互联网+空气能热源泵供暖创新技术的研究与推广应用

The innovative technology and application of heating with Internet + air energy heat source pump

摘要

[目的]为提高肉鸡场热源泵系统供暖效果和便于操作，研发推广互联网+空气能热源泵供暖创新技术。[方法]空气能热源泵机组系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源用来供暖，在此基础上，将手机卡与空气能热源泵控制系统连接，互联成网，实现远程操控供热系统。[结果]山东省五莲县境内已有8家规模肉鸡场安装79套空气能热源泵供暖系统，并与手机卡相连，实现远程操控，能效比高达420%，每年大约减排4 452.93 t碳排放，经济效益增收632万元。[结论]这项创新技术具有低碳环保、投资经济、运行耗能低、系统配置合理、操作方便等优点，符合肉鸡场生产的供暖需求。

关键词

互联网+ / 空气能热源系统供暖 / 绿色低碳 / 健康养殖 / 环保 / 经济适用

Key words

internet + / heating with air energy heat source pump / green and low carbon / healthy farming / environment-friendly / economically suitable for use

空气能热源泵供暖技术是一种节能、环保制热技术。空气能热源泵机组系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来供暖或供应热水，整个系统集热效率高。热泵机组与空气进行冷热交换，制热的能量主要来源于空气，要达到相应的制热只需要消耗较少的电能^[1]。

该供暖系统设计采用35~60 ℃的热水，结合循环式蓄热系统的形式，即“主机+缓冲水罐+采暖末端”，水箱的容积满足供暖管道系统的循环用水量。与其他供暖设施设备相比，空气能热源泵系统供暖具有低碳环保、投资经济、运行耗能低、系统配置合理等优点^[2-3]。

山东省五莲县传统供暖方式易出现温度控制不精确、室内不同位置供暖温度不均匀等问题，而且在北方由于冬季气温低，更突出表现为燃煤锅炉耗资巨大，易引发煤气中毒和造成环境污染等问题^[4-5]。为提高肉鸡场供暖效果和便于操作，本文在查阅大量文献和推广应用的基础上，创新将热源泵系统地暖管层叠式设计安装，并利用互联网+，将手机卡与空气能热源泵控制系统连接，实现远程操作，实时掌握每个鸡舍的供暖情况从而达到精准供暖，为提高肉鸡场生产创新实施了一种经济适用、可操作性强的供暖模式。

1 材料与方法

1.1 互联网+空气能热泵供暖设计原理

利用互联网+，将手机卡与控制系统连接，无线信号互联，每层管道设置有进口自动控温电磁阀，所有管道互联成网，实现远程操控空气能热源泵系统。

管道设计采用地暖管层叠式设计，安装不受鸡舍长度与高度限制，根据不同鸡场规模和供暖需求自主设计线路，解决整个鸡舍前端、中端、末端的温差问题和其他供暖设备固定模式不易更改的问题。整个系统采用先进、安全、环保、高效的生产技术，结合肉鸡生长温度曲线的特点，在进水温度、进水压力、环境温度等参数不断变化的情况下，始终确保出水温度恒定在设定值35~60 ℃，可调。

1.2 互联网+技术

利用互联网+，将手机卡与控制系统连接，无线信号互联，实现远程操控空气能热源泵供热系统，操作简单便捷。

1.3 智能调节控制技术

采用进口自动控温电磁阀，结合微电脑芯片，实现根据空气能热源泵工况进行自动调节，温控更精准。

1.4 智能化恒温技术

微电脑芯片实现高精度调节，可根据肉鸡生长温度曲线调节水温及水量。

1.5 除霜技术

采用四通阀换向除霜系统，结合微电脑芯片控制，有效地保证除霜效果。

1.6 系统控制技术

主机控制系统安装有液晶显示器，实时显示温度、湿度、通风、空气等指标，操作方便，鸡舍状况一目了然。

1.7 地暖管道安装技术

地暖管层采用叠式安装，可根据鸡场规模和供暖需求自主设计线路，不受鸡舍长度与高度限制。

2 结果与分析

五莲县创新研发互联网+空气能热源泵系统供暖技术，根据各个鸡场的实际情况，有针对性进行技术指导服务。

截至2024年10月，已指导境内8家规模肉鸡场安装79套空气能热源泵系统供暖，所有机组均运转良好。

2.1 2个肉鸡场应用效果

1）五莲县中至镇某公司A应用效果。该公司位于五莲县中至镇，是集白羽肉鸡生态养殖、林果采摘、观光农业、畜禽废弃物无害化处理及资源化利用于一体的现代循环农业公司，在五莲县境内最早采用先进的互联网+空气能热源泵供暖模式，是全省养殖推进“煤改电”的有力试点。该公司现已建成3个现代化生态肉鸡养殖场区，存栏130多万羽，年出栏肉鸡700多万羽，共安装43套空气能热源泵系统机组。

该系统安装已使用5年，碳排放为0。如果使用燃煤锅炉供暖，每年大约需要875 t煤，燃烧1 t煤可产生约2.77 t碳排放。与燃煤锅炉比较，应用该系统每年大约减排2 423.75 t碳排放。

2）五莲县街头镇公司B应用效果。该公司是2018年五莲县招引的新旧动能转换项目，位于五莲县街头镇，是4层立体“机械化”“智能化”“环保化”“标准化”的现代肉鸡场。公司现存栏肉鸡30万只，年出栏肉鸡200万只，共安装9套空气能热源泵系统机组。

该系统已安装使用3年，碳排放为0。如果使用燃煤锅炉供暖，每年大约需要350 t煤。与燃煤锅炉比较，应用该系统每年大约减排969.5 t碳排放。

2.2 地暖管层叠式安装设计

在设计安装地暖管道时，考虑到肉鸡场多是4层立体鸡笼，易出现温度不均匀的问题。

基于此，创新设计了地暖管道层叠式安装，将第1层和第2层鸡笼分别设计为3个并列地暖管，增加散热量；将第3层和第4层鸡笼分别设计为2个并列地暖管，减少散热量，不但节省管道、节省能源，而且上下层温差更小，温控更准确。

地暖管层叠式设计见图1。

2.3 与其他供暖方式推广应用效果对比

互联网+空气能热源泵供暖技术与其他供暖方式对比结果（表1）：

1）碳排放量。燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉碳排放量分别为2.75、3.18、2.77 t；互联网+空气能热源泵供暖不需要任何燃料，碳排放为0，无污染，无燃料输送费用和保管费。

2）维护费用。燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉维护费用均为0.2万元/年，维护费用高；互联网+空气能热源泵为0.02万元/年，维修费低，节能降耗，经济环保，有效促进禽业绿色低碳健康养殖^[6-8]。

3）操控方式。燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉操控方式均为手动控制，操作不方便；空气能热泵为微电脑控制；互联网+空气能热泵安装手机卡与空气能热源泵控制系统连接到一起，无线信号互联，实现远程操控，操作简便，节省人工，温控准确，解决了整个供热系统的高效、优化、精确运行问题。

4）安装空间。燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉安装受鸡舍长度与高度限制；互联网+空气能热源泵采用地暖管层叠式设计，安装不受鸡舍空间限制，可根据不同鸡场规模和供暖需求自主设计线路，解决了整个鸡舍前端、中端、末端的温差问题和其他供暖设备固定模式不易更改的问题，确保整栋鸡舍室温恒定^[9-10]。

5）安全指数。燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉安全指数低，易发生失火爆炸危险；互联网+空气能热源泵安全指数高，可放心使用。

6）能效比。燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉能效比分别为90%、80%、80%，互联网+空气能热源泵能效比为420%，远远超过传统供暖方式。

2.4 经济效益分析

五莲县中至镇某公司A安装使用互联网+空气能热源泵系统供暖和煤炉与生物质锅炉比较，1只鸡大约节能0.36元，该公司年出栏肉鸡700万羽，年节省大约252万元。

五莲县街头镇公司B安装使用空气能热泵系统和煤炉与生物质锅炉对比，1只鸡节能约0.36元，该公司年出栏肉鸡200万羽，年节省约72万元。同样，应用该机组系统供暖不需要专人看管，节省部分人工费，降低生产成本。

经过近几年的研发和推广应用，互联网+空气能热源泵系统供暖创新技术得到了五莲县境内肉鸡养殖场的广泛认可。目前，五莲县境内已有8家规模肉鸡场安装79套空气能热源泵系统供暖，和煤炉与生物质锅炉比较，共计年节省约632万元。

3 讨论

与传统锅炉供暖比较，互联网+空气能热源泵供暖省去了燃料输送及保管费用且维护费用低，可远程操控，节省人工费。采用地暖管层叠式设计，降低安装或改造成本，能效比远超传统供暖方式，极大降低养殖成本。陈泳纬等^[11]研究结果发现，与生物质烤房相比，空气能热泵烤房烘烤温度控制更精准，烘烤成本减少且省工降本，提质增效，具有十分良好的推广前景。

传统锅炉供暖，操控方式均为手动控制，操作不方便，且锅炉安装受鸡舍长度与高度限制。互联网+空气能热泵供暖，将手机卡与空气能热源泵控制系统连接，操作方便。供暖管道安装不受鸡舍空间限制，可自主设计线路且易更改，减少鸡舍前、中、末端的温差。采用自动控温电磁阀，结合微电脑芯片，实现自动调节，温控更精准，大大提高养殖效率。周智^[12]根据现有的理论基础，设计了一种基于物联网的空气能热泵机组远程监控系统，系统运行时可以有效利用蒸发器吸热面积，蒸发器两相区面积最大化，提高系统制热效率，验证了系统的稳定性和实用性。蒋浩等^[13]为了更高效、更节能地使用空气源热泵，提出了一种革新设计，使得热泵热水器能够在各个时间段内实施最合适的制热策略，为热泵热水器和相关领域提供了一种高效和可靠的解决方案。

传统供暖方式，不仅消耗大量的燃料，增加碳排放，且安全指数低，易发生失火和爆炸危险。互联网+空气能热源泵供暖，不仅碳排放为0，无污染，节能降耗，经济环保，且安全指数高，可放心使用，有效促进了禽业绿色安全发展。在具体推广应用过程中，该技术在安装地暖管道时，由于肉鸡场本身安装的鸡笼层级不同，有4层立体鸡笼，也有3层立体鸡笼，易出现温度偶发不均匀的现象，需要精准测量，反复推敲调试管道尺寸。后续在这方面需进一步加强设计改进，以保证更快更精准安装，确保整栋鸡舍温控精准均匀。

参考文献

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基金资助

山东省农业产业技术体系(SDAIT-24-10)