地源熱泵，空氣源熱泵在水產養殖中的應用

地熱是清潔的能源, 利用地源熱泵技術進行工廠化循環養殖系統的溫度調控是一項全新的課題, 一方面可以降低養殖的成本, 另一方面達到了節能減排的目的。

利用燃煤鍋爐產生熱水的加熱方法如今已經禁用，燃油鍋爐和電鍋爐的運行費用都比較高，不是很經濟，對於一些養殖戶來講鍋爐運行費用高，環境污染嚴重，更經濟更節能的新方式才是他們所需要的，而電加熱的方式不僅運行費用高，一次能源利用率低，能源浪費嚴重，也不是最佳的方法。

為什麼利用地源熱泵就可以呢？地源熱泵是用地熱能進行冷熱交換的，它可以在冬季將熱量提取出來，夏季將熱量存儲，作為養殖冷熱源時地源熱泵機組的吸熱端和放熱端採用閉環水系統。

目前, 我國水產養殖耗水量約佔地熱水總用水量的5.7%左右, 主要養殖羅非魚、鰻魚、甲魚、青蝦、牛蛙、觀賞魚等以及魚苗越冬。但是, 利用地熱資源進行海水工廠化養殖系統的溫度調控還未見研究報道, 因此, 利用地源熱泵技術在我國低溫地熱地區進行水產養殖系統的研究對新能源的開發利用和節能減排具有重大意義。

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一、燃煤、燃氣或電鍋爐缺點

1、傳統的養殖水體加熱方案主要是採用燃煤、燃氣或電鍋爐加熱，但這些做法存在如下問題：

1）採用燃煤鍋爐造價雖然較低，但存在嚴重的大氣污染，燃煤鍋爐已不符合國家節能減排的基本國策，不符合藍色海洋經濟的政策，屬於國家限制取締的能源方式。

2) 採用燃氣鍋爐運行費用較高，還存在氣源穩定和安全問題。燃氣屬於不可再生能源，越大的用量只會造成越緊張的供應問題，在高氣價的時代採用燃氣鍋爐加熱對海水養殖成本太高，不經濟而且不可持續。

3) 採用直接用電加熱不僅運行費用高，而且一次能源利用率低，造成能源的浪費，是不可取的。

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二、熱泵控溫在養殖中的形式介紹

　通過和大量養殖客戶交流發現，每當提到養殖水體用熱泵控溫時，許多客戶想到的都是打井從地下取水換熱。針對這種情況，我們從熱泵技術原理及低位能源方式上介紹一下水產養殖中熱泵的幾種常用應用形式。

1、空氣源熱泵

　　空氣源熱泵是一種以室外空氣為熱源的熱泵，設備通過和室外空氣進行熱交換，將室外的低溫空氣能量回收，供養殖水體升溫的一種熱泵形式。

　　優點：由於這種空氣源熱泵換熱的媒介是空氣，隨處可得，所以其應用不會受到地區的限制，而且系統工藝簡單，安裝簡單，一機兩用，自動控制。

　　缺點：空氣源熱泵與空氣的換熱效率較低，隨著空氣溫度逐步降低，效率也會發生衰減，易受到環境溫度的影響。

2、地源熱泵

　　地源熱泵是從土壤中提取能量的熱泵設備。通常在地下進行垂直或水平方向埋管，通過管中載熱介質從地下收集熱量，再通過熱泵系統把熱量帶給養殖水體；夏季降溫時，系統逆向運行，通過熱泵系統把養殖水體中的熱量運送到土壤中，實現熱量轉移，一機兩用，自動控制。

　　優點：由於地表一定深度以下全年土壤溫度穩定，可以分別在夏、冬兩季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發溫度。其次，由於不直接抽取地下水，可以有效避免對地下水資源的破壞。是一種合理開發利用地熱資源的冷熱源方式。

　　缺點：由於地下埋管內流體與土壤的熱交換速率低，需要大量的管材和面積才能滿足熱泵應用的要求，使初投資成本較高。並且埋管施工麻煩一些。

地源熱泵水產養殖系統運行原理

地源熱泵水產養殖恆溫系統就是利用地源熱泵系統，給養殖池提供恆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，將土壤中的熱量收集起來並通過地埋管管循環泵輸送到地源熱泵主機，完成能量的採集過程。

（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恆溫散熱系統。

（3）由水產養殖池中的熱敏水溫探頭來判斷，當溫度低於養殖適宜溫度時，開啟保溫循環泵以及地源熱泵主機，完成池水的加熱保溫；當池水達到適宜溫度時，則關閉保溫循環泵以及地源熱泵主機，停止供熱。

（4）整個系統通過膨脹補水箱以及軟化水處理設備，完成水路的不斷循環與補充。

水產養殖用地源熱泵，從已有的例子來看，效果較好，養殖死亡率低，生長速度快，而且無需專人看守，使用起來更方便，經過無數例應用證明，地源熱泵在水產養殖中表現出色。

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　　三、設計配置方案時考慮的因素

　　充分考慮養殖工藝，詳細了解養殖流程中各項指標是做好控溫方案的前提，要充分考慮水體大小、循環流量、補水量及補水溫度、廠房保溫情況等因素，根據現有條件和各參考指標設計出最合理的方案。

1、養殖模式

　　養殖所需溫度是我們想要達到的控溫目標，而養殖模式直接決定了養殖水體的冷熱負荷和控溫形式，如採用流水方式，就要充分考慮採用餘熱回收形式，避免高溫廢水排走浪費，如採用循環水方式，則控溫的冷熱負荷需要考慮循環流量及補水量等因素。

2、養殖水體情況

　　養殖水體情況包括養殖水體的體積、循環周期、循環流量以及補水的流量。養殖水體的大小直接影響冷熱負荷從而影響機組的多少，進而就影響著整個初期投資；循環周期和循環流量和加熱或降溫的時間是呼應的，運行中隨意改變補充新水流量，會改變加熱和降溫的時間，因此在設計之初應根據養殖品種特性，應明確或充分考慮循環次數及補水流量，從而從根本上解決養殖戶覺得效果不行的問題；還有就是池子的表面積，在沒有很好的經驗知道單位時間內的回水溫度，通過池子散熱量計算會給控溫系統所需冷熱負荷提供理論基礎。

3、溫度

　　養殖品種所需溫度和能夠採用的水源、土壤源溫度或空氣源溫度，以及補水溫度。因為整個循環水控溫系統冷熱負荷來源為兩部分，一部分是維持循環水體散失或吸取的熱量，另一部分是給補充的新鮮水升溫或降溫到所需溫度所需要的負荷。因此，全方面了解各個工藝環節中的溫度至關重要。

4、保溫形式及廠區配電情況

　　有了水體及流量溫度的充分考慮，合理的配置一套控溫方案，還要注意保溫的重要性，尤其對熱泵控溫，做好保溫至關重要，做好保溫才能使該控溫系統最大化節能和效果穩定和顯著；在配置機組時要考慮廠區電力情況，冷熱負荷高的機組的電功率也就隨之增加，因此，要考慮電力增容的費用和實施性。

對傳統鍋爐改造項目，還要考慮它原有的系統管路形式，充分利用原有設施設備及管路，將投資最低化，節能效果最大化。詳細的工藝確定好后，才能完成一項合格的控溫系統。機組實現自動控制，系統運行維護方便，設定溫度範圍，當溫度偏離此設定溫度，系統機組會自行啟動，並有報警功能。

隨著在環保方面的管控越來越嚴，燃煤鍋爐逐漸被淘汰，而燃氣運行成本費用高，用以熱泵技術為依託的控溫機組進行養殖水體控溫很好的解決了養殖戶的水體升溫降溫的問題，為養殖戶提供了很好的能源應用形式，並可結合養殖廢水餘熱回收技術，降低運行成本。雖然初期投資高一些，但在一定時間內通過節省運行成本可實現投資回收，能很好的代替其它的能源形式。

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