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Die Erfindung betrifft ein Aquakulturbecken zum Befüllen mit Wasser, vorzugsweise zur Aufzucht von Warmwasserorganismen, insbesondere ein Aquakulturlangstrombecken.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Aquakulturbeckens.
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Derartige Aquakulturbecken dienen nicht nur zur Hälterung von Wasserlebewesen, wie z.B. von Krustentieren, insbesondere Garnelen, oder von Fischen, wie Tilapien. Sie werden auch für Biofilter, zum Aufbereiten von Wasser in Kreislaufanlagen eingesetzt. In diesen Fällen sind als Wasserorganismen, Bakterien oder Algen etc. im Wasser vorhanden. Da das Wasser den Lebensraum für die Organismen darstellt, müssen die Organismen über das Wasser mit darin gelösten Stoffen für den Stoffwechsel versorgt werden. Meist ist es Luft, die als Gasgemisch eingeleitet wird, um die Organismen mit Sauerstoff zu versorgen. Es kann aber auch beispielsweise CO2 sein.
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In Anlagen, in denen das Wasser im Kreislauf geführt wird, muss das Wasser denitrifiziert werden, wobei die denitrifizierenden Bakterien ebenfalls durch Einleiten von Luft mit dem nötigen Sauerstoff versorgt werden.
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Durch Erhöhung der der Wassertemperatur können die Stoffwechselprozesse beschleunigt werden, so dass Temperaturen von etwa 28°C bis 32°C vorkommen. Bei Warmwassergarnelen bilden diese Temperaturen die idealen Wachstumsvoraussetzungen.
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Seit die Meere überfischt sind, werden immer mehr Spezies in der Aquakultur gehalten, um die Bestände im Meer zu schonen. Bei der Aufzucht der Wasserlebewesen bilden die das Wasservolumen aufnehmende Becken den Lebensraum der Tiere. Die Becken werden intervallweise mit einer Anzahl junger Tiere, sogenannte Kohorten, besetzt. Die Becken werden in im Grundriss kreisförmige Becken und in rechteckförmige Becken, sogenannte Langstrombecken oder raceways, unterschieden, die strömungstechnisch bekannte Vor- und Nachteile besitzen. Das Wasser im Becken bildet das Lebensumfeld der Tiere und es muss deshalb bestimmten Qualitätsmerkmalen genügen. Bei herkömmlichen Anlagen ist ein ständiger Wasseraustausch deshalb unabdingbar. Das Zulaufwasser muss dann die Qualitätskriterien erfüllen.
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Bei der einfachsten Form, dem offenen Kreislauf, auch als „Oceanloop“ beworben, wird Frischwasser dem Meer entnommen, mechanisch gefiltert, ggf. mit Ozon oder UV-C-Licht sterilisiert, mit Sauerstoff angereichert und ins Becken gepumpt. Das aus dem Becken ablaufende, von den Ausscheidungen der Tiere belastete Wasser wird zurück in die Umwelt, meist wieder dem Meer übergeben. Die Folge ist die Eutrophierung des Meeres.
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Solche Altanlagen haben Bestandsschutz, sind aber nicht mehr genehmigungsfähig.
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Bei bekannten neuen Anlagen, wird das Wasser im Kreis geführt und das ablaufende Beckenwasser so aufgearbeitet, das es den Qualitätsanforderungen der Tiere entspricht. Dazu sind erhebliche Investitionen zur Errichtung von Biofiltern notwendig. Der Betrieb zur Nitrifikation und Denitrifikation der im ablaufenden Beckenwasser enthaltenen Stoffwechselprodukte stellt zusätzlichen Aufwand dar. Die Verfahrenswege entsprechen dem bekannten biologischen Stickstoffkreislauf.
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Da die Lebewesen während der Aufzucht durch ihr Wachstum immer mehr Wasservolumen beanspruchen, müssen sie bei Überschreiten einer für jede Spezies charakteristischen Besatzdichte in ein größeres Wasservolumen umgesetzt werden. Beim Umsetzen sind nennenswerte Verluste durch verletzte Tiere unvermeidlich. Dem Tierwohl sind solche Umsetzungen abträglich.
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Zur Verringerung solcher Umsetzverluste ist bekannt, in Langstrombecken bewegliche Trennwände vorzusehen, die sich je nach der Volumenforderung einer Kohorte versetzt werden können. Häufig werden in solchen Becken 3 bis 4 Trennwände vorgesehen. Die Becken weisen dann Längen von 20 m und mehr und Breiten von 5 m oder mehr auf. An einem Ende des Beckens werden die jüngsten, also kleinsten Tiere eingesetzt und an dem andren Ende des Beckens die ältesten und schwersten Tiere der jeweiligen Alterskohorte geerntet.
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Zur Verringerung der Investitions- und Betriebskosten bei vergleichbarem Aufzuchtergebnis, d.h. erntereifer Biomasse pro Jahr, ist es bei Rundbecken bekannt, für die Tiere im Aufzuchtbecken eine naturähnliche nitrifizierende Umgebung zu schaffen. Die Investions- und Betriebskosten für das nitrifizierende Biofilter werden dadurch vorteilhaft vermieden. Die nachteiligen Umsetzverluste werden aber in Kauf genommen.
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Gerade exotische Tiere, wie z.B. Warmwassergarnelen, litopenaeus vannamei, oder Tilapien, die geographisch zwischen den Wendekreisen beheimatet sind, lassen sich in europäischen Aquakulturen nicht zu Kosten aufziehen, die dem Wildfang entsprechen. Der Wildfang bedingt jedoch durch die verwendeten engmaschigen Netze einen Beifang, der zu Fischmehl verarbeitet wird und den Bestand der übrigen Meereslebewesen gefährdet.
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Die Tiere werden auch im Tropengürtel in pondbasieren extensiven Aquakulturen aufgezogen, die durch ihren hohen Flächenverbrauch die Mangrovenwälder zerstören und durch offene Kreisläufe die Meere eutrophieren. Durch mehrere tausend Hektar großen Farmen ist das Einschleppen von Krankheitskeimen aus dem Meer nicht selten. Der großen ökonomischen Bedeutung wegen, wird diesem Problem mit Einsatz von Antibiotika begegnet, die sich auch im verzehrfertigen Endprodukt noch nachweisen lassen. Nach der Ernte werden sie gefrostet und mit einer 25%igen Wasserglasur versehen auf die europäischen Märkte geflogen, was eine weitere Vergrößerung des CO2-Fußabdrucks des Produktes zur Folge hat.
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Es besteht somit ein dringendes Bedürfnis an einem Aquakulturbecken und an einem Verfahren zu Betrieb eines Aquakulturbeckens, die eine ökologisch unbedenkliche, antibiotikafreie wirtschaftliche Aufzucht von Wasserlebewesen in geschlossenen Wasserkreisläufen unter europäischen klimatischen und tierwohlfördernden Bedingungen ermöglicht.
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Bei einem Aquakulturbecken zum Befüllen mit Wasser, vorzugsweise zur Aufzucht von Warmwasserorganismen, insbesondere Aquakulturlangstrombecken, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass oberhalb des Beckens ein Deckel zur Abdeckung der Wasseroberfläche vorgesehen ist, und der Deckel mit mindestens einer Abgasleitung in Verbindung steht, so dass ein in das Wasser einströmendes Gas gefasst ist, und wobei eine Wärmepumpe vorgesehen ist, die Wärmemengen zwischen Abgas und dem Wasser austauschend ausgebildet ist. Gerade bei der Aufzucht von Warmwasserorganismen sind Betriebe in den gemäßigten Breiten gegenüber Aquakulturen in den Topen benachteiligt. Zum Erhalt der notwendigen Aufzuchttemperaturen von 26°C bis 32°C sind in den gemäßigten Breiten zusätzliche Heizungen erforderlich, auf die die Betriebe in den Tropen verzichten können. Ein erheblicher Teil der Betriebskosten ist für die notwendige Heizenergie aufzubringen. Die Becken verlieren nicht nur durch Transmission Temperatur, sondern zu einem erheblichen Teil auch durch das einzuleitende Gas. Die eingeleitete Luft muss zunächst auf die Wassertemperatur angewärmt werden und zusätzlich mit Wasserdampf gesättigt werden. Die Luftfeuchte schlägt sich dann an den Wänden der Halle nieder, was zusätzlichen Aufwand für den Erhalt des Baukörpers erfordert. Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Wärmepumpe. Das Kältemittel überträgt mittels eines verdampferseitigen Wärmetauschers Wärmemengen aus dem Abgas in das Waser mittels des kondensatorseitigen Wärmetauschers, der im Wasser angeordnet ist, wobei die Wärmetauscher von dem Kältemittel durchströmt werden. Alternativ ist auch ein entsprechend ausgelegtes Peltierelement einzusetzen, um zwischen Abgasleitung und Wasser Wärme auszutauschen.
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Die Wärmepumpe kann so ausgelegt werden, dass der verdampferseitige Wärmetauscher im Abgasstrom und der kondensatorseitige Wärmetauscher im Wasser des Beckens angeordnet ist. Beide Wärmetauscher werden dann von einem im Kreis geführten Kältemittel durchflossen, wobei der Kreislauf des Kältemittels von einem Kompresser aufrechterhalten wird.
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Der Deckel ist vorzugsweise segmentiert ausgebildet, wobei einzelne Segmente als Fenster ausgebildet sind. Da die Tiere, insbesondere Garnelen, sehr sprungfreudig sind, werden zur Verhinderung von Verlusten um die Becken Netze gespannt, die dies verhindern. Mit Vorteil kann auch darauf verzichtet werden, weil der Deckel ein unerwünschtes Verlassen der Tiere aus dem Becken verhindert. Durch die Segmentierung bleibt die Wasseroberfläche trotzdem leicht zugänglich, indem einzelne Segmente bei Bedarf entfernt werden können. Dem Tierwohl ist es zuträglich, wenn einzelne Segmente als Fenster ausgebildet sind. Durch das einfallende Licht wird durch den Tag-Nacht-Rhythmus stimuliert, der das Wachstum vorteilhaft beeinflusst.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmepumpe als Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Anschlussöffnungen an einen Wasserkreislauf ausgebildet ist, wobei der Wasserkreislauf vom Beckenwasser durchflossen ausgebildet ist. Erfindungsgemäß können als Wärmepumpen bekannte sogenannte Poolwärmepumpen eingesetzt werden, die das Wasser mit einer Luft-Wärmepumpen beheizen.
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Poolwärmepumpen werden üblicherweise außen aufgestellt, die die erzeugte Wärme der Atmosphäre entnehmen. Je niedriger dabei die Außentemperatur ist, desto schlechter ist der Wirkungsgrad.
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Erfindungsgemäß ist in Kombination vorgesehen, dass die in das Wasser einströmende Luft durch einen Deckel erfasst wird, der die Luft als Abgas durch eine Abgasleitung vorzugsweise nach außen leitet. Dadurch wird in vorteilhafter Weise der Baukörper trocken gehalten. Schimmelbildung wird vermieden und die Erhaltungskosten des Baukörpers sinken. Der zusätzliche erfindungsgemäße Wärmeaustausch zwischen Abgas und Wasser hat den zusätzlichen Vorteil, dass das Abgas durch die Wärmepumpe auch unter die Wassertemperatur gekühlt werden kann. Dadurch wird die enthaltene Feuchte kondensiert. Das Kondensat kann zurück in das Wasser geleitet werden. Der Wasserverbrauch der Anlage wird vorteilhaft gesenkt. Da das Abgas immer die gleiche Temperatur und Feuchte besitzt, kann der Wärmetauscher optimal auf diese Wärmequelle ausgelegt werden. Er arbeitet dadurch bei einem überraschend hohen Wirkungsgrad, der im Freilandbetrieb nicht erreichbar ist. Die bekannte Auslegung einer Luftwärmepumpe auf die niedrigste Betriebstemperatur, meist -10°C , ist nicht erforderlich. Die Wärmepumpe kann deshalb für eine konstante Temperatur von ca. 28°C bei durchschnittlicher Jahrestemperatur ausgelegt werden, was vorteilhaft kleine Wärmepumpen notwendig macht.
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Zusätzlich kann es unter bestimmten Umständen auch möglich sein, dass das Abgas direkt in die Halle entlassen wird, ohne das Abgas nach draußen zu befördern. Dies könnte z.B. im Winterbetrieb vorteilhaft sein, wenn die Halle geheizt werden soll. Dabei kann über eine Zuluftöffnung zusätzliche Luft in die Abgasleitung vor der Wärmepumpe eingeleitet werden.
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In heißen Sommern, wenn der Wärmeeintrag in das Wasser durch verdichtete Luft und durch den Stoffwechsel der Wasserorganismen den Wärmeverlust des Beckens übersteigt, kann der Wärmeaustausch auch umgeschaltet werden. Das Wasser wird dann gekühlt und das Abgas erwärmt.
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Insgesamt lässt sich durch die erfindungsgemäße Kombination von Anlagenteilen eine überraschend drastische Senkung der Betriebskosten erreichen, was aus wirtschaftlicher Sicht eine marine Warmwasseraquakultur in gemäßigten Breiten erst ermöglicht. Bisher war eine solche Aquakultur nur durch Nutzung von Abwärme aus Biogasanlagen oder Klärwerken möglich.
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Das vorstehend gesagte trifft analog auch auf nitrifizierende Biofilter zu, beispielsweise Belebtbecken. Peltierelemente können ebenfalls als Wärmepumpen eingesetzt werden.
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In weiter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein die Wärmepumpe umhüllendes Gehäuse mit einer Abgaseinlassöffnung und einer Abgasauslassöffnung und mit Trennwänden vorgesehen ist, die die Einlass- und Auslassöffnung zur Wärmepumpe hin dichtend ausgebildet sind. Durch dieses erfingungsgemäße Gehäuse können vorteilhafter Weise bekannte in Serie gebaute Poolwärempumpen verwendet werden. Der Investitionsaufwand für die erfindungsgemäße Kombination von Maßnahmen ist relativ gering, so dass ein kurzfristiger Kapitalrückfluss zu erwarten ist.
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In weiter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmepumpe eine Auffangwanne für Kondensat aufweist, die das Kondensat zurück in das Wasser leitend ausgebildet ist. Erfindungsgemäß wird durch diese Maßnahme auch der Wasserverbrauch von Kreislaufanlagen drastisch verringert. Je nach Konstruktion und Betriebsparametern werden jährlich etwa ein Drittel des Wassers verdampft. Die Kosten für die Ergänzung des Wassers und seiner Erwärmung können somit vorteilhaft vermieden werden.
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In weiter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Becken in der freien Atmosphäre angeordnet ist. Der Investitionsaufwand für eine alles umschließende Halle kann dann vorteilhaft vermieden werden. Oft reicht es aus nur die notwendigen Maschinen vor Regen und Wind zu schützen.
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Ergänzend oder alternativ kann die Wärmepumpe das Wasser kühlend und das Abgas erwärmend ausgebildet ist. Dieses Merkmal erlaubt es, auch im Sommerbetrieb, bei besonders hohen Hallen- bzw. Außentemperaturen, eine aktive Wasserkühlung. Zu hohe Wassertemperaturen, die den Bestand der Wasserorganismen gefährden könnten, können vorteilhaft vermieden werden.
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In Ergänzung oder alternativ kann eine in einen ansaugseitigen Teil der Abgasleitung mündende Zuluftöffnung vorgesehen sein, die, beispielsweise für den Fall besonders niedriger Außentemperaturen oder für einen erhöhten Wärmebedarf, eine Zufuhr von Zusatzluft ermöglicht.
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In weiter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Becken und der Deckel eine Wärmeisolationsschicht aufweisen. Diese Maßnahme verringert den Wärmebedarf einer Warmwasseraquakultur erheblich. Zusätzlich kann die Wärmepumpe mit vorteilhaft geringer Leistung ausgelegt werden. Die Betriebskosten und der Investitionsaufwand sinken dadurch. Erstmalig ist es möglich z.B. fangfrische Garnelen ohne aufwendige Flugtransportleistungen dem europäischen Markt zu konkurrenzfähigen Preisen zur Verfügung zu stellen. Dabei werden keine Abstriche beim Tierwohl oder bei der Qualität des Produktes notwendig. Die Produkte lassen sich frisch regional ohne Einsatz von Antibiotika vermarkten.
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In weiter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Becken ein Wasser mit einer nitrifizierenden Bakteriengemeinschaft beinhaltet und mindestens einen ortsfesten Ausströmer aufweist, der vorzugsweise um eine ortsfeste Schwenkachse schwenkbar ausgebildet ist und vom Verdichter gespeist ausgebildet ist. Bei einem solchen Anlagentyp erweist sich die erfindungsgemäße Massnahmenkombination als besonders vorteilhaft. Dieser Anlagentyp benötigt nämlich besonders viel Luft. Die Luft ist sowohl zum Rühren als auch zur Sauerstoffversorgung notwendig. Entsprechend hoch sind die Abgasverluste.
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Ein getrennter Biofilter zur Nitrifikation wird also vorteilhaft vermieden. Nachteilig ist jedoch, dass die Bakteriengemeinschaft Flocken bildet, die in Schwebe gehalten werden müssen, um wiederum toxische Prozesse durch Sauerstoffmangel zu verhindern. Dazu dient ein Verdichter, der Umgebungsluft mittels Ausströmern im Wasser so verteilt, dass ein ständiges Rühren bewirkt wird und auf diese Weise verhindert, dass sich die Flocken in toten Ecken ablagern. Gleichzeitig kann auf die sonst übliche Sauerstoffanreicherung mittels Einleiten von technischem Sauerstoff verzichtet werden, da aus der zum Rühren mittels Verdichter eingeleitete Luft ausreichend Sauerstoff im Beckenwasser gelöst wird. Als Ausströmer können kostengünstig zu erwerbende poröse Ausströmerschläuche genutzt werden.
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Zur leichteren Wartung und damit die Trennwände leicht an den Ausströmern vorbei bewegt werden können, kann der Ausströmer um eine oberhalb des Wasserniveaus angeordnete, horizontale Schwenkachse aus dem Wasser herausbewegt werden. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen im Beckenwasser vorhandenen nitrifizierenden Bakteriengemeinschaft verbietet sich der Einsatz von Antibiotika. Die Biosicherheit wird durch Einsatz patogenfreier Larven erhöht. Die in einem solchen Becken aufgezogenen Tiere zeigen eine größere Resistenz gegen Krankheitskeime und ein schnelleres Wachstum bei geringerem Futterverbrauch.
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Schließlich ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Becken in Längsrichtung des Beckens verschiebliche Trennwände aufweist, die vorzugsweise mittels eines Zahnriementriebs verschiebbar sind, wobei der Zahnriementrieb vorzugsweise in Beckenlängsrichtung mindestens einen linear in einer Führung geführten Wagen ziehend ausgebildet ist, mit dem die Trennwand mittels Lenker schwenkbar verbunden ist. In dem Becken lassen sich also ebenso viele Kohorten unterschiedlichen Alters unterbringen, wie Trennwände vorgesehen sind. Je mehr Trennwände vorgesehen werden, desto häufiger kann geerntet werden. Bei einer einzigen Kohorte, also einem Becken ohne Trennwand, blockiert die Kohorte das Volumen, bis die Individuen das Erntegewicht erreicht haben und abgeerntet werden können. Bei einer oder mehrerer Trennwände können zwei Kohorten oder mehr Kohorten unterschiedlichen Alters das Becken nutzen. Die Folge ist eine vorteilhaft höhere Ausbringung des Beckens. Das Abernten kann somit verstetigt werden, was im Betriebsablauf viele Vorteile durch den stetigeren Produktfluss ermöglicht.
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Der Zahnriementrieb treibt in Beckenlängsrichtung linear in einer Führung geführte Wagen an, die in ihrer Anzahl als Paare der Anzahl Trennwände entsprechen. Durch die Führung erfolgt das Verschieben vorteilhaft gleichmäßig, so dass sich beim Verschieben keine seitlichen Spalte an den Trennwänden ausbilden. Dadurch, dass die Trennwand mit dem Wagen mittels Lenker schwenkbar verbunden ist, können auch Unebenheiten des Beckenbodens selbsttätig ausgeglichen werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb eines Aquakulturbeckens, vorzugsweise eines Langstrombeckens mit einem Hälterungswasser, das eine nitrifizierende Bakteriengemeinschaft aufweist, gelöst, bei dem in das Becken geleitete Luft beim Austritt aus dem Wasser als Abluft gesammelt wird und einer Wärmepumpe zugeleitet wird, die den Wärmeinhalt der Abluft verändert, indem sie Wärme aus der Abluft mit dem Wasser des Beckens austauscht. Durch diese Maßnahme kann die benötigte Wärme drastisch verringert werden. Mit diesem Verfahren lassen sich besonders Warmwasserlebewesen auch im europäischen Klima wirtschaftlich aufziehen.
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In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass Abluft- nach Außen in die Atmosphäre geleitet wird, und/oder die in der Abluft enthaltene Feuchte als Kondensat dem Hälterungswasser zugeführt wird und/oder eine Wärmeabgabe der Wärmepumpe in Abhängigkeit einer zulaufenden Wassertemperatur geregelt wird. Der durch diese technische Maßnahme höhere Investitionsaufwand der Anlage wird durch die überraschend hohe Energieersparnis bei weitem kompensiert. Insgesamt sinkt so der CO2 Fußabdruck der Anlage und der damit erzeugten Produkte auf ein bisher nicht gekanntes niedriges Niveau.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird beispielhaft an Hand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
- 1 ein Rohrleitungsschema des erfindungsgemäßen Beckens und
- 2 eine schematischen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Langstrombecken.
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In den 1 und 2 funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Becken mit beliebigem Grundriss. Ein Verdichter 2 saugt aus der Umgebung 49 Luft an und drückt sie über eine Leitung 22 und den Ausströmer 15 in das Hälterungswasser 3. Die Luft steigt als Blasen 39 an die Wasseroberfläche 32. Beim Aufsteigen der Blasen 39 findet ein Gasaustausch mit dem Wasser statt. Die Luft in den Blasen 39 wird erwärmt, mit Wasserdampf gesättigt, reichert sich mit Kohlendioxid an und gibt Sauerstoff ab. Um das sich aus der Luft gebildete Abgas zu sammeln, ist oberhalb der Wasseroberfläche 32 der Deckel 12 angeordnet, der mittels Dichtung 36 den Raum 38 zum Becken 1 abdichtet.
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Eine im Raum 38 vorgesehene Abluftöffnung 16 mit Abluftleitung 17 leitet das Abgas zu einem eine Wärmepumpe 28 umhüllenden Gehäuse 40. Das Abgas tritt aus einer Lufteintrittsöffnung 21 aus Leitung 17 in das Gehäuse 40 ein und verlässt es durch Luftaustrittsöffnung 41 in die Fortluftleitung 42. Diese Fortluftleitung 42 mündet üblicherweise außerhalb einer das Becken 1 umhüllenden Halle, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Zwischen der Abluftleitung 17 und der Fortluftleitung 42 sind Trennwände 43 vorgesehen, die das Gehäuse 40 zur Wärmepumpe 28 so abdichten, dass der Abgasstrom den Abluftkühler 23 durchströmen muss, bevor er das Gehäuse 40 durch die Abgasauslassöffnung 41 und durch Fortluftleitung 42 verlassen kann.
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Die Wärmepumpe 28 kühlt das feuchtegesättigte Abgas beim Durchströmen des Abluftkühlers 23 ab, wobei sich Kondensat bildet. Dieses Kondensat sammelt sich in der Kondensatwanne 24, die es durch eine Kondensatwasserleitung 25 zurück das Beckenwasser 3 führt.
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Die als bekannte Luft-Wasser-Wärmepumpe ausgebildete Wärmepumpe 28 weist bekanntlich einen Kältemittelkreislauf auf, der mittels eines im Luftstrom angeordneten Abluftwärmetauschers 23 Wärmemengen zunächst auf das Kältemittel überträgt. Das Kältemittel tauscht dann Wärme mittels eines im Wasser angeordneten Wärmetauschers mit dem Wasser aus. Bekanntlich kann die Richtung des Wärmeaustausches umgeschaltet werden. In der Regel wird die Abluft gekühlt und das Wasser erwärmt. Es gibt aber auch Betriebszustände, bei denen das Wasser gekühlt wird und die Abluft erwärmt wird. Das hängt davon ab, ob der momentane Wärmeeintrag in das System höher oder niedriger als der Wärmeverlust des Systems ist.
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Vorteilhafter Weise ist die Leistung der Wärmepumpe mittels eines Inverters moduliert. Die Wärmeleitung der Wärmepumpe wird so geregelt, dass die Temperatur des Beckenwassers konstant bleiben soll. Die Wärmeabgabe der Wärmepumpe wird entsprechend momentan angeforderter Leistung gereglt. Im stationären Fall entsprechen sich der Wärmeeintrag und er Wärmeverlust des Wassers.
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Auf der Wasserseite weist die Wärmepumpe 28 eine Wassereinlassöffnung 44 und -auslassöffnung 45 auf. Das von Wasserkreislaufpumpe 46 aus dem Becken durch Zulaufleitung 47 zur Wassereintrittsöffnung 44 der Wärmepumpe 28 geförderte Wasser verlässt die Wärmepumpe wieder durch Wasseraustrittsöffnung 44, nachdem es innerhalb der Wärmepumpe einen nicht dargestellten Wasserwärmetauscher durchflossen hat. Das Wasser fließt, nachdem es eine Temperaturänderung erfahren hat, durch die Wasserrücklaufleitung 48 zurück ins Becken, womit der Wasserkreislauf geschlossen ist.
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In 2 ist ein Aquakulturlangstrombecken 1 schematisch als vertikal geführter Längsschnitt durch die Beckenmittelachse dargestellt. Ein solches Becken hat Maße von 5 mal 25 Metern und dient zur Aufzucht von Garnelen 29, die in Salzwasser bei ca 30 °C aufgezogen werden.
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Um die Temperatur von ca 30 °C im Becken besser halten zu können, ist das Becken 1 und der Deckel 2 mit einer Wärmeisolationsschicht 35 versehen. An der umlaufenden Berührungsfläche ist eine Dichtung 36 zwischen Deckel 12 und Becken 1 angeordnet.
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Das Hälterungswasser 3 enthält eine nitrifizierende Bakteriengemeinschaft 4. Von einer in Beckenlängsrichtung 7 gereiht angeordneten Anzahl von gleichartigen Ausströmern 5 ist hier nur ein ortsfester Ausströmer 5 dargestellt. Er ist um eine ortsfeste horizontale Schwenkachse 6 schwenkbar und mit wird Luft von Verdichter 2 versorgt. Altenativ kann auch der Boden des Beckens 2 mit einer ausreichenden Anzahl von Auströmeröffnungen für die Verteilung von Rührluft versehen sein. Wichtig ist, dass die zusätzlich in 2 gezeigten Trennwände, die in analoger Weise in Längsrichtung 7 des Beckens gereiht angeordnet sind, die Ausströmeröffungen ungestört passieren können.
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Die in Längsrichtung 7 des Beckens 1 dargestellte Trennwand 5 ist verschieblich. Dazu dient der Zahnriementrieb 9 an dessen Obertrum 30 die Trennwand 5 lösbar befestigt ist. Zum Verschieben in Beckenlängsrichtung 7 dient ein linear geführtes Wagenpaar 10, von dem in dieser Darstellung nur einer sichtbar ist. Das Wagenpaar wird von dem Obertrum 30 gezogen. Die Trennwand 8 ist mittels Lenker 11 schwenkbar mit dem Wagenpaar 10 verbunden.
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Der Zulufterwärmer 20 und der Abluftkühler 23 sind in einem Kreuzstromwärmetauscher 26 vereinigt, was durch die strich-punktierte Linie 26 angedeutet sein soll. Zusätzlich ist ein alternativer oder ergänzender Kältemittelkreislauf 27 als Wärmepumpe 28 dargestellt mit Kompressor 33 und Verduster 34 gezeigt, der mit Zulufterwärmer 20 und Abluftkühler 23 gekoppelt ausgebildet ist.
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Bezugsziffernliste
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- 1
- Aquakulturlangstrombecken, Becken
- 2
- Verdichter
- 3
- Hälterungswasser
- 4
- Bakteriengemeinschaft
- 5
-
- 6
- Schwenkachse
- 7
- Längsrichtung, Becken-
- 8
- Trennwände
- 9
- Zahnriementrieb
- 10
- Wagen
- 11
- Lenker
- 12
- Deckel
- 13
- Segmente
- 14
- Fenster
- 15
- Ausströmer
- 16
- Abluftöffnung
- 17
- Abgasleitung
- 18
- Lufteintrittsöffnung
- 19
- Ansaugleitung
- 20
- Zulufterwärmer
- 21
- Abgaseintrittsöffnung
- 22
- Leitung
- 23
- Abluftkühler
- 24
- Kondensatfalle
- 25
- Kondenswasserleitung
- 26
-
- 27
-
- 28
- Wärmepumpe
- 29
- Garnele
- 30
- Obertrum
- 31
-
- 32
- Wasseroberfläche
- 33
-
- 34
-
- 35
- Wärmeisolationsschicht
- 36
- Dichtung
- 37
- Führung
- 38
- Raum
- 39
- Blasen
- 40
- Gehäuse
- 41
- Abgasaustrittsöffnung
- 42
- Fortluftleitung
- 43
- Trennwände
- 44
- Wassereinlauföffnung
- 45
- Wasserauslauföffnung
- 46
- Pumpe
- 47
- Wasserzulaufleitung
- 48
- Wasserrücklaufleitung
- 49
- Umgebung
- 50
- Abgas
- 51
- Zuluftöffnung
