CN101910773A - 酿造处理和酿造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种酿造处理，该酿造处理包括如下步骤：从蓄热器取出具有初始温度的流体；将流体供给到多个热消耗体，以释放热；使具有最终温度的流体返回到蓄热器。本发明还涉及一种酿造装置，该酿造装置包括：蓄热器，其接收流体；流体的主回路，其被连接到蓄热器；流控制单元，其被设计成控制所述装置中的流体的流；以及多个热消耗体，其均被连接到主回路以供释放热。本发明的目的是提供一种酿造处理以及具有改进的效率的酿造装置。由根据本发明的具有如下特征的酿造处理来实现该目的：检测从各蓄热器流出的流体的最终温度，并且根据所检测到的最终温度控制流体的返回。对于酿造装置，根据本发明通过具有如下特征的酿造装置来实现该目的：在热消耗体的下游侧，设置至少一个温度传感器用于检测从所述热消耗体流出的流体的最终温度，其中，所述温度传感器被联接到流控制单元，从而能够根据所检测到的最终温度来控制流体流。

Description

酿造处理和酿造装置
技术领域
本发明涉及酿造处理和酿造装置，其中所述酿造处理包括如下步骤：从蓄热器取出具有初始温度的流体；将流体供给到一个或者若干个热消耗体(heat consumer)，以释放热；使具有最终温度的流体返回到蓄热器，所述酿造装置包括：蓄热器，其接收流体；流体的主回路，其被连接到蓄热器；流控制单元，其被设计成控制所述装置中的流体的流；以及一个或者若干个热消耗体，其均被连接到主回路以供释放热。
背景技术
例如酿造啤酒时的能量成本在啤酒的总生产成本中占很重要的比例。随着矿物燃料的短缺和能源价格的上涨，能量成本所占比例可能会更高。申请人提出了根据WO 2006/100062 A1的酿造处理和酿造装置，其中所述酿造处理包括如下步骤：从蓄热器取出具有初始温度的流体；将流体供给到一个或者若干个热消耗体，以释放热；使具有最终温度的流体返回到蓄热器，所述酿造装置包括：蓄热器，其接收流体；流体的主回路，其被连接到蓄热器；流控制单元，其被设计成控制所述装置中的流体的流；以及一个或者若干个热消耗体，其均被连接到主回路以供释放热。
现有技术公开了一种包括太阳能系统从而使该酿造更独立于矿物燃料需求的酿造装置。现有技术建议酿造装置的热消耗体(heat consumer)的至少一部分热能需求不是通过矿物燃料产生的能量来满足，而是通过来自将太阳辐射能转换为热能的太阳能收集器的能量来满足。
为此，太阳能收集器被设计成使得酿造处理所需的最热的流体能够由太阳能加热到至少120℃。由太阳能收集器所产生的热能例如被临时储存在收纳流体的高压分层储存器(high pressure stratified storage)中。被加热的流体从蓄热器(heatstore)的上部区域经由管道被引导到不同的热消耗体，并且经由热交换器向该热消耗体释放热。在热已被释放后，流体具有最终温度并且该流体经由返回管回流到蓄热器。
为了提高蓄热器的效率，并且由此提高整个酿造装置的效率，在现有技术中，形成有不同温度带(zone)的分层储存器已经为人所熟知。被回流的流体被引导到分层储存器的温度带，在该温度带中的流体的温度大致相当于所回流的流体的温度。为此，例如DE 197 31 351 A1建议在分层储存器中布置沿着分层储存器的纵向轴线延伸的注入管(ascending pipe)。该注入管包括多个在纵向方向上间隔开的开口，所回流的流体通过该开口能流入到该分层储存器的不同温度带中。
根据DE 100 25 318 C1，还已知另一种分层储存器。该已知的分层储存器在其下部区域包括被联接到多个注入管的弯曲的分配管(distributor pipe)。所回流的流体能够经由分配管的开口或者经由连接到弯曲分配管的注入管被引入到分层储存器。
然而，利用根据DE 197 31 351 A1和DE 100 25 318 C1已知的分层储存器，具有不同温度的流体可以在该分层储存器内被混合，导致分层储存器的效率降低并且相应地导致整个酿造处理的效率降低。
发明内容
从WO 2006/100062 A1开始，本发明的目的是提供一种具有提高的效率的酿造处理和酿造装置。
通过具有如下步骤的酿造处理来实现上述目的：从蓄热器取出具有初始温度的流体；将流体供给到一个或者若干个热消耗体，以释放热；使具有最终温度的流体返回到蓄热器。
在根据如上步骤的酿造处理中，在热已被释放到热消耗体之后检测流体的最终温度。接着，根据所检测到的最终温度控制流体到蓄热器的回流。在根据本发明的方法中，根据所检测到的流体的最终温度来回流具有最终温度的流体。具有最终温度的流体能够被供给到另一消耗体。然而，该流体也可以被再次加热。通常由对酿造装置的热管理进行控制的计算机根据所检测到的最终温度来决定。
在根据本发明的方法中，具有最终温度的流体就不再仅仅静态地回流到分层储存器用于加热或者储存。根据在各情况中实际检测到的最终温度即根据从流体除去的热，决定从热消耗体流出的流体将要进一步行进(follow)的路径。相应的决定由主计算机以能量优化方式执行。这允许将仍然可用的最终的热释放到第二消耗体或者释放到其他的消耗体。此外，在热源中的再加热期间，流体优选地仅被再加热到能够带来相对高的效率的温度。该热源例如可以是太阳能系统。
根据流体的最终温度对流体进行控制相应地带来具有改进的效率的酿造处理。
优选地，根据所检测到的从热消耗体流出的流体的最终温度，流体被供给到至少一个其他的热消耗体和/或供给到蓄热器。由此，具有最终温度的流体在其回流到蓄热器之前能够将热释放到一个或者多个另外的热消耗体。这带来了如下优点：流体在其已经向第一热消耗体释放热之后被用于进一步释放热，由此，流体最终能够以尽可能低的温度被导入到蓄热器中。由此，最优化了流体向热消耗体的热释放，提高了酿造处理的效率。
根据本发明的进一步发展例，流体根据最终温度被供给到蓄热器的预定区域。因此，根据该优选实施方式，在流体流入到蓄热器的限定了适于该流体的温度带的区域之前已经检测到流体的温度，所限定的温度带考虑到了所述流体的最终温度。根据该优选实施方式，该流体相应地不是首先被引入到蓄热器并且然后被引导到该蓄热器内的适当的温度带，而是预先被供给到蓄热器的预定区域，使得该流体能够被直接地供给到适当的温度带，这意味着流体不必在蓄热器内被转移。由此，有效地防止了蓄热器的不同温度带的混合。
根据本发明的另一发展例，如果流体的最终温度不适于将热释放到另一副回路，则该流体能够与具有初始温度的流体混合，即，与从蓄热器流出后还未释放任何热的流体混合。因而，具有最终温度的流体能够从主回路被多次分流到不同的副回路，这些副回路通常被设置成关于流体彼此并联连接，直至该流体具有的最终温度使得该流体即使被添加具有初始温度的流体也不再适用于将热释放到其他副回路。因此，该流体被优化利用并且以部分流被供给到串联布置的不同的热消耗体，直至该流体具有的温度适于被再加热和/或被回流到蓄热器。
根据本发明的另一优选实施方式，利用在接收从上游侧热交换器流出的流体的另一热消耗体的上游侧的温度控制来调整混合比。该温度控制的初始点可以是两个部分流所混合形成的流体在进入另一热消耗体时的入口温度。该期望的入口温度能够通过检测各个部分流的温度并且调整两个部分流占混合物的总流量的比例来控制。在此，同样，温度传感器的信号和相应的混合阀的位置也优选地由主计算机以自动方式处理和/或控制。在该处理中，初始温度也优选地在具有最终温度的流体的出口嘴(outlet mouth)的直接上游侧确定，从而也能够准确地确定待混合的液流的较热部分的温度。
在本发明给出的混合处理的另一优选发展例中，主回路中的流体首先流经副回路，其中，该副回路的进入热消耗体的入口温度比在热消耗体的下游侧的副回路的入口温度高。换句话说，串联连接的若干个副回路首先将主回路中载运的流体引导到热交换器，该热交换器在副回路侧接收待被加热的流体，并且该流体的温度比副回路中的导入到下游侧热消耗体的热交换器中的流体的温度高。在此，考虑到随着热交换器的在副回路侧的入口温度的增加，使主回路中的出口温度增加，能够引入另一发展例。
在根据本发明的方法中，通过利用矿物燃料加热在主回路中循环的流体，已经能够实现能量效率的提高。然而，优选的是，完全地或者部分地借助于太阳能系统来加热流体。
利用根据本发明的系统，实现了本发明的与装置相关的目的。根据本发明，至少一个温度传感器被设置在每个热消耗体的下游侧。温度传感器被具体化成例如配置在主回路中的热消耗体的下游侧。
由于流控制单元被联接到温度传感器，所以能够根据所检测到的最终温度来控制流体流。因此，具有最终温度的流体能够流过酿造装置，而使流体以尽可能低的温度回流到蓄热器。
在本发明给出了根据本发明的酿造装置的优选另一发展例。
另外，为了提高能量效率，本发明进一步改进了蓄热器。例如，入口开口(inlet opening)被具体化成在蓄热器的纵向方向隔开。例如，一个入口开口被分配到蓄热器的一个温度带，由此，根据所检测到的最终温度，流回到蓄热器中的流体通过入口开口中的一个入口开口流入到蓄热器中。通过在蓄热器处实施入口开口，流体能够从蓄热器外部被供给到合适的温度带。根据该优选实施方式，不需要流体在蓄热器内的转移(diversion)。由此，有效地防止了在蓄热器内的不同温度带的剧烈混合。
考虑到主回路中的全部可想到的温度，在蓄热器提供三个入口开口证明是有利的，即一个上部开口、一个中央开口和一个下部开口，并且各入口开口分别位于蓄热器的具有不同温度的各层。
在本发明中进一步给出了酿造装置的另一优选发展例。
附图说明
根据下面参考附图对实施方式的说明能够获得本发明的进一步的细节、优点和特征。在附图中：
图1示出了根据本发明的优选实施方式的酿造装置的组件的示意图；和
图2示出了根据图1的实施方式中的温度状态。
具体实施方式
以下参照附图说明的实施方式仅示出了一部分酿造装置和酿造处理。在此未详细说明的其他细节大致对应于WO2006/100062 A1中说明的细节，这些其他的细节能够与本发明的下面的优选实施方式结合使用。
图1示意性地示出了高压分层储存器2与若干热消耗体4a、4b，...，4e的连接。第一热消耗体4a用于加热淡水。第二热消耗体4b是空间加热(space heating)。第三热消耗体4c对应于酿造用水箱。第四热消耗体4d是热水箱。第五热消耗体4e是酿造厂的瓶清洁器。
如在WO 2006/100062 A1中详细说明的，高压分层储存器2被联接到太阳能收集器6。因此，在此不再详细说明分层储存器2和太阳能收集器6之间的连接。仅指出分层储存器2被联接到太阳能收集器6，使得以高压的状态储存在分层储存器2中的水的储存温度至少为120℃，特别在液相下为140℃至180℃。
分层储存器2具有上部出口8和下部入口10。此外，分层储存器2具有三个侧面入口开口12a、12b和12c。双通阀14a、14b和14c被设置在各入口开口12a、12b和12c的前方。
各热消耗体4a至4e经由示意性地示出的主回路16连接到分层储存器2。
各热消耗体4a至4e在主回路16的上游侧经由供给管18a至18e连接到主回路16，并且在主回路16的下游侧经由返回管20a至20e连接到主回路16。
此外，每个热消耗体4a至4e包括经由热交换器24a至24e热耦合到主回路16的副回路22a至22e。
此外，副回路22a至22e各经由另一热交换器26a至26d被联接到传统的蒸汽管28和传统的冷凝管30。
在各热消耗体4a至4e的上游侧，各温度传感器32a至32e例如被布置在混合阀40的区域。
在各热消耗体4a至4e的下游侧，返回管20a至20e终止于联接到入口开口12a至12c的收集管34。跨接管36d从收集管34分支并终止于第四热消耗体4d的供给管18d。温度传感器38c在从收集管34分支的结点的区域被分配给跨接管36d。以类似的方式，为第二热消耗体4b和第三热消耗体4c分别设置跨接管36b、36c以及温度传感器38a、38b。主回路16的温度经由这些在收集管的靠近跨接管36的区域中的传感器38a至38c来测量。第一热消耗体4a也通过跨接管36a联接到收集管34。各跨接管36a至36d经由混合阀40a至40d与各供给管18a至18d连通，混合阀40a至40d被布置在设置于供给管18a至18d中的温度传感器的下游侧。双通阀42被设置在第五热消耗体4e的供给管18e中。
与热消耗体4b至4e不同，第一消耗体4a的返回管20a并不与收集管34连通，而是经由下部入口10直接与分层储存器2连通。
在主回路16中及在各副回路22a至22e中，设置有泵44用于控制在各回路16、22a至22e中循环的流体的流速。
在将详细描述图1所示的酿造装置的功能之前，将参照图2说明不同温度状态的定义。
在主回路16中流动的热水以初始温度TA从分层储存器2流出。在阀40a至40d以及42的上游侧测量关于每个热消耗体4a至4e的初始温度TA。水的引起热消耗体4a至4e中的热交换的温度在下文中被称为入口温度TE。水在热交换之后的温度在下文中将被称为最终温度TR。例如，最终温度TRb指在热交换后热消耗体4b的下游侧的水的最终温度。
下面，将参照图1和图2说明酿造处理。
具有初始温度TA的热水经由主回路16从分层储存器2流出，并且被供给到各个热消耗体4a至4e以进行热释放。热水经由各供给管18a至18e被供给到各消耗体4a至4e。具有入口温度TE的水经由副回路22a至22e的热交换器24a至24e将热释放到热消耗体4a至4e。结果，水具有最终温度TR，并且根据该最终温度TR，水被直接回流到分层储存体2或者被供给到另一热消耗体4a至4d。下面将参照第五热消耗体4e详细说明本发明的水的回流控制。
具有入口温度TEe的水流入到热消耗体4e中并且释放热。在热交换之后，水具有最终温度TRe。酿造装置的流控制单元检测该最终温度TRe是否适于将热释放到布置在下游侧的热消耗体4a至4d中的一个热消耗体。为此，借助于温度传感器38c检测最终温度TRe，并且控制逻辑决定具有最终温度TRe的水是否经由跨接管36d被供给到第四热消耗体4d。如果水所具有的最终温度TRe不适于以能量高效的方式进行热交换，则水进一步被引导通过收集管34。
在跨接管36d的区域内，由温度传感器38c再次检测水的最终温度。如果所检测到的最终温度适于第三热消耗体4c，则水经由供给管18c的跨接管36c被供给到热消耗体4c。因此，水经由收集管34、跨接管36c和供给管18c流到第三热消耗体4c。经由混合阀40c，具有最终温度的水能够与具有初始温度TAc的水混合以获得具有期望的入口温度TEc的水。这确保具有期望的入口温度TEc的水流到该第三热消耗体4c以释放热。
在热已被释放到第三热消耗体4c之后，具有最终温度TRc的水经由返回管20c被供给到收集管34。在第二热消耗体4b的跨接管36b的区域中，由温度传感器38a来检测水的最终温度。由于收集管34中的具有最终温度TRc的水能够与具有最终温度TRd和/或TRe的水混合，所检测到的最终温度不一定与最终温度TRc对应。如果水具有的最终温度适于向第二热消耗体4b释放热，则水经由跨接管36b被供给到热消耗体4b。在此，同样，流控制单元确定是否将具有初始温度TAb的水与具有最终温度的水混合以调节出期望的入口温度TEb，并确定要混合的具有初始温度TAb的水的量。如果需要，借助于混合阀40b来调整混合比。
在热已经被释放到第二热消耗体4b之后，具有最终温度TRb的水被回流到收集管34。接着，该水被回流到例如分层储存器2。特别地，根据水的最终温度，使水经由入口开口12a至12c中的一个开口流入到分层储存器2中。假想待被引入到分层储存器2中的水具有的最终温度TRb大致对应于分层储存器2的中央区域的水温，则水经由入口开口12b被引入到分层储存器2中。由于从第一热消耗体4a流出的水被最大程度冷却，所以从第一热消耗体4a流出的水总是经由下部入口10被供给到分层储存器2的下部区域，具有最低温度的水被储存在分层储存器2的下部区域。
从以上可见，通过水所输送的热能在水回流到分层储存器2之前被最优地利用。因而，水以最低的温度被回流到分层储存器2。
当从分层储存器2流出的水被供给到各热消耗体4a至4e时，副回路22a至22e相对于主回路并联连接。这意味着根据各热消耗体4a至4e的入口温度TE来设置各热消耗体4a至4e。
然而，副回路22a至22e还能够由跨接管36a至36d串联连接。这意味着从第五热消耗体4e流出的具有最终温度TRe的水能够经由各自的跨接管36d、36c、36b和36a被供给到位于下游侧的热消耗体4d、4c、4b和4a，其中，在这种情况下，热消耗体4a至4e由跨接管36a至36d串联连接。
传统的蒸汽管28或冷凝管30与各热消耗体4b、4c、4b和4e的之间的热交换对应于WO 2006/100062 A1中所说明的热交换，因此，这里不再详细说明。
当然，可以将多于五个的热消耗体联接到主回路16。在WO 2006/100062 A1中公开了热消耗体的另外的示例。
应当理解，本发明并不局限于在酿造啤酒中的应用，而是也能够在其他合适的领域中采用，比如食品处理、制药等。

Claims (21)

1.一种酿造处理，其包括如下步骤：
从蓄热器(2)取出具有初始温度(TA)的流体，
将所述流体供给到一个或者若干个热消耗体(4a，4b，...，4e)，以释放热，
使具有最终温度(TR)的所述流体返回到所述蓄热器(2)，
其特征在于，
检测从各所述热消耗体(4a，...，4e)流出的流体的最终温度(TR)，并且根据所检测到的最终温度(TR)控制所述流体的返回。
2.根据权利要求1所述的酿造处理，其特征在于，根据所检测到的从所述热消耗体(4a，...，4e)流出的所述流体的最终温度(TR)，将所述流体供给到至少一个另外的热消耗体(4a，...，4e)和/或供给到所述蓄热器(2)。
3.根据权利要求1或2所述的酿造处理，其特征在于，根据所述最终温度(TR)，将所述流体供给到所述蓄热器(2)的预定区域。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的酿造处理，其特征在于，所述流体由主回路(16)载运并且热能经由各热交换器(24a，...，24e)分别被释放到各热消耗体(4a，...，4e)的副回路(22a，...，22e)。
5.根据权利要求4所述的酿造处理，其特征在于，在具有初始温度(TA)的流体已将热释放到在先的副回路(22e)之后，将所述流体沿从所述主回路(16)分支的跨接路径(36d)引导到位于所述在先的副回路(22e)下游侧的另一副回路(22d)。
6.根据权利要求5所述的酿造处理，其特征在于，根据最终温度(TRe)和初始温度(TAd)，在热释放到另一副回路(22d)之前，具有最终温度(TRe)的流体与具有初始温度(TAd)的流体混合。
7.根据权利要求5或6所述的酿造处理，其特征在于，具有入口温度(TEd)的流体被供给到所述另一副回路(22d)，所述入口温度(TEd)是通过混合具有最终温度(TRe)的流体与具有初始温度(TAd)的流体而被调节出的，
所述初始温度(TAd)在具有所述最终温度(TRe)的流体的出口前方的紧接上游侧被测定，并且所述入口温度(TEd)根据随所测量的初始温度(TAd)和所测量的最终温度(TRe)而变的混合比来被调节。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的酿造处理，其特征在于，进入位于上游侧的副回路(22e)的热交换器(24e)的入口温度(TEe)比其他副回路(22a，...，22d)的入口温度(TEd)高。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的酿造处理，其特征在于，储存在所述蓄热器(2)中的流体借助于太阳能被加热。
10.一种酿造装置，其包括：
蓄热器(2)，其接收流体，
流体的主回路(16)，其被连接到所述蓄热器(2)，
流控制单元，其被设计成控制所述装置中的流体的流，以及
一个或者若干个热消耗体(4a，...，4e)，其均被连接到所述主回路(16)以供释放热，
其特征在于，
在热消耗体(4a，...，4e)的下游侧，设置至少一个温度传感器(38)用于检测从所述热消耗体(4a，...，4e)流出的流体的最终温度(TR)，其中，所述温度传感器(38)被联接到所述流控制单元，从而能够根据所检测到的最终温度(TR)来控制流体流。
11.根据权利要求10所述的酿造装置，其特征在于，各所述热消耗体(4a，...，4e)均包括一个副回路(22a，...，22e)，各所述副回路(22a，...，22e)均经由热交换器(24a，...，24e)连接到所述主回路(16)。
12.根据权利要求11所述的酿造装置，其特征在于，所述热消耗体(4)的上游侧被连接到所述主回路(16)的供给管(18)并且所述热消耗体(4)的下游侧被连接到所述主回路(16)的返回管(20)，布置在热消耗体(4)的下游侧的所述温度传感器(38)被设置在形成所述主回路(16)的一部分的收集管(34)中，其中跨接管(36)被以如下方式分配给布置在下游侧的各温度传感器(38)：所述跨接管(36)的一端被联接到所述收集管(34)，并且所述跨接管(36)的另一端被联接到所述供给管(18)，并且混合阀(40)被设置在所述跨接管(36)的联接到所述供给管(18)的端部。
13.根据权利要求12所述的酿造装置，其特征在于，不同热消耗体(4b，...，4e)的若干返回管(20b，...，20e)被连接到所述收集管(34)，并且位于其他返回管(20b，...，20d)上游侧的返回管(20e)终止于所述收集管(34)，其中所述返回管(20e)载运的流体的最终温度(TRe)比所述其他返回管(20b，...，20d)中载运的流体的最终温度高，并且在两个返回管(20d，20e)的出口之间分支出所述跨接管(36d)，所述跨接管(36d)与所述热消耗体(4d)的供给管(18d)连通，所述热消耗体(4d)的返回管(20d)被设置在所述跨接管(36d)的下游侧。
14.根据权利要求12或13所述的酿造装置，其特征在于，在所述混合阀(40)的上游侧在所述供给管(18)中设置温度传感器(32)，以用于检测所述流体的初始温度(TA)。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的酿造装置，其特征在于，根据所述副回路(22a，...，22e)的进入热交换器(24a...)的各入口温度TE，相对于所述主回路(16)以如下方式设置所述副回路(22a，...，22e)：使副回路(22b)被设置在所述主回路(16)中的另一副回路(22c)的下游侧，其中，所述副回路(22b)的进入热交换器(24b)的入口温度(TEb)比所述另一副回路(22c)的进入热交换器(24c)的入口温度(TEc)低。
16.根据权利要求15所述的酿造装置，其特征在于，所述副回路(22a，...，22e)关于所述主回路(16)被并联连接。
17.根据权利要求15或16所述的酿造装置，其特征在于，所述副回路(22a，...，22e)关于所述主回路(16)被串联连接。
18.根据权利要求10至17中的任一项所述的酿造装置，其特征在于，所述蓄热器(2)包括若干入口开口(12a，12b，12c)，其中所述入口开口(12a，12b，12c)被间隔开并且均连接到所述主回路(16)，并且通向所述蓄热器(2)的不同温度带。
19.根据权利要求18所述的酿造装置，其特征在于，第一入口开口(12a)被分配到所述蓄热器(2)的上部区域，第二入口开口(12b)被分配到所述蓄热器(2)的中央区域，以及第三入口开口(12c)被分配到所述蓄热器(2)的下部区域。
20.根据权利要求10至19中的任一项所述的酿造装置，其特征在于，所述酿造装置还包括用于加热所述流体的太阳能设备(6)。
21.根据权利要求10至20中的任一项所述的酿造装置，其特征在于，所述蓄热器是分层蓄热器(2)，特别是一种高压分层蓄热器。
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