пивоваренный завод и способ пивоварения

Формула изобретения

1. Пивоваренный завод, имеющий по меньшей мере один заторный котел (3), фильтровальный чан (5) для сусла, аппарат (7) для варки сусла и участок (9) для водяных баков, отличающийся тем, что по меньшей мере часть его потребностей в тепловой энергии покрывается солнечными коллекторами (25), которые прямо или косвенно нагревают текучую среду до температуры, по меньшей мере, 120°С, в частности, до температуры 160°С-180°С, причем пивоваренный завод содержит стратифицированный аккумулирующий бак высокого давления для временного запасания тепловой энергии, генерируемой в солнечных коллекторах (25) и подводимой путем регулирования блоком (27) управления к тепловым нагрузкам, в частности к заторному котлу (3), фильтровальному чану (5) для сусла, аппарату (7) для варки сусла, участку (9) с водяными баками, системе (21) очистки в процессе (CIP) и/или бутылочному участку (23), в особенности, для чистки бутылок.

2. Пивоваренный завод по п.1, отличающийся тем, что для охлаждения используется сорбционная холодильная установка (19), потребности которой в тепловой энергии покрываются, по меньшей мере, частично, тепловой энергией, производимой солнечными коллекторами (25).

3. Пивоваренный завод по п.1, отличающийся тем, что текучая среда является водой с повышенным давлением.

4. Пивоваренный завод по п.1, отличающийся тем, что солнечные коллекторы (25) имеют параболические желобчатые коллекторы.

5. Пивоваренный завод по п.1, отличающийся тем, что при косвенном нагреве текучей среды в солнечных коллекторах (25) используются масло, расплавленная соль или пар, передающие тепло, для абсорбирования тепловой энергии.

6. Пивоваренный завод по п.1, отличающийся тем, что он также имеет высокоскоростное устройство (70) генерирования пара, которое может быть включено, когда требуется, и которое подводит дополнительную тепловую энергию к текучей среде, которую нужно нагреть солнечными коллекторами (25).

7. Пивоваренный завод по п.6, отличающийся тем, что он содержит устройство (77), которое определяет, достаточна ли энергия солнечных коллекторов для покрытия потребности в энергии тепловых нагрузок, к которым тепловая энергия подводится через указанную текучую среду, в частности, чтобы нагреть жидкость до температуры, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно 160°С-180°С, и которое инициирует включение указанного высокоскоростного устройства (70), когда энергия от солнечных коллекторов (25) недостаточна.

8. Пивоваренный завод по п.6 или 7, отличающийся тем, что энергия высокоскоростного устройства (70) для генерирования пара может быть согласована с энергией солнечных коллекторов (25).

9. Пивоваренный завод по п.6 или 7, отличающийся тем, что высокоскоростное устройство (70) для генерирования пара нагревает текучую среду в баке (11) высокого давления.

10. Пивоваренный завод по п.6, отличающийся тем, что часть воды, нагретой солнечными коллекторами (25), передается в виде пара тепловым нагрузкам (69), которые нуждаются в паре как нагревательной среде, часть текучей среды, нагретой солнечными коллекторами, которая запасена в аккумулирующем баке (11), в частности в баке (11) высокого давления, подается к тепловым нагрузкам (68), которые нуждаются в горячей воде, и часть воды, нагретой солнечными коллекторами, подается к абсорбционной холодильной установке (19), которая подает хладагент к холодильным нагрузкам (76).

11. Пивоваренный завод по п.6, отличающийся тем, что включенное высокоскоростное устройство (70) для генерирования пара генерирует пар, когда требуется, для тепловых нагрузок (69), которые нуждаются в паре.

12. Пивоваренный завод по п.11, отличающийся тем, что за высокоскоростным устройством (70) для генерирования пара расположен пароструйный компрессор (71).

13. Пивоваренный завод по п.10, отличающийся тем, что включенное высокоскоростное устройство (70) для генерирования пара передает тепловую энергию, когда требуется, к абсорбционной холодильной установке (19).

14. Пивоваренный завод по п.10, отличающийся тем, что вода, нагретая для тепловых нагрузок (69), которые нуждаются в паре как нагревательной среде, направляется к релаксационному баку (72), откуда парообразная фаза направляется к пароструйному компрессору (71), прежде чем она направится к тепловым нагрузкам (69).

15. Пивоваренный завод по п.6, отличающийся тем, что высокоскоростное устройство (70) для генерирования пара может работать от местной теплоэлектростанции, использующей возобновляемые источники энергии.

16. Пивоваренный завод по п.1, отличающийся тем, что участок (9) водяных баков содержит аккумулирующий бак (13) с теплой водой, бак (15) с запасом холодной воды, бак (17) с запасом воды со льдом и аккумулирующий бак (11, 62) с горячей водой, причем текучая среда, нагретая солнечными коллекторами (25), запасается в отдельном тепловом аккумуляторе, в частности, в аккумулирующем баке (11) высокого давления.

17. Пивоваренный завод по п.1, отличающийся тем, что тепловой аккумулятор, в частности бак (11) высокого давления, используется как бак для хранения горячей воды, нагретой солнечными коллекторами (25).

18. Пивоваренный завод по п.6, отличающийся тем, что высокоскоростное устройство (70) для генерирования пара содержит несколько высокоскоростных генераторов пара.

19. Пивоваренный завод по п.6, отличающийся тем, что включенное высокоскоростное устройство (70) для генерирования пара нагревает воду в баке (11) высокого давления.

20. Пивоваренный завод по любому из пп.1-5, 6 и 7, отличающийся тем, что он также содержит устройство генерирования пара, которое может увеличить, когда требуется, количество тепла, подаваемое к секции пара, секции горячей воды и холодильной секции.

21. Способ пивоварения, отличающийся тем, что потребности в тепловой энергии, по меньшей мере, части стадий процесса пивоварения, в частности, во время затирания солода, фильтрации сусла и/или кипячения сусла, по меньшей мере, частично покрывают текучей средой, которую прямо или косвенно нагревают солнечными коллекторами (25) до температуры, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно, от 160°С до 180°С, причем пивоваренный завод содержит стратифицированный аккумулирующий бак высокого давления, в котором временно запасают тепловую энергию, генерируемую в солнечных коллекторах (25) и подводимую путем регулирования блоком (27) управления к тепловым нагрузкам, в частности, к заторному котлу (3), фильтровальному чану (5) для сусла, аппарату (7) для варки сусла, участку (9) с водяными баками, системе (21) очистки в процессе (CIP) и/или бутылочному участку (23), в особенности, для чистки бутылок.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что потребности в тепловой энергии во время чистки бутылок покрывают, по меньшей мере, частично, текучей средой, которую прямо или косвенно нагревают солнечными коллекторами (25) до температуры, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно до температуры 160°С-180°С.

23. Способ по п.21, отличающийся тем, что потребность в тепловой энергии сорбционной холодильной установки (19) во время производства воды со льдом покрывают, по меньшей мере, частично, текучей средой, которую прямо или косвенно нагревают солнечными коллекторами (25) до температуры, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно до температуры 160°С-180°С.

24. Способ пивоварения по одному из пп.21-23, отличающийся тем, что при необходимости подают дополнительную тепловую энергию к текучей среде, нагретой солнечными коллекторами (25), от высокоскоростного устройства (70) для генерирования пара, которое может быть включено.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что определяют, достаточна ли энергия солнечных коллекторов (25), чтобы покрыть потребности в энергии тепловых нагрузок, к которым тепловую энергию подводят через текучую среду, в частности, чтобы нагреть жидкость до температуры, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно 160°С-180°С, причем высокоскоростное устройство (70) для генерирования пара включают, когда энергия от солнечных коллекторов недостаточна.

26. Способ по п.24, отличающийся тем, что по меньшей мере часть текучей среды, нагретой солнечными коллекторами, запасают в тепловом аккумуляторном баке, в частности в баке (11) высокого давления.

27. Способ по п.24, отличающийся тем, что часть текучей среды, нагретой солнечными коллекторами (25), передают в виде пара к тепловым нагрузкам (69), которые требуют пара в качестве нагревательной среды, часть текучей среды, нагретой солнечными коллекторами, которую хранят в тепловом аккумулирующем баке, в частности в баке (11) высокого давления, передают к тепловым нагрузкам (68), которые нуждаются в горячей воде, и часть текучей среды, нагретой солнечными коллекторами (25), передают к абсорбционной холодильной установке (19), которая подает хладагент к холодильным нагрузкам (76).

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что включенное высокоскоростное устройство (70) для генерирования пара подает пар к тепловым нагрузкам (69), которые нуждаются в паре.

29. Способ по п.27, отличающийся тем, что включенное высокоскоростное устройство (70) для генерирования пара подает тепловую энергию к абсорбционной холодильной установке (19).

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается пивоваренного завода, по меньшей мере, с одним заторным котлом, фильтровальным чаном для пивного сусла, сусловарочным аппаратом, участком для баков с водой и к способу пивоварения.

Варка пива является процессом, который требует большого количества энергии, в котором требуется как электрическая, так и тепловая энергия. В целом, стоимость энергии представляет значительную долю общей стоимости производства пива. В качестве тенденции можно предположить, что доля стоимости энергии будет возрастать из-за сокращения запасов ископаемого топлива и более высокой его стоимости в связи с этим.

Чтобы уменьшить влияние стоимости энергии на стоимость производства, были сделаны попытки на обычных пивоваренных заводах повысить регенерацию энергии и общий кпд завода. Например, подающаяся вода предварительно нагревается посредством охлаждения топочных газов в экономайзере, или используется нагретый пар, который по сравнению с обычным паром более транспортабелен и таким образом возникает меньше потерь. Чтобы сделать выработку энергии более экономичной, все больше используются станции, производящие как электрическую энергию, так и горячую воду или пар (ТЭЦ). Так как они, однако, работают на ископаемом топливе, они также не являются независимыми от роста цен из-за сокращения запасов ископаемого топлива.

Таким образом, целью настоящего изобретения является создание пивоваренного завода и способа пивоварения, более независимых от потребности в ископаемых видах топлива.

Эта цель достигается для пивоваренного завода по п.1 формулы изобретения и способа пивоварения по п.7 формулы изобретения.

С помощью солнечных коллекторов, которые преобразуют энергию солнечной радиации в тепловую энергию, можно покрыть, по меньшей мере, частично потребности пивоваренного завода в тепловой энергии с помощью энергии, которая не получается от ископаемых видов топлива. В этом отношении решающее значение для использования в пивоварении имеет то, что солнечные коллекторы сконструированы так, что наиболее горячие жидкости, требуемые в процессе пивоварения, могут нагреваться солнечной энергией до температуры, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно, до температуры 160°С-180°С. Нагревание жидкости таким образом не ограничивается получением теплой воды приблизительно с температурой 50°С-60°С, как это обычно имеет место при использовании солнечных коллекторов в пивоваренной промышленности.

В зависимости от требований пивоваренного завода, нагревание жидкости может, кроме того, происходить непосредственно от солнечных коллекторов, т.е. жидкость течет через солнечные коллекторы, где она нагревается, или косвенно, т.е. в солнечном коллекторе нагревается вторая жидкость, и тепловая энергия передается через теплообменник жидкости, которая используется в процессе пивоварения.

Предпочтительно, тепловая энергия, генерируемая в солнечных коллекторах, может временно запасаться в тепловом аккумуляторе, и под управлением блока управления подаваться к тепловым нагрузкам, в частности к заторному котлу, фильтровальному чану для пивного сусла, сусловарочному аппарату, участку с водяными баками, участку ОЧИСТКИ В ПРОЦЕССЕ (CIP) и/или бутылочному цеху, в частности, для чистки бутылок. Таким образом, тепловая энергия может быть получена от солнечных коллекторов независимо от хода процесса варки пива и управляемым образом передана, когда и как требуется, к индивидуальным тепловым нагрузкам на пивоваренном заводе. Открытый или замкнутый контур управления здесь относится к температуре жидкости и/или объемному потоку (расходу), где величина подаваемой тепловой энергии определяется этими параметрами.

Согласно предпочтительному варианту, чтобы обеспечить охлаждение, пивоварня может иметь сорбционную холодильную установку, потребности которой в тепловой энергии, по меньшей мере, частично покрываются тепловой энергией, производимой солнечными коллекторами. Обычно в пивоварнях используются компрессионные холодильные системы, которые, однако, имеют те же недостатки, что и обычные тепловые генераторы. В отличие от них, использование сорбционных холодильных установок имеет то преимущество, что тепловая энергия, созданная солнечными коллекторами, может также быть использована для создания требуемого охлаждения.

Предпочтительно жидкость, например вода, может быть использована при повышенном давлении (вода высокого давления). При повышении температуры кипения требуемые высокие температуры, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно, 160°С-180°С, могут быть достигнуты с водой высокого давления в жидкой фазе.

В предпочтительном варианте солнечные коллекторы могут иметь параболические желобчатые коллекторы. Могут быть достигнуты относительно высокие температуры, в частности температуры до 400°С, путем фокусирования солнечной радиации с помощью параболического зеркала на трубы, в которых течет жидкость, которую нужно нагревать. Таким образом, нагревание до 120°С, в особенности до 160°С-180°С, может быть реализовано для жидкости, используемой в способе пивоварения, даже в широтах, которые имеют меньше солнечного света по сравнению с южными странами.

При косвенном нагревании жидкости в солнечных коллекторах для передачи тепловой энергии могут быть использованы масло, расплавленные соли, пар. С этими веществами могут быть достигнуты высокие уровни кпд (более 14%).

Изобретение также относится к способу пивоварения, который отличается тем, что потребности в тепловой энергии, по меньшей мере, на стадиях процесса варки пива, в частности во время заваривания солода кипятком для производства сусла, фильтрации и/или варки сусла, по меньшей мере, частично покрываются жидкостью, которая прямо или косвенно нагревается солнечными коллекторами до температуры, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно, до температуры 160°С-180°С. При использовании тепловой энергии от солнечной радиации зависимость от обычных генераторов тепловой энергии может быть уменьшена. Чтобы сделать способ более эффективным, чем при обычном производстве энергии, особенно важно, чтобы жидкость могла нагреваться до самых высоких температур, которые используются в процессе. В этом отношении жидкость может нагреваться как непосредственно, так и косвенно.

Согласно предпочтительному варианту, потребности в тепловой энергии для чистки бутылок могут, по меньшей мере, частично покрываться жидкостью, нагреваемой прямо или косвенно солнечными коллекторами до температуры, по меньшей мере, 120°С, в особенности до температуры 160°С-180°С. Выгодное использование солнечной энергии таким образом не ограничивается существующим процессом варки пива, но также может быть использовано во всем производстве пива, в частности на бутылочном участке потребность в энергии во время чистки бутылок высока, так что использование солнечной энергии является выгодным.

Предпочтительно, потребности в тепловой энергии сорбционной холодильной установки для производства воды со льдом для способа варки пива могут, по меньшей мере, частично покрываться жидкостью, нагретой прямо или косвенно солнечными коллекторами до температуры, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно, 160°С-180°С. Выгодное использование солнечной энергии, таким образом, не ограничивается потребностями в тепловой энергии для самого процесса пивоварения, но также может быть использовано в производстве воды со льдом, требуемыми в процессе, чтобы уменьшить зависимость от обычных источников энергии.

Согласно предпочтительному варианту, пивоваренный завод, кроме того, содержит высокоскоростное устройство для генерирования пара, которое подает тепловую энергию к жидкости, которую нужно нагревать солнечными коллекторами.

Этот вариант выполнения имеет то преимущество, что если энергия от солнечных коллекторов недостаточна, например, из-за пониженной солнечной радиации в результате плохой погоды или из-за времени суток, может быть включено высокоскоростное устройство для генерирования пара. Таким образом, обеспечивается, что к индивидуальным тепловым нагрузкам может быть подведена достаточная тепловая энергия, даже при пониженной солнечной радиации. Высокоскоростное устройство для генерирования пара отличается тем, что оно может быстро генерировать пар, чтобы компенсировать дефицит энергии от солнечных коллекторов. Высокоскоростное устройство для генерирования пара является особенно выгодным, потому что оно может работать от регенеративных источников энергии через местную тепловую электростанцию, делая завод в целом независимым от невозобновляемых источников энергии, в частности от ископаемых видов топлива.

Кроме того, завод может содержать устройство, которое определяет, достаточна ли энергия солнечных коллекторов, чтобы покрыть потребности в энергии тепловых нагрузок, к которым тепловая энергия подводится через жидкость, в частности, чтобы нагреть жидкость до температуры, по меньшей мере, 120°С, в особенности 160°С-180°С, и которое инициирует включение высокоскоростного устройства для генерирования пара, когда энергия от солнечных коллекторов недостаточна.

Таким образом, нагреваемая жидкость может регулироваться надежно до определенной температуры, даже когда происходят изменения солнечной радиации.

Предпочтительно, энергия высокоскоростного устройства для генерирования пара регулируется замкнутым контуром управления в зависимости от энергии солнечных коллекторов, т.е., конечно, также в зависимости от солнечной радиации.

Предпочтительно, жидкость, нагретая солнечными коллекторами, запасается в тепловом аккумуляторе, в частности в баке высокого давления. Использование бака высокого давления позволяет запасать воду при температуре выше 100°С благодаря повышению точки кипения. Выгодно, чтобы бак высокого давления был стратифицированным (слоистым) аккумулирующим баком, в котором горячая вода для нагрузок, требующих горячей воды, может быть отведена в верхнюю область и к которому более холодная вода может быть подведена обратно в контуре для повторного нагревания.

Предпочтительно, высокоскоростное устройство для генерирования пара нагревает жидкость в тепловом аккумуляторном баке, в частности в баке высокого давления, если оно включено. Чтобы определить, должно ли быть включено высокоскоростное устройство для генерирования пара или нет, температура, например, в баке для аккумулирования энергии, которая в конечном счете зависит от энергии солнечных коллекторов, также может быть использована.

Согласно предпочтительному варианту, часть жидкости, нагретой солнечными коллекторами, передается в виде пара тепловым нагрузкам, которым требуется пар в качестве нагревающей среды, в то время как другая часть нагретой жидкости, которая запасена в баке высокого давления, передается тепловым нагрузкам, которым требуется горячая вода, в то время как еще одна часть жидкости, нагретой солнечными коллекторами, передается к абсорбционной холодильной установке, которая подает хладагент (такой как, например, NH₃ и вода, гликоль, вода со льдом и т.д.) к холодильным нагрузкам.

Эта концепция обеспечивает тепловые нагрузки, требующие пара, тепловые нагрузки, требующие горячей воды, и одновременно холодильные нагрузки (посредством использования абсорбционной холодильной установки) через жидкость, которая нагревается до температуры выше 120°С. Эта общая концепция, в особенности в соединении с высокоскоростным устройством для генерирования пара, представляет идеальный источник для снабжения индивидуальных нагрузок энергией простым способом.

При необходимости, количество подводимого тепла может быть увеличено, как требуется, для всех частей, т.е. для части, потребляющей пар, части, потребляющей горячую воду, и холодильной части.

Предпочтительно, высокоскоростной генератор пара, который включается, затем производит пар для тепловых нагрузок, которым требуется пар, или создает пар с помощью высокоскоростного устройства для генерирования пара, который передается к абсорбционной холодильной установке.

Предпочтительно, за высокоскоростным устройством для генерирования пара расположен пароструйный компрессор, так что пар, например, может быть использован для тепловых нагрузок в цехе варки пива и т.д.

Жидкость, нагретая солнечными коллекторами, которая подается к тепловым нагрузкам, которые нуждаются в паре, как нагревательной среде, направляется к релаксационному баку и пароструйному компрессору.

Согласно изобретению, для тепловых нагрузок может быть обеспечен высокоскоростной генератор пара с нагревающей средой в виде пара, горячей воды и охлаждения для включения. Высокоскоростное устройство для генерирования пара может, однако, содержать несколько соответствующих высокоскоростных генераторов пара.

На чертежах показан вариант выполнения изобретения, который ниже описан подробно.

Фиг.1 изображает схему пивоваренного завода согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения;

фиг.2 изображает схему комбинации солнечных коллекторов, бака высокого давления и парового котла;

фиг.3 изображает схему пивоваренного завода с отделенным тепловым солнечным источником согласно изобретению;

фиг.4 изображает схему пивоваренного завода с солнечным тепловым встроенным источником тепла;

фиг.5 изображает схему общей концепции для пивоваренного завода согласно настоящему изобретению;

фиг.6 изображает схему общей концепции для пивоваренного завода согласно настоящему изобретению.

Фиг.1 изображает пивоваренный завод 1 с заторным котлом 3, фильтровальным чаном 5 для сусла, сусловарочным аппаратом 7 и участком 9 с водяными баками. Участок 9 с водяными баками содержит несколько тепловых аккумуляторов: бак 11 высокого давления с горячей водой, подходящий для температур жидкости, по меньшей мере, 120°С, в особенности от 160°С до 180°С, бак 13 с теплой водой, бак 15 с холодной водой и бак 17 с водой со льдом. Чтобы производить воду со льдом, используется сорбционная холодильная установка 19. Кроме того, пивоваренный завод 1 также имеет систему 21 Очистки В Процессе (CIP). Эта система используется для очистки и дезинфекции пивоваренного завода 1. Кроме того, схематически показан бутылочный участок 23. Здесь расположено оборудование для розлива в бутылки и оборудование для чистки бутылок. Наконец, на фиг.1 показаны солнечные коллекторы 25. Они используются, чтобы покрыть, по меньшей мере, часть потребности в тепловой энергии пивоваренного завода 1. Солнечные коллекторы 25 спроектированы так, что жидкость прямо или косвенно нагревается с их помощью по меньшей мере до 120°С, предпочтительно, до 160°С-180°С.

В прямом способе жидкость нагревают солнечной радиацией непосредственно в солнечном коллекторе 25, в то время как в косвенном способе нагревают вторую жидкость, которая передает свою энергию через теплообменник (не показан) первой жидкости, которая используется далее в процессе варки пива.

Установлено, что параболические желобчатые коллекторы являются удобными для использования в пивоварении. При этих солнечных коллекторах 25 солнечный свет фокусируется параболическим зеркалом на трубу, в которой циркулирует жидкость, которую нужно нагреть. В косвенном варианте для передачи тепла могут быть использованы, например масло, расплавленная соль или пар, причем достигаются температуры до 400°С. В прямом способе вода под давлением является подходящей для достижения нужных температур, по меньшей мере, 120°С, в особенности 160°С-180°С, в жидкой фазе.

Пивоваренный завод 1 также имеет блок 27 управления с открытым контуром и замкнутым контуром управления, который используется для передачи под управлением с открытым или замкнутым контуром нагретой жидкости к различным тепловым агрегатам. В этом отношении завод 1 спроектирован так, что блок 27 управления направляет нагретый поток жидкости либо прямо из солнечных коллекторов 25, либо через бак 11 высокого давления с горячей водой. Чтобы осуществить выбор между двумя путями, используется, например, селекторный клапан 29.

В пивоваренном заводе 1 на фиг.1 показаны только элементы, которые требуют много тепловой энергии. Другие элементы, такие как ферментационные помещения, складские помещения, фильтрационные камеры и т.д., на схеме опущены.

Принцип функционирования источника тепловой энергии пивоваренного завода 1 согласно изобретению ниже описан подробно. Жидкость, прямо или косвенно нагретая солнечными коллекторами 25, при температуре, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно, 160°С-180°С, течет через трубы 31, 33 и 35 в бак 11 высокого давления с горячей водой. Здесь тепловая энергия, созданная солнечными коллекторами 25, может быть временно сохранена и востребована, когда потребуется. Если потребность в тепловой энергии не полностью покрывается солнечными коллекторами 25, то недостающее количество тепла может быть получено обычными способами и подведено к аккумулирующему баку.

Бак 11, являющийся аккумулятором горячей воды, соединен с баком 13, хранящим теплую воду, через трубу 37. Таким образом, требуемая теплая вода обычно при температуре около 80°С может быть получена смешиванием холодной воды из питающей магистрали 39 холодной воды с горячей водой 37 высокого давления. Подобным же образом вода в баке 15 с запасом холодной воды может быть доведена до требуемой температуры около 15°С через трубу 41 и питающую магистраль 39 холодной воды. Кроме того, на участке 9 с водяными баками приготовляется хладагент при температуре 2°С в баке 17, хранящем воду со льдом. Чтобы достигнуть этого, согласно изобретению используется сорбционная холодильная установка 19, которая получает тепловую энергию, в которой она нуждается, либо из бака 11 высокого давления с горячей водой, либо непосредственно из солнечных коллекторов 25. Из различных аккумулирующих баков трубы 43, 45 и 47 проходят через блок 27 управления к соответствующим нагрузкам.

В зависимости от установки селекторного клапана 29, нагретая жидкость проходит либо прямо через трубу 49, или от бака 11 высокого давления с горячей водой через трубу 51 к блоку 27. Блок 27 управления затем распределяет тепловую энергию, запасенную в горячей воде высокого давления, когда потребуется, к нагрузкам тепловой энергии пивоваренного завода 1. Если необходимо, путем смешивания с водой из других аккумулирующих баков 13, 15 и 17, требуемое количество тепловой энергии может быть индивидуально подведено к каждому элементу пивоваренного завода 1 с использованием объемного потока и/или температуры жидкости.

Таким образом, заторный котел 3 получает требуемую тепловую энергию через питающую трубу 53, фильтрационный чан 5 для сусла - через питающую трубу 55 и сусловарочный аппарат 7 - через питающую трубу 59. Подобным же образом система 21 Очистки В Процессе (CIP) снабжается тепловой энергией через трубу 59. Бутылочный участок 23, в частности, с оборудованием для чистки бутылок (не показано) снабжается через трубу 61. Необходимые возвратные трубы для жидкости не показаны на фиг.1 для большей ясности.

Конечно, также другие элементы, такие как, например, отопление здания, могут снабжаться тепловой энергией, когда требуется, от солнечных коллекторов 25. Кроме того, возможно, чтобы вместо горячей воды высокого давления, или в дополнение к ней, использовался генератор пара, чтобы снабжать, по меньшей мере, частично пивоваренный завод 1 тепловой энергией, используя пар, в особенности пар при высоких давлениях. Кроме того, возможно, чтобы, кроме нагревания жидкости для снабжения тепловой энергией, также использовались фотоэлектрические элементы для снабжения пивоваренного завода 1 электрической энергией.

Система солнечных коллекторов 25 в данном случае успешно монтируется на крыше пивоваренного завода 1 или на его стенах, потому что тогда не требуется дополнительного места для системы 25, работающей от солнца.

Фиг.2 показывает возможный вариант настоящего изобретения, где жидкость нагревается солнечными коллекторами 25, т.е. горячая вода высокого давления сначала проходит в тепловой аккумулятор, т.е. в бак 11 высокого давления с горячей водой, в котором вода циркулирует в контуре, так что горячая вода в баке 11 высокого давления может поддерживаться при температуре выше 100°С, например, 110°С-120°С. Из бака 11 высокого давления с горячей водой горячая вода высокого давления может затем подаваться в паровой котел 61, расположенный на заводе, после чего пар может подаваться к тепловым нагрузкам, которые требуют пара в качестве нагревательной среды, например, на участок варения пива.

Фиг.3 иллюстрирует концепцию, в которой существующий пивоваренный завод имеет источник тепла, отделенный от солнечных тепловых средств. Фиг.3 показывает основные устройства для производства пива, которые нуждаются в воде при самых разных температурах, как, например, дробилка 63 для солода, которая требует холодную воду и теплую воду от соответствующих баков с запасом холодной и теплой воды. Кроме того, показаны основные части цеха варки пива с заторным котлом 3, фильтровальным чаном 5 для сусла, нагревателем 64 сусла, температурным бустером 65, аппаратом 7 для варки сусла и змеевиком 8, которые, в основном, нуждаются в паре и/или горячей воде высокого давления как нагревательной среде. В качестве холодильной нагрузки змеевик, расположенный за охладителем 66 сусла, требует хладагента от бака 17 с запасом воды со льдом. Как можно видеть из фиг.3, отделенный источник тепла имеет солнечные коллекторы 25, где, как уже описано, горячая вода высокого давления запасается в тепловом аккумуляторе 11. Здесь, в качестве дополнительного бака к баку 62 с запасом горячей воды, который, например, снабжает нагреватель 64 чана для сусла тепловой энергией, имеется также тепловой аккумулятор для горячей воды высокого давления, нагретой солнечными коллекторами 25. Горячая вода высокого давления, которая запасена в тепловом аккумуляторе 11, снабжает, например, бустер 65 тепловой энергией, которая нагревает сусло далее до 100°С. Испарительный конденсатор обозначен как 67. Кроме того, заторный котел 3 снабжается тепловой энергией в виде пара и/или горячей водой высокого давления через тепловой аккумулятор 11.

Фиг.3 также иллюстрирует обычные трубы 80а для пара и 80b для конденсата, которые передают тепловую энергию к заторному котлу 3 и аппарату 7 для варки сусла. Источник тепла от солнечных коллекторов 25, как показано на фиг.3, отделен от обычного источника тепла в виде пара и горячей воды.

В отличие от предыдущего, фиг.4 показывает пример, в котором солнечный тепловой источник интегрирован в систему. Здесь тепловой аккумулятор 11, например стратифицированный аккумулирующий бак, выполняет функцию обычно используемого аккумулирующего бака 62 с горячей водой. Это означает, что здесь, например, горячая вода, которая подается к нагревателю 64 чана для сусла, используется непосредственно из теплового аккумулятора 11, т.е. из бака высокого давления с горячей водой. Горячая вода высокого давления для нагревателя 64 берется из бака 11 высокого давления с горячей водой, который является стратифицированным аккумулирующим баком, в его верхней части, подводится к нагревателю 64 и возвращается обратно к нижней части стратифицированного аккумулирующего бака 11. Для испарительного конденсатора 67 более холодная вода берется из бака 11 высокого давления с горячей водой, нагревается и возвращается назад к верхней части аккумулирующего бака 11. Устройство такого рода существенно упрощает конструкцию пивоваренного завода, потому что бак теплового аккумулятора может быть исключен.

Фиг.5 и 6 показывают полную концепцию пивоваренного завода с тепловыми нагрузками 69, которые нуждаются в паре, а также с тепловыми нагрузками 68, которые нуждаются в горячей воде, и холодильными нагрузками 76. Тепловые нагрузки, которые нуждаются в паре, включают, например, отдельные части в пивоваренном цехе, такие как аппарат 7 для варки сусла и заторный котел 3.

Помимо пивоваренного цеха, тепловые нагрузки, которые требуют горячей воды в качестве нагревательной среды, включают, например, оборудование 101 для чистки бутылок, чистки бочонков, фильтровальный участок и систему 21 Очистки В Процессе (CIP), а также некоторые нагрузки в пивоваренном цехе, такие как, например, заторный котел, нагреватель чана для сусла и т.д. Также на участке 9 с водяными баками аккумулирующий бак 13 с теплой водой нуждается в горячей воде.

Холодильные нагрузки, которые нуждаются, например, в воде со льдом в качестве хладагента, включают, например, бак 17 с водой со льдом, систему 66 охлаждения сусла, участки закваски, ферментации, помещения 24 для хранения, помещения 23 для фильтров и бака высокого давления.

Пивоваренный завод, показанный на фиг.5 и 6, имеет солнечные коллекторы 25, в частности солнечные коллекторы с вакуумными трубками, которые подают горячую воду высокого давления при температуре, по меньшей мере, 120°С, предпочтительно, при температуре 160°С-180°С. Солнечные коллекторы 25 производят горячую воду высокого давления как для тепловых нагрузок 69, которые требуют пар в качестве нагревательной среды, так и для тепловых нагрузок 68, которые нуждаются в горячей воде, и для абсорбционной холодильной системы 19, которая подает воду со льдом для холодильных нагрузок 76. Таким образом, все части покрываются солнечными коллекторами 25. Для снабжения горячей водой солнечные коллекторы 25 соединены с баком 11 высокого давления с горячей водой, так что горячая вода высокого давления, которая была нагрета прямо или косвенно солнечными коллекторами 25, циркулирует между солнечными коллекторами и баком высокого давления с горячей водой. Горячая вода высокого давления в баке 11 высокого давления с горячей водой, который является стратифицированным аккумулирующим баком, имеет температуру, которая, как можно видеть на фиг.5, например, уменьшается от 120°С до температуры, меньшей 120°С. Горячая вода высокого давления может быть затем передана через трубу 81 от верхней области бака высокого давления с горячей водой к тепловым нагрузкам 68, которые нуждаются в горячей воде. Горячая вода, которая охладилась, возвращается к баку 11 высокого давления с горячей водой в нижней области через трубу 82. Вместо пара в качестве нагревательной среды горячая вода высокого давления может подводиться прямо в контуре от бака 11 высокого давления с горячей водой к нагрузкам в пивоваренном цехе через трубу 98. Можно также подавать воду от бака 13 с горячей водой к нагрузкам в пивоваренном цехе через трубу 99.

Чтобы снабжать тепловые нагрузки 69, которые нуждаются в паре как нагревательной среде, горячая вода высокого давления подается через трубу 83 к теплообменнику 75, который затем передает воду высокого давления к релаксационному баку 72. В релаксационном баке 72 вода, нагретая солнечными коллекторами, присутствует в жидкой и парообразной фазах. Пар отводится из релаксационного бака через трубу 84 в верхней области и передается к пароструйному компрессору 71, после чего он попадает на тепловые нагрузки 69. Конденсат может, например, попасть в собирающий резервуар, и через трубу 88 - к высокоскоростному генератору пара. В нижней части релаксационного бака 72 ответвляется труба 85, которая ведет к трехходовому клапану 78, через который либо свежая вода, либо вода от релаксационного бака 72 может подаваться через теплообменник 75 к солнечным коллекторам 25.

Для снабжения абсорбционной холодильной установки 19 тепловой энергией горячая вода подается от тепловых коллекторов 25 через трубу 86 к абсорбционной холодильной установке 19, которая преобразует тепло для охлаждения известным способом. Также здесь жидкость или вода, нагретая солнечными коллекторами, циркулирует в контуре и возвращается к солнечным коллекторам 25 через трубу 87. Охлажденная вода запасается в холодильном аккумуляторе, например холодильном стратифицированном баке 90, и передается как вода со льдом к баку 17 для воды со льдом и к холодильным нагрузкам 76.

Завод также включает устройство 77, которое определяет, является ли энергия от солнечных коллекторов 25 достаточной, чтобы должным образом нагревать жидкость или воду и должным образом подавать необходимое тепло к тепловым и холодильным нагрузкам 69, 68, 76, которые снабжаются тепловой энергией от солнечных коллекторов. Устройство 77, которое может быть встроено в системный контроллер, может, например, сравнивать температуру в баке 11 высокого давления с горячей водой с некоторой установленной температурой, причем, если температура в баке 11 находится ниже установленного предела температуры, к высокоскоростному устройству 70 генерирования пара передается сигнал, который его включает. Однако возможно в альтернативном случае или дополнительно измерять энергию солнечной радиации, падающей на солнечные коллекторы 25, или измерять температуру прямо или косвенно нагретой жидкости, и, как объяснялось ранее, сравнивать ее с соответствующей установленной температурой. Таким образом, вариации в солнечной радиации могут быть компенсированы и таким образом облегчается равномерное и постоянное снабжение индивидуальных тепловых нагрузок тепловой энергией. Если устройство 77 обнаруживает, что требуется дополнительная тепловая энергия, то высокоскоростное устройство генерирования пара генерирует пар, который, например, вводится в нижнюю область аккумулятора высокого давления с горячей водой и циркулирует назад, чтобы повысить температуру в баке 11 до необходимого предела, пока температура в аккумуляторе 11 высокого давления с горячей водой снова не окажется в установленном заранее диапазоне, что определяется соответствующими датчиками, которые не показаны.

Высокоскоростное устройство 70 генерирования пара не только подает тепловую энергию к горячей воде, когда требуется, но также снабжает тепловые нагрузки 69, которые нуждаются в паре как нагревательной среде, дополнительной тепловой энергией, причем пар подается через трубу 87 к пароструйному компрессору 71 и затем к тепловым нагрузкам 69. Охлажденный конденсат возвращается через трубу 88, циркулируя к высокоскоростному устройству 70 генерирования пара. Таким образом, требуемая нехватка тепла компенсируется, когда требуется, т.е. при уменьшенной солнечной радиации или возросшем расходе тепла.

Так же, как особенно видно на фиг.5, дополнительная тепловая энергия в виде пара может подаваться посредством высокоскоростного устройства 70 генерирования пара через трубу 89 к абсорбционной холодильной установке, а конденсат может возвращаться через трубу 90 к устройству 70, так что достаточное количество тепла может быть превращено в холод.

Энергия высокоскоростного устройства 70 регулируется в зависимости от энергии от солнечных коллекторов 25 и в соответствии с потреблением соответствующих тепловых и холодильных нагрузок 69, 68, 76. На фиг.5 и 6 показано только одно устройство 70, которое снабжает как тепловые нагрузки 69, 68, так и холодильные нагрузки 76. Однако возможно, что будут существовать несколько соответствующих высокоскоростных генераторов пара, которые будут по отдельности управляться устройством 77.

Высокоскоростное устройство для генерирования пара согласно изобретению отличается тем, что оно имеет почти оперативную готовность с уменьшенным периодом нагревания. Это особенно важно, потому что высокоскоростной генератор пара используется здесь как резервный или как генератор пара при пиковой нагрузке. Рабочий принцип высокоскоростного генератора пара основан на принципе водопроводной трубы, в которой вода, которая проходит через нее, нагревается за один проход и испаряется. Благодаря конструкции водопроводной трубы, без определенного места для пара, содержание воды относительно низкое. Вода быстро превращается в пар. Таким образом, нет потерь при простое, таких как случаются, например, с котлами с топкой и дымогарными трубами. Высокоскоростной генератор пара может иметь встроенную топку, которая, в свою очередь, может работать, используя альтернативные виды топлива 91. Высокоскоростной генератор пара может производить от 80 до 2000 кг пара в час.

Высокоскоростное устройство 70 для генерирования пара успешно работает при сжигании возобновляемых источников энергии, таких, как например масло из семян рапса, биогаз и т.д. Например, высокоскоростное устройство для генерирования пара может также работать от парогенераторной установки, использующей биомассу, чтобы оставаться независимым от обычных источников энергии.

Благодаря тому, что жидкость или вода нагревается до высоких температур свыше 120°С, что, в частности, может быть успешно реализовано с солнечными коллекторами 25 на вакуумных трубках, можно одновременно снабжать разные тепловые нагрузки 69, 68, 76, 19 соответствующей тепловой энергией, а также учитывать вариации энергии через высокоскоростное устройство генерирования пара.

Упомянутые выше варианты описаны в связи с водой в качестве жидкости, но они не ограничиваются водой.