传统水产养殖水体升温方式能耗和费用高、环境污染大等问题突出。本文针对中国北方工厂化水产养殖生产需求,开展了太阳能-热泵集成水体升温技术研究,对陶瓷板太阳能集热器进行了保温隔热设计,搭建完成了实验室规模太阳能水体升温系统,开展了不同工况模式下水体升温效果试验,并且完成了生产规模的太阳能-热泵集成升温试验研究。针对陶瓷太阳能集热器集热效果受环境温度影响较大的问题,在热力学分析的基础上,对其底部和侧面进行了保温隔热设计,并对集热器采光面盖板进行了选型设计。该技术具有保温隔热、高效采光、轻量化和成本低等优势。太阳能系统水体升温试验结果表明,陶瓷板太阳能集热器的水体升温效果除受天气和流量等因素影响外,保温隔热的影响非常显著。在晴好天气条件下,非寒冷期有保温隔热集热器的平均水体升温幅度为2.9℃,得热量为10 MJ/m~2,分别比无保温隔热集热器提高2℃和61%;寒冷期时有保温隔热结构的集热器平均水体升温幅度和得热量分别比无保温隔热集热器提高1.8℃和57.7%。另外发现,不同风速条件下,有保温隔热的集热器平均水体升温幅度和得热量分别比无保温隔热提高2.4℃和62.3%;此外增加流量,两种结构集热器平均水体升温幅度成下降趋势,但有保温隔热集热器平均水体升温幅度和得热量比后者提高1.8℃、1.1℃、0.7℃和56.3%、34.6%、25.4%。太阳能-热泵集成水体升温试验发现,利用新鲜海水温度为13.5±0.1℃,使用太阳能-海水源热泵集成系统可将水体温度提升至生产要求的18~20℃,总供热负荷为6.3×10~6 MJ。运行期间,太阳能系统出水温度可提升3.5℃,供热负荷达到9.8×10~5 MJ,相当标煤65.7t;热泵机组的cop达到5.2以上,太阳能与热泵集成系统cop达到7.8以上,比单独热泵提升35.2%,节能效果明显。研究结果表明,太阳能-海水源热泵集成水体升温技术,可实现新能源综合利用,替代锅炉水体升温,在中国北方工厂化水产养殖水体升温工程中具有良好应用前景。