CN113133425A - 鱼菜共生换热节能***及方法 - Google Patents
鱼菜共生换热节能***及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种鱼菜共生换热节能***，包括鱼缸和种植槽，所述鱼缸和所述种植槽之间形成水循环，所述鱼缸和所述种植槽的水循环路径上设置有换热装置，所述换热装置对所述鱼缸和所述种植槽的水温进行热交换，还包括控制装置，所述控制装置通过调控所述换热装置进出水的流量来控制所述换热装置出水的温度。本发明通过在鱼缸和种植槽之间的循环水路上设置换热装置，可以对鱼菜共生***的余热进行回收并进行再加热，使余热进行循环利用，提高鱼菜共生***的能源利用效率，通过控制装置控制流量来调节换热装置工作效率，不仅能够充分满足鱼和菜对生长环境温度需求，而且还能根据不同种类的水温需求进行环境温度的调节。
Description
技术领域
本发明涉及循环水养殖技术领域，尤其涉及一种鱼菜共生换热节能***及方法。
背景技术
鱼菜共生是一种新型养殖模式，包括养殖***以及种植***，养殖***具有养殖水槽，水质转换槽体以及用于过滤鱼虾***物的物理及生物过滤槽体，种植***具有种植槽，过滤槽等。将水产养殖以及蔬菜生产通过生态设计结合在一起,通过物理及微生物分解养殖水槽***物中的有机物为蔬菜提供营养物质，节约植物养液使用量，种植***又对养殖用水起到净化作用，并提供鱼虾所需的饵料，节省饵料使用量，增加产业效益；藻类可作为植物养液以及鱼虾的养料，节省养液使用量以及鱼虾饵料的使用量，且可净化水质，达到生态平衡、节省水资源的效果。
目前，在养殖领域，虽然工厂化温室鱼菜共生技术得到了广泛的应用。但是在鱼菜共生技术的能源设计利用方面还不够完善，缺乏对鱼菜共生技术中水体热量回收利用的环节，造成了鱼菜共生***中循环水体的热量浪费严重、能耗高的问题。
发明内容
本发明提供一种鱼菜共生换热节能***及方法，用以解决现有技术中没有对鱼菜共生技术中水体热量进行回收利用的缺陷，实现水体热量循环利用，提高鱼菜共生***的能源利用效率。
本发明提供一种鱼菜共生换热节能***，包括鱼缸和种植槽，所述鱼缸和所述种植槽之间形成水循环，所述鱼缸和所述种植槽的水循环路径上设置有换热装置，所述换热装置对所述鱼缸和所述种植槽的水温进行热交换，还包括控制装置，所述控制装置通过调控所述换热装置进出水的流量来控制所述换热装置出水的温度。
根据本发明提供的鱼菜共生换热节能***，所述鱼缸具有鱼缸进水口和鱼缸出水口；
所述种植槽具有种植槽进水口和种植槽出水口；
所述换热装置具有第一进水口、第二进水口、第一出水口以及第二出水口，其中，所述第一进水口与所述鱼缸出水口连接，所述第二进水口与所述种植槽出水口连接，所述第一出水口与所述鱼缸进水口连接，所述第二出水口与所述种植槽进水口连接；
所述控制装置包括对应设置在所述第一进水口、所述第二进水口、所述第一出水口以及所述第二出水口上的比例阀，所述控制装置通过调控所述比例阀的开度来控制所述换热装置进出水的流量。
根据本发明提供的鱼菜共生换热节能***，所述控制装置还包括温度检测单元和控制器，所述温度检测单元对应设置在所述第一进水口、所述第二进水口、所述第一出水口以及所述第二出水口位置处，用于检测对应位置处的水温，所述控制器与所述温度检测单元以及所述比例阀电连接，所述控制器通过所述温度检测单元的信息调控所述比例阀的开度，控制所述换热装置出水温度达到预设值。
根据本发明提供的鱼菜共生换热节能***，所述温度检测单元还包括分别检测所述鱼缸、所述种植槽以及空气的温度的温度传感器。
根据本发明提供的鱼菜共生换热节能***，所述第一进水口、所述第二进水口、所述第一出水口以及所述第二出水口位置处对应设置有流量监测单元，所述流量监测单元与所述控制器电连接。
根据本发明提供的鱼菜共生换热节能***，所述鱼缸出水口与所述第一进水口的连接路径上，以及所述植槽出水口与所述第二进水口的连接路径上均设置有过滤装置。
根据本发明提供的鱼菜共生换热节能***，所述鱼缸出水口与所述第一进水口的连接路径上设置有变频泵，所述变频泵与所述控制器电连接。
根据本发明提供的鱼菜共生换热节能***，所述换热装置内部设置有加热装置，用于调节所述换热装置内部整体水温。
另一方面，本发明提供一种鱼菜共生换热节能方法，包括如下步骤：
在鱼缸和种植槽之间建立水循环回路，在所述水循环回路中设置与所述鱼缸和所述种植槽的进出水路相连接的换热装置；
根据所述鱼缸中鱼和所述种植槽中菜的养殖需求分别设定对应的预设温度值；
通过控制装置调节所述换热装置进出水的流量来使所述鱼缸和所述种植槽的水温达到所述预设温度值。
根据本发明提供的鱼菜共生换热节能方法，所述控制装置通过检测所述换热装置进出水的温度来调节所述换热装置进出水口处的流量阀使所述换热装置的出水口温度接近所述预设温度值。
本发明提供的鱼菜共生换热节能***，通过在鱼缸和种植槽之间的循环水路上设置换热装置，可以对鱼菜共生***的余热进行回收，并且对循环水的回水进行再加热，使余热进行循环利用，提高鱼菜共生***的能源利用效率。通过控制装置控制流量来调节换热装置工作效率，不仅能够充分满足鱼和菜对生长环境温度需求，而且还能根据不同种类的水温需求进行环境温度的调节；并且以恒定换热装置的水体温度的输出，能够改善鱼缸和种植槽中水体环境温度不均匀的特点。
进一步的，本发明提供的鱼菜共生换热节能方法，通过上述鱼菜共生换热节能***进行实施，同样具备如上所述的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的鱼菜共生换热节能***的结构示意图；
图2是本发明提供的鱼菜共生换热节能***的控制流程图。
附图标记：
1：鱼缸； 2：换热装置； 3：种植槽；
4：循环管路； 8：控制器； 9：空气温度器；
11：鱼缸温度器； 12：变频泵； 13：鱼缸过滤器；
31：种植槽温度器； 32：种植槽过滤器； 51：第一比例阀；
52：第二比例阀； 53：第三比例阀； 54：第四比例阀；
61：第一温度器； 62：第二温度器； 63：第三温度器；
64：第四温度器； 71：第一流量器； 72：第二流量器；
73：第三流量器； 74：第四流量器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图2描述本发明的具体实施例：
为了对鱼菜共生技术中水体热量进行回收利用，本发明实施例提供一种鱼菜共生换热节能***，该***由鱼缸1、换热装置2以及种植槽3相互通过循环管路4连接组成。鱼缸1通过换热装置2与种植槽3形成相互的水循环，再通过控制装置检测各部分的温度情况，通过控制装置对换热装置2工作效率进行调控，实现各部分温度的有效控制。当然，在该***中，鱼缸1和种植槽3的数量可以根据实际需求并联设置有多个。
在本发明的实施例中，换热装置2具有四个进出水口，分别为第一进水口、第二进水口、第一出水口以及第二出水口，鱼缸1具有鱼缸进水口和鱼缸出水口，种植槽具有种植槽进水口和种植槽出水口。其中，第一进水口与鱼缸出水口之间通过循环管路4连接，第二进水口与种植槽出水口之间通过循环管路4连接，第一出水口与鱼缸进水口之间通过循环管路4连接，第二出水口与种植槽进水口之间通过循环管路4连接，形成循环水***，使鱼缸1与种植槽3之间的水质进行交换，有利于鱼缸1中鱼和种植槽3中菜的养殖。
为了有效控制鱼菜共生***中的温度，本发明实施例中的控制装置包括控制器8和各部分中安装的温度检测单元，具体的，温度检测单元包括设置在鱼缸1内部的鱼缸温度器11，设置在种植槽3内部的种植槽温度器31，设置在换热装置2第一出水口位置处的第一温度器61，设置在换热装置2第二出水口位置处的第二温度器62，设置在换热装置2第二进水口位置处的第三温度器63，设置在换热装置2第一进水口位置处的第四温度器64，以及用于检测空气温度的空气温度器9。上述各温度检测单元均与控制器8电连接，为控制器8输入温度信号。
本发明实施例中，控制器8通过调控换热装置2进出水的流量来控制换热装置2出水的温度，从而使鱼缸1和种植槽3分别达到各自所需的养殖最佳温度。具体的，控制器8通过调控比例阀的开度来控制换热装置2进出水的流量。
上述的比例阀设置有四个，分别为第一比例阀51、第二比例阀52、第三比例阀53和第四比例阀54。第一比例阀51设置在换热装置2的第一出水口位置处，第二比例阀52设置在换热装置2的第二出水口位置处，第三比例阀53设置在换热装置2的第二进水口位置处，第四比例阀54设置在换热装置2的第一进水口位置处。即第一比例阀51、第二比例阀52、第三比例阀53和第四比例阀54一一对应第一温度器61、第二温度器62、第三温度器63和第四温度器64设置。比例阀优选的可以采用电磁阀，均与控制器8电连接，控制器8根据收集的温度情况控制四个比例阀打开对应的开度，使得换热装置2的进水和出水达到对应要求的流量，从而使鱼缸1和种植槽3的进水达到各自预先设定的温度值，保证鱼和菜的高效养殖。
优选的，本发明实施例在上述的换热装置2第一进水口、第二进水口、第一出水口以及第二出水口位置处对应设置有流量监测单元，用于检测换热装置2进出口的流速和流量。流量监测单元具体为第一流量器71、第二流量器72、第三流量器73和第四流量器74，第一流量器71、第二流量器72、第三流量器73和第四流量器74一一对应于第一比例阀51、第二比例阀52、第三比例阀53和第四比例阀54设置。上述的流量监测单元均与控制器8电连接，为控制器8输入流速和流量信号。
工作中，鱼菜共生***中的水体处于不间歇循环流动状态，换热装置2也处于连续工作状态，换热装置2将鱼缸1和种植槽3中流出的水又回流到鱼缸1和种植槽3中，实现了鱼缸1和种植槽3中不同水质的交换，同时利于鱼和菜的生长。除此之外，换热装置2将鱼缸1和种植槽3中的水进行融合，使水中能量进行交换，达到了换热作用。将鱼缸1出水口热量经换热装置2传递给将要进入鱼缸1的低温水体，同时也将部分热量经换热装置2传递给将要进入种植槽3的低温水体，增加了热量的利用效率，降低鱼菜共生***的能耗，达到节能减耗的标准。
进一步的，该***中鱼缸1和种植槽3的进水温度是可以控制的。首先，设定预设温度值，即根据鱼和菜的品种确定鱼缸1和种植槽3所需的水温，各部分中安装的温度检测单元将检测的温度信号输出给控制器8，控制器8根据鱼缸1和种植槽3各自的预设温度值来调整四个比例阀的开度，对应安装的流量监测单元检测各部位的流速和流量，将信号输出给控制器8，保证比例阀开度的精准性。控制器8通过调整四个比例阀的不同开度使换热装置2进出水的流量不一致，进而控制换热装置2的两个出水口出水温度达到上述对应的预设温度值。本发明实施例为满足鱼菜共生***中的不同菜类品种与不同鱼类的生活环境对水温的要求，通过换热装置2四个进出水口的温度检测单元检测换热装置2出水口温度，将出水口温度信号传递给控制器8，控制器8通过分析温度是否满足要求，通过输出信号来调节比例阀开度，控制流量来调节换热速率，进而修正换热装置2出口水温。本发明实施例注重通过对换热装置2换热速率的控制来调节出水温度，利用流速的快慢调节换热速率，并且根据不同的动物或植物生长阶段的温度需求、室内外温度环境，对流速配比进行修正，实现精准、高效、余热回收利用，对未来设施精准农业和鱼菜共生产业有促进作用，满足了节能降耗、生态环保的发展理念。
优选的，鱼缸出水口与换热装置2第一进水口的连接路径上设置有鱼缸过滤器13，用于对鱼缸1内的杂质进行过滤。植槽出水口与换热装置2第二进水口的连接路径上设置有种植槽过滤器32，用于过滤种植槽3内的水体杂质，鱼缸过滤器13和种植槽过滤器32可以提高换热器的使用周期。
鱼缸出水口与换热装置2第一进水口的连接路径上设置有变频泵12，变频泵12与控制器8电连接，根据需求提高换热装置2第一进水口的进水效率。
本发明实施例中，换热装置2内部还可以设置有加热装置，用于调节换热装置2内部整体水温，当换热装置2的出水温度远达不到预设温度值时，可以启动加热装置对换热装置2中的水进行一定程度的加热，以使换热装置2的出水达到预设温度值。
另一方面，本发明还提供一种实施例，一种鱼菜共生换热节能方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将鱼缸1和种植槽3建立水循环，在水循环中设置与鱼缸1和种植槽3进出水连通的换热装置2；
步骤2：在换热装置2的进出水口以及鱼缸1和种植槽3内设置温度传感器，设置控制器8接收温度传感器的温度信息；
步骤3：根据鱼缸1中鱼和种植槽3中菜的品种确定鱼缸1和种植槽3分别所需的温度，设定对应的预设温度值；
步骤4：控制器8通过接收的温度信息进行数据处理，并输出给换热装置2进出水口处的比例阀，通过控制比例阀的开度来调节换热装置2进出水的流量，从而使鱼缸1和种植槽3的水温达到预设温度值。
上述步骤执行过程中，确定好鱼缸1和种植槽3的预设温度值，在变频泵12恒定转速下，通过换热装置2进出口的比例阀来修正流速，通过控制比例阀的开度来对换热速率进行控制，通过流量检测器与温度传感器来反映换热装置2的换热效率，通过调节换热装置2的热效率来确定换热输出温度的目标值，通过不断地修正流速，直到输出温度达到目标值为止，保持恒定的流速，输出温度维持在平稳数值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种鱼菜共生换热节能***，其特征在于，包括鱼缸和种植槽，所述鱼缸和所述种植槽之间形成水循环，所述鱼缸和所述种植槽的水循环路径上设置有换热装置，所述换热装置对所述鱼缸和所述种植槽的水温进行热交换，还包括控制装置，所述控制装置通过调控所述换热装置进出水的流量来控制所述换热装置出水的温度。
2.根据权利要求1所述的鱼菜共生换热节能***，其特征在于，
所述鱼缸具有鱼缸进水口和鱼缸出水口；
所述种植槽具有种植槽进水口和种植槽出水口；
所述换热装置具有第一进水口、第二进水口、第一出水口以及第二出水口，其中，所述第一进水口与所述鱼缸出水口连接，所述第二进水口与所述种植槽出水口连接，所述第一出水口与所述鱼缸进水口连接，所述第二出水口与所述种植槽进水口连接；
所述控制装置包括对应设置在所述第一进水口、所述第二进水口、所述第一出水口以及所述第二出水口上的比例阀，所述控制装置通过调控所述比例阀的开度来控制所述换热装置进出水的流量。
3.根据权利要求2所述的鱼菜共生换热节能***，其特征在于，所述控制装置还包括温度检测单元和控制器，所述温度检测单元对应设置在所述第一进水口、所述第二进水口、所述第一出水口以及所述第二出水口位置处，用于检测对应位置处的水温，所述控制器与所述温度检测单元以及所述比例阀电连接，所述控制器通过所述温度检测单元的信息调控所述比例阀的开度，控制所述换热装置出水温度达到预设值。
4.根据权利要求3所述的鱼菜共生换热节能***，其特征在于，所述温度检测单元还包括分别检测所述鱼缸、所述种植槽以及空气的温度的温度传感器。
5.根据权利要求3所述的鱼菜共生换热节能***，其特征在于，所述第一进水口、所述第二进水口、所述第一出水口以及所述第二出水口位置处对应设置有流量监测单元，所述流量监测单元与所述控制器电连接。
6.根据权利要求3所述的鱼菜共生换热节能***，其特征在于，所述鱼缸出水口与所述第一进水口的连接路径上，以及所述植槽出水口与所述第二进水口的连接路径上均设置有过滤装置。
7.根据权利要求3所述的鱼菜共生换热节能***，其特征在于，所述鱼缸出水口与所述第一进水口的连接路径上设置有变频泵，所述变频泵与所述控制器电连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的鱼菜共生换热节能***，其特征在于，所述换热装置内部设置有加热装置，用于调节所述换热装置内部整体水温。
9.一种鱼菜共生换热节能方法，其特征在于，包括如下步骤：
在鱼缸和种植槽之间建立水循环回路，在所述水循环回路中设置与所述鱼缸和所述种植槽的进出水路相连接的换热装置；
根据所述鱼缸中鱼和所述种植槽中菜的养殖需求分别设定对应的预设温度值；
通过控制装置调节所述换热装置进出水的流量来使所述鱼缸和所述种植槽的水温达到所述预设温度值。
10.根据权利要求9所述的鱼菜共生换热节能方法，其特征在于，所述控制装置通过检测所述换热装置进出水的温度来调节所述换热装置进出水口处的流量阀使所述换热装置的出水口温度接近所述预设温度值。
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