V10及ERV1，其他阀门保持开启，开启第一循环水泵、第二循环水泵和第三循环水泵，核电厂温排水直接流入电热泵蒸发器被降温，提取的热量被热泵用于加热恒温养殖池循环池水，加热后的循环池流入恒温养殖池。养殖池池水温升速率可根据调整热泵出水温度、循环水量、热泵出力等调节控制。

其中，第三循环水泵8设置为变频泵，可根据热泵工作运行需要，控制电热泵中蒸发器侧的出水温度，自动调节引入的温排水流量，以保证热泵在最佳的COP下运行。

核电厂温排水的热量优先通过第一换热器4与恒温养殖池1内的池水换热，经第一换热器4降温后的核电厂温排水再进入电热泵5的蒸发器5-4，继续被电热泵5降温后排入温排水排水管12。

恒温养殖池1内需要加热的池水在第一循环水泵3的推动下，分别进入电热泵5的冷凝器5-2和第一换热器4内被加热，加热后的池水在恒温养殖池1的进水母管内混合，最后注入恒温养殖池，通过重复循环使养殖池内水温保持恒定。

特别的，恒温养殖池1需要加热的池水进出电热泵5的冷凝器5-2和第一换热器4的方式为并联，这种方式的优点是，当恒温养殖池1的目标温度明显低于核电厂温排水温度时，可以不开启热泵系统，优先使用换热系统换热，最大限度降低系统能耗。

图9是本实用新型实施例提供的另一种基于核电厂温排水余热利用的恒温养殖系统的结构示意图。如图9所示，恒温养殖池1需要加热的池水进出电热泵5的冷凝器5-2和第一换热器4的方式也可选为串联方式，即恒温养殖池1中的池水先进入第一换热器4，被一次加热后再进入冷凝器5-2二次加热。

在一实施例中，恒温养殖池1可以为淡水养殖池，也可以为海水养殖池。图10是本实用新型实施例提供的又一种基于核电厂温排水余热利用的恒温养殖系统的结构示意图。如图10所示，在恒温养殖池为海水养殖池的情况下，为防止电热泵内冷凝器的腐蚀及磨损等问题，可以在池水与热泵蒸发器间增设海水隔离板换。

在一实施例中，可以在温排水引水管的入口段设置环境海水引水管旁路，在夏季高温条件下，若所有的加热模式均不投入，恒温养殖池内池水的水温仍高于设定的上限温度，则需对恒温养殖池内的池水进行降温，即进入降温模式。与上述的加热模式类似，根据自然界环境海水水温是否低于恒温养殖池中池水所对应目标温度的一定阈值(比如，环境海水水温至少比目标温度低2℃)，可以利用环境海水给恒温养殖池中的池水进行降温，也可以单独运行热泵系统，单独运行换热系统，或者，采用环境海水换热系统以及热泵系统联合给池水降温。可以理解为，降温模式可以包括下述之一：自然海水冷却模式、自然海水与热泵联合降温模式、热泵单独降温模式。其中，自然海水冷却模式指的是单独运行换热系统给池水进行降温的模式；自然海水与热泵联合降温模式指的是采用环境海水换热系统以及热泵系统联合给池水进行降温的模式；热泵单独降温模式指的是单独运行热泵系统给池水进行降温的模式。

在一实施例中，图11为本实用新型实施例提供的一种恒温养殖的控制方法的流程图，本实施例可适用于在节能增效的基础上，对养殖池内的水温进行精准控制情况，该方法可以由恒温养殖的控制装置来执行，该恒温养殖的控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现。如图11所示，该方法包括：

S1110、获取恒温养殖池中池水的当前温度。

其中，恒温养殖池指的是用于对水产进行繁殖的水池。在实施例中，恒温养殖池可以为淡水养殖池，也可以为海水养殖池。其中，淡水养殖池用于对淡水水产生物进行养殖；海水养殖池用于对海水水产生物进行养殖。在实际操作过程中，为了提高水产的繁殖生产速率以及生存环境质量，恒温养殖池中池水的水温需保持一个恒定值，即需要对恒温养殖池中池水的水温进行精确控制，相对应的，可以实时或周期性地对恒温养殖池中池水的当前温度进行监测。具体的，可以在恒温养殖池中设置水温在线监测装置，以实时或周期性地检测恒温养殖池中池水的当前温度，并在通过水温在线监测装置采集到恒温养殖池中池水的当前温度之后，实时地将池水的当前温度发送至恒温养殖的控制设备。

S1120、根据当前温度和目标温度确定换热系统和/或热泵系统的启动状态。

其中，目标温度指的是恒温养殖池中水产的适宜生产温度。在实施例中，在恒温养殖池中池水的当前温度大于目标温度的情况下，则需对恒温养殖池中的池水进行降温处理；在恒温养殖池中池水的当前温度小于目标温度的情况下，则需对恒温养殖池中的池水进行加热处理。

在实施例中，换热系统用于直接通过隔离板换对恒温养殖池中的池水与引水管所引入的排水进行热量交换；热泵系统指的是通过电热泵对恒温养殖池中池水进行加热或降温。在实施例中，在温排水的水温高于恒温养殖池所对应的目标温度的情况下，可以直接采用换热系统对恒温养殖池中的池水进行持续升温，并可以通过调整循环水泵的流量控制恒温养殖池中池水的水温变化速率；在气温骤降或初次启动等需要快速升温的情况下，或者需对恒温养殖池中的池水进行精细控制的情况下，可以通过换热系统和热泵系统联合进行升温；在温排水的水温低于恒温养殖池所对应的目标温度的情况下，可以直接采用热泵系统对恒温养殖池中的池水进行加热。

S1130、根据启动状态控制换热系统和/或热泵系统的运行。

在实施例中，在确定换热系统的工作状态为启动，且热泵系统的工作状态为休眠的情况下，直接启动换热系统，并开启换热系统所对应的关断阀门；在确定热泵系统的工作状态为启动，且换热系统的工作状态为休眠的情况下，直接启动热泵系统，并开启热泵系统所对应的关断阀门；在确定热泵系统的工作状态为启动，且换热系统的工作状态为启动的情况下，直接启动热泵系统和换热系统，并开启热泵系统和换热系统所对应的关断阀门。

当然，在夏季极高温条件下，所有加热模式均不投入，恒温养殖池内池水温度仍高于目标温度，需要降温时，可进入降温模式。与加热模式类似，根据自然界海水水温是否低于恒温养殖池设定水温2℃及降温要求，降温模式可分为自然海水冷却模式、自然海水与热泵联合降温模式、热泵单独降温模式。

本实施例的技术方案，通过热泵技术与换热技术的耦合，对温排水余热按温度高低不同梯级加以利用，充分回收利用温排水余热，并实现对养殖池内水温的精确控制，在养殖池加热时段，温排水水温、恒温养殖池池内水温及恒温养殖池设定水温的不同，可分为温排水直接加热模式、热泵与换热器联合加热模式及热泵加热模式，最大限度降低能耗；同时在夏季高温时段所有加热模式均不投入，恒温养殖池内池水温度仍高于设定上限温度，需要降温时，还可以通过自然界海水换热及投运热泵来降低养殖池内池水温度。

在一实施例中，根据当前温度和目标温度确定换热系统和/或热泵系统的启动状态，包括：确定当前温度和目标温度之间的温度差值；根据温度差值和预设温度差门限值确定恒温养殖池的能量交换模式；根据能量交换模式确定换热系统和/或热泵系统的启动状态。

其中，在当前温度与目标温度之间的温度差值为负值的情况下(当前温度减去目标温度，得到温度差值)，可以理解为恒温养殖池中的池水需要进行加热处理；在当前温度与目标温度之间的温度差值为正值的情况下，可以理解为恒温养殖池中的池水需要进行降温处理。

在实施例中，可以预先配置一个或多个温度差门限值，比如，包括第一温度差门限值。在实施例中，能量交换模式包括下述之一：温排水直接加热模式、热泵与换热器联合加热模式、热泵加热模式、自然海水冷却模式、自然海水与热泵联合降温模式、热泵单独降温模式。若温度差值为负值，温度差值的绝对值小于第一温度差门限值，且温排水的水温高于目标温度的情况下，则可以直接采用温排水直接加热模式；若温度差值为负值，温度差值的绝对值小于第一温度差门限值，且温排水的水温低于目标温度的情况下，则可以直接采用热泵加热模式；若温度差值为负值，温度差值的绝对值大于第一温度差门限值的情况下，可以采用热泵与换热器联合加热模式。同样地，若温度差值为正值，温度差值的绝对值小于第一温度差门限值，且环境海水的水温低于目标温度的情况下，则可以直接采用自然海水冷却模式；若温度差值为正值，温度差值的绝对值小于第一温度差门限值，且环境海水的水温高于目标温度的情况下，则可以直接采用热泵单独降温模式；若温度差值为正值，温度差值的绝对值大于第一温度差门限值的情况下，可以采用自然海水与热泵联合降温模式。

根据能量交换模式确定是否启动换热系统和/或热泵系统，即在热泵加热模式或热泵单独降温模式下，启动热泵系统；在热泵加热模式或自然海水冷却模式下，启动换热系统；在热泵与换热器联合加热模式，或者，自然海水与热泵联合降温模式下，启动换热系统和热泵系统。

本方案可以精确控制水产养殖池温度，提高水产的繁殖生长速率及生存环境质量，且能耗较低，从而大大提高水产养殖的经济效益，同时缓解了核电厂温排水直排海域造成的能源浪费及水体热污染的问题，具有节能增效和生态环保的双重效益。

在一实施例中，图12为本实用新型实施例提供的一种恒温养殖的控制装置的结构示意图。如图12所示，该装置包括：获取模块1210、确定模块1220和控制模块1230。

其中，获取模块1210，用于响应于接收到的热量交换指令，获取恒温养殖池中池水的当前温度；

确定模块1220，用于根据当前温度和目标温度确定换热系统和/或热泵系统的启动状态；

控制模块1230，用于根据启动状态控制换热系统和/或热泵系统的运行。

在一实施例中，确定模块1220，包括：

第一确定单元，用于确定当前温度和目标温度之间的温度差值；

第二确定单元，用于根据温度差值和预设温度差范围确定恒温养殖池的能量交换模式；

第三确定单元，用于根据能量交换模式确定换热系统和/或热泵系统的启动状态。

本实用新型实施例所提供的恒温养殖的控制装置可执行本实用新型任意实施例所提供的恒温养殖的控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

在一实施例中，图13是本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图13所示，示出了可以用来实施本实用新型的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本实用新型的实现。

如图13所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如恒温养殖的控制方法，包括：响应于接收到的热量交换指令，获取恒温养殖池中池水的当前温度；根据当前温度和目标温度确定换热系统和/或热泵系统的启动状态；根据启动状态控制换热系统和/或热泵系统的运行。

在一些实施例中，恒温养殖的控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的恒温养殖的控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行恒温养殖的控制方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本实用新型的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本实用新型的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (9)

1.一种恒温养殖系统，包括恒温养殖池、引水管和排水管，其特征在于，所述系统还包括：换热系统和/或热泵系统；

其中，所述引水管与所述换热系统的第一进水口和/或所述热泵系统的第一进水口相连通，所述排水管分别与所述换热系统的第一出水口和/或所述热泵系统的第一出水口相连通；所述恒温养殖池的进水口分别与所述换热系统的第二出水口和/或所述热泵系统的第二出水口相连通，以及所述恒温养殖池的出水口分别与所述换热系统的第二进水口和/或所述热泵系统的第二进水口相连通；

通过所述引水管将引入的排水流入至所述换热系统和/或所述热泵系统，并通过所述换热系统和/或所述热泵系统对所述恒温养殖池中的池水进行热量传递，以使所述恒温养殖池中池水的当前温度调整至目标温度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：池水过滤装置和第一循环水泵；

其中，所述池水过滤装置的进水口与所述恒温养殖池的出水口相连通，所述池水过滤装置的出水口与所述第一循环水泵的进水口相连通；所述第一循环水泵的出水口分别与所述换热系统的第二进水口和/或所述热泵系统的第二进水口相连通；

通过池水过滤装置对所述恒温养殖池中的池水进行过滤，再通过所述第一循环水泵将过滤之后的池水流入所述换热系统和/或所述热泵系统。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热系统，包括：第一换热器；其中，所述第一换热器的第一进水口与所述引水管相连通；所述第一换热器的第一出水口与所述排水管相连通；所述第一换热器的第二出水口与所述恒温养殖池的进水口或所述热泵系统的第二进水口相连通；

通过所述第一换热器将所述引水管中排水的热量与所述恒温养殖池中池水的热量进行能量交换，以使所述恒温养殖池中池水的当前温度调整至目标温度。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热泵系统，包括：电热泵、第二循环水泵和第二换热器；

所述第二换热器的第一进水口与所述引水管相连通，所述第二换热器的第一出水口与所述排水管相连通；

所述第二换热器的第二出水口与所述电热泵的第一进水口相连通，第二换热器的第二进水口通过所述第二循环水泵与所述电热泵的第一出水口相连通；所述电热泵的第二出水口与所述恒温养殖池的进水口连接，所述电热泵的第二进水口与所述恒温养殖池的出水口或第一换热器的第二出水口连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电热泵，包括：压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器；

所述蒸发器的进水口与所述第二换热器的第二出水口相连通，所述蒸发器的出水口通过所述第二循环水泵与所述第二换热器的第二进水口相连通；所述冷凝器的进水口与第一热水器的第二出水口或所述恒温养殖池的出水口相连通，所述冷凝器的出水口与所述恒温养殖池的进水口相连通；

通过所述蒸发器和所述冷凝器分别对所述恒温养殖池中的池水和所述第二换热器流出的排水进行热量交换。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统，还包括：第三循环水泵和海水过滤装置；

其中，所述第三循环水泵的进水口与所述海水过滤装置的出水口相连通，所述第三循环水泵的出水口分别与所述换热系统的第一进水口和/或所述热泵系统的第一进水口相连通；所述海水过滤装置的进水口与所述引水管相连通；

通过所述海水过滤装置对所述引水管所流入的排水进行过滤，并通过所述第三循环水泵将过滤之后的排水分别输入至所述换热系统和/或所述热泵系统。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统，还包括：第三换热器；所述第三换热器的第一进水口与所述热泵系统的第二出水口相连通，所述第三换热器的第一出水口与所述热泵系统的第二进水口相连通；所述第三换热器的第二出水口与所述恒温养殖池的进水口相连通，所述第三换热器的第二进水口与所述恒温养殖池的出水口相连通；

所述第三换热器用于对所述恒温养殖池中的池水进行海水隔离。

8.根据权利要求1-7任一所述的系统，其特征在于，所述引水管包括下述之一：温排水引水管；环境海水引水管。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一换热器、第二换热器和第三换热器包括下述之一：板式换热器；管壳式换热器；热管式换热器；

第一换热器、第二换热器和第三换热器包括下述材料之一：合金钢；不锈钢；钛板。

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