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一、項目情況
該工程地址位于福建三明市，有鰻魚養(yǎng)殖池4個，其中1個作為高溫加熱池，另外3個作為養(yǎng)殖池，水源為地下水池規(guī)格約250㎡-320㎡，幼苗水深0.5m~0.6m，成魚水深0.7m-0.8m，育苗池水溫30℃，成魚水溫22-25℃。
最初的加熱方式是:鍋爐給高溫水池加熱熱水，然后通過管道給其他三個水產(chǎn)養(yǎng)殖池供水，每天12小時補(bǔ)充兩次熱水，共補(bǔ)充200噸熱水。鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽直接加熱三個水產(chǎn)養(yǎng)殖池，保持三個水產(chǎn)養(yǎng)殖池30℃；水產(chǎn)養(yǎng)殖池位于室內(nèi)，頂部為拱頂彩鋼棚，水產(chǎn)養(yǎng)殖池周圍用塑料薄膜隔熱。
第二，氣象參數(shù)。
位于沿海低緯度區(qū)的三明境內(nèi)，氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫17℃-194℃，最冷月均在1月，各地變化較大，最低溫度可達(dá)-10℃，最高溫度不超過10℃，最低溫度可達(dá)-113℃。七月份最熱，平均溫度27℃-28℃，極高溫度40.5℃。
第三，需求分析。
該項目使用時間全年，鰻魚養(yǎng)殖周期長。冷水補(bǔ)水采用地下井水，每天換水兩次，養(yǎng)殖池水溫應(yīng)保持在30℃。設(shè)計日用水量:滿足養(yǎng)殖池日常熱量需求；熱水供應(yīng)方式:高溫池空氣能源設(shè)備直接供暖，養(yǎng)殖池空氣源熱泵設(shè)備間接與池水交換；基本水溫:本項目采用地下水，參照《建筑給排水設(shè)計規(guī)范》GB50015標(biāo)準(zhǔn)，地下水溫15-20℃，本項目采用地下水溫20℃。
第四，項目特點。
本項目為水產(chǎn)養(yǎng)殖項目，溫度控制要求精度高，允許波動偏差小，因此對技術(shù)方案的可靠性和安全性要求高；由于魚類生活環(huán)境的限制，水質(zhì)差，對換熱系統(tǒng)材料的耐腐蝕性要求高；綜合已知相關(guān)條件，本項目主要涉及高溫池水和水產(chǎn)養(yǎng)殖池水恒溫的維持。本項目兼具實驗驗證性質(zhì)，因此末端選擇考慮多樣性，進(jìn)行實驗比較驗證。
第五，技術(shù)方案。
技術(shù)方案1(圖1)。描述:當(dāng)水池溫度小于等于設(shè)定溫度時，空氣源熱泵啟動，產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)泵提供給水池中的水，使水溫升高。當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定溫度時，空氣源熱泵停止工作；該系統(tǒng)只對高溫池進(jìn)行加熱，養(yǎng)殖池的恒溫采用原蒸汽加熱。
技術(shù)方案2(圖2)。描述:當(dāng)水池溫度小于等于設(shè)定溫度時，空氣源熱泵啟動，產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)泵提供給水池中的水，使水溫升高。當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定溫度時，空氣源熱泵停止工作。水產(chǎn)養(yǎng)殖池恒溫系統(tǒng)，一次側(cè)用空氣源熱泵加熱水產(chǎn)養(yǎng)殖池，運(yùn)行原理與高溫水產(chǎn)養(yǎng)殖池加熱系統(tǒng)相同:水產(chǎn)養(yǎng)殖池恒溫部分以水產(chǎn)養(yǎng)殖池溫度為控制因素，低于設(shè)定溫度-2℃，水產(chǎn)養(yǎng)殖循環(huán)泵開啟；達(dá)到設(shè)定溫度，停止循環(huán)。
該系統(tǒng)加熱了高溫池，并保持了其中一個320平方米的養(yǎng)殖池恒溫。
六、熱負(fù)荷計算
1.項目基本情況
鰻魚養(yǎng)殖池共4個，其中1個作為高溫加熱水池，其它3個作為養(yǎng)殖池，水源為地下水；池子規(guī)格約為250m320m2，幼苗水深為0。5m-0。6m，育苗水溫要求30℃。每天間隔12小時補(bǔ)熱水2次，共補(bǔ)熱水量200噸以內(nèi)，3個養(yǎng)殖池維持恒溫30℃。
2.冷熱水設(shè)計參數(shù)
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類別 |
要求 |
| 進(jìn)水溫度（℃） | 20 |
| 養(yǎng)殖池日常目標(biāo)溫度（℃） | 30 |
| 高溫池日常目標(biāo)溫度（℃） | 30 |
| 每次補(bǔ)熱水量（m3） | 200 |
| 維持恒溫面積（㎡） | 320/250 |
3.高溫水池的熱負(fù)荷計算：高溫水池?zé)崴繛樽畲?00m3，冷水計算溫度20℃，熱水計算溫度30℃，加熱時間為12小時以內(nèi)（設(shè)計按照8小時計算）。計算結(jié)果：Q=200×（30-15）×4.187×1000/8/3600=305.3kW
4.池子恒溫耗熱量計算，養(yǎng)殖池水總熱損耗量Q包括以下兩項：池面水蒸發(fā)損失的熱量Q和池壁、池底、管道和水處理設(shè)備傳導(dǎo)散熱量Qt
4.1水表面蒸發(fā)損失熱量：Qz=4.187r（0.0174Vi+0.0229）（Pb-Pc）A（760/B）。式中:Qz-養(yǎng)殖池水表面蒸發(fā)損失的熱量（KJ/h）；r——與養(yǎng)殖池水溫相等的飽和蒸汽的蒸發(fā)汽化潛熱（KJ/Kg）；580.4Kcal/KgVi--養(yǎng)殖池水面上的風(fēng)速（m/s），0.2m/s；Pb--與養(yǎng)殖池水溫相等的飽和空氣的水蒸汽分壓力（mmHg），31.8mmHg；Pc--養(yǎng)殖池的環(huán)境空氣的水蒸汽壓力（mmHg），5.55mmHg；A—養(yǎng)殖池的水表面面積（㎡），320m；B—當(dāng)?shù)氐漠?dāng)月大氣壓力（mmHg），748.7mmHg。
代入數(shù)據(jù)Qz=4.187r（0.0174Vi+0.0229）（Pb-Pc)A（760/B）=4.187×580.4×（0.0174×0.2+0.0229）（31.8-5.55）×320×（760／748.7）=151.8kWh。
4.2養(yǎng)殖池的水表面、池底、池壁、管道和設(shè)備等傳導(dǎo)所損失的熱量；應(yīng)按養(yǎng)殖池水表面蒸發(fā)損失熱量的20%計算確定，即：Qd=Qz×0.2=151.8×0.2=30.36kM。
綜上，320平米養(yǎng)殖池維持恒溫總耗熱量為：Qz+Qd=151.8+30.36kW/h=182.16kW。
七、主設(shè)備選型
依據(jù)格瑞沃空氣源熱泵機(jī)組50HP的性能參數(shù)：室外環(huán)境計算溫度10℃，50HP空氣源熱泵在室外環(huán)境溫度下制熱能力為164.5k，輸入功率44.26kW，制熱COP為3.72。
技術(shù)方案1：空氣源熱泵機(jī)組只加熱高溫水池，養(yǎng)殖池維持恒溫依靠原先蒸汽供熱；總熱負(fù)荷為：3053k，主機(jī)熱源設(shè)備選型計算臺數(shù)N=3053／164.5=1.9臺，選取格瑞沃5OHP空氣源熱泵共2臺或25HP空氣源熱泵共4臺。
技術(shù)方案2：空氣源熱泵機(jī)組加熱高溫水池，空氣源熱泵機(jī)組維持其中1個養(yǎng)殖池恒溫，剩下1個養(yǎng)殖池恒溫依靠原先蒸汽供熱；總熱負(fù)荷為：305.3kW+182.16kW=487.46KW，主機(jī)熱源設(shè)備選型計算臺數(shù)N=487.46／164.5=2.96臺，選取格瑞沃50HP空氣源熱泵機(jī)組共3臺。
八、水箱大小確定
在養(yǎng)殖項目中，為避免一次系統(tǒng)中空氣源熱泵設(shè)備化霜或是停機(jī)期間導(dǎo)致供熱溫度不穩(wěn)定影響?zhàn)B殖供熱效果，建議采用二次系統(tǒng)增設(shè)儲能水箱將空氣源熱泵與養(yǎng)殖池分開，即將系統(tǒng)分為熱源側(cè)、使用側(cè)兩個獨立的系統(tǒng)，有幾點好處如下：
1.熱源側(cè)、使用側(cè)獨立運(yùn)行，互不干擾，循環(huán)水泵可根據(jù)各部分實際情況適當(dāng)縮小型號選擇，避免后期運(yùn)行水泵功耗浪費；
2.儲能水箱可以緩解熱泵化霜期間的降溫影響；
3.儲能水箱可跟項目所在地具體電價進(jìn)行谷電蓄熱，進(jìn)一步降低運(yùn)行費用。
本項目考慮減小空氣源熱泵化霜的降溫影響即可，一般空氣源熱泵化霜時間3-8min，安全考慮，取10min時間內(nèi)儲能水箱溫度下降不超過5℃，即：Q=Q冷/60×15×5=164.5/60×10×1=27.4kW，M=Q/1.163／△T=27.4／1.163/5=4.7噸，需做一個5噸保溫水箱做儲能用。
九、運(yùn)行能耗分析
本項目運(yùn)行能耗分析：每月環(huán)境平均溫度查自《中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)》；空氣源熱泵數(shù)據(jù)查自格瑞沃50HP的性能參數(shù)。
冷熱水設(shè)計參
十、工程實際運(yùn)行情況最終決定選用設(shè)計方案1、安裝2臺格瑞沃50HP空氣源熱泵機(jī)組。據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，4個鰻魚養(yǎng)殖池均達(dá)到了預(yù)期的養(yǎng)殖效果，整個技術(shù)方案平均日耗能量為1319.33kW，按農(nóng)業(yè)用電計算，日運(yùn)行成本為897元左右。
值得注意的是，這并不是格瑞沃第一次做水產(chǎn)養(yǎng)殖項目，此前，格瑞沃已在湖南省常德市完成了第一個甲魚水產(chǎn)養(yǎng)殖項目的落地，該項目不僅成功入圍魯班獎的評選，而且還為空氣源熱泵水產(chǎn)養(yǎng)殖的推廣提供了很好的參考和宣傳價值。格瑞沃的產(chǎn)品和技術(shù)方案將應(yīng)用于更多的養(yǎng)殖工程，幫助全國更多的養(yǎng)殖戶解決問題，共同為清潔能源事業(yè)貢獻(xiàn)力量，相信得到國家的高度重視和大力推廣。
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