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。