УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМОПОДГОТОВКИ ВОДЫ В СИСТЕМЕ ЗАМКНУТОГО ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ РАЗВЕДЕНИЯ РЫБЫ

Установка относится к области промышленного рыбоводства, а точнее, к системам для нагрева и охлаждения подпитывающей воды на предприятиях аквакультуры, занимающихся разведением водных организмов в установках замкнутого водообеспечения.
В качестве ближайшего аналога выбрана установка для термоподготовки воды (Авт. свид. СССР №653489, МПК F25В 29/00, опубл. 25.03.1979 г.), содержащая холодильный контур, включающий компрессор, испаритель, конденсатор и связанный с ним водяной циркуляционный контур, в котором установлены емкости и насосы. С целью создания оптимальных температурных режимов, установка дополнительно содержит логический блок управления с датчиками, установленными в емкостях, а в холодильный контур введен теплообменник воздушного охлаждения, подключенный одной стороной к линии связи испарителя с конденсатором через соленоидный вентиль, а другой - к компрессору через два переключателя, установленные на всасывании и нагнетании последнего.
Эффективность описанной установки снижается из-за сложности выполнения холодильного контура, способного переходить из режима «нагрев» в режим «охлаждение» воды за счет переключения потоков холодильного агента в контуре. Предлагаемая система переключения потоков холодильного агента по сигналу логического блока, позволяющая охлаждать воду, нагревать или производить нагрев и охлаждение одновременно снижает эффективность установки, поскольку конструктивное исполнение испарителя и конденсатора различно, что усложняет распределение холодильного агента в системе, а схема установки не позволяет нагреть воду до необходимой температуры в случае, когда подается вода с низкой температурой, например, в зимние периоды, или охладить ее при необходимости в летний период за один проход по водяному циркуляционному контуру.
Полезная модель решает задачу обеспечения нагрева или охлаждения воды до требуемой температуры за счет возможности многократной циркуляции подпитывающей воды в водяном циркуляционном контуре.
Для достижения необходимого технического результата в известной установке термоподготовки воды, содержащей холодильный контур, включающий компрессор, испаритель, конденсатор и связанный с холодильным контуром водяной циркуляционный контур, в котором установлены рыбоводные емкости и насосы, предлагается в водяном циркуляционном контуре дополнительно сформировать контур многократной циркуляции подпитывающей воды, который выполнен с возможностью подключения к конденсатору или испарителю холодильного контура, в зависимости от температуры подпитывающей воды. Контур многократной циркуляции подпитывающей воды включает бак-аккумулятор, связанный с дополнительным насосом.
Формирование контура многократной циркуляции подпитывающей воды, включающий бак-аккумулятор, связанный с дополнительным насосом, позволяет подавать воду в рыбоводные емкости только после достижения необходимой температуры. Установка позволяет переключать контур многократной циркуляции подпитывающей воды из режима «нагрев» в режим «охлаждение» или отключать его и подавать воду в бассейны без предварительной термоподготовки путем перекрытия вентилей в водяном циркуляционном контуре.
Предлагаемый вариант исполнения переключения режимов работы установки позволит увеличить надежность и ресурс работы холодильного контура, поскольку холодильный контур функционирует в рабочем режиме без переключений и перегрузок вне зависимости от необходимости нагрева или охлаждения подпитывающей воды, а все необходимые переключения осуществляются в водяном циркуляционном контуре.
Предлагаемое устройство водяного циркуляционного контура с дополнительно сформированным контуром многократной циркуляции подпитывающей воды позволит повысить надежность подачи подпитывающей воды с температурой, соответствующей технологическим режимам выращивания рыбы. В контуре многократной циркуляции подпитывающая вода подвергается нагреву или охлаждению. В зависимости от необходимости, контур многократной циркуляции, соответственно, подключают к конденсатору или испарителю холодильного контура. Переключение осуществляют путем изменения направления водяных потоков посредством изменения положения запорных вентилей в водном циркуляционном контуре. Подача воды в рыбоводные емкости возможна без предварительной термообработки, если ее температура соответствует технологическому режиму выращивания рыбы, в этом случае поступление подпитывающей воды в контур многократной циркуляции блокируют посредством запорных вентилей. Дополнительный циркуляционный насос в контуре многократной циркуляции подпитывающей воды позволяет обеспечить подачу подпитывающей воды в холодильный контур до достижения водой необходимой температуры.
На прилагаемой к описанию схеме представлена установка для термоподготовки воды в системе замкнутого водообеспечения разведения рыбы.
На схеме приняты следующие обозначения:
1 - компрессор; 2 - испаритель; 3 - конденсатор; 4 - терморегулирующий вентиль; 5 - фильтр механический; 6 - насос водяной циркуляционный в контуре многократной циркуляции подпитывающей воды; 7 - водяной насос подачи подпитывающей воды в рыбоводные емкости; 8 - бак-аккумулятор; 9 - насос водяной; 10 - емкость расходная; 11 - оксигенатор; 12 - бактерицидная лампа; 13 - фильтр биологический; 14 -фильтр механический; 15 - рыбоводные емкости; 16 - запорный вентиль подачи подпитывающей воды; 17-20 - обводные вентили; 21 - запорный вентиль подачи воды от источника низкопотенциальной теплоты; 22-24 - запорные вентили холодильного контура; 25 - запорный вентиль для сброса воды от источника низкопотенциальной теплоты; 26 - запорный вентиль холодильного контура; 27- 48 запорные вентили водяного контура; 49 - холодильный контур; НПТ - источник низкопотенциальной теплоты.
Установка для термоподготовки воды состоит из холодильного контура 49, включающего компрессор 1, испаритель 2, конденсатор 3 и терморегулирующий вентиль 4; механического фильтра 5; двух водяных насосов: циркуляционного 6 и подачи воды в рыбоводные емкости 7; бака-аккумулятора 8; обводных вентилей 17-20, обеспечивающих переключение режимов работы установки; запорных вентилей холодильного контура 22-24 и 26; запорных вентилей водяного циркуляционного контура 25, 27-48, связанного с комплексом рыбоводных емкостей 15, системой подготовки воды перед подачей в рыбоводный емкости, включающую в себя механический фильтр 14, биологические фильтры 13, бактерицидную лампу 12, оксигенатор 11, расходную емкость 10 и водяной насос 9.
Установка работает следующим образом.
Ежесуточно система нуждается в подаче свежей нагретой или охлажденной воды в рыбоводные емкости в объеме от 5 до 15% объема циркулирующей воды в системе.
При работе установки в режиме нагрева подпитывающей воды открыты запорные вентили 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 33, 35, 36, 37, 41, 42. Вентили 17, 18, 19, 20, 29, 32, 34, 38, 39, 40 закрыты. Свежая подпитывающая вода в необходимом количестве подается в бак-аккумулятор 8 при открытом вентиле 16. После достижения необходимого объема воды вентиль 16 перекрывается. Вода из источника низкопотенциальной теплоты подается на испаритель 2, отдает тепло холодильному агенту и через открытый вентиль 25 сбрасывается из установки. Пары холодильного агента поступают в компрессор 1, далее в конденсатор 3, терморегулирующий вентиль 4, после которого жидкий холодильный агент снова подается в испаритель и цикл повторяется.
Подпитывающая вода из бака-аккумулятора подается на конденсатор 3, где нагревается, и водяным насосом подачи воды в рыбоводные емкости 7 затем подается в рыбоводные емкости 15. Если вода не достигла за один проход через конденсатор 3 температуры, необходимой для разводимого вида рыбы, запорные вентили 33, 35, 36, 37 закрываются, вентили 32, 34, 38, 39 открываются. Вода циркуляционным насосом 6 подается обратно в баки-аккумуляторы 8, и процедура повторяется до достижения необходимой температуры, после чего водяной насос 6 отключается и включается насос подачи воды в рыбоводные емкости 7.
Переключение работы установки для термоподготовки в режим охлаждения подпитывающей воды производится с помощью обводных вентилей 17, 18, 19, 20.
При работе установки в режиме охлаждения запорные вентили 17, 18, 19, 20, 22, 23, 24, 26, 27 открыты, вентили 21, 25, 28, 29, 30, 31 закрыты. Свежая подпитывающая вода в необходимом количестве подается в бак-аккумулятор 8 через вентиль 16 из источника подпитывающей воды. После достижения необходимого объема воды вентиль 16 перекрывается. Подпитывающая вода из бака-аккумулятора подается на испаритель 2, где отдает теплоту кипящему холодильному агенту, охлаждается, и водяным насосом 7 подачи воды подается в рыбоводные емкости 15. Вода из источника низкопотенциальной теплоты подается на конденсатор 3, забирает теплоту конденсирующегося холодильного агента и через открытый вентиль 19 сбрасывается из установки. Работа холодильного контура и обеспечение многократной циркуляции подпитывающей воды аналогичны режиму нагрева.
Также возможна подача подпитывающей воды без предварительной термообработки. После заполнения бака-аккумулятора 8 аналогично режиму нагрева, запорные вентили кроме 41, 42, 31, 33, 35, 36, 37 закрываются. Подпитывающая вода проходит через механический фильтр 5 и насосом 7 подачи воды подается в рыбоводный емкости 15.
Источником низкопотенциальной теплоты для установки служит вода из артезианской скважины или ближайшего водоема, вблизи которого располагается предприятие аквакультуры.
3
Предлагаемая установка разрабатывалась для цеха аквакультуры, расположенного в Калининградской области. Подпитывающая вода поступает из артезианской скважины со средней температурой+6°С на протяжении всего года. Объем рыбоводных емкостей составляет 5,5 м. Ежесуточная подпитка - до 15% от объема емкостей. Максимальная температура воды, поддерживаемая в емкостях, составляет 32°С.
К воде, подаваемой в рыбоводные емкости, предъявляют ряд требований, одним из которых является соответствие температурному режиму выращивания рыбы. В зависимости от температуры в источнике воды и вида выращиваемой рыбы подпитывающая вода подвергается нагреву или охлаждению. Традиционный подход к термоподготовке воды предусматривает наличие теплообменного оборудования для нагрева воды и холодильной машины для охлаждения. Использование установки для термоподготовки воды с холодильным контуром, позволяющим нагревать или охлаждать подпитывающую воду, является более экономичным вариантом термоподготовки, поскольку позволяет сократить количество необходимого оборудования и затраты на него. Устройство водяного контура с запорными вентилями является целесообразным, поскольку позволяет переключать установку из режима «нагрев» в режим «охлаждения» без вывода установки из работы и сложных технологических процессов по переключению. Современные установки отечественного и зарубежного производства для нагрева и охлаждения воды, содержащие холодильный контур, позволяют за один проход нагревать воду на 5-6°С.При использовании в качестве источника подпитывающей воды скважину или водоем с низкой температурой воды на протяжении всего года невозможно достичь за один проход по контуру установки температуры, требуемой технологией выращивания рыбы. Формирование контура многократной циркуляции подпитывающей воды за счет введения в установку бака-аккумулятора и дополнительного насоса, позволяет нагревать воду до требуемой температуры и подавать в рыбоводные емкости воду с температурой соответствующей технологии выращивания рыбы.