專利名稱:一種海水養殖場水溫調控系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種海水養殖場水溫調控系統，其包括儲水箱、通過進水管和出水管與儲水箱連接而循環連通的太陽能集熱裝置、通過進水管和出水管與儲水箱連接而循環連通的空氣源熱泵、通過注水管和回水管與儲水箱連接而循環連通的海水板式換熱器，所述海水板式換熱器包括淡水腔和海水腔，所述淡水腔與注水管和回水管連接，所述海水腔連接有海水進水管和海水回水管，所述儲水箱通過補水管與自來水管對接連通。通過二級熱交換過程從而換熱系統內部可使用大規格裝備中的淡水作為媒介，從而保障換熱系統內部避免腐蝕并儲存大量熱能，使得熱交換過程具有更好的穩定性和持續性，僅需在淡水與海水熱交換的裝置使用耐腐蝕材料，降低了設備的成本。
【專利說明】一種海水養殖場水溫調控系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水溫調控，尤其涉及一種海水養殖場水溫調控系統。
【背景技術】
[0002]海水工廠化養殖過程中，海水溫度、含氧量、進水流量、氨氮含量、曝氣量、固體懸浮物都必須保持在適宜的范圍，尤其忌諱水質的突然變化。
[0003]在海水工廠化養殖的水體環境中，溫度參數不僅影響養殖生物的進食及生長速度等基本生命活動，還影響水體溶解氧的濃度，而水體溶解氧不僅是養殖生物正常生長的基本需求，也是水體中其他微生物賴以生存的基本條件，因此，保持適宜的養殖水體溫度至關重要。通常，海水中冷水魚、溫水魚和熱水魚適宜生存的溫度區間分別為10~18.33° C、18.33-26.67° C、26.67~32.22° C。在海水工廠化養殖過程中，養殖系統與外界環境進行的各種形式的熱交換會影響養殖池水體的溫度，養殖補充水和電機、水泵等機電設備的運轉也會影響養殖池水體的溫度。為了保持養殖生物適宜的溫度環境，需要外界根據環境溫度給養殖系統提供大量的冷源和熱源，傳統的方法是以各種形式的鍋爐(電、燃煤、燃氣、燃油)為養殖系統加熱，采用空調為養殖系統制冷，存在能耗高、污染環境等缺點。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種便于持續地維持養殖場水溫穩定的海水養殖場水溫調控系統。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:一種海水養殖場水溫調控系統，其包括儲水箱、通過進水管和出水管與儲水箱連接而循環連通的太陽能集熱裝置、通過進水管和出水管與儲水箱連接而循環連通的空氣源熱泵、通過注水管和回水管與儲水箱連接而循環連通的海水板式換熱器，所述海水板式換熱器包括淡水腔和海水腔，所述淡水腔與注水管和回水管連接，所述海水腔連接有海水進水管和海水回水管，所述儲水箱通過補水管與自來水管對接連通。
[0006]作為本實用新型海水養殖場水溫調控系統的技術方案的一種改進，所述儲水箱具有雙層不銹鋼箱體，兩層不銹鋼之間設有發泡保溫層。
[0007]作為本實用新型海水養殖場水溫調控系統的技術方案的一種改進，所述出水管由儲水箱引出后依次設有閘閥、過濾器、循環驅動泵、止回閥；所述注水管由儲水箱引出后依次設有閘閥、過濾器、循環驅動泵、止回閥。
[0008]作為本實用新型海水養殖場水溫調控系統的技術方案的一種改進，所述海水板式換熱器由鈦金屬板制作而圍成淡水腔和海水腔。
[0009]作為本實用新型海水養殖場水溫調控系統的技術方案的一種改進，所述海水養殖場水溫調控系統還包括控制分系統，所述控制分系統包括伸入海水養殖池的溫度傳感器、與溫度傳感器電性連接的處理器，所述循環驅動泵設有電磁開關，所述電磁開關與所述處理器電性連接。
[0010]本實用新型的有益效果在于:所述的海水養殖場水溫調控系統包括太陽能集熱裝置、空氣源熱泵、儲水箱、海水板式換熱器，當海水養殖水體需要加熱時，以太陽能為主熱源，以空氣能為輔助熱源對儲水箱內的淡水循環加熱，當養殖水體需要降溫時，由空氣源熱泵系統對儲水箱內的淡水循環冷卻；加熱或冷卻后的淡水通過海水板式換熱器與海水工廠化養殖系統進行熱交換，通過二級熱交換過程從而為養殖場提供適宜的溫度環境，并且換熱系統內部可使用大規格裝備中的淡水作為媒介從而保障換熱系統內部避免腐蝕并儲存大量熱能，使得熱交換過程具有更好的穩定性和持續性，僅需在淡水與海水熱交換的裝置使用耐腐蝕材料，降低了設備的成本。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型海水養殖場水溫調控系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖來進一步說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0013]如圖1所示，本實用新型一種海水養殖場水溫調控系統，其包括儲水箱10、通過進水管15和出水管16與儲水箱10連接而循環連通的太陽能集熱裝置12、通過進水管15和出水管16與儲水箱10連接而循環連通的空氣源熱泵20、通過注水管18和回水管19與儲水箱10連接而循環連通的海水板式換熱器30，所述海水板式換熱器30包括淡水腔和海水腔，所述淡水腔與注水管18和回水管19連接，所述海水腔連接有海水進水管31和海水回水管32，所述儲水箱10通過補水管14與自來水管對接連通。所述的海水養殖場水溫調控系統包括太陽能集熱裝置12、空氣源熱泵20、儲水箱10、海水板式換熱器30，當海水養殖水體需要加熱時，以太陽能為主熱源，以空氣能為輔助熱源對儲水箱內的淡水循環加熱，當養殖水體需要降溫時，由空氣源熱泵系統對儲水箱內的淡水循環冷卻；加熱或冷卻后的淡水通過海水板式換熱器與海水工廠化養殖系統進行熱交換，從而為其提供適宜的溫度環境，并且換熱系統內部使用淡水作為媒介從而保障換熱系統內部避免腐蝕，僅需在淡水與海水熱交換的裝置使用耐腐蝕材料，降低了設備的成本。儲水箱通過浮球閥實現從自來水管網自動補水，使水箱水位始終維持在滿位狀態。
[0014]其中，太陽能集熱裝置12作為主要的制熱裝置，采用承壓能力較強的平板型太陽能集熱器，用角鋼作支架，傾斜疊放在地面或建筑物樓頂，根據空間位置將各片集熱器按先串聯、再并聯的方式呈矩陣排列，構成平板集熱器組。
[0015]另外，使用空氣源熱泵20系統作為輔助制熱裝置和主要制冷裝置。當陽光充足時，利用太陽能集熱系統對儲水池內的水加熱，沒有太陽或太陽不足時，利用空氣源熱泵系統加熱；由于空氣源熱泵的制熱能力和制熱性能系數隨著室外氣溫的降低而降低，故要求室外環境溫度在-10攝氏度以上，同時，為保證機組使用壽命，空氣源熱泵20的出水溫度要求不超過60攝氏度。
[0016]更佳地，所述儲水箱10具有雙層不銹鋼箱體，兩層不銹鋼之間設有發泡保溫層。所述儲水箱10的材質為不銹鋼，中間加5CM厚的聚胺脂發泡保溫層，儲水箱10上下部各安裝三只回水管和出水管，分別與太陽能集熱裝置12、空氣源熱泵20和海水板式換熱器30連接，實現淡水為介質的間接熱交換，在儲水箱進行儲水并儲備熱能和冷能，能源儲備后再通過板式換熱器進行淡水和海水之間的熱交換，使得能量控制溫度更加緩和更加穩定。
[0017]更佳地，所述出水管16由儲水箱10引出后依次設有閘閥22、過濾器23、循環驅動泵25、止回閥26，所述注水管18由儲水箱10引出后依次設有閘閥22、過濾器23、循環驅動泵25、止回閥26，從而實現對二級熱交換過程的控制，通過控制淡水儲熱的速度，同時控制淡水與海水熱交換的效率，使得熱交換過程具有更好的穩定性和持續性，避免水溫急劇變化。通過淡水大量儲熱，避免較大規格的設備受到腐蝕，并儲存更多的能量使得后續熱交換具有更好的持續性。后續使用達到溫度范圍的淡水與海水在小型熱交換裝置內進行熱交換，降低海水對設備的腐蝕風險。
[0018]更佳地，所述海水板式換熱器30由鈦金屬板制作而圍成淡水腔和海水腔，所述的海水板式換熱器30為具有良好抗腐蝕性的鈦換熱器，容量大小根據養殖規模和養殖生物所需要的換熱量確定，儲水箱10的淡水和工廠化養殖系統的海水通過海水板式換熱器進行熱交換。
[0019]更佳地，所述海水養殖場水溫調控系統還包括控制分系統，所述控制分系統包括伸入海水養殖池的溫度傳感器、與溫度傳感器電性連接的處理器，所述循環驅動泵設有電磁開關，所述電磁開關與所述處理器電性連接。控制包括以下步驟:
[0020]步驟1:根據海水養殖生物種類，在控制器(即處理器)中設置養殖水體最佳溫度及上下限。
[0021]步驟2:如果海水養殖池實際溫度低于最佳溫度下限，首先啟動太陽能集熱系統，達到設定時間(可調)時如果儲水箱溫度仍沒達到設定溫度(可調)，則啟動空氣源熱泵制熱模式；如果海水養殖池實際溫度高于最佳溫度上限，則啟動空氣源熱泵制冷模式，直到儲水箱溫度達到設定值。
[0022]步驟3:啟動淡水、海水熱交換系統，儲水箱內的淡水和工廠化養殖系統的海水通過海水板式換熱器進行熱交換。
[0023]步驟4:判斷海水溫度是否達到最佳溫度？如達到，則先停止淡水、海水熱交換系統的運行，再停止太陽能集熱裝置的工作。
[0024]其中，檢測海水養殖池實際溫度的傳感器為耐海水腐蝕的溫度傳感器，海水工廠化養殖系統中驅動海水循環的是耐腐蝕的海水泵。
[0025]作為具體實施例，當海水養殖池溫度低于設定的溫度下限，即養殖系統需要加熱時，溫度控制器比較溫度傳感器實時采集的太陽能集熱器組出口水溫Tl和儲水箱10底部水溫T2 (即集熱器入口水溫)。當Tl-T2>8攝氏度(可調)時，集熱循環泵25啟動，儲水箱10底部冷水經閘閥22、過濾器23及止回閥26進入集熱器組，吸收太陽輻射能，然后流回儲水箱10，經反復循環將儲水箱10內的水加熱；當Tl-T2〈3攝氏度(可調)時，集熱循環泵停止；當太陽能輻射強度不足或太陽能集熱系統不工作，使時間達到設定時間(可調)時儲水箱溫度Τ2仍沒達到設定的高溫值(可調)，則空氣源熱泵20系統啟動，機組和熱泵循環泵同時開啟，直到Τ2達到設定高溫值。此時，溫度控制器根據養殖池實際水溫和設定水溫，同時開啟海水板式換熱器兩側的換熱循環泵和海水循環泵及相關的電磁閥，使儲水箱的淡水和養殖系統的海水在換熱器內進行熱交換，當達到養殖溫度上限時，停止換熱循環泵、海水循環泵及集熱循環泵，關閉相關的電磁閥。從而使得溫度調控過程實現自動化。其中，集熱循環泵、熱泵循環泵都是換熱循環泵(即循環驅動泵25)。
[0026]當海水養殖池溫度高于設定的溫度上限，即養殖系統需要降溫時，空氣源熱泵系統啟動，機組和熱泵循環泵同時開啟，直到T2達到設定的低溫值(可調)；然后，溫度控制器根據養殖池實際水溫和設定水溫，同時開啟海水板式換熱器兩側的換熱循環泵和海水循環泵及相關的電磁閥，使儲水箱的淡水和養殖系統的海水在換熱器內進行熱交換，當達到養殖溫度下限時，停止換熱循環泵、海水循環泵及集熱循環泵，關閉相關的電磁閥。
[0027]通過以上實施例可以看出，本實用新型具有以下較佳的技術效果:本實施方式的基于太陽能+空氣源熱泵的海水工廠化養殖水溫調控系統實現了養殖水溫的全自動檢測和控制，實現了無人值守；本實施方式運用可再生能源和新能源利用技術及空氣源熱泵技術，構成太陽能加空氣源熱泵系統，既克服了太陽能低密度、不穩定的缺陷，又彌補了空氣源熱泵在寒冷季節效率較低的不足，對節能降耗、安全環保具有重要意義。運用可再生能源和新能源利用及現代測控技術，科學而有效地解決了現有海水工廠化養殖系統中使用電、燃煤、燃氣或燃油直接加熱海水的問題，具有控制精度高、經濟節能、安全環保等優點，可操作性和實用性強。
[0028]以上所揭露的僅為本實用新型的優選實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1.一種海水養殖場水溫調控系統，其特征在于:包括儲水箱、通過進水管和出水管與儲水箱連接而循環連通的太陽能集熱裝置、通過進水管和出水管與儲水箱連接而循環連通的空氣源熱泵、通過注水管和回水管與儲水箱連接而循環連通的海水板式換熱器，所述海水板式換熱器包括淡水腔和海水腔，所述淡水腔與注水管和回水管連接，所述海水腔連接有海水進水管和海水回水管，所述儲水箱通過補水管與自來水管對接連通。2.根據權利要求1所述的海水養殖場水溫調控系統，其特征在于:所述儲水箱具有雙層不銹鋼箱體，兩層不銹鋼之間設有發泡保溫層。3.根據權利要求1所述的海水養殖場水溫調控系統，其特征在于:所述出水管由儲水箱引出后依次設有閘閥、過濾器、循環驅動泵、止回閥；所述注水管由儲水箱引出后依次設有閘閥、過濾器、循環驅動泵、止回閥。4.根據權利要求1所述的海水養殖場水溫調控系統，其特征在于:所述海水板式換熱器由鈦金屬板制作而圍成淡水腔和海水腔。5.根據權利要求1所述的海水養殖場水溫調控系統，其特征在于:還包括控制分系統，所述控制分系統包括伸入海水養殖池的溫度傳感器、與溫度傳感器電性連接的處理器，所述循環驅動泵設有電磁開關，所述電磁開關與所述處理器電性連接。
【文檔編號】A01K63-06GK204272964SQ201420551784
【發明者】徐今強, 李一峰, 王筱珍, 唐麗平 [申請人]廣東海洋大學