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Die
Erfindung betrifft einen Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer
für die
zu trocknenden Gegenstände,
einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der
Prozessluft befindet und die erwärmte
Prozessluft mittels eines Gebläses über die
zu trocknenden Gegenstände
geführt
werden kann, einem Luft-Luft-Wärmetauscher,
einem Wärmepumpenkreis
mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Verflüssiger, mindestens
einem Kondensatauffanggefäß, einer Kondensatpumpe,
einer Kondensatsenke und einer von der Kondensatpumpe zur Kondensatsenke
führenden
ersten Leitung, sowie ein bevorzugtes Verfahren zu seinem Betrieb.
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Ein
Wäschetrockner,
dessen Funktionsweise auf der Kondensation der mittels warmer Prozessluft verdampften
Feuchtigkeit der Wäsche
aus der von der Wäsche
abgeführten
Prozessluft beruht – ein
so genannter Kondensationstrockner – benötigt keinen Schlauch zur Abführung der
mit Feuchtigkeit beladenen Prozessluft und ist sehr beliebt, weil
er in einem innen liegenden Bad oder einer Waschküche eines größeren Wohnkomplexes
ohne Möglichkeit
zur Abfuhr von Abluft verwendet werden können.
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In
einem Kondensationstrockner wird Luft (so genannte Prozessluft)
durch ein Gebläse über eine
Heizung in eine feuchte Wäschestücke enthaltende
Trommel als Trocknungskammer geleitet. Die heiße Luft nimmt Feuchtigkeit
aus den zu trocknenden Wäschestücken auf.
Nach Durchgang durch die Trommel wird die nun feuchte Prozessluft
in einen Wärmetauscher
geleitet, dem in der Regel ein Flusenfilter vorgeschaltet ist. In
diesem Wärmetauscher (z.
B. Luft-Luft-Wärmetauscher)
wird die feuchte Prozessluft abgekühlt, so dass das in der feuchten
Prozessluft enthaltene Wasser kondensiert. Das kondensierte Wasser
wird anschließend
im Allgemeinen in einem geeigneten Behälter zur späteren Entsorgung gesammelt
und die abgekühlte
und getrocknete Luft erneut der Heizung und anschließend der
Trommel zugeführt.
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Dieser
Trocknungsvorgang ist energieintensiv, da die bei der Kühlung der
Prozessluft im Wärmetauscher
entzogene Wärme
dem Prozess energetisch verloren geht, wenn diese Wärme in einem Kühlluftstrom
abgeführt
wird. Durch Einsatz einer Wärmepumpe
lässt sich
dieser Energieverlust deutlich reduzieren. Als Wärmepumpe kommt dabei in erster
Linie die bekannte Kompressor-Wärmepumpe in
Betracht, in welcher ein zirkulierendes Kältemittel zyklisch verdampft
und kondensiert wird. Bei einem mit einer solchen Wärmepumpe
ausgestatteten Kondensationstrockner erfolgt die Kühlung der
warmen, mit Feuchtigkeit beladenen Prozessluft im Wesentlichen im
Verdampfer der Wärmepumpe,
wo die übertragene
Wärme zur
Verdampfung des Kältemittels verwendet
wird. Solches aufgrund der Erwärmung verdampftes
Kältemittel
wird über
einen Kompressor einem zweiten Wärmetauscher,
nachfolgend auch „Verflüssiger" genannt, der Wärmepumpe
zugeführt, wo
aufgrund der Kondensation des gasförmigen Kältemittels Wärme freigesetzt
wird, die wiederum zum Aufheizen der Prozessluft vor Eintritt in
die Trommel verwendet wird. Das verflüssigte Kältemittel gelangt durch eine
Drossel, welche seinen Druck herabsetzt, zurück zum Verdampfer, um dort
unter erneutem Aufnehmen von Wärme
aus der Prozessluft zu verdampfen.
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Eine
Wärmepumpe
ist im Allgemeinen aufgrund ihres Aufbaus derart in den Kondensationstrockner
integriert, dass sie zur Reinigung von Flusen nicht aus dem Kondensationstrockner
entnommen werden kann. Umso wichtiger ist daher bei einem mit einer
Wärmepumpe
ausgestatteten Kondensationstrockner die Beseitigung oder Bindung
von Flusen vor dem Kontakt der Prozessluft mit den Wärmetauscherflächen der
Wärmepumpe.
Unter Beseitigung wird dabei in erster Linie die Entfernung der
Flusen aus dem Prozessluftstrom verstanden, damit diese sich nicht
auf der Wärmepumpe
niederschlagen können.
Dazu ist es zweckmäßig, sie
auf einem geeigneten, der Wärmepumpe
vorgeschalteten Bauteil zu binden.
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Zur
Beseitigung oder Bindung der Flusen befindet sich in einem Prozessluftkanal
im Allgemeinen ein Flusensieb. Im Flusensieb bleiben die Flusen hängen und
werden vom Benutzer nach dem Trockenprozess mechanisch entfernt.
Selbst bei Verwendung eines besonders feinmaschigen Flusensiebes
werden jedoch nicht alle Flusen festgehalten. Feinere Flusen können durch
das Flusensieb hindurchtreten und sich an anderen Stellen im Prozessluftkanal
abscheiden und dadurch beispielsweise in einem nachgeschalteten
Wärmetauscher
den Wärmetausch
behindern oder die Luftwege versperren. Grundsätzlich ist es zwar möglich, mehrere
Flusensiebe hintereinander zu schalten, um die Beseitigung der Flusen
weiter zu verbessern. Die Verwendung mehrerer Flusensiebe vermehrt
aber auch die Druckverluste in der im Prozessluftkanal strömenden Prozessluft
vermehrt, was andere gravierende Nachteile bringt.
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Im
Luft-Luft-Wärmetauscher
oder Verdampfer eines Kondensationstrockners findet eine Kondensation
des in der warmen und feuchten Prozessluft enthaltenen Wassers statt.
Die Abscheidung der Flusen im Wärmetauscher
wird durch die Bindung der Flusen an feuchten Flächen des Wärmetauschers gefördert. Bei
einem Kondensationstrockner mit einer Wärmepumpe, der ein zusätzlicher Luft-Luft-Wärmetauscher
vorgeschaltet ist, weist der Luft- Luft-Wärmetauscher nur eine relativ
geringe Kondensationsleistung auf. Die Menge an erzeugtem Kondenswasser
ist gering und geht gegen Ende des Trocknungsprozesses gegen Null,
da die in den Wärmetauscher
eintretende so genannte Eingangsfeuchtigkeit der Prozessluft aufgrund
des für
einen störungsfreien
Betrieb der Wärmepumpe
erforderlichen eher niedrigen Temperaturniveaus generell gering
ist und aufgrund der trockener werdenden Wäsche immer geringer wird. Gerade
in dieser Phase, wenn die Wäsche
trocken wird, entstehen aber die meisten Flusen. Aus diesem Grunde
ist in einem solchen Kondensationstrockner der Beitrag des Luft-Luft-Wärmetauschers
zum Binden der Flusen, welche die Prozessluft an ihn heranführt, nur
gering.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Kondensationstrockners
mit einer Wärmepumpe
und einem Luft-Luft-Wärmetauscher, bei
dem eine verbesserte Beseitigung von Flusen insbesondere bevor diese
zur Wärmepumpe
gelangen, erreicht wird.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch einen Kondensationstrockner
mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie das Verfahren von Anspruch
11.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners
sind in den Unteransprüchen
2 bis 10 aufgeführt.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Betrieb des Kondensationstrockners
ist in Unteranspruch 12 aufgeführt.
Bevorzugten Weiterbildungen des Kondensationstrockners entsprechen
bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens und umgekehrt, auch wenn
darauf nicht im Einzelnen hingewiesen wird.
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Gegenstand
der Erfindung ist somit ein Kondensationstrockner mit integrierter
Flusenbeseitigung mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände, einem
Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der
Prozessluft befindet und die erwärmte
Prozessluft mittels eines Gebläses über die
zu trocknenden Gegenstände geführt werden
kann, einem Luft-Luft-Wärmetauscher,
einem Wärmepumpenkreis
mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Verflüssiger, mindestens
einem Kondensatauffanggefäß, einer Kondensatpumpe,
einer Kondensatsenke und einer von der Kondensatpumpe zur Kondensatsenke
führenden
ersten Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass von der ersten Leitung
eine zweite Leitung abzweigt, welche sich in den Prozessluftkanal
zwischen der Trocknungskammer und dem Luft-Luft-Wärmetauscher öffnet.
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Erfindungsgemäß ist es
möglich,
dem Luft-Luft-Wärmetauscher
zusätzliche
Feuchtigkeit zuzuführen,
um die Bindung von Flusen im Luft-Luft-Wärmetauscher zu unterstützen und damit die
diesem nachfolgende Wärmepumpe
von den Flusen zu entlasten. Dazu macht die Erfindung das während eines
Trocknungsprozesses anfallende Kondensat nutzbar. Dass zu Beginn
eines Trocknungsprozesses nicht unbedingt entsprechendes Kondensat
zur Verfügung
steht, ist unproblematisch, da zu einem solchen Zeitpunkt die zu
trocknende Wäsche noch
recht feucht ist, und somit zwar Kondensat in reichlicher Menge
anfällt,
jedoch noch kein besonders großer
Anfall von Flusen vorliegt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners
ist beim Verdampfer der Wärmepumpe
ein erstes Kondensatauffanggefäß angeordnet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist beim Luft-Luft-Wärmetauscher
ein zweites Kondensatauffanggefäß angeordnet.
Erfindungsgemäß können gleichzeitig
ein erstes und ein zweites Kondensatauffanggefäß vorhanden sein.
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An
einer der Trocknungskammer zugewandten Flanschfläche des Luft-Luft-Wärmetauschers
ist vorzugsweise eine Blende angeordnet. Diese Blende kann als separates
Teil angebracht sein oder in den Luft-Luft-Wärmetauscher integriert sein.
Vorzugsweise ist die Blende in den Luft-Luft-Wärmetauscher integriert.
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Hierbei
ist der Wärmetauscher
an einer am tiefsten liegenden Stelle des Prozessluftkanals zum Auffangen
aller anfallenden Flusen eingerichtet und zur Entsorgung solcher
Flusen aus dem Kondensationstrockner entnehmbar.
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Im
erfindungsgemäßen Kondensationstrockner
ist somit vorzugsweise vor dem Luft-Luft-Wärmetauscher
eine Blende angeordnet, die in den Luft-Luft-Wärmetauscher integriert oder
diesem befestigt ist. Diese Blende weist vorzugsweise parallele Stege
auf. Vorzugsweise kann zu einer verbesserten Abscheidung von Flusen
die Blende einen ersten Satz von parallelen Stegen und einen zweiten
Satz von hierzu senkrecht stehenden Stegen aufweisen.
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Beim
erfindungsgemäßen Kondensationstrockner
geht von einer Kondensatpumpe eine erste Leitung ab, von der eine
zweite Leitung abzweigt, welche in den Prozessluftkanal zwischen
der Trocknungskammer und dem Luft-Luft-Wärmetauscher ragt. Hierdurch
kann ein Teil des Kondensats zur Bindung bzw. Entfernung von Flusen
vor und/oder in den Luft-Luft-Wärmetauscher
eingeführt
werden. Der Rest des von der Kondensatpumpe geförderten Kondensats wird über die
erste Leitung einer Kondensatsenke zugeführt, und dabei insbesondere
entweder in einen Kondensatsammelbehälter geleitet, von dem aus
es manuell entsorgt werden kann, oder direkt in ein Abwassersystem
entsorgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Kondensationstrockners ist der Luft-Luft-Wärmetauscher
abnehmbar. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein abnehmbarer Wärmetauscher
leichter von Flusen gereinigt werden kann.
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Gegenstand
der Erfindung ist außerdem
ein Verfahren zum Betrieb eines Kondensationstrockners mit einer
Trocknungskammer für
die zu trocknenden Gegenstände,
einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der
Prozessluft befindet und die erwärmte
Prozessluft mittels eines Gebläses über die
zu trocknenden Gegenstände geführt wird,
einem Luft-Luft-Wärmetauscher
und einem Wärmepumpenkreis
mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Verflüssiger,
mindestens einem Kondensatauffanggefäß, einer Kondensatpumpe und
einer von der Kondensatpumpe abgehenden ersten Leitung, wobei von
der ersten Leitung eine zweite Leitung abzweigt, welche in den Prozessluftkanal
zwischen der Trocknungskammer und dem Luft-Luft-Wärmetauscher
ragt, und
wobei ein Teil eines Kondensates aus dem mindestens
einen Kondensatauffanggefäß über die
zweite Leitung in den Prozessluftkanal zwischen der Trocknungskammer
und dem Luft-Luft-Wärmetauscher geführt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
dieses Verfahrens wird das Kondensat über eine Blende an einer der
Trocknungskammer zugewandten Flanschfläche des Luft-Luft-Wärmetauschers geführt.
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Das
im Wärmepumpenkreis
verwendete Kältemittel
ist vorzugsweise ausgewählt
aus der Gruppe, die aus einer Butan/Isopropan-Mischung, Kohlendioxid
und einer Fluorkohlenwasserstoffverbindung besteht.
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Die
Temperatur des Kältemittels
der Wärmepumpe,
insbesondere im Verflüssiger,
wird im Allgemeinen über
die Steuerung der Wärmepumpe
im zulässigen
Bereich gehalten. Da sich beim erfindungsgemäßen Kondensationstrockner im
Prozessluftkanal vor dem Eintritt in die Trocknungskammer eine Heizung,
vorzugsweise eine Zweistufen-Heizung, befindet, wird vorzugsweise
die Steuerung der Wärmepumpe
in Abstimmung mit der Steuerung der Heizung durchgeführt.
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Zur
Regelung der Temperatur von Kältemittel bzw.
Wärmepumpe
sowie der Temperatur der Prozessluft werden im Allgemeinen dem Fachmann
an sich bekannte Temperaturfühler
im Wärmepumpenkreis
und/oder im Prozessluftkanal eingesetzt.
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Da
mit fortschreitendem Trocknungsgrad der im Kondensationstrockner
zu trocknenden Gegenstände
die notwendige Energie für
das Trocknen abnimmt, ist es zweckmäßig, die Heizung entsprechend zu
regeln, d. h. mit fortschreitendem Trocknungsgrad deren Heizleistung
zu vermindern, um ein Gleichgewicht zwischen der zugeführten und
der notwendigen Trocknungsenergie aufrecht zu erhalten.
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Mit
zunehmendem Trocknungsgrad der zu trocknenden Gegenstände, insbesondere
Wäsche, wird
somit eine geringere Heizleistung oder sogar eine zunehmende Kühlleistung
der Wärmepumpe
erforderlich. Insbesondere würde
nach einer abgeschlossenen Trocknungsphase die Temperatur im Prozessluftkanal
stark ansteigen. Im Allgemeinen werden daher die Wärmepumpe
und die Heizung im Kondensationstrockner so geregelt, dass in der Trocknungskammer
eine maximal zulässige
Temperatur nicht überschritten
wird.
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Erfindungsgemäß ist es
bevorzugt, wenn Prozessluft und Kühlluft bzw. Prozessluft und
Kältemittel
in der Wärmepumpe
jeweils in einem Kreuz- bzw. Gegenstromverfahren durch die entsprechenden
Wärmetauscher
geführt
werden.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass die Beseitigung von Flusen im Kondensationstrockner
besser durchgeführt
werden kann. Der dadurch verbesserte Wärmeaustausch im Wärmetauscher
ermöglicht
den Betrieb des Kondensationstrockners mit günstigerer Energiebilanz. Außerdem wird
die Wärmepumpe
des Kondensationstrockners geschont.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von nicht einschränkenden
Ausführungsbeispielen
für den
erfindungsgemäßen Kondensationstrockner
und ein diesen Kondensationstrockner einsetzendes Verfahren. Dabei
wird Bezug genommen auf die 1 und 2.
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1 zeigt
einen vertikalen Schnitt durch einen Kondensationstrockner.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines geöffneten Kondensationstrockners.
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1 zeigt
einen senkrecht geschnittenen Kondensationstrockner (im Folgenden
mit „Trockner" abgekürzt) bei
dem ein erstes und ein zweites Kondensatauffanggefäß mit der
Kondensatpumpe verbunden ist.
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Der
in 1 dargestellte Trockner 1 weist eine
um eine horizontale Achse drehbare Trommel als Trocknungskammer 3 auf,
innerhalb welcher Mitnehmer 4 zur Bewegung von Wäsche während einer Trommeldrehung
befestigt sind. Prozessluft wird mittels eines Gebläses 19 über eine
Heizung 18, durch eine Trommel 3, einen Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 sowie
eine Wärmepumpe 13, 14, 15 in
einem Luftkanal 2 im geschlossenen Kreis geführt (Prozessluftkanal 2).
Nach Durchgang durch die Trommel 3 wird die feuchte, warme
Prozessluft abgekühlt
und nach Kondensation der in der Prozessluft enthaltenen Feuchtigkeit
wieder erwärmt.
Dabei wird von der Heizung 18 erwärmte Luft von hinten, d. h.
von der einer Tür 5 gegenüberliegenden
Seite der Trommel 3, durch deren gelochten Boden in die
Trommel 3 geleitet, kommt dort mit der zu trocknenden Wäsche in Berührung und
strömt
durch die Befüllöffnung der Trommel 3 zu
einem Flusensieb 6 innerhalb einer die Befüllöffnung verschließenden Tür 5.
Anschließend wird
der Luftstrom in der Tür 5 nach
unten umgelenkt und von dem Prozessluftkanal 2 zum Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 geleitet.
Dort kondensiert infolge Abkühlung
die von der Prozessluft aus den Wäschestücken aufgenommene Feuchtigkeit
und wird in einem zweiten Kondensatauffanggefäß 21 aufgefangen.
Anschließend
wird die etwas abgekühlte
Prozessluft zum Verdampfer 13 einer Wärmepumpe 13, 14, 15 geführt, wo
sie weiter abgekühlt
wird. Unterhalb des Verdampfers 13 befindet sich ein erstes Kondensatauffanggefäß 25.
Das im ersten Kondensatauffanggefäß 25 und/oder im zweiten
Kondensatauffanggefäß 21 anfallende
Kondensat wird mittels einer Kondensatpumpe 16 abgepumpt.
Hierbei wird das aus den Kondensatauffanggefäßen 21 und/oder 25 kommendes
Kondensat über
eine erste Leitung 22 weiterbefördert. Von der ersten Leitung 22 zweigt eine
zweite Leitung 23 ab, welche in den Prozessluftkanal 2 zwischen
der Trocknungskammer 3 und dem Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 ragt
und vorzugsweise die Zuführung
von Kondensat auf eine Blende 27 vor dem Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 ermöglicht.
Das zugeführte
Kondensat wird nach Durchgang durch den Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 wieder
im Kondensatauffanggefäß 21 aufgefangen
und mittels der Kondensatpumpe 16 abgepumpt. Von dem in
der ersten Leitung 22 beförderten Kondensat wird nur
ein Teil in die zweite Leitung 23 abgezweigt. Das restliche
Kondensat wird beispielsweise über
die erste Leitung 22 in einen (in 1 nicht
dargestellten, vgl. aber 2) Kondensatsammelbehälter 28 gepumpt,
von dem aus es entsorgt werden kann.
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Das
im Verdampfer 13 verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe
wird über
einen Kompressor 14 zum Verflüssiger 15 geleitet.
Im Verflüssiger 15 verflüssigt sich
das Kältemittel
unter Wärmeabgabe
an die Prozessluft. Das nun in flüssiger Form vorliegende Kältemittel
wird über
ein Drosselventil 17 wiederum zum Verdampfer 13 geführt, wodurch
der Kältemittelkreis
geschlossen ist. Die Kühlluft
wird der Raumluft entnommen und nach Durchgang durch den Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 wieder
der Raumluft zugeführt.
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Die
Trommel 3 wird in der in 1 gezeigten Ausführungsform
am hinteren Boden mittels eines Drehlagers und vorne mittels eines
Lagerschildes 7 gelagert, wobei die Trommel 3 mit
einer Krempe auf einem Gleitstreifen 8 am Lagerschild 7 aufliegt
und so am vorderen Ende gehalten wird. Die Steuerung des Kondensationstrockners 1 erfolgt über eine
Steuereinrichtung 10, die vom Benutzer über eine Bedieneinheit 9 geregelt
werden kann.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines geöffneten Kondensationstrockners 1 (Trocknungskammer
nicht gezeigt). Vor dem Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 befindet
sich eine Schale 24, in deren dem Wärmetauscher 11, 12 zugewandten Wand
sich eine Blende 26 mit parallelen horizontalen Stegen 29 und
hierzu senkrechten parallelen Stegen 30 befindet. Die Blende 26 befindet
sich an einer der hier nicht gezeigten Trocknungskammer zugewandten
Flanschfläche 27 des
Luft-Luft-Wärmetauschers 11, 12.
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Von
der Kondensatpumpe 16 wird Kondensat über eine erste Leitung 22 zu
einem (hier symbolisch verkörperten)
Kondensatsammelbehälter 28 gepumpt.
Dazwischen zweigt eine zweite Leitung 23 ab, welche in
den Prozessluftkanal zwischen der Trocknungskammer und dem Luft-Luft-Wärmetauscher 11, 12 ragt.
In der Regel ist der Kondensatsammelbehälter 28 in einem (in 2 nicht
sichtbaren) oberen Bereich des Wäschetrockners 1 platziert,
wo er für
einen Benutzer leicht zugänglich
ist. Vorliegend, nicht zuletzt auch deshalb, weil es im gegebenen
Zusammenhang auf die Platzierung des Kondensatsammelbehälters 28 nicht
wesentlich ankommt, sei der Ort 28 als Symbol für eine Kondensatsenke 28 verstanden.
An diesem Ort 28 könnte
zum Beispiel ein Schlauch angeschlossen sein, der zu einem geeignet platzierten
Kondensatsammelbehälter 28,
oder einem Abwasseranschluss, führt.
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Bei
der in 2 gezeigten Ausführungsform endet die zweite
Leitung 23 in einem Schlauch vor der Blende 26,
welche durch das abgezweigte Kondensat befeuchtet bzw. gespült werden
kann.