[0001] 本发明属于乳制品加工领域，具体涉及一种为乳制品生产系统提供热量和冷量的二氧化碳热泵系统。

[0002] 随着我国经济的快速发展，每天需要消耗大量的能源，大量的能源消耗势必会对环境造成严重的影响，目前，我国的环境问题日益严重，因大量能源消耗引起的雾霾，臭氧层破坏等问题，已经严重威胁到人们的健康。因此，在各种生产过程中，我们亟待找到一种节能环保的能源供应方式。

[0003] 通常，乳制品加工厂需要使用的能源包括：热能、电能和水。在乳制品加工业中，一般包括预热、杀菌、冷却和冷藏步骤，杀菌一般采用高温杀菌，然而，预热和杀菌需要的热量是由锅炉燃烧天然气而提供的，冷却和冷藏需要的冷量是由电动HFC(氟利昂)制冷系统提供的。据统计，在乳制品行业中，天然气和电能消耗的费用分别占总成本的32％和40％，并且每生产1Kg的乳制品排放50～100g二氧化碳到空气中。众所周知，氟利昂对大气层中的臭氧层破坏力很强，因此，人们在制冷系统中应尽量避免使用氟利昂和氯氟烃类会对臭氧层造成破坏的制冷剂，并且，在乳制品加工中使用的电能，有31％的用电量是用于制冷的。因此，我们需要一种节能环保并且能够供应足够热量和制冷的系统。

[0012] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的二氧化碳热泵系统作具体阐述。

[0013] 图1是本发明的实施例中二氧化碳热泵系统的结构示意图。

[0014] 如图1所示，二氧化碳热泵系统100用于提供乳制品生产系统中所需的热量和冷量，并且具有节能和环保的效果。乳制品生产系统包含：灭菌装置200、预热装置300、冷却装置400、冷藏装置500。

[0015] 灭菌装置200用于为乳制品进行杀菌处理，预热装置300用于对乳制品进行预热，冷却装置400用于对乳制品进行冷却，冷藏装置500用于对乳制品进行冷藏。

[0016] 二氧化碳热泵系统100包含：压缩机110、供热部120以及制冷部130。

[0017] 压缩机110用于将二氧化碳进行压缩成为高温高压二氧化碳。

[0018] 供热部120包含：第一进水管121、第一冷却器122、第二进水管123、第二冷却器124、第一热交换器125、第一出水管126和第二出水管127。

[0019] 第一进水管121与第一冷却器122的进水口相连接，用于向第一冷却器122引入第一冷却水。第一出水管126的一端与第一冷却器122的出水口相连接，另一端与灭菌装置200相连接，用于将第一冷却器122内的热水引到灭菌装置200。第一冷却器122的进气口与压缩机110的出气口相连接，第一冷却器122的出气口与第一热交换器125的进气口a连接，第一热交换器125的出气口b与第二冷却器124的进气口连接。第二进水管123与第二冷却器124的进水口相连接，用于向第二冷却器引入第二冷却水。第二出水管127的一端与第二冷却器124的出水口相连接，另一端与预热装置300相连接，用于将第二冷却器124内的温水引到预热装置300。

[0020] 制冷部130包含：节流阀131、蒸发器132、第三进水管133、第一热交换器134和第三出水管135。

[0021] 第一热交换器134的进气口e与第二冷却器124的出气口连接，第一热交换器134的出气口g与节流阀131连接，节流阀131安装在蒸发器132的进气口端，节流阀131用于对流经其的二氧化碳进行节流减压。第三进水管133与蒸发器132的进水口连接，用于向蒸发器132引入冷媒水。蒸发器132的出气口与第一热交换器134的进气口h连接。第三出水管135的一端与蒸发器132的出水口连接，另一端与冷却装置400和冷藏装置500连接，用于将蒸发器132内的冷水引到冷却装置400和冷藏装置500。

[0022] 第一热交换器134的出气口f与第一热交换器125的进气口d连接，第一热交换器125的出气口c与压缩机110的进气口相连接。

[0023] 压缩机110排出的高温高压二氧化碳进入第一冷却器122，高温高压二氧化碳被第一冷却器122内的第一冷却水冷却成中温二氧化碳，同时，第一冷却水被加热成为热水或者蒸汽，热水或者蒸汽从第一出水管126排出进入灭菌装置200，为灭菌装置200提供热量，从而对乳制品进行灭菌。

[0024] 从第一冷却器122出来的第一冷却水能够被加热到95℃，满足乳制品灭菌的需求。当然，第一冷却水被加热的温度不仅限于95℃，可以根据生产的需要进行调整。

[0025] 从第一冷却器122排出的中温二氧化碳从进气口a进入第一热交换器125，从出气口b排出，然后进入第二冷却器124，中温二氧化碳被第二冷却器124内的第二冷却水冷却成低温二氧化碳，同时，第二冷却水被加热成为温水，温水从第二出水管127排出进入预热装置300，为与预热装置300提供热量，从而为乳制品进行预热。

[0026] 从第二冷却器124出来的第二冷却水能够被加热到50℃，满足对乳制品预热的需求。当然，第二冷却水被加热的温度不仅限于50℃，可以根据生产的需要进行调整。

[0027] 从第二冷却器124排出的低温二氧化碳从进气口e进入第二热交换器134，从出气口g排出，然后通过节流阀131的节流减压后进入蒸发器132内。其中，低温二氧化碳经过节流阀131的节流后，变为低压二氧化碳，并且此时的低压二氧化碳为两相状态，两相状态的低压二氧化碳在蒸发器132内蒸发，从而吸收从第三进水管133进入蒸发器132内的冷媒水的热量，冷媒水被吸收热量后变为冷水，冷水从第三出水管135排出进入冷却装置400和冷藏装置500，为冷却装置400和冷藏装置500制冷。

[0028] 从蒸发器132出来的冷水能够被降低到4℃，满足制冷的需求。当然，冷水的温度不仅限于4℃，可以根据生产的需要进行调整。

[0029] 从蒸发器132排出的低压二氧化碳从进气口h再次进入第二热交换器134，流经第二换热器134后，从出气口f排出。低压二氧化碳流经第二热交换器134时将流经第二热交换器134的低温二氧化碳进行降温，进一步降低了进入节流阀131的低温二氧化碳的温度，从而提高二氧化碳热泵系统的制冷COP。

[0030] 从第二热交换器134的出气口f排出的低压二氧化碳从进气口d进入第一热交换器125，流经第一换热器125后，从出气口c排出。低压的二氧化碳流经第一换热器125时被中温二氧化碳加热，提高了进入压缩机110的低压二氧化碳的温度，从而提高了二氧化碳热泵系统系统的加热COP。

[0031] 然后，压缩机110将从第一热交换器125的出气口c排出的低压二氧化碳进行压缩后排出高温高压的二氧化碳，如此循环进行。

[0032] 实施例的作用与效果

[0033] 根据本实施例所涉及的二氧化碳热泵系统，因为第一冷却器能将第一冷却水变为热水，热水引入灭菌装置，对乳制品进行灭菌处理，第二冷却器能将第二冷却水变为温水，温水引入预热装置，对乳制品进行预热，蒸发器能将冷媒水变为冷水，冷水被引入冷却装置和冷藏装置，从而对乳制品进行冷却和冷藏，并且，第一冷却器与第二冷却器之间设有第一热交换器，第二冷却器与节流阀之间设有第二热交换器，提高了二氧化碳热泵系统的制热性能系数和制冷性能系数，并且二氧化碳对环境基本没有什么破坏性，来源广泛、价格低廉，因此本发明的二氧化碳热泵系统的热泵效率高，为乳制品加工系统提供热量和冷量时不仅能够节能，而且还环保。

[0034] 上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

[0035] 上述实施例中第一出水管与灭菌装置相连接，用于为乳制品灭菌提供热量，第二出水管与预热装置相连接，用于给乳制品进行预热提供能量。在本发明的二氧化碳热泵系统中也可以在第一出水管上设置有第一旁通阀，在第二出水管上设置有第二旁通阀，通过第一旁通阀和第二旁通阀可以分别将热水和温水引入生活用水系统，为员工提供生活热水，或者引入附近宾馆的热水系统，为宾馆提供生活热水。