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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung der von Wäschereimaschinen abgeführten Wärmeenergie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 10.
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Beheizte Wäschereimaschinen wie insbesondere Mangeln, Finisher, Trockner und auch Waschmaschinen benötigen zur Behandlung der Wäsche viel Wärmeenergie, die von der Wäsche nicht verbraucht und auch nicht ausgetragen wird. Die Wärmeenergie heizt auch das Innere des Wäschereigebäudes auf. Die dadurch erfolgende Aufwärmung des Inneren des Wäschereigebäudes muss insbesondere im Sommer durch zusätzliche Lüftungen beseitigt werden.
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Aus
DE 10 2006 020 003 A1 ,
DE 34 26 184 A1 und
CN 2 00 940 935 Y geht hervor, dass die Abfuhr der in Wäschereien anfallenden Wärmeenergie zu hohen Energieverlusten führt. Deswegen ist bereits bekannt, Wärmetauscher einzusetzen, die der anfallenden Wärmeenergie Wärme entziehen, um sie beim Betrieb der Wäschereimaschinen wiederzuverwenden. Bislang kann auf diese Weise aber nur ein Teil der anfallenden Wärmeenergie zurückgewonnen werden. Ein Großteil der Wärmeenergie geht immer noch verloren.
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Ausgehend vom Vorstehenden liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren zu schaffen, womit ein Großteil der in Wäschereien, insbesondere beim Betrieb von Wäschereimaschinen, anfallenden Wärmeenergie wiederverwendet werden kann.
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Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Dadurch, dass die Wärmeenergie mehrerer Wäschereimaschinen, vorzugsweise aller Wärmeenergie abgebenden Wäschereimaschinen, und ggf. aus der Wäscherei zusammengeführt und anschließend der gesamten Wärmeenergie Energie, vor allem Wärme, entzogen wird, verringert sich der zur Wärmerückgewinnung erforderliche apparative Aufwand. Außerdem steht eine verhältnismäßig große Menge an Wärmeenergie zur Verfügung, der wirtschaftlich Energie, insbesondere Wärme, entzogen werden kann. Das Verfahren sieht es außerdem vor, der gesamten Wärmeenergie mehrerer Wäschereimaschinen und ggf. aus dem Gebäude der Wäscherei Wärme durch mindestens eine Wärmepumpe zu entziehen. Die Wärmepumpe ermöglicht eine wirtschaftliche Wärmerückgewinnung aus einem nach dem Zusammenführen mehrerer Wärmeströme entstehenden großen Wärmestrom.
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Weiter sieht es das Verfahren vor, der gesammelten Wärmeenergie mehrstufig Wärme zu entziehen. Auf diese Weise können in mehreren, insbesondere verschiedenen, Einrichtungen den vorzugsweise gesammelten Wärmeströmen Energie entzogen werden, wobei gezielt solche Einrichtungen ausgewählt werden können, die einerseits bei einer größeren, andererseits einer kleineren Energiemenge mit einem günstigen Wirkungsgrad arbeiten. Bevorzugt wird in einer ersten Stufe von mindestens einem Wärmetauscher der gesammelten Wärmeenergie ein Teil der Wärme entzogen und anschließend von mindestens einer Wärmepumpe aus der restlichen Wärmeenergie Wärme mit einer bestimmten, vorzugsweise relativ hohen, Temperatur erzeugt. Die Wärmepumpe arbeitet dabei sozusagen als Temperaturniveautransformator, womit die restliche Wärmeenergie wirksam umgewandelt werden kann in Wärme mit einer solchen Temperatur, die wirtschaftlich wiederverwendet werden kann, insbesondere zum Betrieb ausgewählter Wäschereimaschinen, beispielsweise Trockner und/oder Waschmaschinen, einsetzbar ist. Außerdem ist es vorgesehen, zuerst der Wärmeenergie von nur einer oder einigen Wäschereimaschinen vom Wärmetauscher einen Teil der Wärme zu entziehen und anschließend von der Wärmepumpe aus der übrigen Wärmeenergie Wärme mit einer Temperatur zu erzeugen, die eine wirtschaftliche Wiederverwendung zulässt. Auf diese Weise kann der mindestens eine Wärmetauscher mit einem günstigen Wirkungsgrad betrieben werden, ohne dass er dazu der anfallenden Wärmeenergie zuviel Wärme entziehen muss. Aus der übrigen Wärmeenergie kann die mindestens eine Wärmepumpe Wärme mit einer Temperatur erzeugen, die lohnend wiederverwendbar ist, insbesondere für den Betrieb von Wäschereimaschinen, und zwar vor allem für Trockner bzw. Waschmaschinen und/oder ggf. Finisher.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird von mindestens einem Wärmetauscher aus der Wärmeenergie mindestens einer Wäschereimaschine Wärme zurückgewonnen. Über den mindestens einen Wärmetauscher wird so nur ein Wärmeenergiestrom geleitet, dem mit einem guten Wirkungsgrad vom Wärmetauscher Energie entzogen werden kann. Von den restlichen Wäschereimaschinen und ggf. dem Inneren der Wäscherei stammende Wärmeenergie wird gesammelt mit der den Wärmetauscher verlassenden restlichen Wärmeenergie. Diese gesammelte Wärmeenergie wird dann von der mindestens einen Wärmepumpe umgewandelt in wirtschaftlich wiederverwendbare Wärme.
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Es ist des Weiteren vorgesehen, die von mindestens einem Wärmetauscher zurückgewonnene Wärme einer Maschine zum Nassbehandeln der Wäsche, insbesondere einer Waschmaschine, einer Waschschleudermaschine oder dergleichen, zuzuführen. Die Wärme dient bei einem Luft/Luft-Wärmetauscher zum Aufheizen von Waschflüssigkeit, insbesondere der Klarwaschflüssigkeit. Bei einem Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher kann die der von mindestens einigen Wäschereimaschinen stammenden Wärmeenergie entzogene Wärme zum direkten Aufheizen der von der Waschmaschine oder dergleichen benötigten Behandlungsflüssigkeit dienen.
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Auch die von der mindestens einen Wärmepumpe erzeugte heiße Luft kann zum Aufheizen der Behandlungsflüssigkeit einer Waschmaschine oder dergleichen verwendet werden. Diese von der Wärmepumpe erzeugte heiße Luft mit einer Temperatur von bis zu etwa 140°C kann beispielsweise an einer feststehenden Außentrommel einer Durchlaufwaschmaschine entlang geführt werden und dabei die Behandlungsflüssigkeit in einer bestimmten Kammer der Durchlaufwaschmaschine, der nämlich die die aufzuheizenden Außentrommel zugeordnet ist, aufheizen. Bei Verwendung einer Luft/Flüssigkeits-Wärmepumpe kann von der Wärmepumpe eine Behandlungsflüssigkeit für die Waschmaschine, Waschschleudermaschine, Waschstraße oder dergleichen direkt aufgeheizt werden.
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Insbesondere ist es vorgesehen, die am Wärmetauscher zurückgewonnene Wärme einzusetzen, um Waschflüssigkeit, vorzugsweise Klarwaschflüssigkeit, in einer Waschmaschine, Durchlaufwaschmaschine, Waschstraße, Waschschleudermaschine oder dergleichen zu erwärmen bzw. aufzuheizen. Weil die am Wärmetauscher anfallende zurückgewonnene Energie verhältnismäßig hoch ist, insbesondere wenn es sich um gesammelte Wärmeenergie von mehreren Wäschereimaschinen handelt, lässt sich die so gewonnene Energie besonders wirtschaftlich zum Aufheizen der für den Waschprozess von Wäsche benötigten Behandlungsflüssigkeit, und zwar vor allem Klarwaschflüssigkeit, einsetzen.
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Die bei der mindestens einen Wärmepumpe anfallende heiße Luft oder auch heiße Flüssigkeit kann verwendet werden für einen Trockner, einen Finisher oder eine Mangel. Vorzugsweise fällt an der jeweiligen Wärmepumpe Luft mit einer Temperatur von etwa 120°C oder auch darüber an. Diese Temperatur ist hoch genug, um die von der mindestens einen Wärmepumpe stammende Luft in einem Trockner, einer Mangel und/oder einem Finisher einzusetzen, wobei diese Luft nicht zwingend den gesamten Energiebedarf des Trockners, der Mangel und/oder des Finishers decken muss.
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Ein weiteres Verfahren zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe, wobei es sich auch um eine bevorzugte Weiterbildung des zuvor beschriebenen Verfahrens und einer vorteilhaften Ausgestaltung desselben handeln kann, weist die Maßnahmen des Anspruchs 10 auf. Dadurch, dass die Wärme der von mindestens einer Wäschereimaschine stammenden Wärmeenergie von wenigstens einer Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht wird, erzeugt sie Wärme, und zwar entweder warme Luft oder warmes Wasser, mit einer ausreichend hohen Temperatur, um damit wieder Wäschereimaschinen zu versorgen. Das Verfahren sieht es außerdem vor, dass die Wärmepumpe mit der aus mindestens einen Wäschereimaschine stammenden Wärmeenergie Luft aufheizt, und zwar vorzugsweise auf eine Temperatur von bis zu 140°C. Diese aufgeheizte Luft kann verwendet werden, um die Wärmeenergie einer Waschmaschine, eines Trockners und/oder eines Finishers mindestens teilweise zu decken. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der Wärmeenergie von mindestens einigen Wäschereimaschinen vorher von einem Wärmetauscher Energie entzogen wird und die den Wärmetauscher verlassende geringe Wärmeenergie nach dem mindestens einem Wärmetauscher von der Wärmepumpe umgewandelt wird in heiße Luft oder heißes Wasser mit einer höheren Temperatur. Dadurch ist es möglich, die Wärmetauscher verlassende geringere Wärmeenergie, insbesondere eine solche mit einer geringeren Temperatur, durch die mindestens eine Wärmepumpe noch restliche Energie zu entziehen und diese restliche Energie mit einer Temperatur bereitzustellen, die zum Betrieb von Wäschereimaschinen eingesetzt werden kann. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dem mindestens einen Wärmetauscher gesammelte Wärmeenergie von mehreren Wäschereimaschinen und ggf. aus dem Raum einer Wäscherei zuzuführen. Diese gesammelte Wärmeenergie, vorzugsweise warme Luft, wird von der Wärmepumpe auf eine zum Betrieb von Wäschereimaschinen geeignete höhere Temperatur gebracht. Es ist auch denkbar, dass die Wärmepumpe eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aufheizt, das zum Betrieb mindestens einer Wäschereimaschine verwendet wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine Wäscherei mit mehreren darin angeordneten Wäschereimaschinen.
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In der Figur ist schematisch ein Querschnitt durch ein Wäschereigebäude 10 dargestellt. In dem Wäschereigebäude 10 sind beheizte Wäschereimaschinen, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Mangel 11, vorzugsweise eine Muldenmangel, ein Finisher 12, ein Trockner 13 und eine Waschmaschine 14, wobei es sich um eine Durchlaufwaschmaschine bzw. eine Waschstraße, aber auch andere Waschmaschinen, beispielsweise Waschschleudermaschinen, handeln kann, gezeigt. Bei den genannten Wäschereimaschinen handelt es sich um solche, die zum Betrieb Wärmeenergie wie heiße Luft, heiße Flüssigkeit bzw. Dampf benötigen. Darüber hinaus können sich in der Wäscherei noch weitere nicht gezeigte Wäschereimaschinen befinden, die unbeheizt sind, beispielsweise Eingabemaschinen, Faltmaschinen oder dergleichen.
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich im Firstbereich des Wäschereigebäudes 10 ein Abluftkanal 15 zum Sammeln der von den Wäschereimaschinen erzeugten freien Abwärme.
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Es ist des Weiteren ein Wärmetauscher 16 vorgesehen. Bei diesem kann es sich um einen Kondensatwärmetauscher handeln, der nach dem Luft/ Luftprinzip oder Luft-/Wasserprinzip arbeitet, also entweder warme Luft oder warme Flüssigkeit erzeugt. Dem Wärmetauscher 16 wird nur von einigen Wäschereimaschinen stammende Wärmeenergie zugeführt, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel die gesammelte Wärmeenergie von der Mangel 11 und vom Finisher 12. Es ist aber auch denkbar, dem Wärmetauscher 16 Wärmeenergie einer oder mehrerer anderer Wäschereimaschinen oder auch aller Wäschereimaschinen und ggf. auch vom Abluftkanal 15 zuzuführen.
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Die vom Wärmetauscher 16 zurückgewonnene Energie bzw. Wärme, wobei es sich um erwärmte Luft oder auch erwärmtes Wasser handeln kann, wird im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Leitung 18 zur Waschmaschine 14 geführt. Dabei ist vorgesehen, dass der Außentrommel derjenigen Kammer der Waschmaschine 14, z. B. einer Durchlaufwaschmaschine, in der Behandlungsflüssigkeit erwärmt werden soll, an der Außenseite eine Luftführung zugeordnet ist, wodurch vom Wärmetauscher 16 aufgeheizte oder erwärmte Luft an der Außentrommel der betreffenden Kammer der Waschmaschine 14 entlang strömen kann zum Erwärmen der sich in der Kammer befindlichen Behandlungsflüssigkeit.
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Des Weiteren ist eine Wärmepumpe 17 vorgesehen. Diese ist in der Zeichnung außerhalb des Wäschereigebäudes 10 gezeigt. Dieses erfolgt aber nur zu Darstellungsgründen. Tatsächlich ist die Wärmepumpe 17 wie auch der Wärmetauscher 16 im Inneren des Wäschereigebäudes 10 angeordnet. Prinzipiell kann die Wärmepumpe 17 sich aber auch außerhalb des Wäschereigebäudes 10 befinden. Das gilt auch für den Wärmetauscher 16, der nicht zwingend - wie in der Zeichnung gezeigt - im Wäschereigebäude 10 angeordnet sein muss.
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Zur Wärmepumpe 17 werden über eine Leitung 19 die Wärmeenergie der Luft im Abluftkanal 15 und über eine Leitung 20 die Wärmeenergie der Abluft vom Trockner 13 und von der Waschmaschine 14 sowie die vom Wärmetauscher 16 nicht zurückgewonnene Wärmeenergie der Luft aus der Mangel 11 und dem Finisher 12 geführt. Die von den Wäschereimaschinen, dem Wärmetauscher 16 und dem Abluftkanal 15 im Wäschereigebäude 10 stammende warme Abluft wird gesammelt zur Wärmepumpe 17 geleitet, die die Wärmeenergie nutzt, um daraus entweder Luft oder Wasser zu bilden, welche über eine höhere Temperatur als die Temperatur der durch die Wärmepumpe 17 geleiteten Abluft aus dem Wäschereigebäude 10 und von den Wäschereimaschinen sowie den Wärmetauscher 16 verfügt. Über eine weitere Leitung 21 wird die von der Wärmepumpe 17 hinsichtlich der Temperatur erhöhte Luft oder Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zu den Wäschereimaschinen zurückgeführt, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel zu allen Wäschereimaschinen 11 bis 14. Es ist auch denkbar, der von der Wärmepumpe 17 mit einer höheren Temperatur versehene Luft oder Flüssigkeit mit einer nur ausgewählten Wäschereimaschinen, beispielsweise dem Trockner 13 und/oder der Waschmaschine 14, zuzuführen.
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Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Verfahren erläutert:
- Ein Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Abluft beheizter Wäschereimaschinen, insbesondere aller beheizter Wäschereimaschinen, und ggf. die Abluft der Wäschereigebäude 10 gesammelt werden. Der in der noch warmen Luft enthaltenen Wärmeenergie der beheizten Wäschereimaschinen, insbesondere aller Wäschereimaschinen, und ggf. der Abluft aus dem Wäschereigebäude 10 wird mindestens ein Teil der Energie entzogen, und dabei Wärme zurückgewonnen.
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Ein weiteres Verfahren, wofür separat, aber auch ggf. zusammen mit dem zuvor geschilderten Verfahren Schutz beansprucht wird, sieht es vor, die in einer Wäscherei anfallende Wärmeenergie in mindestens einer Wärmepumpe 17 auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen, wodurch an der Wärmepumpe 17 Wärme in Form warmer Luft oder erwärmter Flüssigkeit von über 100°C, vorzugsweise etwa 120°C, oder auch mehr gebildet wird, die wiederverwendbar ist für den Betrieb einzelner oder mehrerer ausgewählter Wäschereimaschinen. Durch die Wärmepumpe 17 wird vorzugsweise gesammelte Wärmeenergie der Abwärme aller beheizter Wäschereimaschinen und ggf. aus dem Abluftkanal 15 der Wäschereigebäude 10 sozusagen „transformiert“, sodass die die Wärmepumpe 17 verlassende Luft oder Flüssigkeit eine höhere Temperatur aufweist als die Temperatur der der Wärmepumpe 17 zugeführten Wärmeenergie.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel - das eine Kombination beider erfindungsgemäßen Verfahren verkörpert - wird der Energie, die beim Betrieb der Mangel 11, des Finishers 12, des Trockners 13 und der Waschmaschine 14 anfällt bzw. abfällt sowie die Wärmeenergie aus dem Inneren des Wäschereigebäudes 10 Restenergie entzogen. Die von der Mangel 11, dem Finisher 12, dem Trockner 13, der Waschmaschine 14 abgegebene Wärmeenergie und die Wärmeenergie aus dem Abluftkanal 15 des Wäschereigebäudes 10 werden zusammengeführt. Die gesammelte Wärmeenergie wird dann durch die Wärmepumpe 17 geleitet. Von der Wärmepumpe 17 wird ein Teil der Energie der gesammelten Wärmeenergie zurückgewonnen, indem die Wärmepumpe 17 Luft oder Wasser erwärmt auf eine Temperatur, deren Wiederverwertung beim Betrieb der Wäschereimaschinen wirtschaftlich ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die von der Wärmepumpe 17 erwärmte Luft oder Flüssigkeit der Mangel 11, dem Finisher 12, dem Trockner 13 und der Waschmaschine 14 zugeführt. Hierauf ist die Erfindung aber nicht beschränkt. Vielmehr ist es denkbar, dass die erwärmte Luft oder Flüssigkeit von der Wärmepumpe 17 gezielt nur einer oder mehreren Wäschereimaschinen zugeführt wird, beispielsweise dem Trockner 13 und/oder der Waschmaschine 14.
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Das in der Figur gezeigte Verfahren zeichnet sich durch eine zweistufige Rückgewinnung der Wärmeenergie aller Wäschereimaschinen und des Abluftkanals 15 aus. Dazu ist in Strömungsrichtung der anfallenden Wärmeenergie vor der Wärmepumpe 17 der Wärmetauscher 16 vorgesehen. Im vorliegenden Falle wird aber durch den Wärmetauscher 16 nur Wärmeenergie von der Mangel 11 und vom Finisher 12 geleitet. Hinter dem Wärmetauscher 16 bleibt dann nur noch einen Teil der an der Mangel 11 und am Finisher 12 anfallenden Wärmeenergie übrig. Dieser Teil der Wärmeenergie wird vereint mit der Wärmeenergie vom Trockner 13 und der Waschmaschine 14 sowie mit der Wärmeenergie aus dem Abluftkanal 15 im Firstbereich des Wäschereigebäudes 10. Die so gesammelte Wärmeenergie, aus der ein Teil der Energie bereits vom Wärmetauscher 16 zurückgewonnen worden ist, wird durch die Wärmepumpe 17 geleitet.
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Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel ist es denkbar, den Wärmetauscher 16 an einer anderen Stelle anzuordnen, sodass dem Wärmetauscher 16 die Wärmeenergie einer anderen Wäschereimaschine oder mehrerer anderer Wäschereimaschinen, beispielsweise dem Trockner 13 und/oder der Waschmaschine 14, zuführbar ist.
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Die vom Wärmetauscher 16 zurückgewonnene Energie, nämlich warme Luft oder warme Flüssigkeit, kann grundsätzlich einer beliebigen Wäschereimaschine oder auch mehreren ausgewählten Wäschereimaschinen zugeführt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gelangt die vom Wärmetauscher 16 zurückgewonnene Energie zur Waschmaschine 14, ohne dass darauf die Erfindung beschränkt sein soll. Wird vom Wärmetauscher 16 Luft erwärmt, wird mit dieser Luft Behandlungsflüssigkeit der Waschmaschine aufgeheizt oder zumindest vorgewärmt, und zwar beispielsweise Klarwaschflüssigkeit auf die gegenüber der Vorwaschflüssigkeit höhere Temperatur von etwa 40°C. Dazu wird die vom Wärmetauscher 16 erwärmte Luft außen an der Außentrommel derjenigen Kammer der Waschmaschine 14 entlanggeleitet, in der die Behandlungsflüssigkeit, insbesondere die Klarwaschflüssigkeit, erwärmt werden soll.
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Wenn der Wärmetauscher 16 heißes Wasser erzeugt, kann damit direkt die Waschmaschine 14 versorgt werden oder es kann das vom Wärmetauscher 16 erzeugte heiße Wasser zunächst in einem oder auch mehreren Speichertanks zwischengespeichert werden.
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Die von der Wärmepumpe 17 stammende Energie, und zwar vorzugsweise Luft mit einer Temperatur von etwa 120°, ggf. auch darüber, wird im gezeigten Ausführungsbeispiel zum Betrieb aller Wäschereimaschinen, nämlich der Mangel 11, des Finishers 12, des Trockners 13 und der Waschmaschine 14 verwendet.
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Die bei der Wärmepumpe 17 erzeugte aufgeheizte Luft kann aber auch dazu dienen, nur einigen ausgewählten Wäschereimaschinen oder nur einer einzigen Wäschereimaschine zugeführt zu werden. Beispielsweise kann die heiße Luft von der Wärmepumpe 17 nur der Waschmaschine 14 zugeführt werden, und zwar ggf. zusammen mit der vom Wärmetauscher 16 zurückgewonnen Energie. Die heiße Luft dient vorzugsweise zum Erwärmen oder ggf. nur zum Anwärmen von Behandlungsflüssigkeit in der Waschmaschine 14. Denkbar ist es auch, die heiße Luft von der Wärmepumpe 17 zum Betrieb des Trockners 13 zu verwenden. Gegebenenfalls kann es ausreichen, nur die von der Wärmepumpe 17 erzeugte warme Luft zum Betrieb des Trockners 13 zu verwenden. Dann ist es vorteilhaft, die von der Wärmepumpe 17 erhöhte Temperatur der Luft mit einer höheren Luftgeschwindigkeit durch den Trockner 13 strömen zu lassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Trocknungszeit im Trockner 13, der nur mit von der Wärmepumpe 17 stammender heißer Luft betrieben wird, erhöht werden. Es ist auch denkbar, zum Trocknen der Wäsche nur mit der Luft von der Wärmepumpe 17 mehrere Trockner 13 einzusetzen.
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Denkbar ist es aber auch, dass in einer Wärmepumpe 17 heiße Flüssigkeit erzeugt wird, womit die Wäschereimaschinen betrieben werden. Vorzugsweise dient die aufgeheizte Flüssigkeit, insbesondere aufgeheiztes Wasser, zur Versorgung der Waschmaschine 14, bei der es sich um eine Durchlaufwaschmaschine bzw. eine Waschstraße, aber auch eine Waschschleudermaschine handeln kann.
