项目：58.8万建水产养殖污水源+空气源热泵恒温，1年收回多余投资，5年回本！

2021.4.25-27日，第11届中国热泵展

水产养殖分为开放式和室内封闭式两种，其中封闭式水产养殖通过可控化水处理，避免了自然水体环境影响，并且通过精准控温调节技术，实现了全年养殖，并保证了水产品的生长速度，受到了现代化养殖企业的青睐。

在清洁供热的政策大背景下，热泵在现代化水产养殖领域得到了快速发展。山东省日照市自2018年后对现有沿海养殖燃煤锅炉采取关、停、并、转等措施，实施煤改天然气、电、太阳能、地热、空气源热泵等清洁能源。

山东日照某南美白对虾养殖项目的养殖控温系统，采用梯级增温水源热泵系统，和空气源热泵恒温系统，实现了废水热量的高度回收，使用效果良好，运行费用优势极其明显。

一、水产养殖项目需求分析

封闭式水产养殖的关键在于选择合适的热源形式，实现精细温度控制，其中控制水温是一项关键的技术。

1.1 传统加热方式

传统的加热海水的方案主要是采用燃煤、燃气或电锅炉加热或市政热网等。

采用燃煤锅炉造价虽然较低，但运行费用较高，且导致严重的大气污染，煤炭价格的持续高位徘徊，制热成本居高不下，同时每年的储运工作难度不断加大，已成为养殖企业的主要负担。燃煤锅炉已不符合国家节能减排的基本国策，不符合蓝色海洋经济的政策，属于国家限制取缔的能源方式。

采用燃气锅炉运行费用较高。还存在气源和安全问题，在高气价的时代采用燃气锅炉加热对海水养殖成本太高，不经济。

采用直接用电加热不仅运行费用高，而且一次能源利用率低，造成能源的浪费，是不可取的。

采用城市供热管网，存在位置较偏，并网费用过高或无法并网问题。

1.2 传统冷却方式

传统给海水降温的方案有采用打井提取地下水换热的方法和增加制冷机的方案。

开采地下水用于养殖水体降温，受诸多限制。地下水资源非常宝贵，抽取地下水养殖，严重浪费了地下水资源，并且可能会引起地表面下沉、地下水位下降、海平面上升、海水倒灌、土壤盐碱化等。

增加制冷机的方案，设备重复投资，造价和运行成本较高，管理也比较麻烦。

1.3 海水余热回收及循环利用控温系统

利用双级回收热泵系统为海水养殖控温具有重要的节能与环保及经济价值，在技术上是可行的，在工程实施上也完全具有可行性。符合目前我国能源、环保的基本政策和国民经济可持续发展要求，具有明显的优势，并且占地少、无污染、运行费用低。

以此系统作为海水养殖的热源和冷源，能促进集约化水产养殖的发展、减少地下水开采、保护地下水资源，防止海水回灌，是替代燃煤、燃油和电锅炉的最佳方案，其经济效益和社会效益非常显著。

二、南美白对虾水产养殖温控系统设计案例

本案例为南美白对虾室内养殖项目，位于山东省日照市，养殖水体共有36个25m³养殖池，水深1米，养殖水体总容量900m³，每天补水量为总容量的三分之一，日补水量270m³，冬季原水自然水温13℃，养殖水体保持26℃恒温。

为保证对虾在冬季的正常生长，系统配置一级换热器+污水源热泵组成的补水升温系统，提供每日补水升温所需的热量。另外配置空气源热泵+抗腐蚀盘管，补充池水散失的热量，维持水温恒定。

2.1 设计参数

项目	要求
冬季补水温度	13℃
养殖水体补水流量	30m³/h
养殖水体所需温度	26℃
养殖废水排放温度	24℃

2.2 热负荷计算

养殖水体所需要补充的热量分为两部分，一部分为新水提温所需热量，一部分为补充室内池水散失的热量。

（1）补充新水提温

育苗系统补水流量30m³/h，补充水温度为13℃，一级通过换热器通过和24℃排放废水换热，提高到21℃㎡。补水经过一级换热后进入养殖水源热泵，从21℃升温到26℃。

（2）室内散热保温

根据养殖大棚的保温情况，按每天散热2℃温差考虑，池水损失热量为87kW。

2.3 系统配置

新水补水提温选用一级换热器共1台，二级中介水换热器1台，水源养殖热泵配备2台。

由于养殖水体排放是按每天池子依次排放30%，考虑到排放量不均匀，设置室外废水池100m³一个，新水池100m³一个，排放废水按不大于30m³/h进行。

室内散热保温选用一台低温空气源热泵，室内散热保温采用养殖池内设加热盘管方式，考虑到海水腐蚀影响，加热盘管采用PERT或PPR材质。

为保证系统在高盐雾腐蚀和污浊水体下的可靠性，对机组进行了专项优化。

• 采用钛合金等耐海水腐蚀换热器，防止海水对热泵的腐蚀；

• 采用纳米涂层技术，使内表面光滑可防海洋生物的附着，防止海洋生物的附着；

• 采用防阻塞自动清洗专利设备，将海水养殖排水中的粪便泥沙杂质自动清洗干净。

三、系统造价与运行费用分析

3.1 系统造价

统计系统的设备、材料、人工、税费等分项工程，合计造价为58.8万元。

3.2 运行费用分析

污水源热泵每天将270m³从21℃的水升温到26℃，13℃~21℃的升温过程所需热量由一级换热器获得，每天运行时间为9小时。空气源热泵用于弥补水体散失的热量，每天运行时间为20小时。

当地电费单价为0.62元/度，每年的运行时间为120天，总费用为4.5万元。

四、经济性对比

4.1 养殖水体补水升温所需总热量

系统每天将270m³从13℃的水升温到26℃，总共耗费的能量为1.47×107kJ。

4.2 与传统燃煤采暖运行费用比较

工业煤的当量热值为20900kJ/ kg（5200大卡/kg），电的当量热值为3600 kJ/ kWh，若上述热量完全由燃煤锅炉提供能源费用计算——

• 每天耗煤量为1082kg；

• 每天燃煤费用757元；

• 每年耗煤费为6.36万元；

• 每年耗煤量为91吨；

• 单位制热海水费用2.80元/m³。

4.3 与燃气锅炉运行费用比较

LNG的当量热值为34940KJ/m³，燃气模块炉的热效率为85%，当地气价3.2元/m³，系统每天补水升温需要1.47×107kJ 的热量，按照每年120天计算——

• 每天的燃气用量为495m³；

• 每天的燃气费用为1584元；

• 每年补新水升温所用的燃气费用为13.3万元；

• 单位制热海水费用5.87元/m³。

五、结论

1.该系统投入使用后，冬季水温控制在26℃，夏季水温控制在28℃，营造了恒温且适宜的养殖水体环境，保证对虾的生长速度和良好肉质。

2.由于该系统充分利用废水余热，并实现了热量的梯级利用，每吨热水成本仅为0.59元，燃煤锅炉每吨热水成本2.80元，燃气锅炉的成本为5.87元。相比较之下优势十分明显。

3.该系统可同时用于夏季海水降温和冬季海水升温，一套系统冷暖联供，减少了重复投资和两套系统的安装占地，并增加了设备利用率。

4.该系统初投资较高但运行费用大大降低，和燃煤锅炉比较，3年可收回增加的投资，和冷水机组加燃煤锅炉比较，预计一年内可收回增加的投资，五年即可收回全部投资。