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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abluftsystem. Insbesondere betrifft
die Erfindung ein Abluftsystem für Großküchen
und Schnellrestaurants, um die bei einer Vielzahl von Kochstellen
anfallende Abluft abzuführen.
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Hintergrund der Erfindung
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In
Großküchen und Schnellrestaurants sind üblicherweise
mehrere verschiedene Kochstellen für die Zubereitung unterschiedlicher
Nahrungsmittel vorhanden. Oftmals gibt es voneinander getrennte Kochstellen,
wo Nahrungsmittel frittiert, gebraten oder nur warm gehalten werden.
Offensichtlich unterscheidet sich die bei diesen unterschiedlichen
Kochstellen entstehende Abluft hinsichtlich des Volumens und der
Zusammensetzung. Während die Abluft, die bei einer Kochstelle
anfällt, bei der Nahrungsmittel frittiert werden, im Wesentlichen
mit Tröpfchen der Frittierflüssigkeit, üblicherweise
ein Nahrungsmittelöl, verschmutzt ist, ist die Abluft,
die bei einer Kochstelle anfällt, bei der Nahrungsmittel
und insbesondere Fleisch gebraten werden, ferner mit tierischen
Fetten durchsetzt.
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Bei
bekannten Abluftsystemen wird die Abluft aller Kochstellen im Wesentlichen
mittels eines einzelnen Abzuges und Gebläses abgeführt.
Ein derartiges System wird beispielsweise in der
US 2,813,477 beschrieben. Derartige
Systeme sind nicht dazu geeignet, an das Volumen und die Zusammensetzung
der anfallenden Abluft einzelner Kochstellen bedarfsspezifisch individuell
angepasst zu werden, und erlauben somit keinen energieeffizienten
Betrieb. Insbesondere im gewerblichen Betrieb, wo bei hohen Luftwechselraten
große Mengen an verbrauchter, warmer Raumluft anfallen
und abgeführt werden müssen, entstehen enorme
Energiekosten, da kalte Frischluft dem Raum oftmals erwärmt
wieder zugeführt werden muss.
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Ferner
besteht bei bekannten Abluftsystemen das Problem, dass aufgrund
des Einsatzes von Filtern diese mit der Zeit verstopfen können,
was leistungsmindernd und geräuschfördernd wirkt.
Mit anderen Worten, die effektive Saugleistung des Abluftsystems
nimmt mit der Zeit ab, wobei dieser Effekt mit zunehmender Verschmutzung
des Filters überproportional ansteigt.
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Demgemäß ist
es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abluftsystem insbesondere
für Großküchen und Schnellrestaurants
bereitzustellen, das die vorstehend erwähnten, bekannten
Abluftsystemen anhaftenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abluftsystem
zu schaffen, bei dem die Menge der ungenutzten ausgeblasenen Abluft
verringert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird durch ein Abluftsystem gemäß Anspruch
1 gelöst. Das Abluftsystem umfasst wenigstens zwei separate
Abzugseinrichtungen, die über eine geeignete Verrohrung
Abluft in ein gemeinsames Sammelrohr abführen können,
sowie einen Drucksensor, der den Druck in dem Sammelrohr misst und
an eine zentrale Steuereinheit übermittelt.
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Wesentlich
für die Erfindung ist, dass das Abluftsystem ferner Stellglieder,
vorzugsweise wenigstens zwei Drosselklappen und ein Abzugsgebläse,
in fluider Kommunikation mit den Abzugseinrichtungen und dem Sammelrohr
zum Verstellen des Abluftvolumenstroms, der jeweils durch die Stellglieder hindurch
tritt, umfasst, wobei die Stellglieder von der zentralen Steuereinheit
derart geregelt werden, dass der von dem Drucksensor in dem Sammelrohr
gemessene Druck einem vorbestimmten Regeldruck entspricht. Hierdurch
ist eine bedarfsgerechte Einstellung der Menge bzw. des Volumens
der von einer Kochstelle abzuführenden Abluft möglich,
wodurch die Menge unnötigerweise abgeführter Abluft
reduziert wird und somit Energiekosten eingespart werden.
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Weitere
Vorteile der Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich
aus der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung, den
Merkmalen der Unteransprüche und der Zeichnung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abluftsystems.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Die
Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert werden.
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Abluftsystems 10 beispielsweise für eine Großküche
oder ein Schnellrestaurant mit drei Kochstellen 11a, 11b und 11c.
Anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung wird der Fachmann
jedoch erkennen, dass ein erfindungsgemäßes Abluftsystem
ebenso für eine Großküche oder ein Schnellrestaurant
mit zwei oder mehr als drei Kochstellen ausgestaltet sein kann.
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Wie
sich dies
1 entnehmen lässt,
ist über jeder Kochstelle
11a,
11b und
11c eine
entsprechende Abzugshaube
12a,
12b und
12c angeordnet. Diese
können beispielsweise an der Decke
13 (in
1 durch
die dick gestrichelte Linie angedeutet) und/oder an einer Seitenwand
des Raumes angebracht sein, in dem sich die Kochstellen
11a,
11b und
11c befinden.
Selbstverständlich können die Kochstellen und
die Dunstabzugshauben auch über mehrere Räume
verteilt sein. Die Abzugshauben
12a,
12b und
12c weisen
selber kein Gebläse auf, sondern sorgen aufgrund einer
geeigneten Führung (vorzugsweise einer mindestens zweifachen
Umlenkung, wie diese beispielsweise in der
EP 1 502 057 beschrieben wird) des
Abluftstroms für eine gründliche Reinigung der
von den Kochstellen
11a,
11b und
11c eingesogenen
Abluftströme.
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Die
Abzugshauben 12a, 12b und 12c stehen jeweils über
eine geeignete Verrohrung mit einen einstellbaren bzw. regelbaren
Stellglied, vorzugsweise einer Drosselklappe oder einem vergleichbaren Drosselelement, 14a, 14b und 14c in
fluider Kommunikation, mit denen sich jeweils der durch jedes Stellglied
durchtretende Volumenstrom verstellen lässt, wie dies nachstehend
im Zusammenhang mit der Betriebsweise des erfindungsgemäßen
Abluftsystems 10 detaillierter beschrieben wird. Die Drosselklappen 14a, 14b und 14c wiederum
stehen über eine geeignete Verrohrung mit einem Sammelrohr 15 in
fluider Kommunikation. Wie der Fachmann erkennt, sollte der Querschnittsdurchmesser
des Sammelrohrs 15 so gewählt sein, dass das Sammelrohr 15 die
von den Dunstabzugshauben 12a, 12b und 12c über
die Drosselklappen 14a, 14b und 14c zugeführte
Abluft abführen kann. In dem Sammelrohr 15 ist
wenigstens ein Drucksensor 16 derart angeordnet, dass dieser den
Druck in dem von den Abzugshauben 12a, 12b und 12c zugeführten
Abluftstrom in dem Sammelrohr 15 bestimmen kann. Diese
Druckmessungen werden an eine Steuereinheit 40 übermittelt,
die nachstehend detaillierter beschrieben wird.
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Vorzugsweise
weist jede Abzugshaube 12a, 12b und 12c ein
Bedienfeld auf. Das Bedienfeld kann als Folientastatur mit mehreren
Tastknöpfen (beispielsweise Leistungsstufen 0 bis 4) und
einer entsprechenden Anzahl von LEDs ausgestaltet sein, die über
den Betriebszustand der Abzugshaube informieren. Weiter bevorzugt
weist jede Abzugshaube 12a, 12b und 12c eine
eigene Kochstellenbeleuchtung auf, mit der die sich unter der Abzughaube
befindende Kochstelle ausgeleuchtet werden kann. Optional kann ein
Temperaturfühler bzw. Temperatursensor derart in dem Sammelrohr 15 angeordnet sein,
dass die Temperatur des Abluftstroms bestimmt werden kann. Weiter
bevorzugt können einzelne Abzugshauben in Gruppen zusammengefasst
werden, so dass bei der Ansteuerung einer Abzugshaube der Gruppe,
sei es mittels der zentralen Steuereinheit 40 oder sei
es mittels des Bedienfeldes dieser Abzugshaube, ebenso die weiteren
Abzugshauben dieser Gruppe angesteuert werden.
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Die
Abführung der Abluft über die Abzugshauben 12a, 12b und 12c,
die Drosselklappen 14a, 14b und 14c und
das Sammelrohr 15 erfolgt letztendlich durch einen von
einem weiteren Stellglied 20, vorzugsweise einem Abluftgebläse
mit frequenzgeregeltem Antrieb, auf eine bekannte Art und Weise
erzeugten Unterdruck. Das Abluftgebläse 20 steht über eine
geeignete Verrohrung in fluider Kommunikation mit dem Sammelrohr 15.
Zwischen dem Abluftgebläse 20 und dem Sammelrohr 15 kann
noch ein bekannter Geruchsvernichter 18 zwischen geschaltet sein
und auf den Abluftstrom einwirken.
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Stromabwärts
des Abluftgebläses 20 befindet sich in dem erfindungsgemäßen
Abluftsystem 10 ein Bypass- bzw. Zwei-Wege-Ventil 22.
Dieses Bypass-Ventil 22 ermöglicht es, die diesem
zugeführte Abluft auf die zwei von diesem stromabwärts
sich fortsetzenden Rohre, von denen das eine in einer Außenöffnung 26b endet
und das andere zunächst durch einen Wärmetauscher 24 verläuft
und erst anschließend in einer Außenöffnung 26a endet,
zu verteilen, und zwar in einem kontinuierlich ver änderbaren
Verhältnis. Mit anderen Worten, mittels des Bypass-Ventils 22 ist
es beispielsweise möglich, die diesem zugeführte
Abluft zu 100% der Außenöffnung 26b zuzuführen,
zu 50% der Außenöffnung 26b und zu 50%
dem Wärmetauscher 24 bzw. der Außenöffnung 26a zuzuführen
oder zu 100% dem Wärmetauscher 24 bzw. der Außenöffnung 26a zuzuführen. Dieses
durch das Bypass-Ventil 22 bewirkte Verhältnis
lässt sich mittels der Steuereinheit 40 regeln.
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Der
ebenfalls von der zentralen Steuereinheit 40 ansteuerbare
Wärmetauscher 24 ist insbesondere dazu ausgestaltet,
die in der abgeführten Abluft enthaltene Wärmeenergie
nutzbar zu machen.
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Damit
in dem Raum, in dem sich die Kochstellen 11a, 11b und 11c und
somit die Abzugshauben 12a, 12b und 12c befinden,
aufgrund der über die Außenöffnungen 26a und 26b abgeführten
Abluft kein Unterdruck entsteht, weist das erfindungsgemäße
Abluftsystem 10 ferner ein Zuluftgebläse 30 mit frequenzgeregeltem
Antrieb auf. Aufgrund eines durch das Zuluftgebläse 30 in
bekannter Art und Weise ausgebildeten Unterdrucks wird Außenluft
bzw. Zuluft über einer in einer Außenwand 27 ausgebildete
Außenöffnung 28 angesaugt. Diese Zuluft
kann beispielsweise im Winter über eine geeignete Verrohrung
durch den Wärmetauscher 24 geführt werden und
durch das Zuluftgebläse 30 durchtreten, um sodann über
eine geeignete Verrohrung und die Innenöffnung 32 in
den Raum eingebracht zu werden, in dem sich die Dunstabzugshauben 12a, 12b und 12c befinden.
Im Sommer erfolgt die Zuführung der Zuluft vorzugsweise
nicht über den Wärmetauscher 24. Dies
kann wie im Fall der Abluft durch eine weitere Außenöffnung
und ein weiteres Bypass-Ventil (nicht dargestellt) erreicht werden.
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Mittels
des Wärmetauschers 24 ist es möglich,
insbesondere im Winter die über die Außenöffnung
durch das Zuluftgebläse 30 eingesogene kalte Außenluft
durch die ebenfalls durch den Wärmetauscher 24 geführte
warme Abluft vorzuwärmen, was zu einer bedeutenden Einsparung
von Energiekosten führen kann. Im Sommer wird die Abluft
mittels des Bypass-Ventils 22 über die Außenöffnung 26b direkt nach
außen abgeführt.
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Das
erfindungsgemäße Abluftsystem 10 kann
optional eine Brandschutzanlage 34 umfassen, die aus einem
Rauchmelder, einer Brandschutzklappe und/oder ähnlichen,
dem Fachmann bekannten Vorrichtungen besteht.
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Wie
bereits vorstehend mehrfach angedeutet, umfasst das erfindungsgemäße
Abluftsystem 10 ferner eine zentrale Steuereinheit 40.
Die Steuereinheit 40 ist über Steuerleitungen
mit den einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen
Abluftsystems 10 verbunden, mit denen Daten, wie beispielsweise
Druck, Temperatur oder anderer Betriebsdaten, erfasst werden können
und/oder die einzelnen Komponenten von der Steuereinheit 40 zentral
angesteuert werden können. Der Übersichtlichkeit
halber sind in 1 lediglich drei derartiger
Steuerleitungen als dünn gestrichelte Linien dargestellt,
die die Steuereinheit 40 mit der Drosselklappe 14a,
dem Drucksensor 16 und dem Abluftgebläse 20 verbinden.
Der Fachmann erkennt jedoch, dass ähnliche Steuerleitungen
für die Verbindung der Steuereinheit 40 mit den übri gen
Komponenten des erfindungsgemäßen Abluftsystems 10 sorgen.
Die Steuereinheit 40 kann mit einem PC kommunizieren, auf
dem sich ein Benutzer mittels einer graphischen Benutzoberfläche den
aktuellen Zustand des Abluftsystems 10 graphisch anzeigen
lassen kann. Ferner ist die Steuereinheit 40 vorzugsweise
dazu ausgestaltet, mittels einer Fernwartung bedient bzw. überwacht
zu werden.
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Mittels
der zentralen Steuereinheit 40 kann das erfindungsgemäße
Abluftsystem 10 vor dem regelmäßigen
Betrieb einmalig folgendermaßen justiert werden. Alle Dunstabzugshauben 12a, 12b und 12c des
Abluftsystems 10 sind über die Verrohrung mit dem
Abluftgebläse 20 verbunden, wobei jedoch die Drosselklappen 14a, 14b und 14c jeder
Abzugshaube 12a, 12b und 12c verschlossen
sind, d. h. keinen Luftstrom durchlassen. Zunächst wird
in dem Abluftsystem 10 die Abzugshaube mit dem größten
Druckabfall ermittelt, der insbesondere durch den Druckabfall bzw.
Druckverlust an der Haube selbst und durch die Länge und
die Eigenschaften der Verrohrung von dieser Haube zum Gebläse
entsteht. Hierbei handelt es sich meistens um diejenige Abzugshaube,
die den weitesten Weg zum Abluftgebläse 20 aufweist
und bei der es somit am aufwändigsten ist, eine bestimmte
Abluftmenge abzuführen. Diese Abzugshaube wird auf die
maximale Stufe eingestellt (z. B. Stufe 4). Diese Einstellung wird
an die zentrale Steuereinheit 40 weitergeleitet, die in
Reaktion darauf diejenige Drosselklappe vollständig öffnet,
die mit der Abzugshaube verbunden ist, die auf die maximale Stufe
eingestellt worden ist.
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Mit
dieser Einstellung stellt sich ein bestimmter Volumenstrom ein.
Die Leistung bzw. Drehzahl des Abluftgebläses 20 wird
nun so lange erhöht, bis sich die gewünschte Abluftmenge
einstellt, d. h. bis eine bestimmte Abluftmenge pro Zeiteinheit
von der ausgewählten, maximal eingestellten Abzugshaube über
das Abluftgebläse 20 nach außen abgeführt wird.
Diesem Volumenstrom entspricht ein von dem Drucksensor 16 gemessener
Druck. Bei dem Drucksensor 16 handelt es sich vorzugsweise
um einen Druckwandler, der dazu ausgestaltet ist, Drücke
in einem Bereich von bis zu 1000 Pa zu erfassen. Der Drucksensor 16 übermittelt
den gemessenen Druck an die zentrale Steuereinheit 40,
die diesen Druck als Regelgröße bzw. Regeldruck
verwendet.
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Nachdem
die vorstehend beschriebene Justierung einmalig vorgenommen worden
ist und somit der Regeldruck bestimmt worden ist, lässt
sich das erfindungsgemäße Abluftsystem 10 folgendermaßen betreiben.
Sobald eine Dunstabzugshaube eingeschaltet wird, wird das Abluftgebläse 20 durch
die zentrale Steuereinheit 40 derart in Betrieb gesetzt, dass
der Druck in dem Sammelrohr 15 konstant dem Regeldruck
(d. h. der Regelgröße), beispielsweise einem Druck
von 200 Pa, entspricht. Je nach der gewählten Leistungsstufe
einer Abzugshaube 12a, 12b und 12c stellt
die zentrale Steuerung 40 die jeweils entsprechende Drosselklappe 14a, 14b und 14c derart
ein, dass ein bestimmter Volumenstrom ermöglicht wird.
Wird nun eine weitere Abzugshaube eingeschaltet, mit der Folge,
dass die Steuerung 40 ebenfalls die entsprechende Drosselklappe öffnet,
dann fällt der Druck in der Verrohrung und insbesondere dem
Sammelrohr 15 ab. Dieser Druckabfall wird von dem Drucksensor 16 und
der mit diesem verbundenen zentralen Steuereinheit 40 registriert,
woraufhin die zentrale Steuereinheit 40 die Drehzahl des
Abluftgebläses 20 derart erhöht, dass
der Regeldruck, beispielsweise 200 Pa, wieder hergestellt wird.
Auf diese Art und Weise können alle weiteren Abzugshauben
dazu geschaltet und/oder ausgeschaltet werden. Aufgrund des Feedbacks
des Drucksensors 16 regelt die zentrale Steuerung 40 die
Leistung bzw. Drehzahl des Abluftgebläses 20 derart,
dass immer der Regeldruck konstant gehalten wird.
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Neben
den vorstehen erwähnten Betriebsdaten, wie Druck und Temperatur,
können beispielsweise die Betriebs- bzw. Einschaltdauern
der einzelnen Abzugshauben, die haubenspezifischen Abluftmengen
als Funktion der Zeit, die haubenspezifische Ablufttemperatur als
Funktion der Zeit, die in der Abluft enthaltene thermische Energie
als Funktion der Zeit, der kumulierte Wert der in der Abluft enthaltenen thermischen
Energie und dergleichen durch entsprechende Sensoren erfasst und
zur Auswertung an die zentrale Steuereinheit 40 weitergeleitet
werden. Vorzugsweise werden die erfassten Betriebsdaten für
6 Monate von der zentralen Steuereinheit 40 gespeichert
werden. Eine Speicherung der Daten kann beispielsweise alle 30 Minuten
erfolgen.
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Im
Falle einer Überhitzung der Abluft wird ein Signal durch
einen entsprechenden Temperatursensor erfasst und an die Brandschutzanlage 34 weitergegeben.
Ferner sind vorzugsweise Temperatursensoren zur Messung der Temperatur
des Innenluft und der Außenluft vorgesehen. Bei einer Überhitzung
des erfindungsgemäßen Abluftsystems 10 sollte
eine automatische Abschaltung durch die zentrale Steuereinheit 40 erfolgen.
Die Überwachung erfolgt dabei durch die Brandschutzanlage 34,
die im Brandfall ein Signal an die zentrale Steuereinheit 40 übermittelt, das
eine automatische Abschaltung des Abluftsystems 10 bewirkt.
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Die
vorstehende gegenständliche Beschreibung der Erfindung
dient nur Erläuterungszwecken. Die Erfindung ist keinesfalls
auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt,
sondern kann von einem Fachmann auf eine ihm zweckmäßig
erscheinende Weise an individuelle Betriebsanforderungen angepaßt
sein, die möglicherweise von beschriebenen Betriebsbedingungen
abweichen. Insbesondere sollte der Fachmann erkennen, dass, obgleich
vorstehend separate Abzugshauben beschrieben worden sind, die jeweils
einer Drosselklappe bzw. einem separaten Abluftgebläse
zugeordnet sind, es ebenso vorstellbar ist, dass größeren
Dunstabzugshauben, die mehrere Kochstellen abdecken, auch mehrere Drosselklappen
bzw. separate Abluftgebläse zugeordnet sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2813477 [0003]
- - EP 1502057 [0012]