溫度冷卻介質(zhì)的第一溫度支 路和第二溫度支路。在圖1中，當使用直接蒸發(fā)的制冷劑時，制冷劑在返回線路中基本上 以蒸氣的形式存在，而圖2中使用的副冷卻劑以液體的形式流過供應線路、熱交換器30和 35、返回線路以及制冷設備20的蒸發(fā)器的整個回路。在熱交換器30和35中被加熱的副冷 卻劑經(jīng)由第一返回線路41或第二返回線路42返回至制冷設備20的第一蒸發(fā)器或第二蒸 發(fā)器（未圖示），在第一蒸發(fā)器或第二蒸發(fā)器處，使副冷卻劑降至冷卻介質(zhì)的第一溫度或第 二溫度，并且從第一蒸發(fā)器或第二蒸發(fā)器通過第一供應線路61或第二供應線路62以及第 二三通換向閥供給至熱交換器30和35。制冷設備20的第一蒸發(fā)器為包括一個壓縮機的第 一壓縮制冷機的第一溫度回路的一部分，制冷設備20的第二蒸發(fā)器為包括一個壓縮機的 第二壓縮制冷機的第二溫度回路的一部分。通過對應的壓縮機的不同的壓縮壓力，在第一 蒸發(fā)器或第二蒸發(fā)器中實現(xiàn)了不同的蒸發(fā)器溫度，這決定了副冷卻劑在發(fā)酵階段和降溫階 段具有不同溫度。特別地，制冷設備20中使用的制冷劑可以為氨。
[0088] 因而，制冷設備20的第一溫度支路包括具有第一溫度的壓縮制冷機和連接線路 的回路，該連接線路從第一返回線路41經(jīng)由對應的蒸發(fā)器向第一供應線路61供給副冷卻 劑。此外，制冷設備20的第二溫度支路相應地包括壓縮制冷機和連接線路的另一冷卻介質(zhì) 回路，該壓縮制冷機具有與第一溫度不同的第二溫度，該連接線路從第二返回線路42經(jīng)由 另一壓縮制冷機的對應的蒸發(fā)器向第二供應線路62供給副冷卻劑。這里，制冷設備20的 第一壓縮制冷機或第二壓縮制冷機的蒸發(fā)器溫度通常比副冷卻劑的第一溫度或第二溫度 低，該副冷卻劑用于在發(fā)酵階段或降溫階段冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐。
[0089] 如上所述，除了其它因素以外，通過熱傳遞系數(shù)、產(chǎn)品（例如，生?。┡c冷卻介質(zhì)之 間的冷卻面積及溫度，限定了罐或熱交換器處的冷卻袋的制冷能力。特別地，能夠如下地估 計時間段△ t內(nèi)的熱交換量：
[0090] 式 l:Q = kXAXAT
[0091] 其中
[0092] 式 2 :1/k = I/ a ^s1/ λ !+I/ α 2
[0093] 這里，Q代表傳遞的熱量，k代表熱傳遞系數(shù)，A代表冷卻面積，Δ T代表例如生啤與 制冷劑之間的溫度差。這里，由（朝向罐壁的冷卻介質(zhì)或冷卻劑的）表面熱傳遞系數(shù)<^、 (朝向待被冷卻的產(chǎn)品的罐壁的）表面熱傳遞系數(shù)α 2、罐壁的材料厚度（即，冷卻區(qū)域和待 被冷卻的例如生啤的產(chǎn)品之間的厚度）S1以及導熱系數(shù)λ i通過式2求出熱傳遞系數(shù)。因 而，熱傳遞系數(shù)k由罐設計的規(guī)格和熱交換器的選擇限定。在冷卻面積A恒定的情況下，罐 與冷卻介質(zhì)之間的溫度差A T越小，因此導致冷卻時間段At相應地越長。如果冷卻時間 段△ t不應超過由操作者限定的用于發(fā)酵和/或儲藏罐的降溫階段的時間段，則必須相應 地選擇大的冷卻面積A。如果將降溫階段進而再分成兩個子階段，其中在第一子階段，采用 具有較高的第一溫度的冷卻介質(zhì)，則這是特別相關(guān)的?？偠灾?，通過式1，可以由發(fā)酵階段 和降溫階段對制冷能力Q/A T的需求來確定所要求的冷卻面積。
[0094] 歸因于在發(fā)酵階段和/或降溫階段的第一冷卻步驟中使用了例如+5°C的較高溫 度的冷卻介質(zhì)，與使用用于在罐中維持可比較的溫度（comparable temperature)和/或在 相當大的溫度范圍內(nèi)的冷卻處理的例如-4. 5°C回路的情況相比，降低了用于制冷設備中的 制冷劑的壓縮和冷凝的電能需求。
[0095] 以下將參照兩個實施例來證明比傳統(tǒng)的一段式（一級）冷卻節(jié)約電能。
[0096] 表1 :單個的罐/槽（sink)的實施例

[0098] 在表1示出的單個發(fā)酵和/或儲藏罐（或發(fā)酵和/或儲藏槽）的實施例中，借助 于實施例來比較創(chuàng)新的新的兩段式冷卻與傳統(tǒng)的一段式冷卻所采用的壓縮機的制冷能力 和電功率。在傳統(tǒng)的一段式冷卻中，在-4. 5°C的蒸發(fā)器溫度和34°C的冷凝器溫度下操作制 冷設備，其中所要求的總的制冷能力為24kW。用于此的單獨的（單個）壓縮機具有5. 05的 性能系數(shù)（COP(Coefficient Of Performance))，并且要求4. 8kW的電功率。該實施例的方 法為具有+20°C的發(fā)酵溫度和_2°C的儲藏溫度的高濃啤酒的一罐加工。
[0099] 相比于傳統(tǒng)的一段式冷卻，根據(jù)本實用新型的新的兩段式冷卻具有第一溫度支路 和第二溫度支路，第一溫度支路具有性能系數(shù)COP為7. 25的第一壓縮機，第二溫度支路具 有性能系數(shù)COP為5. 05的第二壓縮機。由于在根據(jù)本實用新型的發(fā)酵階段，第一溫度支路 是在+5°C的較高蒸發(fā)器溫度下操作的，這對應于該蒸發(fā)器溫度和冷凝器溫度之間的用于產(chǎn) 生對應的壓力比的較小的溫度差，所以可以采用具有相應較高的7. 25的性能系數(shù)的高效 壓縮機。這里，發(fā)酵階段所要求的制冷能力為13kW。然而，在降溫階段，如在傳統(tǒng)冷卻中那 樣，為了實現(xiàn)-4. 5°C的蒸發(fā)器溫度，采用了具有5. 05的性能系數(shù)的傳統(tǒng)壓縮機。這里，所要 求的制冷能力為llkW。如果添加所要求的電功率為I. 8kW的第一壓縮機和電功率為2. 2kW 的第二壓縮機，則與傳統(tǒng)的一段式冷卻中所要求的電功率相比，結(jié)果節(jié)約了 16 %。
[0100] 表2 :罐場（tank farm)(多個罐/槽）的實施例

[0103] 如在工業(yè)釀酒廠中常見的，如果使用具有多個罐的罐場來代替單個發(fā)酵和/或儲 藏罐，則可以進一步增加節(jié)約的能量。相比于一個單獨的發(fā)酵和/或儲藏罐，由于在罐場 中，通常在不同階段同時操作不同的罐，所以可以在罐場中實現(xiàn)連續(xù)操作兩個壓縮機。由 此，與傳統(tǒng)的單段式冷卻相比節(jié)約的電功率提高至例如23%。因而，通過在發(fā)酵和/或儲藏 罐的冷卻中采用本實用新型，結(jié)果相當大地節(jié)約了電能，其中應當考慮到制冷設備在現(xiàn)代 釀酒廠中通常代表電能的最大消耗者。
【主權(quán)項】
1. 一種用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，所述裝置包括： 至少一個熱交換器，該至少一個熱交換器被設計成將熱從所述發(fā)酵和/或儲藏罐傳遞 至冷卻介質(zhì)， 至少一個制冷設備，該至少一個制冷設備與所述熱交換器連接， 其特征在于，所述制冷設備包括具有第一壓縮機的第一溫度支路和具有第二壓縮機的 第二溫度支路，并且 所述制冷設備與所述熱交換器連接，使得所述冷卻介質(zhì)能夠先后選擇性地在第一溫度 下從所述第一溫度支路供給至所述熱交換器和在與所述第一溫度不同的第二溫度下從所 述第二溫度支路供給至同一熱交換器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在于，所述熱交換 器包括冷卻袋。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在于，所述熱交換 器包括枕板式冷卻袋。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在于，所述裝置還 包括再循環(huán)裝置，所述再循環(huán)裝置被設計成將所述冷卻介質(zhì)從所述熱交換器供給至所述制 冷設備， 所述再循環(huán)裝置包括第一切換裝置以及第一返回線路和第二返回線路， 所述第一返回線路被設計成將所述冷卻介質(zhì)從所述第一切換裝置供給至所述第一溫 度支路，并且 所述第二返回線路被設計成將所述冷卻介質(zhì)從所述第一切換裝置供給至所述第二溫 度支路。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在 于，所述裝置還包括供給裝置，所述供給裝置被設計成將所述冷卻介質(zhì)從所述制冷設備供 給至所述熱交換器， 所述冷卻介質(zhì)包括制冷劑，并且 所述供給裝置僅包括一條供應線路，所述供應線路從下方與所述熱交換器連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在于，所述冷卻介 質(zhì)包括氨。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在于，所述裝置還 包括供給裝置，所述供給裝置被設計成將所述冷卻介質(zhì)從所述制冷設備供給至所述熱交換 器， 所述冷卻介質(zhì)包括副冷卻劑，所述供給裝置包括第二切換裝置以及第一供應線路和第 二供應線路， 所述第一供應線路被設計成將具有所述第一溫度的所述冷卻介質(zhì)從所述第一溫度支 路供給至所述第二切換裝置，并且 所述第二供應線路被設計成將具有所述第二溫度的所述冷卻介質(zhì)從所述第二溫度支 路供給至所述第二切換裝置。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在于，所述冷卻介 質(zhì)包括乙二醇。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在于，所述第一切 換裝置和/或所述第二切換裝置包括三通換向閥。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在 于，所述裝置還包括開環(huán)或閉環(huán)控制裝置， 所述開環(huán)或閉環(huán)控制裝置包括用于確定所述發(fā)酵和/或儲藏罐的溫度的至少一個探 頭，所述開環(huán)或閉環(huán)控制裝置被設計成通過開環(huán)或閉環(huán)控制根據(jù)所確定的所述發(fā)酵和/或 儲藏罐的溫度來控制所述冷卻介質(zhì)從所述制冷設備至所述熱交換器的供給。11. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，其特征在 于，所述熱交換器具有足夠大的冷卻面，以在降溫階段、在預定的時間段內(nèi)將所述發(fā)酵和/ 或儲藏罐從起始溫度降至目標溫度。
【專利摘要】本實用新型涉及用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置，該裝置包括：至少一個熱交換器，該至少一個熱交換器被設計成將熱從所述發(fā)酵和/或儲藏罐傳遞至冷卻介質(zhì)；和至少一個制冷系統(tǒng)，該至少一個制冷系統(tǒng)與所述熱交換器連接，所述制冷系統(tǒng)包括具有第一壓縮機的第一溫度支路和具有第二壓縮機的第二溫度支路，其中，所述制冷系統(tǒng)與所述熱交換器連接，使得所述冷卻介質(zhì)能夠先后選擇性地在第一溫度下從所述第一溫度支路供給至所述熱交換器和在與所述第一溫度不同的第二溫度下從所述第二溫度支路供給至同一熱交換器。本實用新型的用于冷卻發(fā)酵和/或儲藏罐的裝置使發(fā)酵和/或儲藏罐或者罐場在發(fā)酵階段及降溫階段的冷卻有效且節(jié)能，降低制冷設備的能量消耗。
【IPC分類】F25D31/00
【公開號】CN205119653
【申請?zhí)枴緾N201390001140
【發(fā)明人】A·拉克爾賽德爾, M·佐克
【申請人】克朗斯股份公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2013年12月6日
【公告號】DE102013200473A1, EP2946157A1, WO2014111198A1