DE102010029873A1

DE102010029873A1 - Hausgerät, insbesondere Haushaltsreinigungsgerät

Info

Publication number: DE102010029873A1
Application number: DE102010029873A
Authority: DE
Inventors: Joachim Damrath
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2011-12-15

Abstract

Das Hausgerät, das insbesondere Haushaltsreinigungsgerät wie Waschmaschine oder Geschirrspüler ausgebildet ist, ist mit einer mit dem zu reinigenden Gut sowie mit Waschwasser befüllbaren Spülkammer sowie einer Heizeinrichtung 7 für das Waschwasser versehen. Es weist ferner ein Wasserreservoir 1 zur Aufnahme des Abwassers aus der Spülkammer, weiter ein Wärmereservoir 5 sowie eine Wärmepumpe auf, die zur Übertragung der im Abwasser enthaltenen Wärmeenergie vom Wasserreservoir 1 in das Wärmereservoir 5 dient. Im Wärmereservoir 5 ist ein Wärmetauscher 6 für die Erwärmung des Waschwassers vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hausgerät, insbesondere Haushaltsreinigungsgerät wie Waschmaschine oder Geschirrspüler, mit einer mit dem zu reinigenden Gut sowie mit Waschwasser befüllbaren Spülkammer sowie einer Heizeinrichtung für das Waschwasser.
Die Waschmaschine sowie der Geschirrspüler stellen im Haushalt wesentliche Energieverbraucher dar, wobei der größte Teil der in diesen Geräten verbrauchten Energie zur Erwärmung des Waschwassers benötigt wird. Dem gegenüber spielen die sonstigen Verbraucher wie Antriebsmotoren, Steuerung, Anzeige usw. eine nur untergeordnete Rolle.
Die Erwärmung des Waschwassers erfolgt – soweit nicht ein getrennter Warmwasseranschluss vorhanden ist und Warmwasser aus anderen Quellen zur Anwendung kommt – üblicherweise über elektrische Widerstandsheizkörper, meist in Form von Heizstäben. Dadurch wird das benötigte Warmwasser von maximal 95°C, meist jedoch von deutlich niedrigerer Temperatur, direkt aus hochwertiger elektrischer Energie gewonnen. Es ist zwar bereits bekannt, zwischen dem erwärmten Abwasser aus einem Vorwaschgang und dem Frischwasser für einen weiteren Waschgang einen Wärmeaustausch durchzuführen, der jedoch prinzipbedingt nur einen geringen Teil der enthaltenen Wärme zurückgewinnt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hausgerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass der Energieverbrauch für die Warmwassererzeugung in diesen Geräten verringert wird.
Ein diese Aufgabe lösendes Hausgerät ist gekennzeichnet durch eine Wasserreservoir zur Aufnahme des Abwassers aus der Spülkammer, ferner durch ein Wärmereservoir sowie eine Wärmepumpe zur Übertragung der im Abwasser enthaltenen Wärmeenergie vom Wasserreservoir in das Wärmereservoir, wobei im Wärmereservoir ein Wärmetauscher für die Erwärmung des Waschwassers vorgesehen ist.
Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht zunächst darin, dass die im Abwasser enthaltene Wärmeenergie im Wesentlichen quantitativ zurückgewonnen und gespeichert werden kann, so dass die Wärme nicht durch eine direkte elektrische Beheizung, sondern durch Zwischenschaltung der Wärmepumpe bereit gestellt werden kann. Die Betriebsweise kann dabei sogar so gestaltet werden, dass das Abwasser das Hausgerät auf einem tieferen Temperaturniveau verlässt, als es dem Hausgerät als frisches Waschwasser zugeführt worden ist. Somit kann der Energieaufwand zur Warmwassererzeugung auf eine Größenordnung von etwa 30 bis 40% des derzeit üblichen Wertes gesenkt werden.
Neben der Energieeinsparung ergibt sich weiter der Vorteil einer deutlich verminderten elektrischen Anschlussleistung, so dass die häufig separate elektrische Zuleitung und getrennte Absicherung entbehrlich wird.
Um das Wärmereservoir klein und kompakt ausbilden zu können, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass das Wärmereservoir mit einem Wärmespeichermedium mit erhöhtem spezifischen Wärmekoeffizienten versehen ist.
Besonders günstig ist es hierfür, wenn das Wärmereservoir mit einem Wärmespeichermedium versehen ist, das zusätzlich oder alternativ einen Phasenübergang im Temperaturbereich des Wärmespeichervorgangs aufweist.
Soweit auf dem Markt befindliche Materialien diese Eigenschaften aufweisen, sind sie in der Regel als Wärmespeichermedium für diesen Einsatzfall geeignet. Gleichwohl hat es sich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn als Wärmespeichermedium Bariumhydroxid eingesetzt wird.
Die Wärmepumpe weist in konventionellem Aufbau zweckmäßigerweise einen im Wasserreservoir angeordneten Verdampfer, einen im Wärmereservoir angeordneten Kondensator sowie in den Verbindungsleitungen zwischen Verdampfer und Kondensator jeweils einen Kompressor sowie eine Drossel auf, welche von einem Kältemittel durchströmt sind.
Um ein Abkühlen des Wasserreservoirs bzw. des Wärmereservoirs und damit Wärmeverluste zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, dass das Wasserreservoir sowie das Wärmereservoir mit einer sie ummantelnden Wärmeisolierung versehen sind.
Weiter kann es sich empfehlen, dass der Kompressor, der sich im Betrieb üblicherweise erwärmt, in gutem thermischen Kontakt zum Wärmereservoir steht, um auch die dort entstehende Abwärme im Prozess zu halten.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wasserreservoir eine schwach ausgelegte Wärmeisolierung und das Wärmereservoir eine hochwertige Isolierung aufweisen. Diese Bauform ist für eine Betriebsweise vorgesehen, bei der unmittelbar nach Befüllung des Wasserreservoirs mit dem Abwasser der Wärmetransport in das Wärmereservoir erfolgt, also dem Wasserreservoir Wärme entzogen wird. Wegen der somit unmittelbar nach Befüllung einsetzenden Temperaturabsenkung ist hier nur eine geringe Wärmeisolierung nötig; die Langzeitspeicherung der Wärme erfolgt hierbei im Wärmereservoir, so dass dieses mit einer entsprechend guten Isolierung versehen sein muss. Bei dieser Betriebsweise kann im Übrigen die Wärmepumpe auf eine geringe Leistung bei langer Lebensdauer ausgelegt sein, da der Wärmetransport vergleichsweise langsam erfolgen kann.
Alternativ kann auch eine Betriebsweise vorgesehen werden, bei der die Wärmepumpe erst dann in Betrieb genommen wird, wenn ein aktueller Wärmebedarf besteht. Dies bedeutet, dass das Abwasser über längere Zeit im Wasserreservoir gespeichert wird, so dass dann das Wasserreservoir eine hochwertige Isolierung und das Wärmereservoir eine schwach ausgelegte Wärmeisolierung aufweisen sollte. Da hierbei die benötigte Wärmemenge kurzfristig zur Verfügung gestellt werden muss, sieht die Erfindung dann vor, dass die Wärmepumpe auf eine hohe Leistung bei kurzer Betriebsdauer ausgelegt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante kann die Wärmepumpe auch von einem Stirlingaggregat gebildet sein, das von einem Elektromotor angetrieben ist. Hierbei ist dann die warme und die kalte Seite des Stirlingmotors im Sinne einer Wärmepumpe zwischen dem Wasserreservoir und dem Wärmereservoir angeordnet.
Da zumindest bei einem Erstbetrieb oder nach längeren Betriebspausen zusätzliche Energie zugeführt werden muss, kommt hierfür nach wie vor eine elektrische Heizeinrichtung zum Einsatz. Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung dabei im Zu- oder Ablauf des im Wärmereservoir vorgesehenen Wärmetauschers oder aber sogar innerhalb des Wärmereservoirs angeordnet.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; die einzige Figur zeigt eine schematische Anordnung einer aus Wasserreservoir, Wärmereservoir und Wärmepumpe bestehenden Zusatzeinrichtung für ein im Einzelnen nicht dargestelltes Haushaltsreinigungsgerät.
Haushaltsreinigungsgeräte wie Waschmaschinen oder Geschirrspüler weisen – neben anderen Komponenten – eine Spülkammer auf, die mit dem zu reinigenden Gut sowie mit Waschwasser befüllbar sind. Weiter besitzen diese Geräte eine Heizeinrichtung 7, mit der das Waschwasser auf die erforderliche Betriebstemperatur gebracht wird. Diese Heizeinrichtung 7 ist üblicherweise von einem elektrischen Widerstandsheizkörper in der Form von Heizstäben gebildet. Nach dem Reinigungsvorgang wird dieses Waschwasser als Abwasser der Kanalisation zugeführt, womit die im Wasser enthaltene Wärmeenergie verloren ist.
Um diese Wärmeenergie für einen späteren Reinigungsvorgang zwischenzuspeichern, sieht die Erfindung als Ergänzung zu derartigen Haushaltsreinigungsgeräten ein in der Zeichnung schematisch angedeutetes Wasserreservoir 1 zur Aufnahme des Abwassers aus der Spülkammer vor. Mit diesem Wasserreservoir 1 steht ein Wärmereservoir 5 über eine Wärmepumpe in Verbindung, durch die die im Abwasser enthaltene Wärmeenergie vom Wasserreservoir 1 in das Wärmereservoir 5 übertragen wird. Im Wärmereservoir 5 ist ein Wärmetauscher 6 vorgesehen, über den die Erwärmung des neu zuzuführenden Waschwassers erfolgt.
Um bei möglichst geringem Volumen eine hohe Wärmemenge speichern zu können, ist das Wärmereservoir 5 mit einem Wärmespeichermedium mit erhöhtem spezifischen Wärmekoeffizienten versehen. Dabei kann das Wärmespeichermedium auch so ausgewählt sein, dass es im Temperaturbereich des Wärmespeichervorgangs einen Phasenübergang aufweist. Dies hat den Vorteil, dass im Bereich des Phasenübergangs vergleichsweise viel Energie gespeichert bzw. wieder frei gegeben werden kann. In diesem Sinne kann das zur Anwendung kommende Wärmespeichermedium frei gewählt werden; geeignet hierfür ist insbesondere etwa Bariumhydroxid.
Die Wärmepumpe ist – wie in der Zeichnung schematisch dargestellt – in konventioneller Weise aufgebaut und besteht aus einem im Wasserreservoir 1 angeordneten Verdampfer 2, ferner einem im Wärmereservoir 5 angeordneten Kondensator 4 sowie einem zwischen Verdampfer 2 und Kondensator 4 jeweils in der Verbindungsleitung angeordneten Kompressor 3 sowie einer Drossel. Diese Anordnung wird in ebenfalls konventioneller Weise von einem Kältemittel durchströmt.
Das Wasserreservoir 1 sowie das Wärmereservoir 5 sind – wie ebenfalls in der Zeichnung angedeutet – mit einer sie ummantelnden Wärmeisolierung 8, 9 versehen.
Da der Kompressor 3 sich im Betrieb üblicherweise erwärmt, kann dieser auch im guten thermischen Kontakt zum Wärmereservoir 5 stehen, um auch die dort entstehende Abwärme mit auszunutzen.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Wasserreservoir 1 eine schwach ausgelegte Wärmeisolierung 8 und das Wärmereservoir 5 eine hochwertige Isolierung 9 auf.
Diese Auslegung ist insbesondere für eine Betriebsweise vorgesehen, bei welcher dem Abwasser unmittelbar nach Überstellung in das Wasserreservoir 1 die Wärme entzogen und dem Wärmereservoir 5 zugeführt wird. Die somit gleich nach Überstellung des Abwassers beginnende Temperaturabsenkung im Wasserreservoir 1 macht keine besondere Isolierung erforderlich, wohl aber des Wärmereservoirs 5, da dort die dann angesammelte Wärmeenergie über längere Zeit gespeichert werden muss. Bei dieser Betriebsweise kann im Übrigen die Wärmepumpe auf eine nur geringe Leistung ausgelegt werden, da für die Überführung der Wärmeenergie relativ viel Zeit zur Verfügung steht.
Grundsätzlich kann der Betrieb jedoch auch so erfolgen, dass die Wärmepumpe erst dann in Betrieb genommen wird, wenn ein aktueller Wärmebedarf besteht. In diesem Fall muss das Wasserreservoir 1 über eine hochwertige Isolierung verfügen, damit die dort im Abwasser enthaltene Wärmeenergie möglichst lange erhalten bleibt. Das Wärmereservoir 5 kann dagegen mit einer schwach ausgelegten Wärmeisolierung 9 versehen sein, da die dort hin transferierte Wärme unmittelbar im Anschluss an das dem Hausgerät zugeführte Frischwasser übertragen wird. Dies bedeutet jedoch auch, dass die Wärmepumpe auf eine hohe Leistung auszulegen ist, wenn auch nur bei relativ kurzer Betriebsdauer.
Schließlich besteht auch die in der Zeichnung nicht näher dargestellte Möglichkeit, die Wärmepumpe in Form eines Stirlingaggregats auszubilden, wobei das Stirlingaggregat hier dann von einem Elektromotor angetrieben ist. Die warme bzw. die kalte Seite des Stirlingmotors wird dann entsprechend an das Wasserreservoir 1 bzw. das Wärmereservoir 5 angeschlossen.
Soweit eine Zuheizung in konventioneller Weise erforderlich ist, kann hierfür die Heizeinrichtung 7 im Zu- oder Ablauf des Wärmereservoirs 5 vorgesehen sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Bezüglich der Anordnung besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Heizeinrichtung 7 im Inneren des Wärmereservoirs 5 vorzusehen.

Claims

Hausgerät, insbesondere Haushaltsreinigungsgerät wie Waschmaschine oder Geschirrspüler, mit einer mit dem zu reinigenden Gut sowie mit Waschwasser befüllbaren Spülkammer sowie einer Heizeinrichtung (7) für das Waschwasser, gekennzeichnet durch ein Wasserreservoir (1) zur Aufnahme des Abwassers aus der Spülkammer, ferner durch ein Wärmereservoir (5) sowie eine Wärmepumpe zur Übertragung der im Abwasser enthaltenen Wärmeenergie vom Wasserreservoir (1) in das Wärmereservoir (5), wobei im Wärmereservoir (5) ein Wärmetauscher (6) für die Erwärmung des Waschwassers vorgesehen ist.
Hausgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmereservoir (5) mit einem Wärmespeichermedium mit erhöhtem spezifischem Wärmekoeffizienten versehen ist.
Hausgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmereservoir (5) mit einem Wärmespeichermedium versehen ist, das einen Phasenübergang im Temperaturbereich des Wärmespeichervorgangs aufweist.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmespeichermedium von Bariumhydroxid gebildet ist.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe einen im Wasserreservoir (1) angeordneten Verdampfer (2), einen im Wärmereservoir (5) angeordneten Kondensator (4) sowie in den Verbindungsleitungen zwischen Verdampfer (2) und Kondensator (4) jeweils einen Kompressor (3) sowie eine Drossel (10) aufweist, welche von einem Kältemittel durchströmt sind.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserreservoir (1) sowie das Wärmereservoir (5) mit einer sie ummantelnden Wärmeisolierung (8, 9) versehen sind.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (3) in gutem thermischem Kontakt zum Wärmereservoir (5) steht.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserreservoir (1) eine schwach ausgelegte Wärmeisolierung (8) und das Wärmereservoir (5) eine hochwertige Isolierung (9) aufweisen.
Hausgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe auf eine geringe Leistung bei langer Betriebsdauer ausgelegt ist.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserreservoir (1) eine hochwertige Isolierung (8) und das Wärmereservoir (5) eine schwach ausgelegte Wärmeisolierung (9) aufweisen.
Hausgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe auf eine hohe Leistung bei kurzer Betriebsdauer ausgelegt ist.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe von einem Stirling Aggregat gebildet ist, das von einem Elektromotor angetrieben ist.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (7) im Zu- oder Ablauf des im Wärmereservoir (5) vorgesehenen Wärmetauschers (6) oder innerhalb des Wärmereservoirs (5) angeordnet ist.