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Die
Erfindung betrifft ein Gargerät, insbesondere ein gewerbliches
Gargerät, und ein Verfahren zum Verdampfen von Trinkwasser
in einem Gargerät.
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Gewerbliche
Gargeräte sind beispielsweise in der Form von Heißluftdämpfern
bekannt.
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Beim
gewerblichen Einsatz von Gargeräten werden erhebliche laufende
Kosten durch die Raumlufttechnik verursacht. Die Raumlufttechnik
muss für die Maximalbelastung dimensioniert sein, und meist verfügt
ein Betrieb im gewerblichen Bereich gleich über mehrere
Gargeräte.
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Um
die Kosten zu reduzieren, wurde der Vorschlag unterbreitet, das
Trinkwasser für den Verdampfer vorzuwärmen, und
zwar über einen Wärmetauscher am Kondensator des
Geräts. Dafür wurde das Trinkwasser durch den
Kondensator geführt. Da somit Trinkwasser durch Abwasser
geführt wird, musste aus rechtlichen Gründen meist
eine doppelte Leitung verwendet werden. Diese hat den Wärmeübergang
behindert.
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Der
Erfindung hegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Gargerät
zur Verfügung zu stellen.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung löst diese Aufgabe ein
Gargerät mit einem Abwärmenutzungssystem zum Vorwärmen
von Trinkwasser, wobei das Abwärmenutzungssystem einen
ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher
und einen Speicher aufweist, wobei der erste Wärmetauscher
an einem Heißbereich des Gargeräts angeordnet
ist und über eine erste Leitung den Speicher speist, und
wobei der zweite Wärmetauscher an einer Trinkwasserleitung
angeordnet ist und über eine zweite Leitung vom Speicher
gespeist wird.
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Diese
Lösung macht es möglich, die bei einem Gargerät
ohnehin vorhandene Wärme an einem Heißbereich
abzugreifen und zum Vorwärmen des zu verdampfenden Trinkwasser
zu nutzen.
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Begrifflich
sei erläutert, dass als ein „Heißbereich” jedweder
Bereich genutzt werden kann, der sich im Betrieb deutlich über
Raumtemperatur aufwärmt. Insbesondere sei an Bereiche gedacht,
welche mindestens eine Temperatur von 40°C oder 50°C oder
mehr annehmen. Besonders sei an einen Abdampfstutzen, einen Abgasstutzen
oder einen Kondensator gedacht. Bei Elektrogeräten findet
sich in der Regel nur ein Abdampfstutzen. Bei Gasgeräten findet
sich zusätzlich ein Abgasstutzen, wobei sich letzterer
oft bis etwa 250°C aufheizt. Am Kondensator im Gerät
treten regelmäßig Temperaturen um 80°C
auf.
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Der
erste Wärmetauscher nutzt somit die nicht benutzte Wärme
des Gargeräts und heizt ein Speichermedium auf, wobei dieses
bevorzugt flüssig ist und insbesondere Öl oder
Wasser sein kann. Dieses kann über die erste Leitung vom
ersten Wärmetauscher zum Speicher gelangen, sodass im Speicher
die Wärmeenergie speicherbar ist.
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Wärmetauscher
sind hinreichend bekannt. Bevorzugte Ausführungsformen
sind ein ummanteltes, doppelwandiges Rohr oder ein Rohr, welches
in Form einer Heizschlange umwunden ist.
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Zwischen
dem Speicher und dem zweiten Wärmetauscher an der Trinkwasserleitung
führt die zweite Leitung das Speichermedium oder ein separates
Wärmetransportmedium, sodass die Wärme gezielt
an das zum Gargerät fließende Trinkwasser abgegeben
werden kann.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Elemente nicht notwendigerweise
an einem einzigen Wärmetauscher vorhanden sein müssen.
So kann der erste Wärmetauscher beispielsweise an einem
Sammel-Abdampfstutzen oder Sammel-Abgasstutzen angeordnet sein,
der Speicher kann ein Speicher mit Verbindung zu mehreren Gargeräten
oder Heißbereichen sein, und/oder der zweite Wärmetauscher
kann an einer Trinkwasserzuführung zu einem einzelnen Gargerät
oder zu einem sammelnden Warmwasserspeichertank für ein
Gargerät oder für mehrere Gargeräte angeordnet
sein.
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Bevorzugt
weisen die erste und/oder die zweite Fluidleitung eine Pumpe auf,
wobei die zweite Leitung hiervon unabhängig bevorzugt einen
Temperaturmesser am Rücklauf aufweist. Hiermit lässt
sich ein Mess- und Regelsystem installieren, welches das zulaufende
Trinkwasser auf eine genau vorbestimmte Temperatur aufheizt.
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Als
Speichermedium kommt bevorzugt Öl in Betracht, weil dieses
bei geeigneter Auswahl eine höhere Siedetemperatur als
Wasser hat.
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Der
Kreislauf vom ersten Wärmetauscher zum Speicher kann separat
vom Speichermedium gehalten werden, wobei in diesem Fall für
einen Wärmetausch zwischen dem ersten Kreislauf und dem Speichermedium
Sorge getragen werden muss. Bevorzugt ist allerdings ein Speichermedium
im Speicher und verbunden im ersten Wärmetauscher umlaufend.
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Der
zweite Kreislauf, hin zum zweiten Wärmetauscher, kann analog
ebenfalls separat vom Speichermedium oder mit diesem eins sein.
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Bevorzugt
läuft im ersten Wärmetauscher und im Speicher Öl
um, im zweiten Kreislauf, also zum zweiten Wärmetauscher,
hingegen Wasser.
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Zum
Erwärmen von Trinkwasser wird bevorzugt ein doppelwandiger
Wärmetauscher oder ein Luft-Wasser-Wärmetauscher
eingesetzt.
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Auch
hier sei betont, dass nicht notwendigerweise die Abwärme
eines einzelnen Gargeräts zum Vorwärmen und Garprozessführen
im selben Gargerät genutzt werden muss. Vielmehr ist es
möglich, eine Energieeinspeisung in andere Gargeräte
durchzuführen.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe
ein Verfahren zum Erwärmen von Trinkwasser in einem Gargerät
zum Führen eines Garprozesses, wobei über ein
Abwärmenutzungssystem ein Speicher mit Energie von einem ersten
Wärmetauscher an einem Heißbereich eines Gargeräts
erwärmt wird und das Trinkwasser anschließend
mittels eines zweiten Wärmetauschers mit Energie aus dem
Speicher vorgewärmt wird.
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Nach
einem dritten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe
ein gewerbliches Gargerät, welches an einem Heißbereich über
einen Wärmetauscher an einer Hausanlage angeschlossen ist
und die Hausanlage mit Wärmeenergie speist.
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Die
Hausanlage kann insbesondere eine Solaranlage, eine Heizungsanlage,
einen Hauswasserkreislauf und/oder eine Wassererwärmungsanlage aufweisen.
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Dies
ist besonders dann interessant, wenn die Hausanlage andere Parteien
im Haus versorgt als den Betreiber des gewerblichen Gargeräts.
So sei insbesondere an eine oft anzutreffende Konstellation gedacht,
bei welcher in einem Wohn- und Gewerbehaus ein gewerblicher Gastronomiebetrieb
angeordnet ist, gleichzeitig aber mehrere Wohnungen. Die Abwärme
des Gastronomiebetriebs kann dafür verwendet werden, den
Energiebedarf der Wohnungen zu mindern, sodass der Betreiber der
gewerblichen Gargeräte seinen Energiebedarf, den Energiebedarf der übrigen
Parteien oder seinen und denjenigen der übrigen Parteien
mindern kann. Dies wird regelmäßig zu finanziellen
Vorteilen für den Betreiber der Gargeräte führen.
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In
der Hausanlage kann beispielsweise ein Zentraltank-Speicher für
mehrere Sekundaranwendungen angeordnet sein.
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Ebenso
löst die Aufgabe ein Gargerät mit einem Abwärmenutzungssystem
zum Vorwärmen von Trink- oder Brauchwasser oder generell
eines Fluids, wobei das Abwärmenutzungssystem einen ersten Wärmetauscher
und einen Anschluss für eine Durchführung des
vorzuwärmenden Fluids, insbesondere Wasser, aufweist, wobei
der erste Wärmetauscher an einem Heißbereich des
Gargeräts angeordnet ist, sodass er im Betrieb über
eine erste Leitung das Wasser vorwärmt, sodass dieses anschließend
einer Hausanlage vorgewärmt werden kann.
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Zwar
schlägt bereits die
DE 20 2007 014 961 U1 sehr generisch vor,
aus Abgasen von Verbrennungsanlagen eine Energierückgewinnung
durchzuführen. Die hier vorgeschlagene Lösung
hebt sich demgegenüber vorteilhaft ab, weil der Einsatz
an Gargeräten ganz besondere Vorteile bringt.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter erläutert. Dort
zeigen
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1 schematisch
einen Schnitt durch einen Wärmetauscher mit einem Anschluss
an ein Hausnetz,
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2 eine
Alternative zu einem Detail aus 1,
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3 das
Detail aus 1,
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4 schematisch
in einem Schnitt eine andere Ausführungsform eines Gargerät,
sowie
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5 eine
Ausführungsvariante eines Details aus 4.
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Das
Gargerät 1 in 1 besteht
im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2 mit einem
Garraum 3. Innerhalb des Garraums 3 ist durch
ein Trennblech 4 ein strömungsmäßig
verbundener Raum für ein Lüfterrad 5 und
Heizstäbe 6 (exemplarisch gekennzeichnet) abgetrennt.
In einem Gargutbereich 7 sind mehrere Gargutaufnahmen 8 (exemplarisch
gekennzeichnet) angeordnet.
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Das
Lüfterrad 5 wird von einem Motor 9 über eine
Verbindungswelle angetrieben.
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An
einem Boden 10 des Garraums 3 ist über eine
Austrittsöffnung 11 ein Kondensationsraum 12 angeschlossen.
Dieser verfügt über einen Ablauf 13 nach
unten aus dem Gerät hinaus.
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Am
Ende des Kondensationsraums 12 ist ein Abdampfstutzen 14 angeschlossen,
welcher nach oben aus dem Gerät hinausführt und
an einer Öffnung 15 zur Umgebung geöffnet
ist.
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In
einem oberen Bereich des Abdampfstutzens 14 ist ein Wärmetauscher 16 am
Abdampfstutzen 14 angeordnet. Der Wärmetauscher 16 verfügt über
einen Eingangsanschluss 17 und einen Ausgangsanschluss 18.
Diese führen seitlich aus dem Gehäuse 2 des
Gargeräts 1 hinaus.
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Im
Betrieb des Gargeräts 1 führt der Abdampfstutzen 14 nicht
benötigte Wärmeenergie mit dem Dampf aus dem Gargerät 1 hinaus.
Dies ist gerade bei gewerblichen Küchen oft problematisch,
weil dies eine aufwendige Raumlufttechnik erfordert.
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Über
den Wärmetauscher 16 kann dem Abdampf allerdings
noch innerhalb des Gehäuses 2 Wärmeenergie
entzogen werden, so dass ein Zulauf 19 eines Fluids (nicht
dargestellt) im Rücklauf 20 erwärmt aus
dem Gargerät 1 austritt.
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Das
erwärmte Fluid kann als Trinkwasser oder Brauchwasser einsetzt
werden und beispielsweise einem Heizungsvorlauf einer Hausanlage
zugeführt werden.
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Falls
im Abdampfstutzen 14 durch den Wärmetauscher 16 so
viel Wärme entzogen wird, dass es innerhalb des Abdampfstutzens 14 zu
einer Kondensation kommt, läuft das kondensierte Wasser
entlang der zylindrischen Rohrwandung des Abdampfstutzens 14 nach
unten in den Kondensationsraum 12 und kann in herkömmlicher
Weise durch den Ablauf 13 das Gargerät 1 verlassen.
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Bei
der Ausführungsvariante des Wärmetauschers 29 gemäß 2 sind
außerhalb eines Gehäuses 30 wiederum
ein Zulaufanschluss 31 für einen Zulauf 32 und
ein Rücklaufanschluss 33 für einen erwärmten
Rücklauf 34 vorgesehen. Eine Rohrleitung 35 des
Wärmetauschers 29 durchdringt eine Gehäuseseitenwand 36 und
läuft in mehreren Wendeln 37 (ex emplarisch gekennzeichnet)
um einen Abdampfstutzen 38 herum. Dies sorgt für
eine relativ große Kontaktfläche zwischen den
Wendeln 37 und dem Abdampfstutzen 38, sodass der
Wärmetauscher 29 die Wärme aus dem Abdampfstutzen 38 in den
Rücklauf 34 transportieren kann.
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Die
Ausführungsalternative in 3 unterscheidet
sich in der Aufbauart des Wärmetauschers. Der dortige Wärmetauscher 40 weist
ein parallel mit einem Abdampfstutzen 41 verlaufendes Rohr 42 auf, welches
von einem Zulaufstutzen 43 gespeist wird und welches einen
Rücklaufstutzen 44 speist. Durch ein derart aufgebautes
Rohr-in-Rohr-Prinzip erfolgt ebenfalls ein guter Wärmeübergang
im Wärmetauscher 40.
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Die
Ausführungsvariante des Gargeräts 50 in 4 ordnet
einen ersten Wärmetauscher 51 wiederum an einem
Abdampfstutzen 52 an. Eine Zulaufleitung 53 und
eine Rücklaufleitung 54 sind allerdings innerhalb
eines Gerätegehäuses 55 in den unterem Bereich
des Gargeräts 50 geführt und dort als
Kreislauf mit einem Speicher 56 verbunden. Somit ergibt sich
ein erster Kreislauf 57, in welchem ein dort vorhandenes Öl
mittels einer Pumpe 58 umlaufen kann.
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In
den Speicher 56 hinein ist eine Trinkwasserleitung 59 geführt.
Somit verfügt das Gargerät 50 außerhalb
des Gehäuses 55 über einen Trinkwasseranschluss 60 für
einen Trinkwasserzulauf 61, sowie einen zweiten Trinkwasseranschluss 62 für
rücklaufendes, erwärmtes Trinkwasser 63.
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Die
Trinkwasserleitung 59 ist wendelförmig durch den
Speicher 56 geführt, sodass sie einen zweiten
Wärmetauscher 64 bildet.
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Im
Betrieb des Gargeräts 50 wird im ersten Wärmetauscher 51 am
heißen Abdampfstutzen 52 das in den Leitungen 53, 54 sowie
im Wärmetauscher 51 und im Speicher 56 zirkulierende Öl
stark erwärmt. Somit sammelt sich eine große Menge
an Wärmeenergie im Speicher 56.
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Das
durch die Trinkwasserleitung 59 und somit durch den zweiten
Wärmetauscher 64 geführte Trinkwasser 61 verlässt
somit als erwärmtes Trinkwasser 63 das Gargerät 50.
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Eine
Regelung der Erwärmung ist über einen gesteuerten
Zulauf und/oder die gesteuerte Pumpe 58 mittels eines Temperatursensors 65 und
einer geeigneten Regelelektronik möglich.
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Bei
dem alternativen Ausführungsdetail des zweiten Wärmetauschers
in 5 führt aus einem Speicher 70,
welcher mit Speichermedium 71 gefüllt ist, eine
zweite Leitung 72 mit einer Pumpe 73 heraus zu
einem separat angeordneten Wärmetauscher 74.
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Am
zweiten Wärmetauscher 74 ist eine Trinkwasserleitung 75 vorgesehen,
welche in Wendeln 76 (exemplarisch gekennzeichnet) um einen
gerade verlaufenden Abschnitt 77 der zweiten Leitung 72 herum
geführt ist.
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Eine
Temperaturmesseinrichtung 78 mit einer Temperaturregelung
ist zulaufseitig an der Trinkwasserleitung 75 angebracht.
Eine weitere Temperaturmesseinrichtung 79 ist direkt am
Speicher 70 angeordnet.
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Im
Betrieb läuft ein- und dasselbe Speichermedium 71,
beispielsweise Öl, in einer ersten Kreislaufleitung 80 durch
einen ersten Wärmetauscher (nicht dargestellt) und transportiert
auf diese Weise Wärmeenergie in den Speicher 70.
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Über
die zweite Kreislaufleitung 72 transportiert die Pumpe 73 in
einer genauen Regelung Wärmeenergie aus dem Speicher 70 hinaus
in das Wasser in der Trinkwasserleitung 75. Das auf diese
Weise vorerwärmte Trinkwasser kann auf vielfältige
Weise verwendet werden, beispielsweise in eine Hausanlage eingespeist
werden oder vom selben Gargerät oder von einem anderen
Gargerät in den Dampferzeuger geführt werden.
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In
einer weiteren, nicht zeichnerisch dargestellten Ausführungsform
befindet sich zwischen einem Speicher und einem ersten Wärmetauscher
ein weiterer Wärmetauscher, wie derjenige Wärmetauscher 74 in 5.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202007014961
U1 [0026]