家禽孵化和养殖业是我国农业的重要组成部分之一,也是我国农民增收的最主要途径之一。随着我国禽业的快速发展,孵化机的生产也迅速发展,各式各样的孵化机逐渐涌立。然而现有的孵化机耗能较大,技术层面比较低,从而孵化成本比较高,已经成为孵化行业发展的障碍之一。“节能”已经成为孵化行业机械化发展路上不可回避的问题,谁的养殖成本越低,谁就有强大的竞争力,建立健康养殖和环保零排放养殖势在必行,只有这样才能为家禽养殖业的持续发展提供支持。针对目前我国孵化设备存在能耗高、成本高、自动化程度低、对环境不友好以及高温辐射对种蛋影响等问题,本文提出一种新型的高效地源热泵空调孵化系统的设计,该型孵化机采用热泵节能新技术,利用浅层地热资源实现孵化设备的有效节能。高效地源热泵空调孵化系统一方面能满足孵化机种蛋孵化的功能,另一方面还能实现建筑空间或种蛋的冷藏功能,具有显著的经济效益、社会效益、生态效益和综合能效比。本文的主要研究内容如下:(1)设计并搭建高效地源热泵空调孵化系统实验平台,包括系统参数和设备的详细设计与选型。该系统具有种蛋孵化和制冷两大功能,地源热泵热水机组产生的热水用于种蛋孵化,而产生的冷量则用于调节和改善种蛋储藏室或禽舍的温度,提高能源的利用率和系统能效比,高效地源热泵空调孵化系统实验平台的综合能效比可达到1:7.5左右。(2)对单台孵化机内部热水加温装置进行优化设计,用热水取代电热丝发热作为孵化热源的传热介质,实现孵化机内部的低温热水辐射加温,避免了电热丝高温辐射对种蛋的影响;通过加大了孵化机内部加热装置的散热面积,一方面使得内部温度场均匀性得到改善,另一方面可以有效减少均温风扇的功率,从而达到降低系统能耗的目的。(3)分别对本课题组设计制作的高效地源热泵空调孵化系统实验平台进行空载实验测试和种蛋孵化试验。空载测试主要为了检验该系统的综合性能,如孵化有效区域温度场的均匀性、孵化机的温升和保温性能等参数,最后对孵化系统性能进行综合性分析和评价。通过种蛋的孵化试验,检验孵化机的孵化率、健雏率以及系统能效比,并对系统进行经济性评价。(4)利用Fluent流体计算软件的Airpak模块对所建孵化机进行建模和仿真,主要包括孵化机内部的温度场和风速场模拟与仿真,通过仿真结果分析孵化机内部的温度场均匀性和通风是否达到孵化机行业标准。将仿真实验得到的结果与实验实际测试的数据进行了对比,然后利用对比结果来对孵化机的设计效果进行进一步的检验,对孵化机的下一步优化工作的具有重要指导意义。