鸡舍太阳能+空气源热泵采暖系统工作原理：

现阶段，家禽养殖场基本采用传统化石能源采暖，其主要形式分为热风炉采暖、烟道采暖、煤炉供暖、保温伞供暖、红外线灯泡育雏。由于化石能源的逐渐枯竭、环境污染问题、太阳能+空气能+管道电加热器多能互补，一能多用的取暖模式，充分利用太阳能供热。

鸡舍太阳能+空气源热泵系统组成：

本采暖系统设计采用40~60 ℃的采暖热水，并结合“循环式蓄热系统”的形式，其系统由太阳能集热系统、空气源热泵系统、管道电加热系统、蓄热水箱、具有物联网功能的控制系统组成。其工作原理图如图所示。

为保证充分利用太阳能，尽可能减少辅助热源使用率，本系统采用双水箱结构，一个集热水箱与太阳能循环，另一个供暖水箱连接空气能主机、管道电加热器和室内采暖末端系统，集热水箱吸收并储存太阳能热量，水箱间用水泵循环，将集热水箱的热量输送给供暖水箱，当阴雨天太阳能温度低时，除保证鸡舍正常所需温度外，由于此季节太阳能辐射强度高，水箱温度高，为防止高温过热，此季节将间断性开启干燥盘管，用于干燥禽畜粪便制造有机肥，实现禽畜粪便无害化。环泵不打开，供暖水箱通过空气能控制温度，当出现极端天气，为保证雏鸡的生存，循环过程中开启管道辅助加热器，保证鸡舍内温度，在春夏秋三个非采暖期，除保证鸡舍保持所需温度外，可以间歇性开启干燥盘管，用于干燥禽畜类粪便，实现禽畜类粪便有机干燥。

太阳能+空气源热泵系统分析：

鸡舍采暖复合设计。供暖系统的设计热负荷是指在某设计室外温度下，为达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得、失热量确定，根据建筑物的墙壁、窗户、顶棚等各个构成体传热系数的不同，均有不同的热量损失 ；而且热量损失与建筑材料的厚度、材质都有关系。采暖热负荷采用面积热指标法进行估算，根据上述条件及暖通设计规范，结合本项目建筑物结构情况，鸡舍冬季采暖复合由围护结构耗热量、高度附加耗热量、冷空气渗透耗热量等组成。在冬季采暖期间平均气温在-5 ℃以上，且鸡舍内设计温度设为33 ℃（雏鸡时35 ℃），本项目采暖末端为暖气片，外墙保温良好，通风状况良好，但因需求温度较高，采暖热负荷指标取值为120 W/m2 。

太阳能集热器设计。太阳能集热器系统摆放在2个大棚之间，根据摆放空间，东西长8 m，南北宽16 m，拟采用横排联箱太阳能集热器，横排联箱集热器理论集热面积7.7 m2，占地面积6.8 m2，每2个大棚之间可以摆放太阳能数量为66组太阳能横排联箱集热器，总共可以摆放198套太阳能集热器。

空气源热泵机组设计。由于该项目地属于严寒地区，为保证在低温环境条件下机组提供的热能可以满足建筑物的采暖需求，本项目设计机型采用带有喷气增焓EVI技术的超低温机组。该项目采暖系统热源设备设计，单台机组名义制热量为140 kW（7 ℃ /6 ℃），入功率为41 kW，在冬季供暖室外计算干球温度-5 ℃条件、出水温度为55 ℃，进出水温差为5 ℃时，制热能力为82 kW。

本项目热泵机组运行模式为 ：冬季采暖期，机组运行在“制热”模式，可为负荷侧采暖末端系统提供40~60 ℃的采暖用热水。管道辅助加热器按照采暖负荷的30%选取，选用200 kW的管道辅助加热器。

物联网控制系统设计：

控 制 系 统 采 用 现 场 人 机 界 面+PLC＋ 物 联 网 远 程控 制 系 统， 温 度 及 流 量 参 数 可 设 定。PLC主 机 选 用CPU224XP，模拟量模块选用EM231。其功能实现太阳能采暖系统的温度、室内外温度、鸡舍内湿度、液位采集，实现太阳能系统的温差循环，自动补水、防冻、双水箱循环、供暖循环等功能。物联网控制系统通过PLC的485通讯与热泵机组、多功能电表、热能表通讯，采集热泵机组、多功能电表、热能表的各类参数并为热泵机组提供启停信号。通过分时段调整供暖温度，保证太阳能的利用率及节能。

人机界面通过RS-485接口与PLC通讯，PLC将数据传送至人机界面，人机界面将相应的参数设定、手自动转换信号传至PLC主机，人机界面通过以太网口将数据通过无线路由器传送至阿里云平台，云平台采用二次开发的Indusoft Web Studio作为服务层。InduSoft Web Studio在服务层定义云计算扮演了重要角色，透过InduSoft Web Studio与终端设备的连结与发布，在应用层的用户便可简易的利用智能装置（手机、平板）来达到人对机器或机器对人的连接与管理。数据通过人机界面的以太网口做转发程序，然后通过GPRS数据采集网管将数据传送到阿里云平台，将现场采集控制与物联网系统有机融合为一体。

（1）太阳能温差循环。水箱中有水，并且集热器温度—循环水箱温度》8 ℃（参数可调），太阳能温差循环开启；集热器温度—循环水箱温度《3 ℃（参数可调），太阳能温差循环关闭。

（2）太阳能双水箱循环。水箱中有水，并且循环水箱温度—恒温水箱温度》8 ℃（参数可调），太阳能双水箱循环开启 ；循环水箱温度—恒温水箱温度《3 ℃（参数可调），太阳能双水箱循环关闭。

（3）防冻。当防冻温度≤4 ℃（参数可调），防冻功能开启，当防冻温度≥10 ℃时，防冻功能关闭。

（4）水箱自动补水。当水箱水位≤80%（参数可调），自动补水功能开启，当水箱水位≥100%（参数可调），自动补水功能关闭。

（5）供暖循环。当室内温度≤37 ℃（参数可调），供暖循环开启，当室内温度≥35 ℃（参数可调），供暖循环关闭。

（6）辅助加热功能。当水箱温度≤42 ℃（参数可调），空气源热泵开启，当水箱温度≥37 ℃（参数可调），空气源热泵关闭。当出现极端恶劣天气，供暖循环开启后，供暖管道温度≤37 ℃（参数可调），开启管道辅助加热器直接加热，保证鸡舍温度。

通过太阳能+空气源热泵解决了冬季鸡舍大棚采暖问题，采用多种可再生能源互补的方式为寒冷地区养殖场禽畜供暖具有可行性，为后续推广提供理论及实践基础。通过运行费用分析可年节约燃煤量180 t，节约标准煤252 t，二氧化碳减排800 t，为北方减除雾霾提供良好保障。通过物联网的建设，可随时监控鸡舍内温度、湿度等参数的状况，及时调整参数设置，确保鸡舍内供暖情况，防止发生因温度波动造成死鸡现象。