申请日2012.03.01
公开(公告)日2012.07.18
IPC分类号F25B30/02; A01K63/06
摘要
本发明涉及一种属于能源技术领域的水源热泵冷热水机组及其系统，尤其是对海水养殖育苗及其它工业和民用中海水进行冷却和加热的水源热泵冷热水机组及其系统。包括预热换热器、海水源热泵机组、热水储存池、养殖池、废水储存池、废水潜水泵、供水阀、过滤除沙器、海水潜水泵、过滤器、海水循环泵，通过转换阀门实现冬天制热和夏季制冷。这样水源热泵冷热水机组及其系统可以充分回收海水养殖排放废水中的能量，从而提高了热泵机组换热效率，节省了运行费用。
权利要求书
1.一种海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统，其特征是：包括大海、 预热换热器、海水源热泵机组、热水储存池、养殖池、废水储存池、废水潜水泵、供水阀、 过滤除沙器、海水潜水泵、过滤器、海水循环泵、阀门一(15)、阀门二(16)、阀门三(17)、 阀门四(18)、阀门五(19)、阀门六(20)、阀门七(21)、阀门八(22)、排水口、溢流管、 海水井、深井泵、热泵沙滤器、排水沟、高水位传感器、低水位传感器，水位控制器;
大海中新鲜海水通过海水潜水泵经过滤除沙器由管道引到预热换热器海水入口，预热换 热器海水出口管路引入热水储存池内底部;
废水储存池水位下部的废水潜水泵出口经过滤器和预热换热器废水入口相连，预热换热 器废水出口接管分两种方式：一种是接管分两路，一路经阀门八(22)和海水源热泵蒸发器 海水入口管路相连，另一路经阀门七(21)和海水源热泵冷凝器海水入口管路相连;另一种 接管和过滤器排水管路相连;海水井内深井泵出口管路和热泵沙滤器入口相连，热泵沙滤器 出口接管分两路，一路经阀门八(22)和海水源热泵蒸发器海水入口管路相连，另一路经阀 门七(21)和海水源热泵冷凝器海水入口管路相连;
海水源热泵蒸发器海水出口管路分两路，一路经阀门六(20)和通向大海的排水管路相 连，另一路经阀门二(16)和热水储存池上部热水入口管路相连;
海水源热泵冷凝器海水入口管路分两路，一路经阀门四(18)和连接热水储存池下部海 水循环泵出口管路相连，另一路经阀门三(17)和海水源热泵蒸发器海水入口管路相连;
海水源热泵冷凝器海水出口管路分两路，一路经阀门五(19)和通向大海的排水管路相 连，另一路经阀门一(15)和热水储存池上部热水入口管路相连;
热水储存池中部设热水出口经管道引入养殖池上部，入口设供水阀，热水储存池底部高 于养殖池上部水位;
过滤除沙器、过滤器和热泵沙滤器下部排水管路均和通向大海的排水管路相连;
养殖池底部设排水口，排水口插入排水溢流管，管口和养殖池水面齐平，排水口由管道 引入排水沟，再经管道引到废水储存池，养殖池底部高于废水储存池上部水位，养殖池为多 个组合。
2.根据权利要求1所述海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统，其特征 是：控制装置设水位控制器连接高、低水位传感器和海水潜水泵电源控制线。
3.根据权利要求1所述海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统，其特征 是：海水源热泵冷凝器和蒸发器采用抗海水腐蚀材质。
4.根据权利要求1所述海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统，其特征 是：设备和管路采用抗海水腐蚀材质。
5.根据权利要求1所述海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统，其特征 是：海水井为在海岸边打井，海水井滤水管所处砂层为透水性好的砂层，能通过深井泵抽吸 顺利渗透过来海水。
说明书
海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统
技术领域
本发明涉及一种属于能源技术领域的水源热泵冷热水机组及其系统，尤其是对海水养殖 育苗及其它工业和民用中海水进行冷却和加热的水源热泵冷热水机组及其系统。
背景技术
海水养殖育苗控制水温十分重要，对海参育苗要求水温在16～23℃，对于海水鱼(如大 菱鲆)育苗要求水温在12～20℃，虾类、贝类育苗要求水温在22～25℃。一般情况下，12 月份至来年5月是海水育苗季节，而此时近海水温为0～10℃，需要给海水升温;夏季7、8 月份海水温度超过25℃，需给海水降温。
我们知道，目前海水养殖育苗加热海水所采用的主要方式是采用燃煤锅炉加热，存在效 率低、环境污染严重和占地面积大的缺点。
给海水降温所采用的主要方式是采用风冷或水冷机组，存在投资大，运行费用高的缺点。
另外，海水养殖育苗冷热水采用边补边排活水方式，排放的废水中的含有大量能量白白 流失，能源浪费严重。为解决这些问题，可以采用海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热 水机组及系统，充分回收废水中能量，一机两用来制取海水养殖所用的冷热水。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理，能充分回 收海水养殖排放废水中的能量，具有很高效率的海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水 机组及系统。
本发明海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统的技术方案是：一种海水 养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统，包括：大海、预热换热器、海水源热泵 机组、热水储存池、养殖池、废水储存池、废水潜水泵、供水阀、过滤除沙器、海水潜水泵、 过滤器、海水循环泵、阀门一(15)、阀门二(16)、阀门三(17)、阀门四(18)、阀门五(19)、 阀门六(20)、阀门七(21)、阀门八(22)、排水口、溢流管、海水井、深井泵、热泵沙滤 器、排水沟、高水位传感器、低水位传感器，水位控制器;
大海中新鲜海水通过海水潜水泵经过滤除沙器由管道引到预热换热器海水入口，预热换 热器海水出口管路引入热水储存池内底部;
废水储存池水位下部的废水潜水泵出口经过滤器和预热换热器废水入口相连，预热换热 器废水出口接管分两种方式：一种是接管分两路，一路经阀门八(22)和海水源热泵蒸发器 海水入口管路相连，另一路经阀门七(21)和海水源热泵冷凝器海水入口管路相连;另一种 接管和过滤器排水管路相连;海水井内深井泵出口管路和热泵沙滤器入口相连，热泵沙滤器 出口接管分两路，一路经阀门八(22)和海水源热泵蒸发器海水入口管路相连，另一路经阀 门七(21)和海水源热泵冷凝器海水入口管路相连;
海水源热泵蒸发器海水出口管路分两路，一路经阀门六(20)和通向大海的排水管路相 连，另一路经阀门二(16)和热水储存池上部热水入口管路相连;
海水源热泵冷凝器海水入口管路分两路，一路经阀门四(18)和连接热水储存池下部海 水循环泵出口管路相连，另一路经阀门三(17)和海水源热泵蒸发器海水入口管路相连;
海水源热泵冷凝器海水出口管路分两路，一路经阀门五(19)和通向大海的排水管路相 连，另一路经阀门一(15)和热水储存池上部热水入口管路相连;
热水储存池中部设热水出口经管道引入养殖池上部，入口设供水阀，热水储存池底部高 于养殖池上部水位;
过滤除沙器、过滤器和热泵沙滤器下部排水管路均和通向大海的排水管路相连;
养殖池底部设排水口，排水口插入排水溢流管，管口和养殖池水面齐平，排水口由管道 引入排水沟，再经管道引到废水储存池，养殖池底部高于废水储存池上部水位，养殖池为多 个组合。
所述海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统的控制装置设水位控制器 连接高、低水位传感器和海水潜水泵电源控制线。
所述海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统的海水源热泵冷凝器和蒸 发器采用抗海水腐蚀材质。
所述海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统的设备和管路采用抗海水 腐蚀材质。
所述海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统的海水井为在海岸边打井， 海水井滤水管所处砂层为透水性好的砂层，能通过深井泵抽吸顺利渗透过来海水。
本发明海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统的工作原理是：
一、冬季制热：
废水潜水泵输送废水储存池内的有温废海水经过滤器过滤后进入预热换热器放热侧，和 进入预热换热器吸热侧大海中海水潜水泵输送的经过滤除沙器过滤后的新鲜低温海水进行 换热，换热后的新鲜海水温度提高，然后进入到热水储存池底部;
开启阀门一(15)、阀门三(17)、阀门五(19)和阀门八(22)，关闭阀门二(16)、阀 门四(18)、阀门六(20)和阀门七(21)，经预热换热器一次吸热后的废海水或海水井内深 井泵排出的海水进入海水源热泵蒸发器二次放热循环运行，放热后的低温废海水排入大海; 热水储存池下部的预热后的海水经海水循环泵加压进入海水源热泵冷凝器吸收海水源热泵 机组制冷剂管路中制冷剂放出的热量回到热水储存池中部，直到达到设定温度上限，先关闭 热泵机组压缩机，然后再关闭海水循环泵、废水潜水泵或深井泵;
打开供水阀，热水储存池内的热海水放入养殖池，养殖池内的水位达到排水溢流管口， 多余海水溢流进入溢流管再流入排水沟，然后排入废水储存池;清洗养殖池时可以拔掉排水 溢流管，整个养殖池内海水可通过排水口流入排水沟，然后排入废水储存池;
随着养殖池废水排出，热水储存池水位下降到低水位传感器，通过水位控制器启动海水 潜水泵和废水潜水泵，将新鲜海水经预热换热器预热补充到热水储存池底部，热水储存池水 位上升到高水位传感器，水位控制器关闭海水潜水泵;
当热水储存池底部海水温度降到设定温度下限，启动海水循环泵和废水潜水泵或深井 泵，再启动海水源热泵机组循环加热，当热水储存池底部海水温度升到设定温度上限，关闭 海水源热泵机组、海水循环泵和废水潜水泵或深井泵。
二、夏季制冷：
废水潜水泵输送废水储存池内的低温废海水经过滤器过滤后进入预热换热器吸热侧，和 进入预热换热器放热侧大海中海水潜水泵输送的经过滤除沙器过滤后的新鲜高温海水进行 换热，换热后的新鲜海水温度降低，然后进入到热水储存池底部;
关闭阀门一(15)、阀门三(17)、阀门五(19)和阀门八(22)，开启阀门二(16)、阀 门四(18)、阀门六(20)和阀门七(21)，经预热换热器一次吸热后的废海水或海水井内深 井泵排出的海水进入海水源热泵冷凝器二次吸热循环运行，吸热后的高温废海水排入大海; 热水储存池下部的预冷后的海水经海水循环泵加压进入海水源热泵蒸发器放热给海水源热 泵机组制冷剂管路中制冷剂回到热水储存池中部，直到达到设定温度下限，先关闭热泵机组 压缩机，然后再关闭海水循环泵、废水潜水泵或深井泵;
打开供水阀，热水储存池内的海水放入养殖池，养殖池内的水位达到排水溢流管口，多 余海水溢流进入溢流管再流入排水沟，然后排入废水储存池;
清洗养殖池时可以拔掉排水溢流管，整个养殖池内海水可通过排水口流入排水沟，然后 排入废水储存池;随着养殖池废水排出，热水储存池水位下降到低水位传感器，启动海水潜 水泵和废水潜水泵，将新鲜海水经预热换热器预冷后补充到热水储存池底部，热水储存池水 位上升到高水位传感器，关闭海水潜水泵;
当热水储存池底部海水温度升到设定温度上限，启动海水循环泵和废水潜水泵或深井 泵，再启动海水源热泵机组循环冷却，当热水储存池底部海水温度降到设定温度下限，关闭 海水源热泵机组、海水循环泵和废水潜水泵或深井泵。
本发明技术特点包括：
1、一机两用，冬季和夏季可以通过阀门转换，实现冬季给海水加温，夏季给海水降温 的功能。
2、两级换热，一级预热换热器将新鲜海水在进入热水储存池之前先与养殖池排放的废 海水进行一次换热，充分吸收废海水里的余热。
3、二级换热采用海水源热泵机组，因海水养殖育苗冬季需要制热温度低于25℃，夏季 需要制冷温度高于20℃，热泵机组效率高于用在建筑采暖空调，更适合热泵机组使用。
这些措施，使海水养殖育苗废水余热回收水源热泵冷热水机组及系统不但能源损失少，， 效率及性能大大提高，节能效果显著，而且无污染废物排放，环保效益大。
