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Die Erfindung betrifft ein Gargerät mit einem Garraum, in dem Lebensmittel in einer Garraumatmosphäre gegart werden können, einem Gasbrenner, einem Verbrennungsluft-Zufuhrkanal, einem Abgas-Abführkanal und einem Wärmeübertrager, mit dem Verbrennungswärme des Gasbrenners auf eine Garraumatmosphäre oder ein Dampferzeugungssystem übertragen werden kann.
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Bei einem solchen Gargerät handelt es sich um ein Profi-Gargerät, wie es in Restaurants, Kantinen und der Großgastronomie eingesetzt wird. Der Gasbrenner dient dazu, die Garraumatmosphäre zu erwärmen. Zusätzlich kann ein Dampferzeuger vorgesehen sein, mit dem Wasserdampf erzeugt wird, der ebenfalls in den Garraum eingebracht wird. Als Wärmequelle des Dampferzeugers kann ebenfalls einf Gasbrenner eingesetzt werden.
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Mit einem solchen Gargerät ist es möglich, Lebensmittel im Garraum entweder in Heißluft, einer reinen Wasserdampfatmosphäre oder in einer Mischatmosphäre zu garen, also einer Garraumatmosphäre, die einen Feuchtigkeitsgehalt > 0 % und < 100 % aufweist.
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Im Rahmen der allgemeinen Weiterentwicklung dieser Gargeräte liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad des Gargeräts zu erhöhen und den Energieverbrauch zu senken.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Gargerät der eingangs genannten Art vorgesehen, dass dem Abgas-Abführkanal ein Wärmetauscher zugeordnet ist, mit dem Abwärme des Abgases auf Gas übertragen werden kann, das dem Gargerät zugeführt wird. Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die Wärme zu nutzen, die im Abgas des Gasbrenners noch enthalten ist, nachdem dieses den Wärmeübertrager verlässt.
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Bei dem Gas, dem die im Abgas enthaltene Wärme zugeführt wird, kann es sich um die Verbrennungsluft handeln, die dem Gasbrenner zugeführt wird. Hierdurch steigt die Abgastemperatur des Gasbrenners, sodass im Wärmeübertrager eine größere treibende Temperaturdifferenz vorliegt, mit der Wärme auf die Garraumatmosphäre oder das Dampferzeugungssystem übertragen wird.
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Bei dem Gas, das im Wärmetauscher erwärmt wird, kann es sich auch um das Brenngas handeln, das dem Gasbrenner zugeführt wird. Auch dies führt grundsätzlich zu einer höheren Temperatur am Eingang des Gasbrenners und damit auch zu einer höheren Abgastemperatur.
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Bei dem Gas, das im Wärmetauscher erwärmt wird, kann es sich auch um ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brenngas handeln, das dem Gasbrenner zugeführt wird. Hierdurch ergibt sich die größte Steigerung der Temperatur am Eingang des Gasbrenners.
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Vorzugsweise ist hier vorgesehen, dass der Wärmetauscher stromabwärts einer Mischkammer angeordnet ist, in der Verbrennungsluft mit Brenngas gemischt wird. Dies hat den Vorteil, dass sich die Mischkammer und die in dieser enthaltenen Bauteile auf einem eher niedrigen Temperaturniveau befinden, sodass die Bauteile nicht für hohe thermische Beanspruchungen ausgelegt werden müssen.
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Das im Wärmetauscher erwärmte Gas kann auch Frischluft sein, die dem Garraum zugeführt wird. Hierdurch ergibt sich, wenn Frischluft zugeführt wird, eine geringere Absenkung der Temperatur der Garraumatmosphäre und dementsprechend ein geringerer Energieaufwand, um die Garraumatmosphäre wieder auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher ein Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher ist. Ein solcher Wärmetauscher zeichnet sich durch einen geringen Platzbedarf aus.
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Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass der Abgas-Abführkanal das innenliegende Rohr ist. Bei dieser Gestaltung muss das Abgasrohr wenigstens im Bereich des Wärmetauschers nicht aufwendig isoliert werden, da das außenliegende Rohr eine Isolierung darstellt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher in einem Technikraum des Gargeräts angeordnet ist. Dies ist möglich, da aufgrund des Wärmetauschers die Abgastemperatur so weit abgesenkt wird, dass der Wärmeeintrag in den Technikraum akzeptabel ist.
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Alternativ ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher in einem Druckraum des Gargeräts angeordnet ist, der dem Garraum zugeordnet ist. Hierdurch wird der Wärmeeintrag vom Technikraum ferngehalten. In diesem Fall ist der Abgas-Abführkanal vorzugsweise das außenliegende Rohr, da die Wärmeabgabe an den Druckraum erwünscht ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
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1 schematisch ein Gargerät gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 schematisch ein Gargerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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3 schematisch ein Gargerät gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
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4 schematisch ein Gargerät gemäß einer vierten Ausführungsform.
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In 1 ist schematisch ein Gargerät 10 gezeigt, das ein Gehäuse 12 aufweist, in welchem ein Garraum 14 vorgesehen ist. Der Garraum 14 kann mit einer Tür 16 verschlossen werden.
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Im Garraum 14 können Lebensmittel in einer Garraumatmosphäre gegart werden. Die Garraumatmosphäre kann Heißluft, Wasserdampf oder ein Gemisch aus Heißluft und Wasserdampf sein. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass Mikrowellenstrahlung zum Garen verwendet wird.
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Um Wasserdampf zu erzeugen, ist ein (hier nicht gezeigter) Dampfgenerator vorgesehen, in welchem bei Bedarf Wasser verdampft werden kann. Der dabei entstehende Wasserdampf wird dann in den Garraum 14 eingebracht.
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Es ist ein Gasbrenner 20 vorgesehen, der dazu dient, die Garraumatmosphäre zu erwärmen. Zum Erwärmen der Luft wird ein Wärmeübertrager 22 verwendet, der hier vereinfacht als die Außenfläche eines Abgas-Abführkanals 24 dargestellt ist. Mit dem Abgas-Abführkanal 24 wird das Abgas des Gasbrenners 20 aus dem Gargerät nach außen abgeführt.
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In der vereinfachten Darstellung von 1 ist der Wärmeübertrager 22 so im Garraum 14 angeordnet, dass die Garraumatmosphäre, wenn sie mittels eines Lüfterrades 26 im Garraum 14 umgewälzt wird, auch die Außenfläche des Abgas-Abführkanals 24 unmittelbar stromabwärts des Gasbrenners 20 umströmt, sodass Wärme vom Abgas über die Wandung des Abgas-Abführkanals 24 und die als Wärmeübertrager 22 dienende Außenfläche des Abgas-Abführkanals 24 auf die Garraumatmosphäre übertragen wird.
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Um den Gasbrenner 20 zu betreiben, wird diesem ein Gemisch aus Verbrennungsluft V und Brenngas B zugeführt. Die Verbrennungsluft V und das Brenngas B werden über geeignete Kanäle 28, 30 einer hier schematisch gezeigten Mischkammer 32 zugeführt. Die dabei verwendeten Steuerklappen, Ventile und sonstigen Bauteile werden der besseren Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
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Ausgehend von der Mischkammer 32 wird das Gemisch aus Verbrennungsluft V und Brenngas B durch einen Wärmetauscher 34 geleitet, der sich stromabwärts des Wärmeübertragers 22 befindet und dem Abgas-Abführkanal 24 zugeordnet ist. Vom Wärmetauscher 34 strömt das Gemisch aus Verbrennungsluft V und Brenngas B über einen weiteren Kanal 36 in den Gasbrenner 20.
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Der Wärmetauscher 34 dient dazu, das Gemisch aus Verbrennungsluft V und Brenngas B zu erwärmen. Die hierfür nötige Energie wird dem Abgas des Gasbrenners 20 entzogen, das durch den Abgas-Abführkanal 24 strömt.
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Der Wärmetauscher 34 arbeitet dabei vorzugsweise im Gegenstrom-Prinzip, um den Wirkungsgrad zu erhöhen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 34 als Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher ausgeführt, wobei der Abgas-Abführkanal 24 das innenliegende Rohr ist, das von einem Rohr umgeben ist, durch das das Gemisch aus Verbrennungsluft V und Brenngas B strömt.
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Im Inneren des Wärmetauschers 34 können Wärmeübertragungsstrukturen vorgesehen sein, beispielsweise Rippen auf der Außenseite des Abgas-Abführkanals 24.
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Beim Betrieb des Gasbrenners 20 verlässt das Abgas den Wärmeübertrager 22 üblicherweise mit einer Temperatur, die oberhalb von 400 °C liegt. Meist liegt die Temperatur im Bereich von 450 °C bis 500 °C. Diese Abwärme, die ansonsten ungenutzt aus dem Gargerät abgeführt würde, wird erfindungsgemäß dazu verwendet, das Gemisch aus Verbrennungsluft V und Brenngas B vorzuwärmen, bevor es in den Gasbrenner 20 eintritt. Diese gegenüber dem Stand der Technik höhere Temperatur des Gemischs, wenn es in den Gasbrenner 20 eintritt, führt zu einer entsprechenden Erhöhung der Temperatur des Abgases. Dementsprechend steigt die treibende Temperaturdifferenz, die zum Erwärmen der Garraumatmosphäre im Wärmeübertrager 22 verwendet werden kann. Dementsprechend ist insgesamt ein geringerer Volumendurchsatz durch den Gasbrenner 20 (und damit eine verringerte Zufuhr von Brenngas B) nötig, um dieselbe Wärmemenge auf die Garraumatmosphäre zu übertragen.
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Da Verbrennungsluft V und Brenngas B beim Eintritt in das Gerät eine wesentlich niedrigere Temperatur haben als die Garraumatmosphäre, erlaubt der erfindungsgemäße Wärmetauscher prinzipiell einen deutlich höheren Wirkungsgrad als beispielsweise durch eine entsprechende Vergrößerung der Wärmetauscherfläche zwischen Gasbrenner und Garraumatmosphäre erreichbar wäre.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform die Mischkammer 32, in der Verbrennungsluft V und Brenngas B gemischt werden, stromabwärts des Wärmetauschers 34 angeordnet ist und lediglich die Verbrennungsluft V durch den Wärmetauscher 34 strömt.
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In 3 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt. Für die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der Unterschied zur zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der dritten Ausführungsform das Brenngas B durch den Wärmetauscher 34 geleitet wird, bevor es zur Mischkammer 32 gelangt. Die Verbrennungsluft V gelangt in die Mischkammer 32, ohne dass sie vorgewärmt wird.
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In 4 ist eine vierte Ausführungsform gezeigt. Auch hier werden für die Bauteile, die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannt sind, dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Bei der vierten Ausführungsform gelangt das Gemisch aus Verbrennungsluft V und Brenngas B in die Mischkammer 32 und auch in den Gasbrenner 20, ohne dass es vorgewärmt wird. Stattdessen wird der Wärmetauscher 34 dafür verwendet, Luft vorzuwärmen, die in den Garraum 14 gelangt. Bei der Luft kann es sich entweder um Frischluft F handeln, die von außen angesaugt wird, beispielsweise im Entfeuchtungsbetrieb, oder auch um Umluft U, die dem Garraum 14 entnommen und, nachdem sie durch den Wärmetauscher 34 geströmt ist, dem Garraum wieder als Garraumatmosphäre G zugeführt wird.
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Gemäß einer nicht dargestellten Weiterbildung kann der Wärmetauscher 34 auch in einer Kombination beispielsweise der ersten und der vierten Ausführungsform dazu verwendet werden, sowohl ein Gemisch aus Verbrennungsluft V und Brenngas B als auch Luft vorzuwärmen. Zu diesem Zweck kann der Wärmetauscher 34 intern abgetrennt werden, sodass in einem (bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases) stromaufwärtigen Abschnitt zunächst Wärme an Luft abgegeben wird, die in den Garraum 14 eingebracht wird, und in einem stromabwärtigen Abschnitt Wärme an das Gemisch aus Verbrennungsluft V und Brenngas B.
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Abhängig von thermodynamischen Gegebenheiten können die beiden Abschnitte des Wärmetauschers auch umgekehrt angeordnet werden.
