《热泵市场》杂志
摘要：该项目为福建宁德三都澳岛石斑鱼养殖场恒温系统项目，为石斑鱼提供恒温养殖环境，一期工程有12个30m³、6个24m³的养殖水池，共500m³水体。依照甲方的设计要求，将养殖用水每天需要10%左右换水量，由13℃加热到25℃;养殖水池加热设计水温为25℃。
关键词：石斑鱼、恒温养殖、海水源热泵
1、项目概况
石斑鱼(Epinephelussp.)属鲈形目，体长椭圆形稍侧扁。口大，具辅上颌骨，牙细尖，有的扩大成犬牙。体被小栉鳞，有时常埋于皮下。石斑鱼又是一种低脂肪、高蛋白的上等食用鱼，被港澳地区推为我国四大名鱼之一，是高档筵席必备之佳肴。
项目名称为福建宁德三都澳岛石斑鱼养殖场恒温系统项目。为石斑鱼提供恒温养殖环境，一期工程有12个30m³、6个24m³的养殖水池，共500m³水体。设计要求：将养殖用水每天需要10%左右换水量，由13℃加热到25℃;养殖水池加热设计水温为25℃，要求养殖水池是24小时恒温。
2、设计依据
《建筑给排水设计规范》GB50015-2003 / 《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规范》 GB50019-2003 / 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003 / 《采暖与卫生工程施工及验收规范》 GBJ-242-82 / 《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》GB/T21362-2008 /《冷热水聚丙烯管道系统》GB/T18742-1～3-2002 / 《设备及管道绝热技术通则》GB 4272-2008 / 《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008
3、石斑鱼生长分析
据试验显示，石斑鱼在水温22～30℃之间时，鱼活跃，摄食量大，生长快;当水温下降到22℃以下19℃以上时次之;水温下降到19℃以下时，摄食量明显减少，生长速度减慢，活动情况随着水温的下降而减弱;在室内水池越冬时还观察到，水温降到10℃以下再不捕食死饵，但对活的甲壳类仍能选食;当水温下降到7.5℃以下时，停止摄食，鱼处于静止不动状态;水温低于5.5℃时，出现死亡。对盐度的适应范围较广，在11‰～41‰之间都能生存，最适在30‰左右。
4、养殖场概况
项目 | 细节 |
养殖形式 | 车间式(搭保温板全封闭车间) |
养殖水方式 | 循环水+部分新水 |
养殖池规格 | 一期工程①类池6m*10m*1m(共12口池)，②类池4m*8m*1m(共6口池)，二期工程③类池5m*5m*1m(共54口池)(二期工程仍旧在建设中) |
养殖池石斑鱼密度 | ①池5000-8000条/口池，②类池3000-6000条/口池，③类池1500-2000条/口池 |
冬季池水水温 | 25℃ |
每天换水量 | 10% |
换水时间 | 10h(根据潮期8-10h) |
循环水量 | 100m³/h |
冬季海水温度 | 13-16℃ |
过滤方式 | 滚筒过滤机+蛋白分离器+沉淀过滤池 |
杀毒方式 | 紫外线杀毒(紫外线杀毒-100W/根，共20根) |
5、气象参数
宁德市地处东南沿海，属中亚热带湿润季风气候。年平均气温14.7℃－19.3℃，1月平均气温4.8℃－10.4℃，7月平均气温24℃－28.4.℃，年降雨量1506－2070毫米，无霜期235～300天。
6、负荷计算
6.1补充水加热所需要的热量计算
将养殖用水10%约50m³/h由13℃加热到25℃加热量：Qb=a*v*qb*(ts-tb)/t(kJ/h)=4.187*1*50000*(25-13)/24/3600=29kW。
qb——补充水水量(l)；ts——池水温度(℃)；tb——补充水水温(℃)；t——加热时间(h)；v——水的容重(kg/m³)；a——水的比热容(a=4.1868kJ/kg.℃)；
6.2水表面散热计算
Qz=4.187*v*(0.0229+0.0174vf)*(Pb-Pq)*F*760/B/3600
Qz——池水面蒸发损失的热量(kW)；v——与池水温度相等时，水的蒸发汽化潜热(kcal/kg)；vf——池水面上的风速(m/s)，室内vf采用0.2-0.5m/s；Pb——与池水温度相等时的饱和空气的水蒸气分压力(mmHg)；Pq——空气的水蒸汽分压(mmHg)；F——养殖水池面积(㎡)；B——当地的大气压力(mmHg)
Qz=4.187×583.1×(0.0299+0.0174×0.2)×(23.7-12.9)×600×760/765/3600=145.8kW;
6.3热损失
养殖水池的水面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按水表面蒸发损失热量的20%计算
Qs1=29.2kW;总负荷为：29+145.8+29.2=204kW/h。
7、方案说明
7.1设备选型
养殖池一般设立在海边，在福建沿海地区的海水冬季温度在13-16℃，考虑到水源取之不尽，在循环大水量情况下，能效比COP值在4以上，采用水源热泵是最佳选择。
水源热泵的循环水进出水温差在0.5-1℃，以1℃温差计算，每台水源热泵的循环水流量20m³/h，大水量的情况下是为了能够提高COP。
水源热泵循环水进出水温差5℃，水源温度在20℃左右的情况下，COP值4.5。水源热泵感应池水温度低于设定值2℃时自动启动加热，始终保持养殖池温度恒定。
冬季日均最低海水温度为13℃，海水源恒温热泵的衰减率基本可以忽略，以最大满足需求的负荷来选择机组数量及型号，根据204kW的负荷计算，选择5台SH400S I养殖专用-海水源恒温热泵机组加热养殖水池，每台KX510S YI制热量为41kW，总制热量为205kW。
7.2水泵选型
配备潜水泵，罩壳，叶轮材质FC-200，流量100m³/h，功率3KW，2台。
7.3 养殖形式
车间式(搭保温板全封闭车间)：搭建保温车间式养殖，是为了冬季池水的保温，减少散热量及降低系统投入成本，实际使用证明，以这种形式进行养殖每天晚上水池降温2℃，白天有阳光照射的时候，温度基本不降。
7.4养殖水方式
循环水+部分新水：每口池都有连通管自动排水，流到排水沟再用水泵抽水进到滚筒过滤机进行过滤，过滤之后的水进入蛋白分离器，经过蛋白分离器提高溶氧之后再排放到缓冲池进行沉淀，缓冲池进过紫外线杀菌之后自动排放蓄水池，蓄水池的用连通管方式排放到每口池，每口池的进水口都有阀门调节流量，已达到每口池的流量一致，蓄水池的水一直经过水源热泵的循环加热，从而达到恒温每口池子的温度。
每口池都有刻度标示，每天更换20%的新水，从海底抽过来的水直接排放到缓冲池里面，经过紫外线杀菌之后到了蓄水池，水源热泵对蓄水池的新水进行升温加热，以达到养殖所需水温。
高密度养殖的水处理是整个冬季养石斑鱼最需要注重的环节，高密度养殖意味着氨氮增加，溶氧量减少，如果溶氧量少于5毫克/升，会导致青石斑鱼窒息，整口池的鱼都会死亡，死亡率比较高。每天换水量：20%
根据养不同类型的鱼及密度，不换水的循环水无法满足盐度及病菌的控制，考虑到药物投放及疾病预防的各种原因，养殖场每天换20%的水在养石斑鱼的循环水系统中，鱼的成长比较稳定。
8、各种能源费用对比
9、系统安装示意图
版权：本文首发于《热泵市场》杂志3月刊，感谢广东同益空气能提供案例。
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