CN100529585C - 冷却系统 - Google Patents
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Abstract
一种冷却系统(10)，包括：第一储冷罐(40)和第二储冷罐(50)；用于冷却第一储冷罐(40)中的水的第一制冷机(41)；设置在第一循环通道(43)中的第一热负荷(92)，所述第一循环通道(43)从第一储冷罐(40)的下部延伸至该第一储冷罐(40)的上部；设置在第二循环通道(44a)中的、温度高于第一热负荷(92)的第二热负荷(93)，所述的第二循环通道(44a)也从第一储冷罐的下部延伸至该第一储冷罐的上部；设置在第二循环通道中的第二储冷罐(50)；使从第二储冷罐(50)的上部导出的水冷却的第二制冷机(51)，其中第二制冷机(51)的冷却输出温度被设定为高于第一制冷机(41)的冷却输出温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却系统，尤其是涉及一种在饮料的生产过程中所使用的冷却系统。
背景技术
在啤酒(一种酒精饮料)的酿造过程中，有四个工序：准备工序、发酵工序(主要的发酵工序)、存放工序(后续的发酵工序)以及过滤工序。在准备工序中，通过煮沸含有麦芽的热水并且通过过滤这种热水以便除去包含在热水中的杂质，来形成麦芽汁。接下来，在使麦芽汁冷却之后，通过添加发酵剂到这种麦芽汁中，使麦芽汁在发酵工序中发酵。然后，在存放工序中将发酵之后的、这种发酵了的麦芽饮料即新鲜啤酒酿熟；而后，这样获得的这种酿熟了的发酵麦芽饮料例如啤酒在过滤工序中被过滤。最后，通过一灌装机(图中未示)将这种过滤了的啤酒注入到罐中或其它容器中，在这之后，通过一封罐机将这些罐或其它容器紧密地密封，而后，作为产品来运送。
在这一点上，在上述四个工序的每一工序中，要根据相应的工序执行冷却处理以冷却至预定温度。在四个工序中的准备工序中，利用温度相对低的水例如井水来执行冷却处理，直到麦芽汁的温度达到近似20℃。不过，由于在上述一些工序中需要的温度比在准备工序中通过使用井水所获得的冷却温度还要低，因此必须使用能实现这种低温的冷却系统。需要注意的是，在这些工序中，冷却温度按照准备工序、发酵工序、存放工序、过滤工序的顺序降低。
图5示意性地示出了一种基于现有技术的冷却系统。如图5所示，该基于现有技术的冷却系统100包括储冷罐200，该储冷罐200装填有冷却剂例如盐水(brine)，其为乙二醇类型的防冻剂。储冷罐200通过通道220由制冷机组210来进行冷却。如图所示，在该现有技术的冷却系统100中，三个大体上相互并行布置的循环通道110、120、130与储冷罐200相连接。这些循环通道110、120、130分别与将要被冷却的三个负荷——即低热负荷113、中热负荷123和高热负荷133相连接，且与之进行热交换。将要被冷却的负荷的温度按照低热负荷113、中热负荷123、高热负荷133的顺序升高，其中，相应地，低热负荷113对应于在酿造啤酒期间的存放工序和过滤工序，中热负荷123对应于发酵工序，而高热负荷133对应于准备工序。
在图5所示的冷却系统100中，储冷罐200中的盐水由制冷机组210冷却至比低热负荷113所需温度低的温度。然后，冷却了的盐水借助未示出的泵通过循环通道110、120、130进行循环，从而在这种盐水经过循环通道110、120、130时可以分别适当地冷却低热负荷113、中热负荷123、高热负荷133。
然而，在图5所示的冷却系统100中，由于低热负荷113、中热负荷123、高热负荷133均借助单一的制冷机组210来冷却，因而需要使储冷罐200内的盐水冷却至比冷却低热负荷113所需温度低的温度。因此，中热负荷123和高热负荷133利用被冷却至低于所需温度的盐水来进行冷却。换句话说，在该现有技术的冷却系统100中，由于适合于产生低热负荷113所需低温的这种制冷机组210还被用于冷却中热负荷123和高热负荷133，因此在冷却操作期间有大量的能量损失。此外，在该现有技术的冷却系统100中，由于使用单一制冷机组210来冷却所有的低热负荷113、中热负荷123、高热负荷133，因此将盐水冷却至预定温度就需要很长的时间和许多的能量，从而大大地增加了制冷机组210的运行成本。此外，具有相对高粘性的盐水借助于泵通过所有的循环通道110、120、130来进行循环，这就导致了大量的能量损失。
在这一点上，当生产除含酒精饮料之外的提神饮料例如乌龙茶饮料、绿茶饮料、碳酸饮料或咖啡饮料时，在某些工序中可能要执行冷却处理。在这些冷却处理中，有一些情形是使用井水作为冷却剂。在大多数这些冷却处理中，所需要的温度对应于在酿造啤酒时的中热负荷123或高热负荷133的温度。因此，在生产除酒精饮料之外的饮料的过程中需要与上述类似的冷却系统。在这一点上，当上述用于冷却低热负荷113所需的温度低于0℃时，则由于会冻结因而不能将除酒精饮料之外的饮料冷却至这样的低温，从而不需要考虑低热负荷113。
图6示意性地示出了一种用于生产除酒精饮料之外的饮料的冷却系统。图6中所示的冷却系统300设置有装水的储冷罐400。这个储冷罐400通过通道420借助制冷机组410来进行冷却。此外，如图所示，在该现有技术的冷却系统300中，两个大体上相互并行布置的循环通道320、330与储冷罐400相连接。循环通道320与中热负荷323相连接，而循环通道330与高热负荷333相连接。中热负荷323和高热负荷333所需的冷却温度顺序升高。
根据图6所示的冷却系统300，储冷罐400内的水由制冷机组410冷却至比中热负荷323所需温度低的温度。然后，冷却了的水借助未示出的泵通过循环通道320、330进行循环。因此，可以借助于通过循环通道320的水的循环来适当地冷却中热负荷323，且可以借助于通过循环通道330的水的循环来适当地冷却高热负荷333。需要注意的是，图6所示的冷却系统300中的中热负荷323和高热负荷333各自的温度根据由这种系统所生产的饮料种类而不同。虽然图6的冷却系统300中仅仅示出了两种热负荷，即中热负荷323和高热负荷333，不过热负荷的种类也可以增加或减少，也就是说，可以去掉中热负荷323和高热负荷333中之任一。
众所周知，酒精饮料例如啤酒是在专门为之设计的啤酒厂中生产，而不含酒精的普通饮料例如乌龙茶饮料、绿茶饮料、碳酸饮料或咖啡饮料是在不同于啤酒厂的饮料生产厂中生产。近来，已经打算将啤酒厂和另一饮料生产厂集中在同一场所内。在这种情况下，预期可以有这样一些优点，即，可以将啤酒和其它饮料存放在同一仓库内，且对于两者的部分生产工序例如检查工序而言可以使用一些相同的装置。
然而，当采用上述冷却系统100或300以共用于生产啤酒和不含酒精的饮料时，可能会有下列缺点：
假设用于酿造啤酒的冷却系统100同时还被用在生产不含酒精的饮料的过程中，则由于在生产不含酒精的普通饮料时没有低热负荷，因而，仅仅使用于冷却中热负荷123和高热负荷133所需的能量增加并大于酿造啤酒时用于冷却中热负荷123和高热负荷133所需的能量。然而，由于冷却系统100被设计成由单一制冷机组210来冷却所有的低热负荷113、中热负荷123和高热负荷133，因此，为了增加用于使中热负荷123和高热负荷133冷却的能量，必须增加用于使低热负荷113冷却的能量——即使没有必要增加用于使低热负荷冷却的能量——从而制冷机组210的尺寸必须较大。冷却低热负荷113所需的温度低于0℃，且利用盐水来实现这种低温。而在不含酒精的饮料的生产线中，不存在低热负荷，因此，用于冷却低热负荷113的能量的增加导致了大量的能量损失。
另一方面，如果想要将用于生产不含酒精的饮料的冷却系统300同时又用于酿造啤酒，则由于该冷却系统300中没有用于冷却低热负荷113的装置，则不能使用冷却系统300来酿造啤酒。由于上述原因，期望研制出这样一种新颖的冷却系统，这种冷却系统可共用于酿造啤酒和生产其它饮料。
在这种情况下研制了本发明，且本发明的一个目的是提供一种有利的冷却系统，这种冷却系统能够减少其能量损失，尤其是在酿造啤酒和生产其它饮料期间的冷却处理过程中的能量损失。
发明内容
为了实现上述目的，根据本发明的第一方案，提供了一种冷却系统，该冷却系统包括：第一储冷罐，用于存放水；第一制冷机，所述第一制冷机与所述第一储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述第一储冷罐中的水中；第一循环通道，所述第一循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第一循环通道中设置第一热负荷；第二循环通道，所述第二循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第二循环通道中设置第二热负荷，所述第二热负荷在热量方面高于所述第一热负荷；第二储冷罐，所述第二储冷罐设置在所述第二循环通道中，且位于所述第二热负荷和所述第一储冷罐之间的位置处，其中，所述第二循环通道将水供给到第二储冷罐的上部，并将该水从所述第二储冷罐的上部供给到所述第一储冷罐的上部；以及第二制冷机，所述第二制冷机设置在所述第二循环通道中，且位于所述第二储冷罐和所述第一储冷罐之间的位置处，用于将冷能蓄积在从所述第二储冷罐的上部导出的水中，其中，所述第二制冷机的冷却输出温度被设定为高于所述第一制冷机的冷却输出温度。
也就是说，根据第一方案，通常可以减少运行成本。
根据第二方案，提供了一种冷却系统，该冷却系统包括：第一储冷罐，用于存放水；第一制冷机，所述第一制冷机与所述第一储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述第一储冷罐中的水中；第一循环通道，所述第一循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第一循环通道中设置第一热负荷；第二循环通道，所述第二循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第二循环通道中设置第二热负荷，所述第二热负荷在热量方面高于所述第一热负荷；第二储冷罐，所述第二储冷罐设置在所述第二循环通道中，且位于所述第二热负荷和所述第一储冷罐之间的位置处，其中，所述第二循环通道将水供给到第二储冷罐的上部，并将该水从所述第二储冷罐的上部供给到所述第一储冷罐的上部；以及第二制冷机组，所述第二制冷机组设置在所述第二循环通道中，且位于所述第二储冷罐和所述第一储冷罐之间的位置处，用于将冷能蓄积在从所述第二储冷罐的上部导出的水中，其中，组成所述第二制冷机组的部分或全部制冷机的冷却输出温度被设定为高于所述第一制冷机的冷却输出温度。
根据第二方案，通常可以减少运行成本。而且，当第一热负荷即中热负荷的冷却需求高时，将组成第二制冷机组的一些制冷机的冷却输出温度设置成等于第一制冷机的冷却输出温度。此外，当第二热负荷即高热负荷的冷却需求高时，可以通过增大第二制冷机组中的、冷却输出温度比第一制冷机高的制冷机的比率来解决这个问题。尤其是，当在同一工厂中生产啤酒和其它饮料(其中的中热负荷和高热负荷的冷却需求会由于需求的季节变动而变化)时，第二方案是有利的。
根据在第一方案基础上的第三方案，还包括供给通道，所述供给通道用于将所述第一储冷罐的上部的水供给到所述第二储冷罐的下部。
也就是说，在第三方案中，通常可以减少运行成本。而且，第二储冷罐(其为高温储冷罐)实体上通过供给通道与第一储冷罐(其为中温储冷罐)相连接，所述的供给通道用于将水从第一储冷罐的上部供给到第二储冷罐的下部。由于第二储冷罐的下部的温度近似等于第一储冷罐的上部的温度，从而，可以将第二储冷罐和第一储冷罐这两者作为单个一体的储冷罐使用。因此，在第三方案中，当第一热负荷即中热负荷的冷却需求高时，可以通过使用上述供给通道以及通过使第二制冷机的冷却输出温度等于第一制冷机的冷却输出温度，来满足这种需求。
根据在第二方案基础上的第四方案，还包括供给通道，所述供给通道用于将所述第一储冷罐的上部的水供给到所述第二储冷罐的下部。
也就是说，根据第四方案，通常可以减少运行成本。而且，第二储冷罐通过用于将水从第一储冷罐即中温储冷罐的上部供给到第二储冷罐即高温储冷罐的下部的供给通道而实体上与第一储冷罐相连接。由于第二储冷罐的下部的温度近似等于第一储冷罐的上部的温度，从而可以将第二储冷罐和第一储冷罐作为单个一体的储冷罐使用。因此，在第四方案中，当第一热负荷即中热负荷的冷却需求高时，或者当第二热负荷即高热负荷的冷却需求高时，可以通过使用上述供给通道以及通过使部分或全部第二制冷机的冷却输出温度等于第一制冷机的冷却输出温度，来满足这种需求。
根据在第二至第四方案中任一基础上的第五方案，还包括子循环通道，所述子循环通道从所述第一储冷罐的上部循环地延伸至所述第一储冷罐的下部，其中，所述的第二制冷机组没置在所述的子循环通道中。
也就是说，在第五方案中，通过子循环通道，可以将第二制冷机组即高温制冷机组用作第一储冷罐即中温储冷罐。因此，在第五方案中，可以通过使部分或全部第二制冷机的冷却输出温度等于第一制冷机的冷却输出温度，来满足这种需求。而且，即使第一制冷机不起作用，也可以通过类似地设定第二制冷机组而将第二制冷机组用作第一制冷机的备用。
根据在第一至第五方案中任一基础上的第六方案，还包括：盐水储冷罐，用于存放盐水；盐水制冷机，所述盐水制冷机与所述盐水储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述盐水储冷罐中的盐水中；以及第三循环通道，所述第三循环通道从所述盐水储冷罐的下部循环地延伸至所述盐水储冷罐的上部，且其中设置第三热负荷，其中，所述第三热负荷在热量方面低于所述第一热负荷。
根据在第六方案基础上的第七方案，还包括热交换器，所述热交换器用于在所述盐水储冷罐和所述第一储冷罐之间交换热量。
也就是说，在第六和第七方案中，可以通过热交换器来将盐水储冷罐中的冷能传递到第一储冷罐即中温储冷罐。因此，当中热负荷的冷却需求高时或者当第一制冷机组不起作用时，可以通过将盐水储冷罐用作备用来解决此类问题。
根据第八方案，提供了一种冷却系统，该冷却系统包括：第一储冷罐，用于存放水；第一循环通道，所述第一循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第一循环通道中设置第一热负荷；第一制冷机，所述第一制冷机与所述第一储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述第一储冷罐中的水中；盐水储冷罐，用于存放盐水；盐水制冷机，所述盐水制冷机与所述盐水储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述盐水储冷罐的盐水中；第三循环通道，所述第三循环通道从所述盐水储冷罐的下部循环地延伸至所述盐水储冷罐的上部，且其中设置第三热负荷，其中，所述第三热负荷在热量方面低于所述第一热负荷；以及热交换器，所述热交换器用于在所述盐水储冷罐和所述第一储冷罐之间交换热量。
也就是说，在第八方案中，可以将盐水储冷罐中的冷能传递到第一储冷罐即中温储冷罐，这样当中热负荷的冷却需求高时或者当第一制冷机组不起作用时，可以通过将盐水储冷罐用作备用来解决此类问题。
根据每一方案，可以达到这种效果，即，由于可以随即应对，因而减少了运行成本。
此外，根据第二方案，当第一和第二热负荷的冷却需求高时，可以应对这种需求。
此外，根据第三方案，当第一热负荷的冷却需求高时，可以通过使用上述供给通道以及通过使第二制冷机的冷却输出温度等于第一制冷机的冷却输出温度，来应对这种需求。
此外，根据第四方案，当第一或第二热负荷的冷却需求高时，可以通过使用上述供给通道以及通过使第二制冷机组中的部分或全部制冷机的冷却输出温度等于第一制冷机的冷却输出温度，来应对这种需求。
此外，根据第五方案，可以将第二制冷机组用作第一制冷机的备用。
此外，根据第六和第七方案，当中热负荷的冷却需求高时或者当第一制冷机组不起作用时，可以通过将盐水储冷罐用作备用来应对和解决此类问题。
此外，根据第八方案，当中热负荷的冷却需求高时或者当第一制冷机组不起作用时，可以通过将盐水储冷罐用作备用来应对和解决此类问题。
根据对如附图所示的本发明一些示例性实施例的详细描述，本发明的这些以及其它的目的、特征和优点将变得更为明显。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的冷却系统的示意图；
图2是用于中热负荷的制冷机组的放大示意图；
图3a是用于中热负荷的储冷罐的放大示意图；
图3b是用于高热负荷的储冷罐的放大示意图；
图4是本发明的冷却系统的概念图，以放大的方式示出了该冷却系统的一部分；
图5是基于现有技术的冷却系统的示意图；而
图6是用于生产不含酒精的饮料的冷却系统的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图来描述本发明的优选实施例，在这些附图中，相同的附图标记用于表示相同或类似的组件，且比例可能作了适当的改变以使图示清晰。
图1是根据本发明一个实施例的冷却系统的示意图。冷却系统10用于适当地冷却图1右侧所示的低热负荷91及图1左侧所示的中热负荷92和高热负荷93。
将要被冷却的负荷温度按照高热负荷93、中热负荷92、低热负荷91的顺序降低。如上所述，在酿造啤酒期间，有一些需要借助冷却系统来进行冷却处理的工序：准备工序、发酵工序、存放工序以及过滤工序。由于在准备工序中冷却麦芽汁所需的温度为大约12℃至大约8℃，因而，如前所述的、在准备工序中通过井水进行冷却之后的麦芽汁为冷却系统10中的高热负荷93。由于在发酵工序中酿成新鲜啤酒所需的温度为大约10℃至大约6℃，因而，将要在发酵工序中酿成的新鲜啤酒为冷却系统10中的中热负荷92。进一步地，由于在存放工序和过滤工序中冷却啤酒所需的温度约为0℃至啤酒的冻结温度，因而，在存放工序和过滤工序中的啤酒为低热负荷91。
虽然没有详细描述，但是当生产除啤酒之外的饮料例如咖啡饮料或乌龙茶饮料时，有一些工序需要借助冷却系统10来进行冷却处理，其中目标温度为大约10℃至大约8℃。因此，在生产提神饮料期间将要被冷却的饮料主要为中热负荷92和高热负荷93。
如图1所示，根据本发明的冷却系统10包括用于冷却低热负荷91的低温储冷罐20。低温储冷罐20装填例如盐水(其为乙二醇类型的防冻剂)的冷却剂。如图所示，低温储冷罐20通过通道22与低温制冷机组21相连接。低温储冷罐20还通过循环通道23与低热负荷91相连接。低温储冷罐20中的盐水由低温制冷机组21来进行冷却。当通过循环通道23进行循环时，盐水的冷能(cold heat)(或冷的热能(heat))被传递至低热负荷91。通过低温制冷机组21冷却的低温储冷罐20中的盐水处于预定温度，例如，在大约-6℃至大约-3℃的范围内，从而适合于将低热负荷91从大约0℃冷却至啤酒的冻结温度。
图1中所示的冷却系统10还包括用于冷却中热负荷92的中温储冷罐40。中温储冷罐40装填水。以与低温储冷罐20中相同的方式，中温储冷罐40通过通道42与中温制冷机组41相连接。如图1所示，一循环通道43从中温储冷罐40的下部延伸，并且连接到中温储冷罐40的上部，其中，中热负荷92被设置在循环通道43的中途。中温储冷罐40中的水由中温制冷机组41来进行冷却，且当水通过循环通道43流动时，水的冷能被传递至中热负荷92。通过中温制冷机组41冷却的中温储冷罐40中的水处于预定温度，例如5℃，其适合于将中热负荷92冷却至大约10℃至大约6℃范围内的温度。
另一循环通道44与中温储冷罐40相连接。如图1所示，循环通道44包括通道44a、44b、44c。在图1中，通道44a的、从中温储冷罐40的下部延伸至结点49的部分与循环通道43相同，而从结点49向前的其他部分图示为一分离的通道。如图所示，高热负荷93设置在结点49下游的通道44a中。通过制冷机组41冷却的水的冷能被传递至通道44a中的高热负荷93。通道44a还与设置在冷却系统10中的高温储冷罐50的上部相连接。当水从中温储冷罐40流到作为循环通道44一部分的通道44a中时，高温储冷罐50也被装填水。另外，从图1看很明显，从高温储冷罐50的上部延伸的、作为循环通道44一部分的通道44b与高温制冷机组51相连接。此外，如图1所示，从高温制冷机组51延伸的、作为循环通道44一部分的通道44c与中温储冷罐40的上部相连接。
图2是用于中热负荷的制冷机组的放大示意图。图2中所示的中温制冷机组41由多个制冷机A-K组成。当冷却系统10工作时，所有的制冷机A-K并非始终操作，而是可根据热负荷的情况而使用制冷机A-K中的一些。当与中温制冷机组41相关的热负荷即中热负荷92所需的冷却程度相对低时，也就是说当中热负荷92所需的能量相对小时，仅使用制冷机组中的部分制冷机例如制冷机A-C。另一方面，当中热负荷92所需的冷却程度相对高时，也就是说当中热负荷92所需的能量相对大时，就可以使用全部的制冷机A-K。可选的是，中温制冷机组41可由单个制冷机组成。
分别组成高温制冷机组51、中温制冷机组41、低温制冷机组21的各个制冷机被设计成具有相同的冷却输出温度。在这一点上，冷却输出温度代表冷却剂例如水或盐水在经过这样的制冷机之后的温度。也就是说，组成高温制冷机组51和中温制冷机组41的各个制冷机能够适当地设定各种条件，例如在制冷机中冷却剂的膨胀或其它条件，从而可以获得与低温制冷机组21中的各制冷机的冷却输出温度相同的冷却输出温度。根据本发明，中温制冷机组41被设计成使得组成中温制冷机组41的一个或多个制冷机的冷却输出温度高于组成低温制冷机组21的各个制冷机的冷却输出温度。因此，与仅仅使用低温制冷机组21的情形相比，可以减少运行成本。另一方面，高温制冷机组51被设计成使得组成高温制冷机组51的一个或多个制冷机的冷却输出温度高于组成中温制冷机组41的各个制冷机的冷却输出温度。因此，与仅仅使用低温制冷机组21和中温制冷机组41的情形相比，可以进一步减少运行成本。在这一点上，虽然在附图中没有示出，高温制冷机组51或者低温制冷机组21均可以以与中温制冷机组41中相同的方式由多个制冷机A-K构成，但是也可由单个制冷机组成。
再同到图1，从中温储冷罐40的上部延伸的子循环通道61通过高温制冷机组51连接到中温储冷罐40的下部。
此外，如图1所示，在低温储冷罐20中设置另一循环通道31，且在中温储冷罐40中设置又一循环通道32。从图1看很明显，这些循环通道31、32经由热交换器30相互热连接。
在图1中还有一供给通道65，该供给通道65将中温储冷罐40的上部与高温储冷罐50的下部连接。需要注意的是，低温储冷罐20中的盐水以及中温储冷罐40和高温储冷罐50中的水借助泵(图中未示)沿图1中箭头所示的方向被适当地供给。在这种情况下，由于高粘性的盐水仅仅通过循环通道23进行循环，因此用于低温储冷罐20的泵在容量上可小于现有技术中的泵。
在图示的冷却系统的操作期间，上述的麦芽汁或新鲜啤酒作为低热负荷91、中热负荷92或高热负荷93连接到冷却系统10。此外，其它的饮料作为中热负荷92或高热负荷连接到冷却系统。然后，分别驱动低温制冷机组21、中温制冷机组41和高温制冷机组51，将低温储冷罐20中的盐水冷却至大约-5℃，将中温储冷罐40中的水冷却至大约5℃，并将高温储冷罐50中的水冷却在大约10℃至大约13℃的范围内。
低温储冷罐20中的、温度大约为-5℃的盐水从低温储冷罐20的下部流到循环通道23中。当盐水流过循环通道23时，盐水将低热负荷91从大约0℃冷却至啤酒的冻结温度。在经过低热负荷91之后，盐水的温度升高至大约-2℃，且通过循环通道23流到低温储冷罐20的上部中。在低温储冷罐20中，盐水被低温制冷机组21再次冷却。
类似地，中温储冷罐40中的、温度大约为5℃的水从中温储冷罐40的下部流到循环通道43中。该水将中热负荷92从大约10℃冷却至大约6℃，而该水则变热至大约10℃至大约13℃范围内的温度，然后，该水通过循环通道43流到中温储冷罐40的上部中。类似地，中温储冷罐40中的水被中温制冷机组41冷却。
从中温储冷罐40输出的、温度大约为5℃的水在结点49处流到作为循环通道44一部分的通道44a中。然后，该水将通道44a中的高热负荷93冷却至大约10℃。从而，该水自身变热至大约20℃，且流到高温储冷罐50的上部中。接下来，该水通过通道44b从高温储冷罐50的上部流到高温制冷机组51中，且在高温制冷机组51中被冷却至在大约10℃至大约13℃范围内的温度，在这之后，该水通过通道44c流到中温储冷罐40的上部中。
图3a是中温储冷罐的放大示意图。如前所述，虽然从中温储冷罐40的下部流出的水的温度大约为5℃，但是，当该水通过循环通道43再次流到中温储冷罐40的上部中时，该水的温度变成大约10℃至大约13℃，这是由于当该水在冷却中热负荷92时水温升高了。此外，从高温储冷罐50流出的水被高温制冷机组51冷却至大约10℃至大约13℃的范围内，且该水通过通道44c流到中温储冷罐40的上部中。另一方面，存在于中温储冷罐40上部中的、温度在大约10℃至大约13℃范围内的水被中温制冷机组41冷却至大约5℃，然后返回到中温储冷罐40的下部。众所周知，高温流体向上移动，而低温流体向下移动。因此，中温储冷罐40中的水倾向于形成不同温度的层。换句话说，如图3a所示，具有温度在大约10℃至大约13℃的范围内的上层45以及温度为大约5℃的下层46。虽然在上层45和下层46之间实际上形成有多个热分布层，但是为了简化起见，附图中并没有表示出此类热分布层，并且将不对其作出解释说明。
图3b是高温储冷罐的放大示意图。如前所述，通道44a中的水的温度大约为5℃，但由于在冷却高热负荷93时水温升高，因此当该水流到高温储冷罐50的上部中时，水的温度转变成大约20℃。该水通过通道44b被送到高温制冷机组51，在高温制冷机组51中被冷却至在大约10℃至大约13℃范围内的温度之后(见图3a)，该水通过通道44c流到中温储冷罐40的上部中。通过图1中所示的供给通道65，中温储冷罐40的上部中的水(温度在大约10℃至大约13℃的范围内)被送到高温储冷罐50的下部。因此，以与中温储冷罐40中相同的方式，水在高温储冷罐50中形成两层不同的温度层：如图3b所示的大约为20℃的上层55以及在大约10℃至大约13℃的范围内的下层56。同样，在这种情况下，虽然在上层55和下层56之间实际上形成有多个热分布层，但是为了简化起见，附图中并没有表示出此类热分布层，并且将不对其作出解释说明。
如上所述，根据本发明，高温储冷罐50的下部和中温储冷罐40的上部通过供给通道65相互连接。另外，如前所述，高温储冷罐50中的下层56的温度近似等于中温储冷罐40中的上层45的温度。也就是说，可以理解为高温储冷罐50被置于中温储冷罐40的上方，从而使得储冷罐40、50两者简单地相互整合。换句话说，如图4所示，该图4是本发明的冷却系统的概念图并以放大的方式示出了该冷却系统的一部分，当高温储冷罐50和中温储冷罐40通过供给通道65(图4中未示出)连接在一起时，高温储冷罐50和中温储冷罐40成为单一的储冷罐70。
在这种情况下，应该理解的是，高温制冷机组51通过通道44b与高温储冷罐50的上层55相连接，且通过通道44c与中温储冷罐40的上层45相连接。此外，应该理解的是，中温制冷机组41通过通道42与中温储冷罐40的上层45及下层46相连接。
下面说明单一储冷罐70的内部。由于高温储冷罐50中的下层56的温度近似等于中温储冷罐40中的上层45的温度，从而，可以认为这些层56、45是单个一体的层。因此，可以理解成在单一储冷罐70内有三层：温度大约为20℃的上层55，温度大约为10℃的由下层56和上层45所组成的这一层，以及温度大约为5℃的下层46。
在这一点上，用于啤酒的冷却能量在夏季时节较高，而在冬季时节变得较低。同样地，用于提神饮料例如咖啡饮料的冷却能量也在夏季时节增加，而在冬季时节降低。
然而，当生产提神饮料时，就无需冷却低热负荷91，且中热负荷92和高热负荷93的冷却需求级别会根据将要生产的产品(例如咖啡饮料、碳酸饮料、乌龙茶饮料或绿茶饮料)的不同而变化。因此，如果所生产的产品比率变化，则中热负荷92或高热负荷93的冷却需求级别也会显著改变。因此，与专门生产啤酒或专门生产提神饮料的工厂相比，在既生产啤酒又生产提神饮料的工厂中，希望的是，冷却系统可相应于低热负荷91、中热负荷92及高热负荷93的冷却需求(其会根据季节或所生产的产品而显著变化)而进行调节。
根据本发明，通过采用上面所提及的供给通道65，就简单地形成单一储冷罐70。如上所述，冷却系统10中的高温制冷机组51与中温制冷机组41相比通常具有更多的制冷机，以用于输出高的冷却温度。然而，由于组成高温制冷机组51、中温制冷机组41、低温制冷机组21的各制冷机被设计成具有相同的冷却输出温度，因而可以将高温制冷机组51中的一些制冷机的冷却输出温度调节成等于中温制冷机组41中的各制冷机的冷却输出温度。
例如，当高热负荷93的冷却需求高时，就可以通过将高温制冷机组51中的各制冷机的冷却输出温度设定成高于中温制冷机组41中的各制冷机的冷却输出温度，以使得包括下层46和上层55的层的尺寸增大，从而来满足这种需求。类似地，当中热负荷92的冷却需求高时，就可以通过将高温制冷机组51中的、靠近中温储冷罐40那一侧的一些制冷机的冷却输出温度设定成等于中温制冷机组41中的各制冷机的冷却输出温度，以使得下层46和上层55的尺寸增大，从而来满足这种需求。因此，在既生产啤酒又生产提神饮料的工厂中——其中热负荷92和高热负荷93的冷却需求会随着由季节变化所造成的需求波动而变化，具有共用的供给通道65的冷却系统10可以容易地满足这种需求。
当中热负荷92的冷却需求高时，将高温制冷机组51中的、设置在靠近中温储冷罐40那一侧的一些制冷机的冷却输出温度设定成等于中温制冷机组41中的各制冷机的冷却输出温度，且通过子循环通道61将中温储冷罐40中的上层45的水(温度在大约10℃至大约13℃的范围内)供给到高温制冷机组51中的、被设定成具有与中温制冷机组41中的各制冷机相同冷却输出温度的那些制冷机，以将该水冷却至大约5℃，然后，该水通过子循环通道61返回到中温储冷罐40中的下层46。因此，根据本发明的冷却系统10，即使中热负荷92的冷却需求高，也可以容易地应对这种需求。类似地，即使中温制冷机组41不起作用，通过使用子循环通道61，高温制冷机组51可以用作中温制冷机组41的备用。
另外，根据本发明，低温储冷罐20的冷能可以通过循环通道31、热交换器30及循环通道32传递到中温储冷罐40。如前所述，由于低温储冷罐20中的盐水的温度低于中温储冷罐40中的水的温度，因而，通过将低温储冷罐20的冷能传递到中温储冷罐40，就可以补充中温储冷罐40借助中温制冷机组41进行的冷却操作。因此，根据本冷却系统10，即使中热负荷92的冷却需求高或者即使中温制冷机组41不起作用，低温储冷罐20中的盐水的冷能也可以用作中温制冷机组41的备用，从而解决此类问题。不用说，可以将一些上述组件适当地组合，以便对上述实施例作出修改，这也在本发明的构思范围内。
虽然借助示例性实施例对本发明进行了图示和说明，但是本领域技术人员可以理解的是，在不脱离本发明的构思和范围的情况下，可以对本发明作出上述和各种其它的变型、删除以及添加。
Claims (9)
1.一种冷却系统，包括：
第一储冷罐，用于存放水；
第一制冷机，所述第一制冷机与所述第一储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述第一储冷罐中的水中；
第一循环通道，所述第一循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第一循环通道中设置第一热负荷；
第二循环通道，所述第二循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第二循环通道中设置第二热负荷，所述第二热负荷在热量方面高于所述第一热负荷；
第二储冷罐，所述第二储冷罐设置在所述第二循环通道中，且位于所述第二热负荷和所述第一储冷罐之间的位置处，其中，所述第二循环通道将水供给到所述第二储冷罐的上部，并将该水从所述第二储冷罐的上部供给到所述第一储冷罐的上部；以及
第二制冷机，所述第二制冷机设置在所述第二循环通道中，且位于所述第二储冷罐和所述第一储冷罐之间的位置处，用于将冷能蓄积在从所述第二储冷罐的上部导出的水中，其中，所述第二制冷机的冷却输出温度设定为高于所述第一制冷机的冷却输出温度。
2.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述冷却系统还包括供给通道，所述供给通道用于将水从所述第一储冷罐的上部供给到所述第二储冷罐的下部。
3.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述冷却系统还包括：
盐水储冷罐，用于存放盐水；
盐水制冷机，所述盐水制冷机与所述盐水储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述盐水储冷罐中的盐水中；以及
第三循环通道，所述第三循环通道从所述盐水储冷罐的下部循环地延伸至所述盐水储冷罐的上部，且在所述第三循环通道中设置第三热负荷，其中，所述第三热负荷在热量方面低于所述第一热负荷。
4.一种冷却系统，包括：
第一储冷罐，用于存放水；
第一制冷机，所述第一制冷机与所述第一储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述第一储冷罐中的水中；
第一循环通道，所述第一循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第一循环通道中设置第一热负荷；
第二循环通道，所述第二循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第二循环通道中设置第二热负荷，所述第二热负荷在热量方面高于所述第一热负荷；
第二储冷罐，所述第二储冷罐设置在所述第二循环通道中，且位于所述第二热负荷和所述第一储冷罐之间的位置处，其中，所述第二循环通道将水供给到所述第二储冷罐的上部，并将该水从所述第二储冷罐的上部供给到所述第一储冷罐的上部；以及
第二制冷机组，所述第二制冷机组设置在所述第二循环通道中，且位于所述第二储冷罐和所述第一储冷罐之间的位置处，用于将冷能蓄积在从所述第二储冷罐的上部导出的水中，其中，组成所述第二制冷机组的部分或全部制冷机的冷却输出温度设定为高于所述第一制冷机的冷却输出温度。
5.如权利要求4所述的冷却系统，其中该冷却系统还包括供给通道，所述供给通道用于将水从所述第一储冷罐的上部供给到所述第二储冷罐的下部。
6.如权利要求4或5所述的冷却系统，其中，所述冷却系统还包括子循环通道，所述子循环通道从所述第一储冷罐的上部循环地延伸至所述第一储冷罐的下部，其中，所述第二制冷机组设置在所述子循环通道中。
7.如权利要求4所述的冷却系统，其中，所述冷却系统还包括：
盐水储冷罐，用于存放盐水；
盐水制冷机，所述盐水制冷机与所述盐水储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述盐水储冷罐中的盐水中；以及
第三循环通道，所述第三循环通道从所述盐水储冷罐的下部循环地延伸至所述盐水储冷罐的上部，且在所述第三循环通道中设置第三热负荷，其中，所述第三热负荷在热量方面低于所述第一热负荷。
8.如权利要求7所述的冷却系统，其中，所述冷却系统还包括热交换器，所述热交换器用于在所述盐水储冷罐和所述第一储冷罐之间交换热量。
9.一种冷却系统，包括：
第一储冷罐，用于存放水；
第一循环通道，所述第一循环通道从所述第一储冷罐的下部循环地延伸至所述第一储冷罐的上部，其中在所述第一循环通道中设置第一热负荷；
第一制冷机，所述第一制冷机与所述第一储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述第一储冷罐中的水中；
盐水储冷罐，用于存放盐水；
盐水制冷机，所述盐水制冷机与所述盐水储冷罐相连接，用于将冷能蓄积在所述盐水储冷罐中的盐水中；
第三循环通道，所述第三循环通道从所述盐水储冷罐的下部循环地延伸至所述盐水储冷罐的上部，且其中设置第三热负荷，其中，所述第三热负荷在热量方面低于所述第一热负荷；以及
热交换器，用于在所述盐水储冷罐和所述第一储冷罐之间交换热量。
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