專利名稱：用于在蒸汽制冷系統(tǒng)上進行熱量回收的方法和設備的制作方法
用于在蒸汽制冷系統(tǒng)上進行熱量回收的方法和設備技術領域
本發(fā)明總體上涉及用于在蒸汽壓縮系統(tǒng)上進行熱量回收的方法和設備。所述方法和設備對于農場的散裝牛奶冷卻器將是特別有用的。
背景技術：
眾所周知蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)包括至少第一管道閉合制冷回路、壓縮機、蒸發(fā)器、膨脹閥和冷凝器，其中，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路內循環(huán)，制冷流體以蒸汽飽和狀態(tài)進入到壓縮機內，制冷流體被壓縮到產生較高溫度的較高壓力，使得制冷流體處于過熱蒸汽狀態(tài)，然后，通過使制冷流體流過冷凝器，將處于過熱蒸汽狀態(tài)的制冷流體冷卻并冷凝成飽和液體，然后，飽和液體流過膨脹閥以驟然地降低壓力，從而提供降低液體和蒸汽制冷劑的溫度的閃蒸作用，最后，液體和蒸汽制冷劑流過蒸發(fā)器，以從例如為罐的熱源吸取熱量。
此外，在許多應用中，存在對制冷和/或空氣調節(jié)要求的需要，以及對熱水的需要。
通常，制冷系統(tǒng)與熱水系統(tǒng)完全分離地運行，導致在制冷系統(tǒng)的冷凝過程中移除的熱量被浪費，而熱水系統(tǒng)中的水通過例如為電力的外部能源加熱。
為了克服這個缺點，用于在能夠產生熱水的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)上進行熱量回收的各種裝置是已知的。參照圖1，用于農場的散裝牛奶冷卻器的這種裝置例如通常包括至少第一管道閉合制冷回路1、壓縮機2、包括蒸發(fā)器和膨脹閥的冷卻罐3、冷凝器4以及熱量回收單元5，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路1內循環(huán)，熱量回收單元5包括分別連接至第二管道回路6的進水口和出水口，第二管道回路6包括循環(huán)泵7、儲存罐8和電加熱器9。 應當指出的是電加熱器9能夠被嵌入儲存罐8中。
例如，專利US 4, 041,726已經公開了如下方法和裝置，其中，水通過在獨特地設計的熱交換器中傳遞過熱、冷凝物的熱量以及液體制冷劑的顯熱的一部分而被加熱。然后， 當水達到選定的溫度時，加熱的水通過對流而循環(huán)到熱水儲存罐內，在熱水儲存罐中，水保持分層，熱水位于罐的頂部，冷水位于底部。罐可以完全地充滿處于選定溫度下的熱水。
然而，即使這種方法和裝置使得熱量得以回收，但這種方法和裝置具有若干缺點。 第一，冷凝溫度恒定地處于高水平，從而全面地導致高電力消耗和低冷卻性能。第二，熱水的產生與需求無關，過剩的加熱水被浪費。
此外，德國專利申請DE3512748公開了一種用于使用恒溫控制的三通閥將制冷單元連接到熱量回收設備上的裝置。所述裝置包括制冷流體在其中循環(huán)的第一管道閉合制冷回路、壓縮機、蒸發(fā)器、膨脹閥、風冷式冷凝器以及將所述第一管道回路連接至熱量回收單元的三通閥，該熱量回收單元包括分別連接至第二管道回路和熱交換器的進水口和出水口，第二管道回路包括循環(huán)泵，熱交換器包含在水罐中。冷凝溫度由三通閥的恒溫地控制的頭部來調節(jié)，所述恒溫地控制的頭部連接至設置在熱水罐中和/或設置在制冷回路管道上的熱量溫度傳感器。一旦在探測器點超過可調節(jié)的溫度極限，冷凝器就會被連續(xù)地以或多或少的程度自動地啟動，以移走任何過多的冷凝熱。制冷單元的制冷壓縮機一直在負荷上限以下運轉。冷凝溫度一直保持在能夠進行熱量回收的上限之下。
然而，即使能夠進行熱量回收，但是該方法和裝置仍具有若干缺點。冷凝溫度被恒定地保持在必須被設定在高水平以便能夠進行熱量回收的上限之下，由此全面地導致高電力消耗和低冷卻性能。即使當冷凝器被繞過時，冷凝風扇也連續(xù)地工作，由此導致無用的電力消耗。該裝置利用非標準制冷部件的調節(jié)裝置，并且需要復雜的管道設備。
為了克服上述缺點，需要一種提供制冷單元的優(yōu)化的熱量回收和較低的電力消耗連同較高的冷卻性能的方法和裝置。發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于在能夠產生熱水的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)上進行熱量回收的方法，所述制冷單元包括至少第一管道閉合制冷回路、壓縮機、蒸發(fā)器、膨脹閥、 冷凝器和/或熱量回收單元，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路內循環(huán)，該熱量回收單元包括分別連接至第二管道回路的進水口和出水口，該第二管道回路包括循環(huán)泵，所述方法包括至少以下步驟使處于蒸汽飽和狀態(tài)的制冷流體進入到壓縮機內；將制冷流體壓縮到產生更高溫度的更高壓力，以使得制冷流體處于過熱蒸汽狀態(tài)；通過使制冷流體流過冷凝器和/或熱量回收單元，使處于過熱蒸汽狀態(tài)的制冷流體冷卻并冷凝成飽和液體；使飽和液體流過膨脹閥以驟然地降低壓力，從而提供降低液體和蒸汽制冷劑的溫度的閃蒸作用；使液體和蒸汽制冷劑流過蒸發(fā)器以從熱源吸取熱量；所述方法的顯著之處在于，該方法包括至少以下步驟確定制冷流體和/或第二管道回路的水的至少一個物理單位；當所述物理單位低于預定的閾值時，升高冷凝溫度；以及當所述物理單位高于所述預定的閾值時，使冷凝溫度降低至最小值。
冷凝溫度升高到能夠使冷凝過程的潛熱轉移至水中的水平，S卩，如果水被加熱至 550C，那么冷凝溫度將在50°C的范圍內。
冷凝溫度能夠通過冷凝器及其操作條件降低到的最小值，即
-在具有風冷式冷凝器的系統(tǒng)中，如果環(huán)境溫度是20°C，那么冷凝溫度將會在 38°C的范圍內。
-在具有水冷式冷凝器的系統(tǒng)中，如果水溫是12°C，那么冷凝溫度將會在25°C的范圍內。
所述物理單位是第二水管道回路處的水溫。
可替代地，所述物理單位是制冷流體的溫度。
在另一實施方式中，所述物理單位是制冷流體的壓力。
另外，閾值是第二管道回路處的包含在30°C和40°C之間的水溫，并且優(yōu)選地，閾值是第二管道回路處的等于35°C的水溫。
優(yōu)選地，當所述物理單位低于預定的閾值時，調節(jié)熱量回收單元的出口處的熱水流速，使得熱量回收單元的出口處的水溫達到確定值，或者使得制冷流體的溫度/壓力達到確定值。
在一個實施方式中，通過停用冷凝器使冷凝溫度升高。
當所述物理單位高于所述預定的閾值時，冷凝溫度降低到最小值，并且即使在所述物理單位變得小于所述預定的閾值時，冷凝溫度也根據(jù)至少一個參數(shù)保持在最小值。
即使在所述物理單位變得低于所述預定的閾值時，冷凝溫度在預定的時間期間保持在最小值。
該方法還包括以下步驟測量壓縮機與膨脹閥之間的制冷流體的壓力，并且當所述制冷流體的壓力高于預定值時，無論所述物理單位高于或低于所述預定的閾值，冷凝溫度都減低到最小值。
本發(fā)明的另一個目的涉及用于在能夠產生熱水的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)上進行熱量回收的設備，所述制冷單元包括至少第一管道閉合制冷回路、壓縮機、蒸發(fā)器、膨脹閥、冷凝器和/或熱量回收單元，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路內循環(huán)，該熱量回收單元包括分別連接至第二管道回路的進水口和出水口，第二管道回路包括循環(huán)泵；所述設備的顯著之處在于，該設備至少包括用于確定制冷流體和/或第二管道回路的水的至少一個物理單位的裝置、用于當所述物理單位低于預定的閾值時升高冷凝溫度的裝置、以及用于當所述物理單位高于所述預定的閾值時使冷凝溫度降低到最小值的裝置。
用于確定所述物理單位的裝置是定位在第二管道回路的低溫區(qū)域處的恒溫器。
可替代地，用于確定所述物理單位的裝置是定位在壓縮機與膨脹閥之間的第一管道回路處的恒溫器。
在另一實施方式中，用于確定所述物理單位的裝置是在壓縮機與膨脹閥之間定位在第一管道回路處的壓力開關。
而且，閾值是第二管道回路的低溫區(qū)域處的包含在30°C與40°C之間的水溫，并且優(yōu)選地，該閾值是第二管道回路的低溫區(qū)域處的等于35°C的水溫。
優(yōu)選地，所述設備包括用于調節(jié)熱量回收單元的出口處的熱水流速的裝置，使得熱量回收單元的出口處的水溫達到確定值，或者使得當所述物理單位低于預定的閾值時， 制冷流體的溫度/壓力達到確定值。
此外，用于升高和/或降低冷凝溫度的裝置是用于致動/停用冷凝器的開關。
該設備還包括如下裝置該裝置用于當所述物理單位大于所述預定的閾值時使冷凝溫度降低到最小值，以及用于即使在所述物理單位變得低于所述預定的閾值時，也根據(jù)至少一個參數(shù)使冷凝溫度保持在最小值。
所述裝置是恒溫器，該恒溫器包括定位在第二管道回路的低溫區(qū)域處的定時器單元，以即使在水溫變得低于所述預定的閾值時，仍在預定的時間期間將冷凝溫度保持在最小值。
有利地，所述設備還包括安全裝置，該安全裝置包括定位在壓縮機與膨脹閥之間并致動/停用冷凝器的壓力開關。
優(yōu)選地，第二管道回路包括預熱水罐。
在一個實施方式中，冷凝器是風冷式冷凝器，該風冷式冷凝器包括連接至用于升高/降低冷凝溫度的裝置的馬達驅動式風扇。
在另一個實施方式中，冷凝器是水冷式冷凝器，該水冷式冷凝器包括分別連接至第三管道回路的進水口和出水口，該第三管道回路包括連接至用于升高/降低冷凝溫度的裝置的電磁閥。
有利地，第三管道回路的出口供給至少一個飲水槽。
該設備還可以包括另外的水冷凝器和熱交換器，另外的水冷凝器包括分別連接至加熱管道回路的進水口和出水口，該加熱管道回路包括由用于升高/降低冷凝溫度的裝置控制的循環(huán)泵，其中，致動/停用冷凝器的恒溫器定位在加熱管道回路的低溫部分處。所述加熱管道回路有利地包括緩沖熱水罐。而且，第二管道回路的出口管包括引出管，該引出管包括連接至用于升高/降低冷凝溫度的裝置的電磁閥，并且該引出管供給至少一個飲水槽；以及第二管道回路的進入管包括旁通回路，該旁通回路包括恒壓閥。此外，第二管道回路的進入管可以包括過濾器和旁通回路，所述旁通回路包括第二過濾器和連接至壓力開關的電磁閥。附屬地，冷凝器和/或熱量回收單元嵌入在預熱水罐中。附屬地，該設備還包括壓力調節(jié)閥和旁通管道回路，壓力調節(jié)閥位于熱量回收單元與冷凝器之間，旁通管道回路包括由恒溫器控制的電磁閥。在另一個實施方式中，如果所使用的制冷流體具有低的排放溫度，則該設備還包括用于當所述物理單位高于所述預定的閾值時停用循環(huán)泵的裝置。應當指出的是，“具有低的排放溫度的制冷流體”表示當冷凝溫度處于其最小值時，具有55°C以下的排放溫度的制冷流體，S卩，根據(jù)在2001 "Designation and Safety Classification of Refrigerants”(“制冷劑的命名和安全分類”)中出版的美國規(guī)范 ANSI/ASHRAE 34 的 R404A 制冷流體。


為了進一步理解本發(fā)明的目的及優(yōu)勢，應當對結合隨附的說明和操作的附圖作出參考，其中圖1示出現(xiàn)有技術的設備的示意性圖示；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的設備的第一實施方式的示意性圖示；圖3和圖4示出根據(jù)本發(fā)明的設備的第一實施方式在第二管道回路的水的加熱期間的操作的示意性圖示；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的設備的第一實施方式在水已被加熱時的操作的示意性圖示；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的設備的第二實施方式的示意性圖示；圖7和圖8示出根據(jù)本發(fā)明的設備的第二實施方式在第二管道回路的水的加熱期間的操作的示意性圖示；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的設備的第二實施方式在水已被加熱時的操作的示意性圖示；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的設備的第三實施方式的示意性圖示；圖11和圖12示出根據(jù)本發(fā)明的設備的第三實施方式在第二管道回路的水的加熱期間的操作的示意性圖示；圖13示出根據(jù)本發(fā)明的設備的另一實施方式的示意性圖示；圖14示出根據(jù)本發(fā)明的設備的又一實施方式的示意性圖示。
具體實施例方式應當強調的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各個特征并未按比例繪制。實際上，為了使討論清楚，各個特征的尺寸可以被任意地增大或減小。為了增進對本發(fā)明的理解，在本文中將參照用于對散裝牛奶冷卻器的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)進行熱量回收的設備的實施方式。然而，應當理解，并非因此旨在限制本發(fā)明的范圍。此外，在所描述的實施方式中，在各個附圖中，相同的附圖標記指代同樣的結構單兀。參照圖2，根據(jù)本發(fā)明的設備包括制冷單元100，制冷單元100包括至少第一管道閉合制冷回路101、壓縮機102、蒸發(fā)器103、膨脹閥104、風冷式冷凝器105以及熱量回收單元106，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路101內循環(huán)，熱量回收單元106包括分別連接至第二管道回路109的進水口 107和出水口 108，該第二管道回路109包括循環(huán)泵110。 蒸發(fā)器103和膨脹閥104嵌入在牛奶冷卻罐111中，牛奶冷卻罐111在擠牛奶期間被逐漸地充滿。收集在牛奶冷卻罐111中的熱牛奶被冷卻并保持在低溫，以避免任何的細菌滋生。此外，第二管道回路109包括預熱水罐112和恒溫器113，優(yōu)選地包括定時器單元， 該定時器單元定位在第二管道回路109的低溫區(qū)域處，即，定位在預熱水罐112的底部部分與熱量回收單元106的入口之間。所述恒溫器113被連接至風冷式冷凝器105的馬達驅動式風扇114，以升高/降低冷凝溫度，如將在下文中所描述的。附屬地，該設備包括安全裝置，該安全裝置包括定位在壓縮機102和膨脹閥104之間的壓力開關115。所述壓力開關115連接至風冷式冷凝器5的馬達驅動式風扇114，使得當冷凝溫度高于安全閾值時，風冷式冷凝器105被致動，S卩，馬達驅動式風扇114被開啟。此外，所述第二管道回路109包括調節(jié)水流的調溫閥116，使得出水口 108處的水流的溫度保持在預定值。參照圖3，預熱水罐112填充有冷水，S卩，水的溫度包含在10°C到18°C之間，這也是自來水的溫度。當牛奶冷卻罐111需要冷卻時，壓縮機102被致動。循環(huán)泵110提供在預熱水罐112和熱量回收單元106之間的第二管道回路中的水的循環(huán)。如果由恒溫器113測量的第二管道回路109中的水溫小于例如35°C的預定值時，通過關閉馬達驅動式風扇來停用風冷式冷凝器105。參照圖4，調溫閥116有利地調節(jié)熱量回收單元106的出口 108處的熱水流速，使得熱量回收單元106的出口處的水溫達到確定值。在降溫階段和制冷流體的冷凝潛熱期間，冷凝溫度和冷凝壓力升高，并且在第一管道回路101中循環(huán)的制冷流體將其熱量通過熱量回收單元106傳遞到第二管道回路的水。應當指出的是，通過關閉風冷式冷凝器的馬達驅動式風扇114，冷凝溫度升高到高的冷凝溫度。然而，如果冷凝溫度達到安全閾值，則壓力開關115通過開啟馬達驅動式風扇114來致動風冷式冷凝器105。風冷式冷凝器105的致動將降低冷凝溫度，以避免制冷單元100的任何損壞。應當指出的是，安全閾值將取決于制冷單元100的技術特性以及制冷流體的類型。參照圖5，當填充在預熱水罐112中的水的溫度在熱量回收單元106中不提供冷凝作用時，即，當水達到與閾值相等的溫度時，例如大約35°C時，恒溫器113通過啟動馬達驅動式風扇114來致動風冷式冷凝器105。這樣，冷凝溫度降低到最小值，從而提高冷卻效率并降低能量消耗。對于具有高排放溫度的制冷流體，例如根據(jù)在2001 "Designation and SafetyClassification of Refrigerants” (“制冷劑的命名和安全分類”)中出版的美國規(guī)范ANSI/ASHRAE 34的制冷流體R22，熱量回收單元106提供氣體的降溫和預熱水罐 112中的水的加熱。對于具有低排放溫度的制冷流體，例如根據(jù)在2001 “Designation and Safety Classification of Refrigerants”( “制冷劑的命名和安全分類”)中出版的美國規(guī)范ANSI/ASHRAE 34的制冷流體R404A，循環(huán)泵110由于制冷流體的排放溫度不再能夠對預熱罐112的水進行加熱而停用。當熱水從預熱水罐112排出時，冷水被引入預熱水罐112 中，從而降低第二管道回路109中的水溫。即使在水溫低于預定的閾值時，在預定的持續(xù)時間之前，恒溫器113將不會通過關閉馬達驅動式風扇114來停用風冷式冷凝器105。參照圖6，在第二實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的設備包括制冷單元100，制冷單元100 包括至少第一管道閉合制冷回路101、壓縮機102、蒸發(fā)器103、膨脹閥104以及熱量回收單元106，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路101內循環(huán)，熱量回收單元106包括分別連接至第二管道回路109的進水口 107和出水口 108，第二管道回路109包括循環(huán)泵110。蒸發(fā)器103和膨脹閥104嵌入在牛奶冷卻罐111中，牛奶冷卻罐111在擠牛奶期間被逐漸地充滿。該實施方式與前述實施方式的區(qū)別在于以下事實，風冷式冷凝器已由水冷式冷凝器200替代，水冷式冷凝器200包括分別連接至第三管道回路203的進水口 201和出水口 202。所述第三管道回路203包括定位在第三管道回路203的出口管處的電磁閥204，第三管道回路的出口有利地供給至少一個飲水槽205。第三管道回路203的進口管包括旁通路 206和恒壓閥210，旁通路206包括電磁閥207，旁通路的每個分支分別包括過濾器208和過濾器209，恒壓閥210適于調節(jié)水冷凝器中的水流速度，以在調節(jié)出口水溫的同時保持低冷凝溫度，如將在下文中描述的。此外，第二管道回路109包括預熱水罐112和恒溫器113，優(yōu)選地包括定時器單元， 該定時器單元定位在第二管道回路109的低溫區(qū)域處，即，定位在預熱水罐112的底部部分與熱量回收單元106的入口之間。所述恒溫器113被連接至第三管道回路203的電磁閥 204，以升高/降低冷凝溫度，如將在下文描述的。附屬地，該設備包括安全裝置，該安全裝置包括定位在壓縮機102和膨脹閥104之間的壓力開關115。所述壓力開關115連接至旁通路206的電磁閥207和第三管道回路203 的電磁閥204，使得當冷凝溫度高于安全閾值時，水冷凝器200被致動并且過濾器208被繞過。此外，所述第二管道回路109包括調溫閥116，調溫閥116調節(jié)水流使得出水口 108處的水溫保持在預定值。參照圖7，預熱水罐112填充有冷水，S卩，水的溫度包含在10°C到18°C之間，這也是自來水的溫度。當牛奶冷卻罐111需要冷卻時，壓縮機102被致動。循環(huán)泵110提供在預熱水罐112和熱量回收單元106之間的第二管道回路109中的水的循環(huán)。當由恒溫器113 測量的第二管道回路109中的水溫低于預定值時，例如低于35°C時，則通過關閉第三管道回路203的電磁閥204來停用水冷凝器200。參照圖8，調溫閥116有利地調節(jié)熱量回收單元106的出口 108處的熱水流速，使得熱量回收單元106的出口處的水溫達到確定值。在降溫階段和制冷流體的冷凝潛熱期
10間，冷凝溫度和冷凝壓力升高，并且在第一管道回路101中循環(huán)的制冷流體將其熱量通過熱量回收單元106傳遞到第二管道回路的水。應當指出的是，通過關閉電磁閥204，冷凝溫度升高到高的冷凝溫度。然而，如果冷凝溫度達到安全閾值，壓力開關115則打開旁通路 206的電磁閥207并且通過接通電磁閥204來致動水冷凝器200。水冷凝器200的致動將降低冷凝溫度，以避免制冷單元100的任何損壞，和制冷流體的類型。參照圖9，當填充在預熱水罐112中的水的溫度在熱量回收單元106中不提供冷凝作用時，即，當水達到與閾值相等的溫度時，例如大約35°C時，恒溫器113通過接通第三管道回路203的電磁閥204來致動水冷凝器200。這樣，水在水冷凝器200中循環(huán)，并且第三管道回路203有利地供給飲水槽205。恒壓閥210調節(jié)水冷凝器200中的水的流速，以在調節(jié)出水口溫度的同時，保持低冷凝壓力、提高冷卻效率并減小能量消耗。對于具有高排放溫度的制冷流體，例如根據(jù)在2001 "Designation andSafety Classification of Refrigerants”(“制冷劑的命名和安全分類”)中出版的美國規(guī)范 ANSI/ASHRAE 34的制冷流體R22，熱量回收單元106提供氣體的降溫和預熱水罐112中的水的加熱。對于具有低排放溫度的制冷流體，例如根據(jù)在2001 "Designation and Safety Classification ofRefrigerants”(“制冷劑的命名和安全分類”)中出版的美國規(guī)范ANSI/ ASHRAE 34的制冷流體R404A，循環(huán)泵110由于制冷流體的溫度不再能夠加熱預熱罐112的水而被停用。當熱水從預熱水罐112中排出時，冷水被引入預熱水罐112中，從而降低第二管道回路109中的水溫。即使在水溫低于預定的閾值時，在預定的持續(xù)時間之前，恒溫器 113將不會通過關閉電磁閥204來停用水冷凝器200。參照圖10，在第三實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的設備如同第一實施方式包括制冷單元100，制冷單元100包括至少第一管道閉合制冷回路101、壓縮機102、蒸發(fā)器103、膨脹閥 104以及熱量回收單元106，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路101內循環(huán)，熱量回收單元106包括分別連接至第二管道回路109的進水口 107和出水口 108，第二管道回路109 包括循環(huán)泵110。蒸發(fā)器103和膨脹閥104嵌入在牛奶冷卻罐111中，牛奶冷卻罐111在擠牛奶期間被逐漸地充滿。此外，第二管道回路109包括預熱水罐112和恒溫器113，優(yōu)選地包括定時器單元， 該定時器單元定位在第二管道回路109的低溫區(qū)域處，即，定位在預熱水罐112的底部部分和熱量回收單元106的入口之間。該實施方式與在圖2中示出的第一實施方式的區(qū)別在于如下事實，風冷式冷凝器已被去除。第二管道回路109的出口管包括引出管300 (derivative pipe)，引出管300包括連接至恒溫器113的電磁閥301，所述恒溫器113還連接至定位在所述恒溫器113和調溫閥116之間的電磁閥302。引出管300供給至少一個飲水槽205，并且第二管道回路109的進入管包括旁通回路304，該旁通回路304包括恒壓閥305。附屬地，第二管道回路109的出口管可以包括定位在循環(huán)泵110和預熱水罐112之間的止回閥303。第二管道回路109 的進入管包括過濾器306和旁通回路307，所述旁通回路307包括第二過濾器308和電磁閥 309。附屬地，該設備包括安全裝置，該安全裝置包括定位在壓縮機102和膨脹閥104之間的壓力開關115。所述壓力開關115連接至旁通回路307的電磁閥309，并分別連接至引出管300的電磁閥301和第二管道回路109的電磁閥302。
參照圖11，預熱水罐112填充有冷水，即，水的溫度包含在10°C到18°C之間，這也是自來水的溫度。當牛奶冷卻罐111需要冷卻時，壓縮機102被致動。循環(huán)泵110提供在預熱水罐112和熱量回收單元106之間的第二管道回路109中的水的循環(huán)。調溫閥116有利地調節(jié)熱量回收單元106的出口 108處的熱水流速，以使得熱量回收單元106的出口處的水溫達到確定值。在降溫階段以及制冷流體的冷凝潛熱期間，冷凝溫度和冷凝壓力升高， 并且在第一管道回路101中循環(huán)的制冷流體將其熱量通過熱量回收單元106傳遞到第二管道回路的水。參照圖12，當填充在預熱水罐112中的水的溫度在熱量回收單元106中不提供冷凝作用時，即，當水達到與閾值相等的溫度時，例如大約35°C時，恒溫器113關閉電磁閥302 以關閉第二管道回路109，并接通引出管300的電磁閥301。同時，連接至恒溫器113的循環(huán)泵110被停止。因而，水在熱量回收單元106中循環(huán)，熱量回收單元106在使制冷流體冷凝的同時加熱所述水。熱水供給飲水槽205。恒壓閥210調節(jié)熱量回收單元106中的水的流速，以在調節(jié)出水口溫度的同時，保持低冷凝壓力、提高冷卻效率并減小能量消耗。當熱水從預熱水罐112中排出時，冷水被引入預熱水罐112，從而降低第二管道回路109中的水溫。即使在水溫低于預定的閾值時，在預定的持續(xù)時間之前，恒溫器113將不會致動和/或停用電磁閥301和電磁閥302。參照圖13，在第四實施方式中，如同在圖6中描述的第二實施方式，根據(jù)本發(fā)明的設備包括制冷單元100，該制冷單元100包括至少第一管道閉合制冷回路101、壓縮機102、 蒸發(fā)器103、膨脹閥104以及熱量回收單元106，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路101 內循環(huán)，熱量回收單元106包括分別連接至第二管道回路109的進水口 107和出水口 108， 第二管道回路109包括循環(huán)泵110。蒸發(fā)器103和膨脹閥104嵌入在牛奶冷卻罐111中，牛奶冷卻罐111在擠牛奶期間被逐漸地充滿。該設備還包括水冷凝器200，水冷凝器200包括分別連接至第三管道回路203的進水口 201和出水口 202。所述第三管道回路203包括定位在第三管道回路203的出口管處的電磁閥204，第三管道回路的出口有利地供給至少一個飲水槽205。第三管道回路203的進口管包括適于調節(jié)水冷凝器中的水的流速的恒壓閥 210。此外，所述第二管道回路109包括調溫閥116，調溫閥116調節(jié)水流，使得出水口 108處的水的溫度保持在預定值。而且，第二管道回路109包括預熱水罐112和恒溫器113，優(yōu)選地包括定時器單元， 定時器單元定位在第二管道回路109的低溫區(qū)域處，即，定位在預熱水罐112的底部部分和熱量回收單元106的入口之間。該實施方式包括第二水冷凝器400，第二水冷凝器400包括分別連接至被稱為加熱管道回路的第四管道回路403的進水口 401和出水口 402。所述加熱管道回路403包括定位在第四管道回路403的出口管處的循環(huán)泵404，第三管道回路的出口有利地供給加熱系統(tǒng)405。所述加熱管道回路403包括適于調節(jié)第二水冷凝器400中的水的流速的調溫閥 406。而且，加熱管道回路403包括緩沖熱水罐407和第二恒溫器408，優(yōu)選地包括定時器單元，該定時器單元定位在第四管道回路403的低溫區(qū)域，即，定位在緩沖熱水罐407的底部部分和水冷凝器400的入口 401之間。所述第二恒溫器408連接至第三管道回路203的電磁閥204，并且第二管道回路109的第一恒溫器113連接至加熱管道回路403的循環(huán)泵404以控制循環(huán)泵404。參照圖14，在最后的實施方式中，如同圖2的第一實施方式，根據(jù)本發(fā)明的設備包括制冷單元100，制冷單元100包括至少第一管道閉合制冷回路101、壓縮機102、蒸發(fā)器 103、膨脹閥104、氣冷式冷凝器105以及熱量回收單元106，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路101內循環(huán)，熱量回收單元106包括分別連接至第二管道回路109的進水口 107 和出水口 108，第二管道回路109包括循環(huán)泵110。蒸發(fā)器103和膨脹閥104嵌入在牛奶冷卻罐111中，牛奶冷卻罐111在擠牛奶期間被逐漸地充滿。收集在牛奶冷卻罐111中的熱牛奶被冷卻并保持在低溫，以避免任何細菌的滋生。而且，第二管道回路109包括預熱水罐112和恒溫器113，優(yōu)選地包括定時器單元， 該定時器單元定位在第二管道回路109的低溫區(qū)域處，即，定位在預熱水罐112的底部部分和熱量回收單元106的入口之間。所述恒溫器113連接至風冷式冷凝器105的馬達驅動式風扇114，以升高/降低冷凝溫度。附屬地，該設備包括安全裝置，該安全裝置包括定位在壓縮機102和膨脹閥104之間的壓力開關115。所述壓力開關115連接至風冷式冷凝器105的馬達驅動式風扇114，使得當冷凝溫度高于安全閾值時，風冷式冷凝器105被致動，S卩，馬達驅動式風扇114被啟動。此外，所述第二管道回路109包括調溫閥116，調溫閥116調節(jié)水流，使得出水口 108處的水的溫度保持在預定值。另外，該設備包括壓力調節(jié)閥500和旁通管道回路501，壓力調節(jié)閥500位于熱量回收單元106和風冷式冷凝器105之間，旁通管道回路501包括由恒溫器113控制的電磁閥 502。本發(fā)明的另外的變型和改進對于本領域技術人員來說也是明顯的。例如，本發(fā)明的任一實施方式的恒溫器113可以由定位在壓縮機和膨脹閥之間的第一管道回路處的壓力開關替代。因此，在本文中所描述和示出的部件的特定的組合旨在僅代表本發(fā)明的特定的實施方式，并非旨在用作對在本發(fā)明的精神和范圍內的可替代設備的限制。
1權利要求
1.一種用于在能夠產生熱水的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)(100)上進行熱量回收的方法，所述制冷單元包括至少第一管道閉合制冷回路(101)、壓縮機(102)、蒸發(fā)器(103)、膨脹閥 (104)、冷凝器(105，200)和/或熱量回收單元(106)，制冷流體在所述至少第一管道閉合制冷回路(101)內循環(huán)，所述熱量回收單元(106)包括分別連接至第二管道回路(109)的進水口(107)和出水口(108)，所述第二管道回路(109)包括循環(huán)泵(110)，所述方法包括至少以下步驟使處于蒸汽飽和狀態(tài)的所述制冷流體進入到所述壓縮機(102)內；將所述制冷流體壓縮到產生更高溫度的更高壓力，使得所述制冷流體處于過熱蒸汽狀態(tài)；通過使所述制冷流體流過所述冷凝器(105，200)和/或熱量回收單元(106)來將處于過熱蒸汽狀態(tài)中的所述制冷流體冷卻并冷凝成飽和液體；使所述飽和液體流過所述膨脹閥(104)以驟然地減小壓力，由此提供降低所述液體和蒸汽制冷劑的溫度的閃蒸作用；使所述液體和蒸汽制冷劑流過所述蒸發(fā)器(103)以從熱源吸取熱量；所述方法的特征在于，所述方法包括至少以下步驟-確定所述制冷流體和/或所述第二管道回路(109)的水的至少一個物理單位；-當所述物理單位低于預定的閾值時，升高冷凝溫度；-當所述物理單位高于所述預定的閾值時，將所述冷凝溫度降低到最小值。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述物理單位低于預定的閾值時，調節(jié)所述熱量回收單元(106)的所述出口處的熱水流速，使得所述熱量回收單元(106)的所述出口處的水溫達到確定值。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述物理單位是所述第二水管道回路 (109)處的水溫。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述物理單位是所述制冷流體的溫度。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述物理單位是所述制冷流體的壓力。
6.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的方法，其特征在于，所述閾值是所述第二管道回路(109)處的包含在30°C與40°C之間的水溫。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述閾值是所述第二管道回路(109)處的等于:35°C的水溫。
8.根據(jù)權利要求1至7中的任一項所述的方法，其特征在于，通過停用所述冷凝器 (105,200)升高所述冷凝溫度。
9.根據(jù)權利要求1至8中的任一項所述的方法，其特征在于，當所述物理單位高于所述預定的閾值時，使所述冷凝溫度降低到最小值，以及即使在所述物理單位變得低于所述預定的閾值時，也根據(jù)至少一個參數(shù)將所述冷凝溫度保持在最小值。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，即使在所述物理單位變得低于所述預定的閾值時，所述冷凝溫度在預定的時間期間也被保持在最小值。
11.根據(jù)權利要求1至8中的任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟-測量所述壓縮機(10 與所述膨脹閥(104)之間的制冷流體的壓力； -當所述制冷流體的壓力大于預定值時，無論所述物理單位高于或低于所述預定的閾值，所述冷凝溫度都降低到最小值。
12.一種用于在能夠產生熱水的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)(100)上進行熱量回收的設備，所述制冷單元包括至少第一管道閉合制冷回路(101)、壓縮機(102)、蒸發(fā)器(103)、膨脹閥 (104)、冷凝器(105，200)和/或熱量回收單元(106)，制冷流體在所述至少第一管道閉合制冷回路(101)內循環(huán)，所述熱量回收單元(106)包括分別連接至第二管道回路(109)的進水口(107)和出水口(108)，所述第二管道回路(109)包括循環(huán)泵(110)；所述設備的特征在于，所述設備至少包括用于確定所述制冷流體和/或所述第二管道回路(109)的水的至少一個物理單位的裝置(11 、用于當所述物理單位低于預定的閾值時使冷凝溫度升高的裝置、以及用于當所述物理單位高于所述預定的閾值時使所述冷凝溫度降低到最小值的裝置。
13.根據(jù)權利要求12所述的設備，其特征在于，所述設備包括用于調節(jié)所述熱量回收單元的所述出口處的熱水流速的裝置(116)，使得當所述物理單位低于預定的閾值時，所述熱量回收單元的所述出口處的水溫達到確定值。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的設備，其特征在于，用于確定所述物理單位的裝置是定位在所述第二管道回路(109)的低溫區(qū)域處的恒溫器(113)。
15.根據(jù)權利要求12或13所述的設備，其特征在于，用于確定所述物理單位的裝置是定位在所述壓縮機(102)與所述膨脹閥(104)之間的所述第一管道回路(101)處的恒溫ο
16.根據(jù)權利要求12或13所述的設備，其特征在于，用于確定所述物理單位的裝置是在所述壓縮機(10 與所述膨脹閥(104)之間定位在所述第一管道回路(101)處的壓力開關。
17.根據(jù)權利要求12至16中的任一項所述的設備，其特征在于，所述閾值是所述第二管道回路(109)的所述低溫區(qū)域處的包含在30°C與40°C之間的水溫。
18.根據(jù)權利要求17所述的設備，其特征在于，所述閾值是所述第二管道回路(109)的所述低溫區(qū)域處的等于35°C的水溫。
19.根據(jù)權利要求12至18中的任一項所述的設備，其特征在于，用于升高和/或降低冷凝溫度的裝置是用于致動/停用所述冷凝器(105，200)的開關。
20.根據(jù)權利要求12至19中的任一項所述的設備，其特征在于，所述設備還包括以下裝置，所述裝置用于當所述物理單位高于所述預定的閾值時使所述冷凝溫度降低到最小值以及用于即使在所述物理單位變得低于所述預定的閾值時也根據(jù)至少一個參數(shù)使所述冷凝溫度保持在最小值。
21.根據(jù)權利要求20所述的設備，其特征在于，所述裝置是恒溫器(113)，所述恒溫器 (113)包括定位在所述第二管道回路(109)的所述低溫區(qū)域處的定時器單元，以在即使所述水溫變得低于所述預定的閾值時，在預定的時間期間將所述冷凝溫度保持在最小值。
22.根據(jù)權利要求12至21中的任一項所述的設備，其特征在于，所述設備還包括安全裝置，所述安全裝置包括定位在所述壓縮機(10 與所述膨脹閥(104)之間并致動/停用所述冷凝器(105，200)的壓力開關(115)。
23.根據(jù)權利要求12至22中的任一項所述的設備，其特征在于，所述第二管道回路 (109)包括預熱水罐(112)。
24.根據(jù)權利要求21至23中的任一項所述的設備，其特征在于，所述冷凝器是風冷式冷凝器(105)，所述風冷式冷凝器(10 包括連接至用于升高/降低所述冷凝溫度的裝置的馬達驅動式風扇(114)。
25.根據(jù)權利要求21至23中的任一項所述的設備，其特征在于，所述冷凝器是水冷式冷凝器000)，所述水冷式冷凝器(200)包括分別連接至第三管道回路O03)的進水口 (201)和出水口 002)，所述第三管道回路(20 包括連接至用于升高/降低所述冷凝溫度的裝置的電磁閥004)。
26.根據(jù)權利要求25所述的設備，其特征在于，所述第三管道回路(20 的所述出口供給至少一個飲水槽(205)。
27.根據(jù)權利要求25或沈所述的設備，其特征在于，所述設備還包括另外的水冷凝器 (400)和熱交換器，所述另外的水冷凝器(400)包括分別連接至加熱管道回路(40 的進水口(401)和出水口 002)，所述加熱管道回路(40 包括由用于升高/降低所述冷凝溫度的裝置控制的循環(huán)泵004)，其中，致動/停用所述冷凝器O00)的恒溫器(408)定位在所述加熱管道回路G03)的所述低溫部分處。
28.根據(jù)權利要求27所述的設備，其特征在于，所述加熱管道回路(40 包括緩沖熱水罐(407)。
29.根據(jù)權利要求25所述的設備，其特征在于，所述第二管道回路(109)的出口管包括引出管(300)，所述引出管(300)包括連接至用于升高/降低所述冷凝溫度的所述裝置的電磁閥(301)，所述引出管(300)供給至少一個飲水槽O05)；以及所述第二管道回路(109) 的進入管包括旁通回路(304)，所述旁通回路(304)包括恒壓閥(305)。
30.根據(jù)權利要求25至觀中的任一項所述的設備，其特征在于，所述第二管道回路 (109)的所述進入管包括過濾器(306)和旁通回路(307)，所述旁通回路(307)包括第二過濾器(308)和連接至所述壓力開關(115)的電磁閥(309)。
31.根據(jù)權利要求23至30中的任一項所述的設備，其特征在于，所述冷凝器(105， 200)和/或所述熱量回收單元(106)嵌入在所述預熱水罐(11 中。
32.根據(jù)權利要求21至31中的任一項所述的設備，其特征在于，所述設備還包括壓力調節(jié)閥(500)和旁通管道回路(501)，所述壓力調節(jié)閥(500)位于所述熱量回收單元(106) 與所述冷凝器(105，200)之間，所述旁通管道回路(501)包括由所述恒溫器(113)控制的電磁閥(502)。
33.根據(jù)權利要求12至32中的任一項所述的設備，其特征在于，所述制冷流體具有低的排放溫度，并且所述設備包括當所述物理單位高于所述預定的閾值時用于停用所述循環(huán)泵(110)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在能夠產生熱水的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)(100)上進行熱量回收的方法和設備，所述制冷單元包括至少第一管道閉合制冷回路(101)、壓縮機(102)、蒸發(fā)器(103)、膨脹閥(104)、冷凝器(105，200)和/或熱量回收單元(106)，制冷流體在至少第一管道閉合制冷回路(101)內循環(huán)，熱量回收單元(106)包括分別連接至包括循環(huán)泵(110)的第二管道回路(109)上的進水口(107)和出水口(108)，所述設備的顯著之處在于，其至少包括用于確定制冷流體和/或第二管道回路(109)的水的至少一個物理單位的裝置(113)、用于當所述物理單位低于預定的閾值時升高冷凝溫度的裝置、以及用于當所述物理單位大于所述預定的閾值時使冷凝溫度減小到最小值的裝置。
文檔編號F25B29/00GK102483277SQ200980161217
公開日2012年5月30日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權日2009年7月27日
發(fā)明者勞倫特·德卡斯泰克 申請人:埃科拉克蒂公司