我接触过的许多关注循环水养殖的客户，一听到耗电量，嗷~的一声就不跟我玩了，真是一言不合就拜拜。那种肉疼的即视感历历在目。今天刀客特金就跟大家好好掰扯掰扯循环水系统用电量的问题，那些你想方设法想要节省的用电单元跟循环水系统是神马关系。就算电费贵的要死，死也要死个明白不是。
聊就从源头聊起，为什么养鱼要用电？很久很久以前，在苍茫的大海上，狂风卷积着乌云，在乌云和大海之间，老王像黑色的闪电，在高傲地叫嚷着，comeon,I’mnotafraidofyou!那时候是不用电的，拼的是老天爷的mercy。后来老王发现这样子太凶险，很可能房子钱还没攒够就把自己折进去了。于是上岸租了一口塘，心想风再大也不至于淹死我不是，结果被暴雨和寒流教训了，白忙活大半年。老王学乖了，像第三只小猪一样盖了结实的砖房，加固了屋顶，把鱼宝宝都请进了屋里，提高了密度，从此过上了幸福美满的生活……打住，幸福生活是怎么实现的呢？
我们把水从自然流动变成人工控制的状态用的是泵——一种翅膀长在肚子里的神器！有了它，无论水从哪儿来，往哪儿去，随心所欲。驱动泵需要电，24小时不停转。在这里电能主要转化成势能，其次是摩擦力抵消的动能。势能是指水从低处转移到高处所需要的能量，而摩擦力则是一物体对另一相接触物体产生的相反方向的力。水就像欢脱的熊猫阿宝，一路碰撞击掌，任何细小的管路和微小的突起都不放过。如此一来就增加了泵的功率和用电的能耗。所以，水提的越高越耗电，管路越复杂越耗电。
但有些时候我们不得不把水提的高一些，管路设计的复杂一些，为什么呢？
当水从养殖池流向水处理单元时，我们既希望水可以流的快，又希望受到的干扰小，目的是让水中的大颗粒物质尽可能的不被破碎，减少后续处理的负荷，因为更高的后段负荷意味着更高的能耗，同时系统的崩溃风险更高。因此通常在前段都是靠重力自流的形式回水，而且管路尽量粗一些，拐弯尽量的少，这样可以减少因碰撞和涡流产生的剪切力造成的颗粒破碎。
同理，在后续的水处理单元中，重力自流的形式会节省不少麻烦，直到水流入泵池中。大家都知道，离心式潜水泵的抽水功效是最高的。因此在设计时我们往往采用潜水泵一次性提水。有些渔场因为场地限制或者设计的原因会用二次提水，这样做不仅增加了机械损耗（水泵本身的能效损耗），而且增加了机械故障发生的概率以及由此带来的保养维修的负担。
试想一下，水从养殖池出来就一直在向下走，经过微滤机、多级生物池、除碳等环节，已经形成了一定的高差。这还没完，如果你的养殖密度比较高，循环率比较高，水力停留时间比较短，那么你必须在每两级处理步骤之间加大高差来提高流速，这样就进一步增大了扬程。记住，水压决定流速，而高差决定了水压。
当然，你要是养殖密度较低，也可不必这样费事。设计时的前后关系是这样的，养殖密度-->养殖生物量-->一定处理能力下的循环率-->水流流速-->高差
OK，不知道上面的解释大家听明白了没有，为了让描述容易理解，我简化了一些解释。如果你觉得有点简单了，那我们来看看这个公式。
这是流体力学中有名的伯努利等式（Bernoulli’sequation）。是不是有点头大，放心，我不准备展开讲。归结为一句话就是，流体里任何一点上的总能量是一样的。我知道你肯定学过牛顿经典力学之能量守恒，用在流体力学上也是一样的。
所以水从养殖池流到泵池的过程，就是势能（高差）转化为动能（流速）的过程。我们需要用电能（水泵）来补充势能（水提到高处）。
我们再来掰扯掰扯管道的事儿。水在管道阀门间穿梭是很费体力的，这个体力就消耗在对抗摩擦力上以及拐弯时“Duang”的那一下上。好在现代科学已经把不同材质、管径与流体、流速之间的关系摸清楚了，总结了流体管道内水头损失经验公式（又TM是老外）：
达西公式（Darcy-Weisbachequation）
和对应用于计算水的海澄威廉公式（Hazen-Williamsequation）
各种弯头阀门产生水头损失也是大头。各种姿势的水头损失可用下列公式计算，对应不同的k值。
K值表
管道设计的最大限制是场地和空间。都知道管道直着走最好，但总不能挡道吧，也知道管道粗一点好，粗了占地方也容易形成气阻。所以管道的铺设形成了两种思路，一种是地下派，一种是地上派。我个人倾向于地上派，管道铺设不打折，检修维护都容易。
上：地上派；下：地下派
君不见，管道里，水头撞得咣咣响，电表里，账目中，电费蹭蹭往上涨！
除了水泵家族，还有气泵也是耗电大户~曝气是循环水系统中顶级重要的一环，生物池曝气效率的高低直接关系到氧气的溶解，氨氮亚硝的降解和脱碳的效率。在我们设计的移动生物床中，常被人质疑水深为什么要2.5米以上，岂不是要很大的气泵，要费很多的电？
答案很简单，填料舒服的滚来滚去需要那么深。打个比方，一杯可乐，你用一根吸管就可以搅动，如果换成一杯八宝粥，是不是只有换成勺子才够力气？同样的，只有水的生物池曝气是很简单的事，一旦扔进去一大堆固体填料则必须增加深度。这里面是完全不一样的流体力学计算方式。不要问为什么填料翻滚需要舒服，晚上睡觉的时候滚两圈就知道了。
说到曝气，气提泵最近讨论的比较多，第一反应是省电。但实际上气提泵需要压缩空气以产生可观的气提效果并产生流速，实际效果并没有那么省电。其次提水的扬程太小，只有几十公分，受气泡形态影响较大，气泡常常不听你的话，所以流速不稳定也不可控，因此只适合用在高差小的低密度养殖系统里。
说到气提泵，有一种改良版的叫盖瑟泵（Geyserpump，上图右），利用泰勒气泡，出水量更大，用气量更小。有兴趣的可自行学习。文后附带国外自制气提泵的讲解视频分享，对你理解这种装置也许有帮助。
回到老话题，循环水系统是节水、节地、省人工并用电能换取高密度健康养殖的一项技术，接受了这个前提才是进入循环水养殖领域的正确姿势。不要老幻想说我发明一种技术又高产又省电又省水，为水产养殖带来革新，那不是技术，那是巫术好吗？为什么刚才我列举的所有公式都是西方人先发现的？什么是科学的态度？科学从来不讲究跃进式的幻想，而是严谨的计算和验证式的实验。如果你有绝顶奇妙的设计，请用事实来驳倒我，我刀客特金十分欢迎。
所以很多时候不要抱怨系统耗电量有多高，先问问自己养殖的密度想要多高，能不能实现的了？不要总在设计的时候一门心思往高了喊，实际用的时候又达不到，看着电费空跑，能不肉疼吗？
今天的结尾讲的有点不客气，就是要打破一些人的幻想。等到你真正花了钱吃了亏，就会发现有些东西是不能打折的。而这是任何人都不想看到的。
下一期黑匣子将放出《翻滚吧，填料君——玩转填料》，由水清木华送上。敬请关注哦~
我是RASer刀客特金，我是水产人。
