DE19539858B4

DE19539858B4 - Backofen mit Energierückgewinnung

Info

Publication number: DE19539858B4
Application number: DE19539858A
Authority: DE
Inventors: Werner Martin
Original assignee: Esterka, Elke
Current assignee: ESTERKA, ELKE, HODONIN, CZ
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2015-10-27
Also published as: DE19539858A1

Abstract

Backofen mit Energierückgewinnung durch Wärmetauscher (18, 3, 4, 23) und einem im Abluftkanal (8) des Rauchgasabzuges (16) zur Erzeugung eines Unterdruckes angeordneten Abluftventilator (7), dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Backofens ein zum Backraum hin isolierter, mit einem flüssigen Medium gefüllter Wärmespeicher (2), der als Überhitzungsschutz mit einer mit dem Abluftsystem verbundenen Warmluftabsaugung versehen ist, angeordnet ist, wobei diesem über einen Abgaswärmetauscher (18) und jeweils einen in dem Wärmespeicher (2) angeordneten Schwadenkondensator und Rauchgaswaschwasserwärmetauscher (25) Wärmeenergie zugeführt und mittels im Wärmespeicher (2) angeordneten Brauchwasser- (3) und/oder Heizwasserwärmetauscher (4) Wärmeenergie entnommen werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Backofen mit Energierückgewinnung durch Wärmetauscher und einem im Abluftkanal des Rauchgasabzuges zur Erzeugung eines Unterdruckes angeordneten Abluftventilator.

Bekannt sind bei Backöfen die Verwendung von Wärmetauschern zur Rückgewinnung von Abwärmeenergie. Bei der Verwendung von Wärmetauschern treten immer die gleichen Probleme auf und zwar

– hohe Kondensatanteile, die nicht vollständig entsorgt werden,
– extreme Abkühlung der Rauchgase, so daß die Kaminanlage nicht mehr den notwendigen Zug aufweist,
– Veränderungen im Backverhalten treten durch einen Strömungsabriß auf,
– ungenügender Schwadenabzug, wobei Risse im Backgut die Folge sind.

Durch die hohen Backprozeßtemperaturen ergeben sich an gasbefeuerten Etagen- und Stikkenbacköfen Abgastemperaturen von ca. 280–320°C, die für eine Wärmerückgewinnung genutzt werden können. Pro Stunde Brennerzeit fallen bei einem Ofen pro Quadratmeter Backfläche etwa 11–13 Kubikmeter Abgas an.

Aus der EP 0 227 568 A1 ist ein Backofen mit Energierückgewinnung durch Wärmetauscher bekannt. Bei diesem werden die Abgase aus dem Brennraum über eine Leitung zuerst einem Dampferzeuger zur Erzeugung des Schwadens und daran anschließend einer Anordnung zur Abkühlung und Kondensation, die unterhalb des Dampferzeugers angeordnet ist, zugeführt.

In dieser Anordnung wird kalte Umgebungsluft über ein Gebläse eingeblasen, erwärmt und anschließend dem Brenner zugeführt. Also insgesamt eine einfache Anordnung zum Wärmetausch, wobei im unteren Teil das Kondensat aufgefangen und neutralisiert wird.

Die DE 20 40 797 B betrifft einen mit einem Warmwasserbereiter zusammengeschlossenen Bäckerei-Backofen, bei dem unmittelbar an dem Backofen ein Wärmetauscher angebracht ist, welcher primärseitig von den Abgasen einer Backofen-Beheizung durchströmt ist und sekundärseitig an einem Warmwasserkessel angeschlossen ist. Der Wärmetauscher ist von einer einen zentralen Durchgang definierenden Ringtasche gebildet, wobei die Ringtasche als ein an den Warmwasserkessel angeschlossener Wasserraum ausgebildet ist und der zentrale Durchgang mittels einer zu seiner Achse parallelen Trennwand in einen Abgasdurchgang und einen Abdampfdurchgang unterteilt ist, welche an die Feuerung bzw. den Backraum angeschlossen sind.

Bei den vorgenannten Lösungen wird nur ein relativ geringer Teil der Wärmeenergie der Abgase ausgenutzt. Hinzukommt, daß bei der Lösung gemäß DE 20 40 797 B die Abgase ungereinigt ins Freie geführt werden.

Aus der DE 28 03 091 A1 bekannt, bei Durchlaufbacköfen die Abgase einer Rauchgasumwälzheizung und den aus dem Backraum abgeführten Backschwaden zu mischen, gemeinsam einem Wärmetauscher zuzuführen und zur Dampferzeugung zu verwenden.

Diese Art der Wärmerückgewinnung ist sehr aufwendig im Verhältnis zur zurückgewinnbaren Wärmeenergie. Dies um so mehr, da der Hauptanteil der Wärmeenergie, die Verdampfungswärme, die im Backschwaden enthalten ist, bei dieser Art der Wärmerückgewinnung nicht oder nur in sehr geringem Maße genutzt werden kann.

Dieser Dampf trägt im Grunde nicht zur Energiezufuhr beim Backen bei, enthält aber sehr viel Kondensationswärme, die ungenutzt den Backofen verläßt.

Der Nachteil der bisher bekannten Lösungen besteht darin, daß bei zu starker Abkühlung der Rauchgase die Kaminanlage nicht mehr den notwendigen Zug aufweist. Aus diesem Grunde werden meist kleinere Wärmetauscher verwendet, bei denen der größte Teil der Wärmeenergie ungenutzt bleibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Backofen mit Energierückgewinnung zu schaffen, mit dem eine größtmögliche Abwärmeenergierückgewinnung erreicht werden soll und auf einen Kamin verzichtet werden kann. Weiterhin sollen gleichmäßige Zugverhältnisse im Umluftsystem und damit eine gleichmäßigere Wärmeverteilung erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei einem Backofen mit Energierückgewinnung wird mittels Wärmetauscher durch einen Abluftventilator ein gleichbleibender Unterdruck erzeugt, wobei im Kanalsystem gleichmäßige Zugverhältnisse im Umluftsystem, eine gleichmäßige Wärmeverteilung und somit ein gleichmäßiges Backergebnis erreicht werden.

Der Backofen, als Umluftbackofen ausgebildet, weist im Abluftkanal zur Erzeugung eines Unterdruckes einen Abluftventilator, im oberen Teil des Backofens ein zum Backraum hin isolierten, mit einem flüssigen Medium gefüllten Wärmespeicher, der als Überhitzungsschutz mit einer mit dem Abluftsystem verbundenen Warmluftabsaugung versehen ist und eine durch den Wärmespeicher verlaufenden Rohrverbindung, die mit dem Schwadenabzug verbunden ist, auf.

Über einen Schwadenkondensator wird dem Schwadenabzug die Abwärme entzogen und dem Wärmespeicher zugeführt. Die Abwärme wird über ein Doppelrohrsystem genutzt und diese der Verbrennungsluft zum Brenner zugeführt. Der Wärmespeicher, in einer Größe von 100 Liter pro Quadratmeter Backfläche ausgelegt, ist im oberen Teil des Backofens oberhalb der Backkammer im Gehäuse integriert. Der Wärmespeicher steht mit Wärmetauschern im Rauchgasabzug in Verbindung. Im Bereich unterhalb des Backraumes und der Brennkammer ist ein sich über den Querschnitt des Backraumes erstreckender Flachkanal angeordnet, der zur Erwärmung der Verbrennungsluft dient. Mit Hilfe des Flachkanals wird die Abwärme unterhalb der Brennkammer zur Verbrennungslufterwärmung genutzt.

Der neben der Backkammer angeordnete Gärraum ist mit einer Warmluftzuführung versehen, wobei die dem Gärraum zuzuführende Luft über das Rauchgas/Abluftabzugssystem erwärmt wird. Die Feuchte- und Wärmeregulierung für den Gärraum erfolgt aus der Restwärmeenergie. In der Warmluftzuführung für den Gärraum ein Ventilator angeordnet ist, der entsprechend dem Wärmebedarf steuerbar ist.

In der Brennkammer ist oberhalb des Brenners ein Dampfrohr angeordnet, das von dem Rauchgas erhitzt wird und das an seinem einen Ende mit einem über ein Magnetventil gesteuerten Wassereinlaß und mit seinem anderen Ende mit einer Dampfzuführung für den Backraum verbunden ist.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden.
In der 1 ist ein Etagenbackofen 1 dargestellt.
Dieser weist in seinem oberen Bereich oberhalb der Backetagen einen mit einem flüssigen Medium befüllten Wärmespeicher – im nachfolgenden als Wärmespeicher 2 bezeichnet – auf, der zur obersten Backetage hin mit einer Isolierung 21 versehen ist. Der Wärmespeicher 2 steht mit einem Wärmetauscher 18 in Verbindung. Der Wärmetauscher 18 umgibt den Rauchgaskanal 16 und weist im unteren Bereich einen Einlass 19 und im oberen Bereich einen Austritt 20 auf. Beide sind mit dem Wärmespeicher 2 verbunden. Im Wärmespeicher 2 sind jeweils ein Wärmetauscher 3 für Brauchwasser und ein Wärmetauscher 4 für die Heizung angeordnet. Der Schwadenabzug 5 der Backetagen steht mit dem im Wärmespeicher 2 angeordneten Schwadenkondensator in Verbindung. Der Schwadenzugaustritt 6 ist mit dem Rauchgaswäscher 26 verbunden.
Unterhalb des Wärmetauschers 18 ist eine Luftvorwärmung 17 in Form eines Doppelmanteltauschers angeordnet, in der die Verbrennungsluft für den Brenner vorgewärmt wird.
Der Rauchgaswäscher 26 ist mit dem Rauchgasabzug 16 der Brennkammer verbunden. Im oberen Bereich weist dieser einen Kondensataustritt 11 auf, der über die Pumpe 13 und die Leitung 14 mit den Kondensatbehälter 12 verbunden ist.
Die Leitung 14 und der Kondensataustritt 11 sind mit einer innerhalb des Wärmespeicher 2 liegenden Rohrschlange 25 verbunden. Der Kondensatbehälter 12 ist mit dem Kondensatabfluß 15 verbunden.
Im Rauchgaswäscher 26 wird das auf ca. 120°C heruntergekühlte Rauchgas gereinigt, neutralisiert und weiter abgekühlt. Der Ausgang des Rauchgaswäschers 26 ist mit dem Abluftkanal 8 verbunden. Im Abluftkanal 8 ist ein Ventilator 7 zur Erzeugung eines Unterdruckes angeordnet.
Am Abluftkanal 8 ist vor dem Ventilator 7 ein Bypasskanal 9 mit einer verschließbaren Klappe und ein Nebenlufteintritt 10 angeordnet. Dies dient als Überhitzungsschutz für den Wärmespeicher 2.
Übersteigt die Temperatur im Wärmespeicher 2 einen vorbestimmten Grenzwert, wird die im Bypasskanal 9 angeordnete Klappe geöffnet. Der Nebenlufteintritt wird automatisch geschlossen. Über den sich zwischen Gehäuse und der relativ großen Oberfläche des Wärmespeicher 2 befindenden Raum wird Luft gesaugt. Dies dient zur Abkühlung des Wärmespeicher 2. Über die relativ große Oberfläche des Wärmespeicher 2 erfolgt ein guter Wärmeaustausch.
Unterschreitet die Temperatur den vorgegebenen Grenzwert, ist der Bypasskanal 9 verschlossen. Über den Ventilator 7 wird jetzt über den Nebenlufteinlaß 10 Luft angesaugt. Diese dient zur weiteren Abkühlung der Abluft. Damit wird eine Abkühlung auf ca. 40 bis 50°C erreicht.
Neben dem Etagenbackofen 1 ist ein Gärschrank angeordnet. Die für die Gärung benötigte Warmluft wird aus der Restwärmeenergie der Abluft gewonnen. Der Abluftkanal 8 im unteren Bereich ist dazu als Doppelrohrwärmetauscher 23 ausgelegt. Der Luftaustritt 22 ist über einen Ventilator mit dem Gärbereich verbunden. Über den Lufteintritt 24 wird die zu erwärmende Luft angesaugt.
Durch den Betrieb des Etagenbackofens 1 mit einem im Abluftkanal angeordneten Ventilator wird ein gleichbleibender Unterdruck erzeugt. Dadurch ist es möglich, nahezu vollständig die im Backprozeß anfallende Wärme auszunutzen und auf ein Kaminsystem zu verzichten.
Durch die Abkühlung und Reinigung der Rauchgase entsteht nur Abluft mit geringer Temperatur, die direkt ins Freie geleitet werden kann.

Claims

Backofen mit Energierückgewinnung durch Wärmetauscher (18, 3, 4, 23) und einem im Abluftkanal (8) des Rauchgasabzuges (16) zur Erzeugung eines Unterdruckes angeordneten Abluftventilator (7), dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Backofens ein zum Backraum hin isolierter, mit einem flüssigen Medium gefüllter Wärmespeicher (2), der als Überhitzungsschutz mit einer mit dem Abluftsystem verbundenen Warmluftabsaugung versehen ist, angeordnet ist, wobei diesem über einen Abgaswärmetauscher (18) und jeweils einen in dem Wärmespeicher (2) angeordneten Schwadenkondensator und Rauchgaswaschwasserwärmetauscher (25) Wärmeenergie zugeführt und mittels im Wärmespeicher (2) angeordneten Brauchwasser- (3) und/oder Heizwasserwärmetauscher (4) Wärmeenergie entnommen werden kann.
Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgasabzug (16) der Heizvorrichtung über einen Rauchgaswäscher (26) mit dem Abluftsystem verbunden ist, wobei das Rauchgas zur Reinigung und Abkühlung mit Wasser beaufschlagbar ist und dieses Rauchgaswaschwasser nach seiner Neutralisation wieder dem Reinigungsprozess für das Rauchgas zugeführt wird.
Backofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (6) des Schwadenkondensators mit dem Rauchgaswäscher (26) verbunden ist.
Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem flüssigen Medium gefüllte Wärmespeicher (2) in einer Größe von 100 Liter pro Quadratmeter Backfläche ausgelegt ist.
Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich unterhalb des Backraumes und der Brennkammer ein sich über den Querschnitt des Backraumes erstreckender Flachkanal angeordnet ist, der zur Erwärmung der Verbrennungsluft dient.
Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Backkammer ein Gärraum angeordnet und mit einer Warmluftzuführung (22) versehen ist, wobei die dem Gärraum zuzuführende Luft über das Rauchgas/Abluftabzugssystem erwärmt wird.
Backofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Warmluftzuführung (22) für den Gärraum ein Ventilator angeordnet ist, der entsprechend dem Wärmebedarf steuerbar ist.
Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer oberhalb des Brenners ein Dampfrohr angeordnet ist, das von dem Rauchgas erhitzt wird und das an seinem einen Ende mit einem über ein Magnetventil gesteuerten Wassereinlaß und mit seinem anderen Ende mit einer Dampfzuführung für den Backraum verbunden ist.