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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung eines Ablaufplans für den Betrieb eines Gargeräts mit einer Energiespeichereinrichtung zum Speichern von Wärmeenergie und zum Abgeben von Wärmeenergie, einer Gargutbehandlungseinrichtung zum Behandeln von Gargut in einem Garprozess, einer Garprozessspeichereinrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Garprozessen, einer Eingabeeinrichtung zum Auswählen von Garprozessen und einer Steuer- oder Regeleinrichtung zum Führen ausgewählter Garprozesse. Ferner betrifft die Erfindung ein Gargerät zum Durchführen solch eines Verfahrens.
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Aus der
WO 99/63277 ist es bekannt, dass durch den Einbau eines Energiespeicher- und Energieentnahmesystems, das mit einem in einem herkömmlichen Gargerät bereits vorhandenen Mess- und Regelsystem verbunden ist, der Stromverbrauch durch geregeltes Betreiben einer Heizung, eines Dampfgenerators, eines Gebläses, einer Kühleinheit, einer Feuchtigkeitsregelungseinheit etc. durch Entnahme gespeicherter Energie reduziert werden kann, unter gleichzeitiger Nutzung von Abwärme. Dabei kann ein Energiespeicher beispielsweise in Garpausen, wie sie im Falle eines Chargenbetriebs stets anfallen oder durch den Garablauf bedingt sind, und/oder in aprioren Garphasen, in denen ein Garprozess wenig oder keine Energie benötigt, mittels einer, gegebenenfalls zusätzlichen, Heizung, gesteuert über das Mess- und Regelsystem, nach einer Prioritätshierarchie zur Sicherstellung eines ungestörten Ablaufs eines Garprozesses, oder durch die Wärme aus dem Garraum austretender Abluft beziehungsweise austretenden überschüssigen Dampfes aufgeladen werden, um dann in hyperprioren Garphasen, in denen der Garprozess viel Energie benötigt, selbst mehr als die zum Heizen des Garguts installierte Heizung liefern kann, Energie aus dem Energiespeicher entnehmen zu können. Garprozesse mit hohem Energieverbrauch können durch Verwendung des bekannten Gargeräts zudem, insbesondere zu Anfang, beschleunigt werden.
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Die
WO 2010/086340 offenbart ein Gargerät, bei dem eine Steuer- oder Regeleinrichtung derart mit einer Anzeigeeinrichtung zusammenwirkt, dass mindestens ein Programmrepräsentant in Form eines virtuellen Bons in einem Bereich auf einem von der Anzeigeeinrichtung angezeigten virtuellen Bonbrett angezeigt wird, wobei das virtuelle Bonbrett eine Darstellung innerhalb eines mehrdimensionalen Raumes unter Zugrundelegung eines Koordinatensystems mit zumindest zwei Positionsachsen zur Bestimmung einer Behandlungszone des Gargeräts oder zumindest einer Positionsachse zur Bestimmung einer Behandlungsebene, Behandlungsspalte oder Behandlungszeile des Garbereichs des Gargeräts und einer Zeitachse zur Bestimmung zumindest eines Zeitpunkts des Betriebs des Gargeräts ermöglicht. Zur Erleichterung der Erstellung eines Ablaufplans können virtuelle Bons, die für unterschiedliche Garraumklimata benötigende Garprogramm stehen, nicht sich überlappend längs des Zeitstrahls auf dem Bonbrett abgelegt werden. Virtuellen Bons können zudem Prioritätsparameter zugeordnet sein, die bestimmt werden durch einen Energieverbrauch, einen Wasserverbrauch, einen Reinigungsmittelverbrauch, einen Zeitbedarf, eine Zielzeit, eine Startzeit, einen Raumbedarf, eine Reduzierung eines Gargutgewichtsverlustes, eine Verschmutzung, eine Rauchentstehung, einen Geruch und/oder eine Verbesserung eines Programmergebnisses, wie eine Qualität eines fertiggegarten Garguts und/oder der Sauberkeit eines Garraums. Dies ermöglicht z.B., dass ein Energieverbrauch effizient eingestellt und/oder ein Zeitbedarf reduziert werden kann.
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Die
EP 1 989 978 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem beispielsweise eine morgendliche Thekenbeschickung für eine Bäckereifiliale zeit- und energieoptimiert durchgeführt wird, indem dort täglich verwendete Garprogramme, die z.B. jeden Tag aus tiefgefrorenen Rohlingen oder vorgebackenen Produkten frisch zu backende Teigwaren fertigen sollen, einmalig über eine Eingabeeinrichtung in ein Gargerät eingegeben und gespeichert werden, so dass dann nach jedem morgendlichen Start des Gargeräts dieses zuerst seinen Garraum aufheizt und dann die vorgegebenen Programme sozusagen in einem Stapel abarbeitet, und zwar unter besonderer Berücksichtigung einer Zeit- und Energieoptimierung.
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In der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2014 101 168 ist ausgeführt, dass in thermochemischen Wärmespeichern Salze zum Einsatz kommen können, die in ein paar Sekunden bei Zufuhr von Wasser Temperaturen bis auf ca. 100°C abgeben können, so dass der Wärmespeicher schnell aufladbar und entladbar ist und beim Entladen ausreichend Energie für das Aufheizen von Wasser abgeben kann. Für das Speichermedium kann dabei bspw. Magnesiumchlorid-Hexahydrat genutzt werden. Ist bspw. ein Gargerät, in dem Gargut mit Heißluft in einem Heißluftbetrieb, mit Dampf in einem Dampfbetrieb und mit einer Kombination aus Heißluft und Dampf in einem Kombinationsbetrieb garbar ist, mit solch einem thermochemischen Wärmespeicher ausgerüstet, so lässt sich in einem Heißluftbetrieb der Wärmespeicher aufladen und für einen Dampfbetrieb zum Aufheizen von Frischwasser entladen. Kommt es im Heißluftbetrieb nämlich zum Austreiben von Wasser aus Gargut, das in Form von Wrasen den Garraum zusammen mit Garraumatmosphäre verlässt, wird die Garraumatmosphäre samt Wrasen vor Verlassen des Gargeräts gezwungen, einen thermochemischen Wärmespeicher zu passieren, so dass es zum Aufladen des Speichermediums desselben unter gleichzeitiger Reduktion an Wrasen kommt. Somit werden die Wrasen nicht vollständig an die Umgebung des Gargeräts abgegeben, sondern dienen zumindest teilweise dem Aufladen eines Wärmespeichers. Der aufgeladene Wärmespeicher kann dann nach einem Betriebsartwechsel, nämlich nach einem Wechsel in den Dampfbetrieb, zum Aufwärmen zulaufenden Frischwassers aus einer Hauswasserinstallation genutzt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erstellung eines Ablaufplans für den Betrieb eines Gargeräts zu liefern, bei dem der Energienutzungsgrad des Gargeräts weiter verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Erstellung eines Ablaufplans für den Betrieb eines Gargeräts mit einer Energiespeichereinrichtung zum Speichern von Wärmeenergie und zum Abgeben von Wärmeenergie, einer Gargutbehandlungseinrichtung zum Behandeln von Gargut in einem Garprozess, einer Garprozesspeichereinrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Garprozessen, einer Eingabeeinrichtung zum Auswählen von Garprozessen und einer Steuer- oder Regeleinrichtung zum Führen ausgewählter Garprozessen gelöst, durch folgende Schritte:
- – Auswählen von zumindest zwei Garprozessen aus der Vielzahl an Garprozessen, wobei jeder Garprozess mit zumindest einem ersten Parameter einer Gargutbehandlung und zumindest einem zweiten Parameter eines Energieverbrauchs aus der Garprozessspeichereinrichtung aufgerufen wird,
- – Ermitteln des Ladungszustands der Energiespeichereinrichtung und
- – Bestimmen der zeitlichen Abfolge der ausgewählten Garprozesse in Abhängigkeit von zumindest den zweiten Parametern der ausgewählten Garprozesse und dem Ladungszustands der Energiespeichereinrichtung.
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Dabei wird vorgeschlagen, dass der Energieverbrauch beim Durchführen zumindest eines ersten Garprozesses gemessen wird, und nach Abschluss des ersten Garprozesses der zweite Parameter des ersten Garprozesses bestimmt und, vorzugsweise zusammen mit zumindest einem ersten Parameter des ersten Garprozesses, zur Selbstanlernung der Garprozessspeichereinrichtung gespeichert werden kann, so dass der erste Garprozess einer der Garprozesses der Vielzahl an Garprozessen werden kann.
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Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Energieverbrauch zum Durchführen zumindest eines zweiten Garprozesses aus der Vielzahl der Garprozesse und/oder zumindest ein zweiter Parameter des zweiten Garprozesses aus zumindest einem ersten Parameter des zweiten Garprozesses bestimmt und zusammen mit dem ersten Parameter des zweiten Garprozesses gespeichert werden kann.
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Bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie aus Abwärme, Abluft und/oder Abgasen, insbesondere über die Steuer- oder Regeleinrichtung eingestellt, rückgewinnt, vorzugsweise in zumindest einer ersten Betriebsart, in der Wasser in flüssiger oder Dampfform aus Gargut ausgetrieben wird und/oder Abgase durch eine Gasverbrennung erzeugt werden.
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Dabei wird vorgeschlagen, dass die Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie in einem Temperaturbereich bis zur Siedetemperatur von Wasser, insbesondere über die Steuer- oder Regeleinrichtung eingestellt, abgibt, vorzugsweise in zumindest einer zweiten Betriebsart, in der Gargut mit Wasser in flüssiger und/oder Dampfform beaufschlagt oder gegart wird.
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Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, dass der Ladungszustand der Energiespeichereinrichtung gemessen wird, und/oder die Energiespeichereinrichtung durch einen thermochemischen Wärmespeicher bereitgestellt wird.
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Zudem kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Speichern und Abgeben von Wärmeenergie durch die Energiespeichereinrichtung über die Steuer- oder Regeleinrichtung eingestellt wird, vorzugsweise in Abhängigkeit von zumindest einem dritten Parameter, der für eine Zeitdauer, einen Ressourcenverbrauch und/oder eine Abgabe von Abwärme, Abluft und/oder Abgase beim Durchführen der ausgewählten Garprozesse charakteristisch ist.
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Mit der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass der ermittelte Ladungszustand auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt wird, und/oder die bestimmte zeitliche Abfolge auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird, vorzugsweise als Vorschlag zum Bestätigen über die Eingabeeinrichtung.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass auswählbare Garprozesse und/oder auswählbare dritte Parameter auf der Anzeigeeinrichtung zum Auswählen über die Eingabeeinrichtung angezeigt wird beziehungsweise werden, vorzugsweise auf Anfrage.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass jeder erste Parameter ausgewählt wird aus einer Temperatur, einer Feuchte, einem Druck, einer Strömungsgeschwindigkeit und/oder einer Menge an elektromagnetischer Strahlung in einem Garraum des Gargeräts, vorzugsweise zu zumindest einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb des entsprechenden Garprozesses, und/oder jeder zweite Parameter bestimmt wird durch einen Energieverbrauch innerhalb einer bestimmten Zeitdauer und/oder zu zumindest einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb des entsprechenden Garprozesses.
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Die Erfindung betrifft auch ein Gargerät mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung in Wirkverbindung mit einer Energiespeichereinrichtung zum Speichern von Wärmeenergie und zum Abgeben von Wärmeenergie, einer Gargutbehandlungseinrichtung zum Behandeln von Gargut in einem Garprozess, einer Garprozessspeichereinrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Garprozessen, einer Eingabeeinrichtung zum Auswählen von Garprozessen und einer Anzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, wobei die Steuer- oder Regeleinrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die Gargutbehandlungseinrichtung ausgewählt ist aus einer Heizeinrichtung, einer Kühleinrichtung, einer Feuchtezufuhreinrichtung, einer Feuchteabfuhreinrichtung, einer Garraumatmosphärenzirkulationseinrichtung, einer Druckanlegeeinrichtung und/oder einer Zufuhreinrichtung von elektromagnetischer Strahlung.
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Schließlich wird erfindungsgemäß noch vorgeschlagen, dass die Garprozessspeichereinrichtung von der Steuer- und Regeleinrichtung umfasst ist.
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Durch eine erfindungsgemäße Erstellung eines Ablaufplans von zu garenden Gargutchargen (Einzel-, Teil-, Voll- oder auch Mischbeschickungen) unter Berücksichtigung einerseits eines aktuellen Ladungszustands einer Energiespeichereinrichtung und gegebenenfalls einer zu erwartenden Wärmerückgewinnung oder Wärmespeicherung beim Garen und andererseits einer zum Garen benötigten (Wärme) Energie bzw. eines zum Garen benötigten Garklimas (Dämpfen, Kochen, Braten, Grillen, Gären und/oder dergleichen) wird eine optimale Nutzung von Energie erreicht. Sobald bekannt ist, welche Gargutchargen (Programme, Prozesse) zu garen sind, kann nämlich zum Einen zumindest ein Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem es besonders günstig ist, die Energiespeichereinrichtung zu nutzen. Zum Anderen kann die Energiespeichereinrichtung immer zu den Zeitpunkten aufgeladen werden, in denen eine Wärmerückgewinnung oder Wärmespeicherung möglich ist. Nach Auswahl von Garprozessen durch einen Anwender eines erfindungsgemäßen Gargeräts ermittelt das Gargerät somit automatisch zumindest einen zu erwartenden Energiebedarf sowie einen Ladezustand der Energiespeichereinrichtung und schlägt eine zeitliche Anordnung der Garprozesse vor.
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Umfasst die Energiespeichereinrichtung zum Beispiel ein Wärmerückgewinnungssystem, so ist der Ladungszustand wie im Rahmen der
DE 10 2014 101 168 beschrieben erfassbar.
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Die Ermittlung des zu erwartenden Energiebedarfs basiert auf empirischen Daten. Berechnungen des Herstellers des Gargeräts können dabei auch herangezogen werden. Zudem kann die Datenbasis, auf die beim Ermitteln zugegriffen wird, verbessert bzw. verfeinert werden, indem für abgelaufene Garprozesse die tatsächlich benötigen Energiemengen gespeichert werden, so dass auch spezielle Gargewohnheiten eines Anwenders berücksichtigt werden können. Herstellerseitige Berechnungen ergeben sich aus experimentellen und somit tatsächlich ermittelten Energieverbräuchen von verschiedenen Gargütern und/oder Gargutkalibern und entsprechender Umrechnung auf eine eingegeben bzw. ermittelte Last, bspw. wie folgt:
Sind 25 kg Fischfilet von Kühltemperatur 2°C auf 72°C im Kern mit einer Energie von 2,8 kWh gegart worden, so entspricht dies pro kg Fischfilet und °C ca. 0,0016 kWh.
Demnach ist zum Garraum von 50 kg Fischfilet von 2°C auf 68°C im Kern mit einem Energieverbrauch von 5,28 kWh zu rechnen.
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Die Bestimmung der zeitlichen Anordnung kann über Median- bzw. Mittelwertbildung von zum Energiebedarf gespeicherten Werten unter Berücksichtigung von Standardabweichungen und In-Relation-Setzung zu der jeweils maximal verfügbaren Energiemenge erfolgen.
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In Abhängigkeit des Ladungszustands der Energiespeichereinrichtung lassen sich verschiedene Szenarien denken, beispielsweise die 3 Folgenden:
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Speicher leer:
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Die Energiespeichereinrichtung muss zu Beginn mit Wärmeenergie aufgeladen werden. Demnach müssen ausgewählte Garprozesse mit einem niedrigen Energieverbrauch und/oder einer Abgabe hoher Abwärme zuerst zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung durchgeführt werden.
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Speicher teilgefüllt:
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Es besteht eine Wahlmöglichkeit zwischen einerseits Nutzung bzw. Entladung oder andererseits Aufladung der Energiespeichereinrichtung in Abhängigkeit der ausgewählten Garprozesse.
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Speicher voll:
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Die Speicherenergie muss genutzt werden, um die Energiespeichereinrichtung wieder beladen zu können, so dass auch ein Spitzenlastbetrieb vermieden werden kann.
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Nutzt die Energiespeichereinrichtung ein Wärmerückgewinnungssystem, so ist die Nutzung rückgewinnbarer Wärmeenergie auf einen Bereich mit niedrigem Temperaturniveau beschränkt, da beim Aufladen, selbst wenn eine Speicherung in z.B. Salzspeichern oder Zeolithen erfolgt, aus Abwärme, Abluft und/oder Abgasen verhältnismäßig wenig Wärmeenergie gewonnen werden kann. Eine Nutzung ist insbesondere
- – zur Vorwärmung von Wasser zwecks Dampferzeugung und
- – in Niedertemperaturgarverfahren und Entfeuchtungsverfahren mit Vorwärmung von Frischluft
geeignet.
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Ein Ablaufplan kann durch Anordnung von ausgewählte Garprozesse repräsentierende Bons auf einem Bonbrett längs eines Zeitstrahls im Sinne der
WO 2010/086340 angezeigt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der anhand von Ausführungsbeispielen die Erfindung im Detail beschrieben ist.
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Beispielsweise wählt ein Anwender eines Gargeräts, insbesondere in Form eines SelfCooking Center® der Anmelderin, bei dem Gargut in einem Heißluftbetrieb mit Heißluft, in einem Dampfbetrieb mit Dampf und in einem Kombinationsbetrieb sowohl mit Heißluft als auch mit Dampf beaufschlagt wird, 3 Garprozesse aus, wonach Rindersteaks, Blechkuchen und Reis gegart werden sollen. Die Rindersteaks sollen dabei einem Grillvorgang unterzogen werden, für den besonders viel Energie (7 kWh) in kurzer Zeit benötigt wird. Der Blechkuchen wird einem Backvorgang unterzogen, für den der Energiebedarf (1,8 kWh) deutlich geringer ist und ein Bedämpfen benötigt wird sowie Wrasen aus dem Garraum austreten. Der Reis soll in Wasser gekocht werden, wozu ein mittlerer Energiebedarf (3 kWh) benötigt wird und wobei Wrasen aus dem Garraum austreten.
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Ist das Gargerät mit einer Energiespeichereinrichtung ausgerüstet, die eine Phasenumwandlung zum Verbrauchen oder Freisetzen von latenter Wärme nutzt und die zum Beginn des Garens im Wesentlichen nicht mit Wärmeenergie geladen ist, so wird vorgeschlagen, zuerst den Blechkuchen zu backen, dann den Reis zu kochen und zuletzt die Rindersteaks zu grillen. Während des Backvorgangs sowie auch des Kochvorgangs kann dann die Energiespeichereinrichtung aufgeladen werden, um Wärmeenergie während des Grillvorgangs abgeben zu können. Dieser Ablaufplan berücksichtigt also den Ladezustand der Energiespeichereinrichtung und den zu erwartenden Energieverbrauch, um die Beschickungszeitpunkte automatisch vorzuschlagen, wobei nicht nur eine gleichbleibende Garqualität, sondern auch eine Optimierung des Energieverbrauchs gewährleistet wird.
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Beträgt die maximale Kapazität der Energiespeichereinrichtung des Gargeräts z.B. 2 kWh und ist die Energiespeichereinrichtung nicht aufgefüllt, also leer, so ist für die Garprozesse „Grillen von Steaks“ und „Kochen von Reis“ Folgendes zu berücksichtigen:
Aus empirischen Untersuchungen ist es bekannt, dass bei Grillvorgängen die Hälfte bis 2/3 der eingesetzten Energie zum Austreiben von Wasser aus dem Gargut aufgewendet wird.
Bei einem Gargerät mit 18 kW werden daher 9–12 kW zum Austreiben des Wassers und somit Abgabe von den entstehen energiereichen Schwaden verwendet. Bei einer Grilldauer von 20 min ergibt sich ein Wert von 3–4 kWh, welcher für die Rückgewinnung überwiegend durch Kondensation und somit zum Füllen der Energiespeichereinrichtung zur Verfügung steht. Je nach Gestaltung oder besser Effizienz des Rückgewinnungssystems ist die Füllung der Energiespeichereinrichtung innerhalb der Grilldauer erfolgt.
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Die Wärmekapazität von Wasser beträgt 4,18 J/(g K), und 1 Liter Wasser entsprechen ca. 1 kg also 1000 g. Mit der Formel Energie = Wärmekapazität·Masse·Temperaturdifferenz ergibt sich, dass z.B. 4 l Frischwasser mit Leitungstemperatur von 4°C zum Erhitzen auf 90°C
0,00116111 kWh·4 kg·86 K = 0,4 kWh benötigen. Dafür reicht die beim Grillen gespeicherte Energie.
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Also wird erfindungsgemäß bestimmt, zuerst die Steaks zu grillen und dabei die Energiespeichereinrichtung zu füllen, um genügend Energie für ein folgendes Kochen vom Reis zu haben.
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Bei Nutzung eines Wärmerückgewinnungssystemes durch die Energiespeichereinrichtung ist es also sinnvoll, die Garprozesse so anzuordnen, dass zunächst Garprozesse stattfinden, in denen Wärme zurückgewonnen werden kann, um diese in folgenden Garprozessen zu nutzen. Daraus ergibt sich für obiges Beispiel, dass zuerst die Rindersteaks gegrillt werden, um dabei entstehende Abwärme für ein späteres Wasservorheizen rückzugewinnen, nämlich für ein Kochen vom Reis in Wasser.
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Die in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 99/63277 [0002]
- WO 2010/086340 [0003, 0029]
- EP 1989978 A1 [0004]
- DE 102014101168 [0005, 0021]