[发明专利]用于在蒸汽制冷系统上进行热量回收的方法和设备

说明书

本申请是申请日为2009年7月27日、申请号为CN200980161217.8(国际申请号为PCT/EP2009/059685)、名为“用于在蒸汽制冷系统上进行热量回收的方法和设备”的进入中国国家阶段的PCT申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及用于在蒸汽压缩系统上进行热量回收的方法和设备。所述方法和设备对于农场的散装牛奶冷却器将是特别有用的。

背景技术

众所周知蒸汽压缩制冷系统包括至少第一管道闭合制冷回路、压缩机、蒸发器、膨胀阀和冷凝器，其中，制冷流体在至少第一管道闭合制冷回路内循环，制冷流体以蒸汽饱和状态进入到压缩机内，制冷流体被压缩到产生较高温度的较高压力，使得制冷流体处于过热蒸汽状态，然后，通过使制冷流体流过冷凝器，将处于过热蒸汽状态的制冷流体冷却并冷凝成饱和液体，然后，饱和液体流过膨胀阀以骤然地降低压力，从而提供降低液体和蒸汽制冷剂的温度的闪蒸作用，最后，液体和蒸汽制冷剂流过蒸发器，以从例如为罐的热源吸取热量。

此外，在许多应用中，存在对制冷和/或空气调节要求的需要，以及对热水的需要。

通常，制冷系统与热水系统完全分离地运行，导致在制冷系统的冷凝过程中移除的热量被浪费，而热水系统中的水通过例如为电力的外部能源加热。

为了克服这个缺点，用于在能够产生热水的蒸汽压缩制冷系统上进行热量回收的各种装置是已知的。参照图1，用于农场的散装牛奶冷却器的这种装置例如通常包括至少第一管道闭合制冷回路1、压缩机2、包括蒸发器和膨胀阀的冷却罐3、冷凝器4以及热量回收单元5，制冷流体在至少第一管道闭合制冷回路1内循环，热量回收单元5包括分别连接至第二管道回路6的进水口和出水口，第二管道回路6包括循环泵7、储存罐8和电加热器9。应当指出的是电加热器9能够被嵌入储存罐8中。

例如，专利US4,041,726已经公开了如下方法和装置，其中，水通过在独特地设计的热交换器中传递过热、冷凝物的热量以及液体制冷剂的显热的一部分而被加热。然后，当水达到选定的温度时，加热的水通过对流而循环到热水储存罐内，在热水储存罐中，水保持分层，热水位于罐的顶部，冷水位于底部。罐可以完全地充满处于选定温度下的热水。

然而，即使这种方法和装置使得热量得以回收，但这种方法和装置具有若干缺点。第一，冷凝温度恒定地处于高水平，从而全面地导致高电力消耗和低冷却性能。第二，热水的产生与需求无关，过剩的加热水被浪费。

此外，德国专利申请DE3512748公开了一种用于使用恒温控制的三通阀将制冷单元连接到热量回收设备上的装置。所述装置包括制冷流体在其中循环的第一管道闭合制冷回路、压缩机、蒸发器、膨胀阀、风冷式冷凝器以及将所述第一管道回路连接至热量回收单元的三通阀，该热量回收单元包括分别连接至第二管道回路和热交换器的进水口和出水口，第二管道回路包括循环泵，热交换器包含在水罐中。冷凝温度由三通阀的恒温地控制的头部来调节，所述恒温地控制的头部连接至设置在热水罐中和/或设置在制冷回路管道上的热量温度传感器。一旦在探测器点超过可调节的温度极限，冷凝器就会被连续地以或多或少的程度自动地启动，以移走任何过多的冷凝热。制冷单元的制冷压缩机一直在负荷上限以下运转。冷凝温度一直保持在能够进行热量回收的上限之下。

然而，即使能够进行热量回收，但是该方法和装置仍具有若干缺点。冷凝温度被恒定地保持在必须被设定在高水平以便能够进行热量回收的上限之下，由此全面地导致高电力消耗和低冷却性能。即使当冷凝器被绕过时，冷凝风扇也连续地工作，由此导致无用的电力消耗。该装置利用非标准制冷部件的调节装置，并且需要复杂的管道设备。

为了克服上述缺点，需要一种提供制冷单元的优化的热量回收和较低的电力消耗连同较高的冷却性能的方法和装置。

发明内容