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Die Erfindung betrifft die Erzeugung
von Dampf für
eine Behandlung von Geschirr nach dem Verfahren und den Merkmalen
des Anspruchs 1.
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Es ist durch die Berichterstattung
in den Medien bekannt, dass die Industrieländer bemüht sind, den Verbrauch an fossilen
Brennstoffen und den Ausstoß an
Kohlendioxid (CO2) zu reduzieren. Dies zeigt sich in dem Bemühen von
Fachverbänden
den Energiebedarf z.B. bei Haushaltsgeschirrspülern zu bewerten und hiernach
die einzelnen Geräte
zu klassifizieren. Dabei zeigt es sich als ausgesprochener Nachteil,
dass die Geräte
zwar bei einer Temperatur zwischen 20°C und 60 °C betrieben werden, aber die
Heizwärme
elektrisch eingespeist wird.
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Es ist weiter ein Verfahren (
DE 101 64 763.8 ) bekannt,
bei welchem die Wärme
als Dampf für
die Hygienisierung von Geschirr zugeführt wird. Diese Erzeugung des
Dampfes ist noch mit dem Nachteil verbunden, dass die Verdampfungswärme über elektrische
Energie bereitgestellt wird.
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Der im Patentanspruch 1 angegebenen
Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei Geschirrspülern den
hohen Anteil von elektrischer Energie am Energieverbrauch zu vermeiden
und den Einsatz von fossiler Wärme
oder Solarwärme
in Haushaltsgeräten
zu ermöglichen.
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Dieses Problem wird durch die im
Patentanspruch 1 aufgeführten
Merkmale und die Vorrichtung nach Patentanspruch 16 gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielbaren
Vorteile bestehen insbesondere darin, neben den bekannten Betriebsmittel,
elektrische Energie und Wasser, die Verwendung weiterer Betriebsmittel,
wie solarbeheiztes Wasser oder kalkarmes Brauchwasser, zu ermöglichen.
Gerade in der Gebäudetechnik
sind diese ökologischen Betriebsmittel
vorhanden und die Geräte
müssen
nur auf die Verwendung dieser nachhaltigen Betriebsmittelformen
vorbereitet werden.
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Weitere Vorteile bestehen in der
Behandlung der Oberflächen
des Geschirrs mit einer wärmeren Dampfatmosphäre, welche
durch den Ausfall von Kondensat eine gute Lösung und Verdünnung von
Schmutzfilmen bewirkt. Falls die Erwärmung des Spülwassers über das
beheizte Geschirr erfolgt, so ergibt sich eine Intensivierung der
Reinigung im Verlauf des Wärmeaustauschs
mit dem kälteren
Wasser.
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Für
den Hersteller der Geräte
ergibt sich noch der Vorteil, dass gegenüber den bisherigen Geräten der Ausstoß von CO2
verringert werden kann. Die Rechte an der CO2- Minderung können mit
anderen Auflagen zur CO2 Einsparung verrechnet oder zum Kauf im
freien Handel zukünftig
angeboten werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung ist in Patentanspruch 2 gegeben. Die Weiterbildung nach
Anspruch 2 ermöglicht
es, dass beim Fehlen von ausreichender Wärme die elektrische Energie
verwendbar ist. Hierbei kann der Spitzenbedarf für ein Waschprogramm elektrisch
eingespeist werden oder das Gerät über einen
bestimmten Zeitraum noch elektrisch betrieben werden, bis der Anschluss
an einen solar-beheizten Boiler gebäudeseitig möglich ist.
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Die Ausgestaltung der Erfindung nach
den Ansprüchen
4 – 7
hat den Vorteil, dass die Verwendung von warmen Wasser möglich ist
und dass die Erzeugung und Speicherung von erwärmten Wasser in der Gebäude und
Haushaltstechnik unter Verwendung von Solarwärme bereits verbreitet ist.
Dabei wird die Nutzung der Vorteile durch die Ausgestaltung nach
Anspruch 5 erleichtert, indem die Heizwärme über eine Gastherme, als Bauteil
einer Kücheneinrichtung,
bereitgestellt wird.
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Dabei ist es auch möglich, den
Dampferzeuger mit anderen Wärmeträgern wie
Thermoöl
und Wasserdampf zu betreiben.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung ist im Patentanspruch 21 angegeben. Die Weiterbildung nach
Patentanspruch 21 ermöglicht
es, die Dampferzeugung getrennt von dem Geschirrspüler aufzustellen und
einen Dampferzeuger für
mehrere Verbraucher z.B. einer gewerblichen Spülmaschine oder einer Großküche zu installieren.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung ist im Patentanspruch 8 angegeben. Die Weiterbildung nach
Patentanspruch 8 ermöglicht
es, den Wrasen im Rahmen eines Trocknungsprogramms zu kühlen und dadurch
die Trocknung des warmen Geschirres zu intensivieren.
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Vorteilhaft ist die Ausgestaltung
der Erfindung nach Patentanspruch 9. Diese Weiterbildung nach Patentanspruch
9 ermöglicht
es, frisches Spülwasser
im Austausch mit dem noch vorhandenen Schmutzwasser im Wäscher vorzuwärmen. Hierdurch
wird der Wärmebedarf
insgesamt vermindert.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung ist im Patentanspruch 10 angegeben. Die Weiterbildung nach
Patentanspruch 10 ermöglicht
es, die Wärme
anstelle über
die heiße
Waschflüssigkeit über eine
partielle Kondensation aus dem Wrasen auf das Geschirr zu übertragen
und den Stoffaustausch an der Geschirroberfläche zu verbessern sowie die
Wassertemperaturen über
die Dauer des Spülvorgangs
zu reduzieren und damit wasserseitige Wärmeverluste einzuschränken.
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Vorteilhaft ist die Ausgestaltung
der Erfindung nach Patentanspruch 14. Diese Weiterbildung nach Patentanspruch
14 ermöglicht
es, anstelle der Wärmeübertragung
auf das fließende
Wasser, die Aufheizung und Wärmezufuhr
unabhängig
von dem Waschwasserkreislauf zu betreiben und die Behandlungen am
Geschirr um ein Einweichen mit dem Destillat aus der Waschflüssigkeit,
um eine Verdünnung
von Belägen
durch Destillat und eine Zufuhr von dampfförmigen Spülmitteln, nach den Patentansprüchen 3 und
22 vorteilhaft, zu erweitern.
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Vorteilhaft ist die Ausgestaltung
der Erfindung nach Patentanspruch 15. Diese Weiterbildung nach Patentanspruch
15 ermöglicht
es, die Brauchwärme
auf hohem Niveau durch einen fossilen Wärmeträger als Grundlast und in der
Spitze durch Elektrowärme
aufzubauen. Hierdurch kann im Normalbetrieb auf die teure Elektrowärme vielfach
verzichtet werden.
| Reduzierter
Ausstoß 1
Jahr | 328,8
kg CO2 |
| Bei
1 000 000 Einheiten | 328
800 t/Jahr |
| CO2-Vergütung bei
6 EUR/t-CO2 | 1
972 800 EUR/J |
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1,
einen beheizten Wäscher
in Verbindung mit einem Geschirrspüler;
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2,
eine mehrstufige Dampferzeugung.
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In 1 ist
ein beheizter Wäscher 1 dargestellt,
dem über
eine Ansaugleitung 2 von einen Geschirrspüler 3 ein
Wrasen zugeführt
wird. Hierzu wird ein Kreislauf für den Wrasen mit einer Zuführleitung 4,
einem Ventilator 5 und einer Rückführleitung 6 aufgebaut.
Ein Waschwasserkreislauf ist durch die Leitung 7 dargestellt,
welcher vom Trog 8 des Geschirrspülers 3 ausgehen kann
und über
eine nicht gezeigte Pumpe oben in einen Geschirrraum 9 führt.
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In dem beheizten Wäscher 1 wird
die Wärme
indirekt über Übertragungsflächen 10 ausgetauscht.
Zu diesen Übertragungsflächen 10 führt eine
Leitung 11 für
Frischwasser, welches erwärmt
werden kann und über eine
Leitung 12 und eine Einspeisung 13 die Wasserversorgung
des Geschirrspülers
ermöglicht.
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Eine weitere Leitung 14 mit
Wasser als Wärmeträger führt von
einem gebäudeseitig
vorhandenen Boiler 15 zu dem beheizten Wäscher 1.
Dieser Boiler 15 kann mit Solarwärme und/oder mit fossilen Brennstoffen beheizt
werden. Es kann auch vorteilhaft sein, die Wärme in Form von Dampf z.B.
bei Großküchen oder über eine
Gastherme bereitzustellen. Nach der Wärmeabgabe wird der Wärmeträger über eine
Leitung 16 zurückgeführt. Die
Förderpumpen
sind in dem Kreislauf nicht dargestellt.
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Eine weitere Leitung 17 für Brauchwasser
führt von
einem Wasserbehälter 18 zu
den Übertragungsflächen 10 und
bildet mit einer Leitung 19 einen Kreislauf für Kühlwasser,
der über
dem Wäscher 1 z.B.
mit sauberem Regenwasser für
eine Zwischenkühlung
aufgebaut werden kann. Von diesem Wasser kann ein Teilstrom auf
dem Weg 12,13 abgeleitet werden.
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Der beheizte Wäscher 1 kann vorteilhaft
als Fließbettwärmetauscher
ausgeführt
werden. Zur Versorgung mit Wasser ist eine Verbindungsleitung 21 vom
Waschwasserkreislauf und eine weitere Leitung 22 vom Überlauf
des Fließbettes
vorgesehen. Der Fließbettwärmetauscher
ist in fluidisiertem Zustand bis zur Höhe 23 mit Wasser angefüllt und
der Wrasen wird über
die verlängerte
Leitung 4 und Öffnungen
in dieser Leitung gleichmäßig verteilt.
Die Übertragungsflächen 10 können als
Rohrbündel
oder senkrechte Heizflächen
in der fluidisierten Schicht 24 eingetaucht sein und sie
können
durch den Einbau in die Wand des beheizten Wäschers 1, die fluidisierte
Schicht begrenzen. Hierdurch kann der Wärmestrom von und zu dem Wrasen
von unterschiedlichen Wärmeträgen übertragen
werden.
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Über
dem fluidisierten Wasser ist ein Freiraum, in welchem die Gasgeschwindigkeit
vergleichmäßigt und
Tropfen zurückgehalten
werden.
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Nach der Beladung des Geschirrspüler 3 kann
der Wrasenkreislauf auf dem Weg 2,5,4,1,6 eingerichtet werden
und auf einem kalten Geschirr 25, das auf unterschiedlichem
Niveau gelagert ist, wird das Destillat des fluidisierten Wassers
in Form eines Kondensates gleichmäßig verteilt. Hierdurch werden
Verunreinigungen erwärmt
und eingeweicht. In einem folgenden Arbeitstakt kann der Waschwasserkreislauf 8,7,9 eingeschaltet werden.
Dabei ist mit der Erwärmung
des Wassers die Reinigungsfunktion am Geschirr verbunden. Nach einer Wärmeentnahme
am Geschirr kann die Verdampfung im beheizten Wäscher 1 erneut intensiviert
werden. Auf diese Weise ergeben sich intensive Wärme- und Stoffaustauschvorgänge an dem verschmutzen
Geschirr 25. Weiter ist es möglich in dem Wasserfliessbett
lösliche
Spülmittel
zuzugeben, welche sich bei steigender Temperatur verflüchtigen
und in dem Wrasen gleichmäßig verteilt,
zu dem Geschirr 25 gelangen.
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Nach dem Vorspülprogramm und dem Wechsel des
Spülwassers
kann das Geschirr im Wärmeaustausch
mit dem Wasser gekühlt
werden, um anschließend
bei einer erhöhten
Verdampfungsleistung in dem beheizten Wäscher 1 die thermische
Behandlung der Geschirroberfläche
mit Kondensat fortzusetzen. Dieser Wechsel im Betrieb des Wasserkreislaufes 8,7,9 mit
dem Wrasenkreislauf 2,4,5,1,6,
kann beim anschließenden
Klarspülen
wiederholt werden.
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Am Ende des Klarspülens wird
vielfach eine Trocknung des gereinigten Geschirrs 25 gewünscht. Diese
Trocknung kann mit dem Austausch oder dem Kühlen der fluidisierten Schicht 24 beginnen.
Mit dem Kreislauf 18,17,19 für Brauchwasser
ist eine Möglichkeit
aufgezeigt, die Kühlung
und damit die Trocknungsgeschwindigkeit zu steigern.
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In Abhängigkeit von der geographischen
Lage, der örtlichen
Energieversorgung und der Geschirrmenge kann es erforderlich sein,
zusätzlich
Energie in Form von el. Strom einzusetzen. Bei einer geringen Beladung
mit Geschirr 25 ist die Oberfläche zur Erwärmung des Spülwassers
nicht groß genug.
Dann ist es sinnvoll, das Spülwasser
durch eine Heizung im Kreislauf 8,7,9 nach
der bekannten Technik zeitweise anzuwärmen. Diese Geschirrbehandlung
kann auch in gewerblichen Geschirrspülern angebracht sein.
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An manchen Standorten kann die Verdampferleistung
nicht ausreichend sein. Eine Erhöhung
der Spitzenleistung wird im folgenden im Zusammenhang mit 2 beschrieben.
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In 2 ist
ein Fliessbettwärmetauscher 26 dargestellt,
der durch 2 Austauschflächen 27 und 28 den gleichzeitigen
Einsatz von Wärmeenergie
und elektrische Energie als Heizwärme ermöglicht. Der Wrasen wird über die
Zuführleitung 4 und
den Ventilator 5 zugeführt
und gleichmäßig in der
fluidisierten Schicht 24 verteilt. Über die Austauschfläche 27 kann
wie in 1 beschrieben,
eine Wärme
von einem flüssigen
oder dampfförmigen
Wärmeträger zugeführt werden.
Die Austauschfläche 28 ist
zur Einspeisung von Elektrowärme
vorgesehen. Dabei kann die Austauschfläche 28 senkrecht angeordnet
werden. Über
dem fluidisierten Wasser bilden sich 2 Gasströme mit unterschiedlichen
Dampfgehalt aus. Der noch kältere
Gasstrom wird über
einen Stutzen 29 abgezogen und über eine Rohrleitung 30 dem
kalten Wrasen zugemischt und wärmt
diesen dabei vor. Der in dem Gemisch fehlende Dampfgehalt kann über die
elektrisch beheizte Austauschfläche 28 verdampft werden.
Der Wrasen mit dem höheren
Dampfanteil wird über
einen Stutzen 31 abgezogen. Der Wrasenkreislauf wird durch
die Leitung 32 zu dem Geschirrraum 9 geschlossen. Über eine
Drosselklappe 33 in der Rohrleitung 30 kann das
geförderte
Wrasenvolumen kontrolliert werden. Mit einer Trennwand 34 in
der fluidisierten Schicht wird verhindert, dass durch Wärmeleitung
in der Schicht, die Wärme
in den kälteren
Teil abfließt.
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Eine Anschluss- und Liefergrenze 35 ist
als Option dargestellt, falls ein Dampferzeuger getrennt von dem
Geschirrspüler 3,
nach Patentanspruch 21 eingerichtet wird.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass
- – Reinigungsmittel
sparsam eingesetzt werden,
- – durch ökologische
Betriebsmittel Kosten gespart werden,
- – für Produkte
mit diesen Betriebsmitteln ein offener Markt besteht,
- – durch
den reduzierten CO2-Ausstoß mit
diesen Betriebsmitteln, Rechte im CO2-Handel aufgebaut werden.
