摘 要：隨著“碳達(dá)峰”“碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的深入推進(jìn)，以太陽(yáng)能為主的綠色清潔能源在畜牧養(yǎng)殖行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式能耗高、污染重、供熱成本高等問(wèn)題。“太陽(yáng)能+”多能互補(bǔ)清潔供熱技術(shù)是以太陽(yáng)能供熱為主、以空氣能為輔，從而以最低供熱成本實(shí)現(xiàn)最佳供熱效果。試用結(jié)果證明，“太陽(yáng)能+”多能互補(bǔ)清潔供熱技術(shù)供熱成本明顯低于僅利用空氣能供熱方式，供熱效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)燃煤取暖方式。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能+；多能互補(bǔ)；畜禽養(yǎng)殖

中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-1085（2024）07-0114-04

近年來(lái)，隨著國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略的實(shí)施，以太陽(yáng)能為代表的新能源在各行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用，由于其清潔無(wú)污染、方便獲取等特點(diǎn)，太陽(yáng)能已成為供暖方式的首選[1]。根據(jù)行業(yè)推算，每使用1㎡太陽(yáng)能集熱板相當(dāng)于每年節(jié)約120 kg煤炭。太陽(yáng)能不僅儲(chǔ)量豐富、使用安全，與傳統(tǒng)能源相比，還具有獲取方便、使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)污染、無(wú)能源浪費(fèi)[2]等優(yōu)點(diǎn)，成為煤炭、天然氣、石油、電力等傳統(tǒng)能源的最佳替代能源，被廣泛應(yīng)用到各個(gè)采暖領(lǐng)域[3]。空氣能熱泵則是通過(guò)利用少量的電能，利用逆卡諾循環(huán)原理，通過(guò)傳熱介質(zhì)將空氣中的低品位熱能提升為可被利用的高品位熱能，從而滿足生產(chǎn)生活需要[4]。

目前，太陽(yáng)能、空氣能供暖技術(shù)已相對(duì)成熟且在各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，但大多數(shù)情況下二者分別獨(dú)立運(yùn)行，各自發(fā)揮作用。太陽(yáng)能供熱受制于地理環(huán)境及太陽(yáng)輻射量變化，為間斷性供熱方式[5]，如果單純利用太陽(yáng)能，則需要加裝蓄能裝置，投資成本和占地面積增大；空氣源熱泵無(wú)使用時(shí)間限制，可以長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)行，但電能消耗大，尤其是低溫季節(jié)系統(tǒng)需要頻繁化霜導(dǎo)致性能系數(shù)（COP）較低。

“太陽(yáng)能+”多能互補(bǔ)清潔供熱技術(shù)是在充分發(fā)揮太陽(yáng)能供熱優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，以空氣源熱泵為輔助熱源，采用能量智能分配的原則，將太陽(yáng)能系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)耦聯(lián)，擇優(yōu)補(bǔ)短。太陽(yáng)輻射量充足時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能集熱器光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)把光能轉(zhuǎn)化為熱能，太陽(yáng)輻射量較低時(shí)，啟動(dòng)空氣能進(jìn)行熱量補(bǔ)充，克服了太陽(yáng)能和空氣能單獨(dú)使用缺點(diǎn)，降低養(yǎng)殖場(chǎng)供暖成本，節(jié)約傳統(tǒng)化石能源，降低污染物的排放，從而滿足現(xiàn)代綠色低碳養(yǎng)殖的供暖需求，促進(jìn)現(xiàn)代畜牧養(yǎng)殖業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 " 供熱系統(tǒng)運(yùn)行控制

1.1 " 太陽(yáng)能供熱運(yùn)行控制

1.1.1 " 定溫上水 " 通過(guò)太陽(yáng)能集熱板，將太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱量收集至太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱中。當(dāng)太陽(yáng)能集熱器出水端的水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，上水電磁閥自動(dòng)開啟，利用低溫水將太陽(yáng)能集熱器中的高溫水壓進(jìn)儲(chǔ)熱水箱；當(dāng)太陽(yáng)能集熱器出水端的水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，上水電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。循環(huán)往復(fù)，儲(chǔ)熱水箱中高溫水水量逐步上升，直至水位達(dá)到設(shè)定高點(diǎn)，上水電磁閥自動(dòng)鎖閉，停止運(yùn)行。

1.1.2 " 溫差循環(huán) " 當(dāng)太陽(yáng)能集熱器出口端水溫與儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水溫溫差大于設(shè)定值時(shí)，集熱循環(huán)泵自動(dòng)開啟，使儲(chǔ)熱水箱底部的低溫水循環(huán)入集熱器中進(jìn)行再加熱，直至溫差低于設(shè)定值或儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫達(dá)到設(shè)定水溫，溫差循環(huán)自動(dòng)停止。

1.1.3 " 自動(dòng)上水 " 太陽(yáng)能系統(tǒng)采用強(qiáng)制補(bǔ)水，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水位低于設(shè)定值時(shí)，上水電磁閥開啟，低溫水通過(guò)集熱器加熱后進(jìn)入儲(chǔ)熱水箱；當(dāng)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，上水電磁閥自動(dòng)關(guān)閉，從而避免缺水對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)的損壞。

1.1.4 " "防凍循環(huán) " 寒冷季節(jié)，當(dāng)室外管道末端的水溫低于設(shè)定值時(shí)，集熱循環(huán)泵自動(dòng)開啟，儲(chǔ)熱水箱中的高溫水進(jìn)入集熱系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)，直至管道末端水溫提升至設(shè)定值時(shí)，集熱循環(huán)泵自動(dòng)關(guān)閉，防止寒冷季節(jié)管道內(nèi)結(jié)冰。

1.2 " 空氣能熱泵運(yùn)行控制

當(dāng)太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水溫達(dá)到設(shè)定的低溫點(diǎn)時(shí)，空氣源熱泵開啟，把儲(chǔ)水箱水位加熱到設(shè)定溫度，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定水溫，空氣源熱泵關(guān)閉，如此往復(fù)循環(huán)，保證儲(chǔ)水箱雞舍供暖的基礎(chǔ)水溫。

2 " 供暖成本分析

以位于煙臺(tái)海陽(yáng)市的山東省鼎立農(nóng)牧科技有限公司一個(gè)飼養(yǎng)場(chǎng)20萬(wàn)套父母代肉種雞存欄為例，春秋及夏季輻射量充足時(shí)，僅通過(guò)太陽(yáng)能即可實(shí)現(xiàn)雞舍供暖，每天設(shè)備運(yùn)行耗電45.7kw/h，所需費(fèi)用24元/d，育雛期間每只雞供暖成本為0.0032元；遇陰冷或冬季雨雪天氣僅靠太陽(yáng)能無(wú)法滿足場(chǎng)區(qū)供暖時(shí)，空氣源熱泵自動(dòng)啟動(dòng)，補(bǔ)足太陽(yáng)能供暖不足的熱量，如果全部采用空氣能供暖，每天消耗電量為1 000 kw/h，所需費(fèi)用525元/d，育雛期每只雞供暖成本為0.07元。如果采用傳統(tǒng)燃煤方式供暖，整個(gè)場(chǎng)區(qū)每天需燃煤1.575 t，煤炭成本為1 575元/d，育雛期每只雞的供暖成本為0.21元。由此計(jì)算，在太陽(yáng)輻射量充足或較低情況下，“太陽(yáng)能+”多能互補(bǔ)清潔供熱方式相較于傳統(tǒng)燃煤供熱方式，每只雞至少節(jié)省采暖費(fèi)分別為0.2068、0.14元。

3 " 對(duì)種雞生產(chǎn)性能的影響

與傳統(tǒng)燃煤供熱方式相比，使用以太陽(yáng)能為主、以空氣源熱泵為輔的雞舍供熱方式可顯著改善雞舍空氣質(zhì)量，不同供熱方式雞舍不同位置溫度檢測(cè)結(jié)果見表1。

通過(guò)精準(zhǔn)溫控，雞群冷應(yīng)激和熱應(yīng)激降低，生產(chǎn)性能得以提升，1～24周齡成活率由93.51%提升至94.87%，較傳統(tǒng)供熱方式提高1.36%；體重均勻度明顯提升，由1～24周齡平均87.33%提升至89.51%。良好的體況發(fā)育為產(chǎn)蛋期發(fā)揮更加穩(wěn)定持久的生產(chǎn)成績(jī)奠定了良好的基礎(chǔ)。

通過(guò)試驗(yàn)比對(duì)，采用“太陽(yáng)能+”供熱方式，雞群高峰產(chǎn)蛋率為89.40%，85%以上產(chǎn)蛋率維持10個(gè)周；而傳統(tǒng)燃煤取暖方式雞群高峰產(chǎn)蛋率為88.59%，85%以上產(chǎn)蛋率維持7個(gè)周，高峰產(chǎn)蛋率提高0.81%，85%以上產(chǎn)蛋率維持時(shí)間增加了3個(gè)周。從25周轉(zhuǎn)入產(chǎn)蛋場(chǎng)至56周末，傳統(tǒng)燃煤取暖方式組合計(jì)死淘率24.94%，而“太陽(yáng)能+”供熱方式為14.58%，降低10.36%。以20萬(wàn)套1日齡雛雞入舍數(shù)計(jì)算，截至56周末多產(chǎn)種蛋34萬(wàn)枚。不同供熱方式對(duì)種雞生產(chǎn)性能見圖1～3。

4 " 結(jié)語(yǔ)

供熱系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行成本低、散熱末端舒適性強(qiáng)及智能控制等功能，因而利用太陽(yáng)能為主、輔以空氣源熱泵的供熱方式，養(yǎng)殖場(chǎng)可顯著降低養(yǎng)殖成本，降低污染物的排放，提高清潔能源使用率，改善養(yǎng)殖環(huán)境質(zhì)量，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能，滿足現(xiàn)代畜牧養(yǎng)殖業(yè)對(duì)環(huán)境友好型需求，提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益，滿足我國(guó)家禽養(yǎng)殖業(yè)從“要素增長(zhǎng)型”向“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型”轉(zhuǎn)變的需求。同時(shí)，可有效解決傳統(tǒng)燃煤、燃?xì)馊∨芎母摺⑽廴疚锱欧胖氐葐?wèn)題，減少常規(guī)能源消耗和二氧化碳、二氧化硫、粉塵等污染物排放。根據(jù)山東省太陽(yáng)能熱能計(jì)量與監(jiān)測(cè)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)，對(duì)一個(gè)存欄200萬(wàn)套父母代肉種雞場(chǎng)，利用“太陽(yáng)能+”多能互補(bǔ)清潔供熱方式，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤700余噸，減排粉塵10余噸、二氧化碳200余噸、二氧化硫10余噸，符合國(guó)家“碳達(dá)峰”“碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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