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地源熱泵現代工廠化養殖應用實例分析
現代工廠化養殖起源于內陸海洋水族館技術、自動化水族箱技術和流水高密度養殖技術，是工程科學與生命科學的有機結合；工廠化養殖是集生物、物理、化學和電子等多門學科為一體的技術，它將生物技術、信息技術和現代養殖方式集于一身，所以工廠化養殖是水產養殖高科技的zui集中的代表，是世界水產養殖業的發展方向。
在工廠化水產的養殖過程中，對水產的養殖環境尤其是水溫的控制一地程度上決定了水產養殖的收益。
研究表明合適的恒定水溫對魚的進食及成長有極大的促進作用。同時可縮短魚的孵化期。極大的提高養殖的經濟效益。
現代工廠化養殖起源于內陸海洋水族館技術、自動化水族箱技術和流水高密度養殖技術，是工程科學與生命科學的有機結合；工廠化養殖是集生物、物理、化學和電子等多門學科為一體的技術，它將生物技術、信息技術和現代養殖方式集于一身，所以工廠化養殖是水產養殖高科技的zui集中的代表，是世界水產養殖業的發展方向。
在工廠化水產的養殖過程中，對水產的養殖環境尤其是水溫的控制一地程度上決定了水產養殖的收益。
二.地源熱泵系統簡介
地源熱泵是以地表能(包括土壤、地下水和地表水等)為熱源，通過輸入少量的高品位能源(如電能)，實現低品位熱能向高品位熱能轉移的熱泵空調系統
淺談地源熱泵在水產養殖中的應用
三.地源熱泵水產養殖系統運行原理
地源熱泵水產養殖恒溫系統就是利用地源熱泵系統，給養殖池提供恒定溫度的一套新型技術系統.。
淺談地源熱泵在水產養殖中的應用
(1)地源熱泵系統，通過地埋管換熱系統⑥，將土壤中的熱量收集起來并通過地埋管管循環泵⑦輸送到地源熱泵主機，完成能量的采集過程。
(2)通過地源熱泵主機內部的壓縮機做功，提高能量的品位，消耗1單元的能量，獲得3～4單元的能量；進而由保溫循環泵②將獲得能量輸送到養殖池恒溫散熱系統③。
(3)由水產養殖池中的熱敏水溫探頭來判斷，當溫度低于養殖適宜溫度時，開啟保溫循環泵②以及地源熱泵主機，完成池水的加熱保溫；當池水達到適宜溫度時，則關閉保溫循環泵②以及地源熱泵主機，停止供熱。
(4)整個系統通過膨脹補水箱④以及軟化水處理設備⑤，完成水路的不斷循環與補充。
四.地源熱泵水產養殖系統案例分析
廣東韶關某南美白對蝦養殖場建在大棚室內，養殖水域面積為1000平米(50×20)，水深約3米。南美白對蝦的生長zui適宜溫度為26～28℃，水溫低于18℃活動與進食均減弱，反應遲鈍，生長緩慢。zui低水溫下限13℃(凍死)，zui高水溫上線35℃。水溫控制在26℃左右時可常年產卵，孵化溫度22～30℃，zui適宜溫度24～28℃。
由于夏季池水溫度比環境溫度低， 不存在或者少量存在蒸發熱損失；而冬季池水溫度比環境溫度高，具有比較大的蒸發熱損失，因此，系統僅用于冬季及過渡季節的池水保溫。
2)計算選型說明
冬季在氣溫zui低2℃情況下，養殖水池表面蒸發損失的熱量計算：
Qx = α· у ( 0.0174vf + 0.0229 ) (Pb - Pq) A(760/B)
式中 Qx—— 泳池表面蒸發損失的熱量( kJ/h )；
α—— 熱量換算系數， α = 4.1868 kJ /kcal ；
у—— 與養殖池水溫相等的飽和蒸汽的蒸發汽化潛熱( kcal/kg )；
vf ——水面上的風速( m/s )，一般按下列規定采用：室內水池 vf = 0.2~0.5 m/s ；露天水池 vf = 2~3 m/s ；
Pb—— 與池水溫相等(26℃)的飽和空氣的水蒸汽分壓力( mmHg )；
Pq——與泳池的環境空氣溫度(24℃)相等的水蒸汽壓力( mmHg )；
A——養殖池的水表面面積( m2 )；
B—— 當地的大氣壓力( mmHg )。
而泳池的水表面、池底、池壁、管道和設備等傳導所損失的熱量，占泳池水表面蒸發損失熱量的 20% 。
查相關參數表可計算得：
Qx = α· у ( 0.0174vf + 0.0229 ) (Pb - Pq) A(760/B)
=4.1868×582.3×(0.0174×0.3+0.0229)(25.2-18.5)×1000×760÷765
=2437.97×0.02812×6.7×993.46
=456319( kJ/h )=108648( kcal/h )
泳池的水表面，池底，池壁，管道和設備等傳導所損失的熱量，占泳池水表面蒸發損失熱量的20%
Qy= Qx*0.2=108648×0.2=21730( kcal/h )
經計算得泳池平均每小時經水面蒸發和傳導損失的熱量、池壁和池底傳導損失的熱量、管道的凈化水設備損失的熱量、泳池補水所需的加熱量合計為108648+21730= 130378( kcal/h )=152KW。所于泳池每小時總的熱損失量為152KW。
則選用一臺PHNIX地源金剛即可滿足要求.機組型號：PWSRW600S-GL,機組標況下的額定制熱量為160KW.
3)冬夏季地下換熱量計算
可由下述公式計算：
file:///C:DOCUME~1crjLOCALS~1Tempksohtmlwps_clip_image-29059.png
Q2'——冬季從土壤吸收的熱量，kW；
Q2——冬季設計總熱負荷，kW；
COP2——設計工況下機組的供熱系數(4.3)
假設冬季設計總熱負荷為152kW
根據計算可知：Q2'=152*(1-1/4.3)=117KW
4)豎井埋管管長的確定
地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統布置和管材外，還需要有當地的土壤技術資料，如地下溫度、傳熱系數等。這些因素的計算很繁瑣，并且部分數據不易獲得。在實際工程中，可以利用管材“換熱能力”來計算管長。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長的換熱量，一般垂直埋管為70～110W/m(井深)，或30～55W/m(管長)，水平埋管為20～40W/m(管長)。 以垂直埋管為例，設計時可取換熱能力的下限值，即30W/m(管長)，具體計算公式如下：
L= Q1'÷30×1000 (3)
其中 L——豎井埋管總長，m
Q1' ——冬季向土壤吸收的熱量，kW
分母“30”是冬季每m管長換熱量，W/m
計算得知：L=117*1000/30=3900米
5)確定豎井的數量及間距
可根據以下公式計算：
file:///C:DOCUME~1crjLOCALS~1Tempksohtmlwps_clip_image-1390.png(4)
其中 N——豎井總數，個
L——豎井埋管總長，m
H——豎井深度，m
分母“2”是考慮到豎井內供回水埋管管長約等于豎井深度的2倍。
計算得知：N=3900/2*100=19.5
然后對計算結果進行圓整，圓整后取20個豎井。豎井間距取4.5米。
五.經濟性分析：
養殖池每天24小時需要保持恒溫，應用峰谷電價，韶關峰時電價0.55元/KWh，時間段為7：00～21：00；谷時電價0.35元/KWh，時間段為21：00～7：00。
按照公式：
file:///C:DOCUME~1crjLOCALS~1Tempksohtmlwps_clip_image-29326.png
其中：M表示運行費用，Q表示熱負荷，φ表示燃燒值，μ表示燃燒效率，c表示單價。
①采用地源熱泵養殖池恒溫系統，按照峰電14小時，谷電10小時計算，冬季每天運作費用為
416.6元；
②采用電鍋爐加熱系統，按照峰電14小時，谷電10小時計算，冬季每天運作費用為1702.4元；
③ 采用燃油鍋爐加熱系統， 燃油燃燒值9000Kcal/L,燃燒效率85%，單價4.5元/L,則冬季每天運作費用為1839.2元；
④采用燃氣鍋爐加熱系統，天然氣燃燒值8500Kcal/L,燃燒效率80%，單價2.8元/L,則冬季每天運作費用為1287.4元；
六.結 論
1.從理論和實際工程案例上，地源熱泵技術在水產養殖恒溫系統中*具有可行性；
2.采用地源熱泵水產養殖技術，比傳統的供熱技術節能50%以上；經濟價值巨大。
3.地源熱泵技術屬于綠色生態環保技術，符合我國能源可持續發展的戰略，值得推廣。
關鍵詞：壓縮機
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