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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小時補充兩次熱水,共補充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-10℃,最高溫度不超過10℃,最低溫度可達-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標準,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。當水溫達到設(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。當水溫達到設(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小時補熱水2次,共補熱水量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)
類別 |
要求 |
進水溫度(℃) | 20 |
養(yǎng)殖池日常目標溫度(℃) | 30 |
高溫池日常目標溫度(℃) | 30 |
每次補熱水量(m3) | 200 |
維持恒溫面積(㎡) | 320/250 |
3.高溫水池的熱負荷計算: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?shù)氐漠斣麓髿鈮毫Γ╩mHg),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;總熱負荷為:3053k,主機熱源設(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:空氣源熱泵機組加熱高溫水池,空氣源熱泵機組維持其中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;總熱負荷為:305.3kW+182.16kW=487.46KW,主機熱源設(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)獨立運行,互不干擾,循環(huán)水泵可根據(jù)各部分實際情況適當縮小型號選擇,避免后期運行水泵功耗浪費;
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行谷電蓄熱,進一步降低運行費用。
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、運行能耗分析
本項目運行能耗分析: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空氣源熱泵機組。據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,4個鰻魚養(yǎng)殖池均達到了預(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)貢獻力量,相信得到國家的高度重視和大力推廣。
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