EP2075369A2 - Trockner, eingerichtet zum Betrieb unter Aufnehmen elektrischen Leistung, sowie Verfahren zu seinem Betrieb - Google Patents

Trockner, eingerichtet zum Betrieb unter Aufnehmen elektrischen Leistung, sowie Verfahren zu seinem Betrieb Download PDF

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EP2075369A2
EP2075369A2 EP08105912A EP08105912A EP2075369A2 EP 2075369 A2 EP2075369 A2 EP 2075369A2 EP 08105912 A EP08105912 A EP 08105912A EP 08105912 A EP08105912 A EP 08105912A EP 2075369 A2 EP2075369 A2 EP 2075369A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
dryer
heating
air
process air
max
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08105912A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2075369A3 (de
Inventor
Klaus Grunert
Uwe-Jens Krausch
Günter Steffens
Andreas Stolze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2075369A2 publication Critical patent/EP2075369A2/de
Publication of EP2075369A3 publication Critical patent/EP2075369A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/10—Power supply arrangements, e.g. stand-by circuits
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F2103/00—Parameters monitored or detected for the control of domestic laundry washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F2103/28—Air properties
    • D06F2103/32—Temperature

Definitions

  • the invention relates to a dryer with a drying chamber, a process air duct in which a heating for heating the process air is and the heated process air can be guided by means of a blower in the drying chamber, a motor and a controller, which dryer is set up for operation under recording an electric power which never exceeds a predetermined value P max , and a method of operating such a drier.
  • This dryer is in the form of a domestic appliance, namely a dryer for drying wet laundry, as obtained in a private household, or a dishwasher for rinsing and drying of dishes in a private household known.
  • a tumble dryer is operated as an exhaust air or circulating air dryer.
  • air suction air
  • process air air
  • a fan by means of a fan via a heater in a wet laundry containing drum
  • the hot air absorbs moisture from the laundry to be dried.
  • the process air laden with moisture after passage through the drum is generally passed through an exhaust hose from the dryer and the building in which it is installed, with no heat recovery taking place.
  • a circulating air dryer however, the process air is circulated and heated cyclically, passed through the laundry to be dried for the purpose of absorbing moisture and cooled in order condensation of the absorbed moisture.
  • Convection dryers are therefore usually designed as a condensation dryer.
  • a condensation dryer whose operation is based on the condensation of moisture evaporated by means of warm process air from the laundry requires no exhaust hose and allows energy recovery from the heated process air, for example by using a heat pump. Condensation dryers are very popular because they can be used in internal bathrooms or laundry rooms of larger residential complexes.
  • the heat pump of the compressor type As a common heat pump, the heat pump of the compressor type is used, which usually works optimally in a specific, structurally specified temperature range.
  • the problem with the use of this compressor heat pump in the condenser dryer are usually the high temperatures in the condenser, which lead due to the process that the compressor must be switched off and / or the efficiency of the heat pump deteriorates. This problem is greater if the compressor is supported by additional heating in the process air circuit in order to achieve faster heating of the process air and thus shorter drying times.
  • the control of a heat pump cycle (for example via a reduction of the refrigerant temperature) is therefore expensive.
  • the air-to-air heat exchanger usually used in a condensation dryer without a heat pump - operated in cross operation or in countercurrent operation - and the electric heater are generally completely replaced by a heat pump. As a result, energy savings of 20% to 50% can be achieved. In a dryer of this type, a very energy-efficient drying is possible. However, a quick drying can not be realized in general. In particular, this would require a very powerful and therefore expensive compressor.
  • dryers where a heat pump with a small compressor or a small refrigeration circuit is used.
  • a lack of heating or condensation heat is supplemented by an electrical resistance heater and / or an air-to-air heat exchanger.
  • Such a dryer can be operated either only with the heat pump, with the heat pump and the electrical resistance heater or with the resistance heating and / or the air-to-air heat exchanger. It is also known to use a dryer in a two-stage heating, which allows the dryer is operated with fixed heating power.
  • An exhaust air dryer with a heat pump is, in principle, particularly well suited for extremely fast drying, as this heating capacity and condensation capacity are independent of each other. It can be supplied more heating power, without at the same time the condensation power must be increased.
  • a condensation dryer with a closed drying air circuit which is equipped with a heat pump.
  • the heat pump is designed as a device operating according to the absorber principle whose absorber forms a third heat exchanger whose primary circuit is flowed through by a refrigerant and via whose secondary circuit the drying air flowing away from the second heat exchanger is fed back to the secondary circuit of the first heat exchanger.
  • the object of the invention is to provide a dryer with maximized drying speed, in which a heater and other consumers electrical energy in the dryer can be optimally utilized against this background.
  • the invention thus relates to a dryer with a drying chamber, a process air duct in which there is a heater for heating the process air and the heated process air can be guided by means of a blower in the drying chamber, a motor and a controller, which dryer is set up for Operation taking up an electrical power which never exceeds a predetermined value P max , wherein the dryer has means which are set up such that the dryer during operation at least in phases receives the electrical power corresponding to the predetermined value P max .
  • the predetermined value P max of the total power consumption P G will generally depend on the design of the power grid in which the dryer according to the invention is operated, and be defined by a corresponding formal or informal standard.
  • the parts of the power grids intended for the supply of a tumble drier and generally protected, in general alternating current grids differ in terms of electrical voltage, maximum value for the electric current and frequency.
  • a maximum grid power P N which approximately results from the product of maximum electrical current and grid voltage, may be locally different.
  • a fuse is provided which triggers when the current flowing through exceeds an effective value of 16 amperes. Therefore, it can be assumed in Germany that the maximum grid power P N for a dryer is about 3600 watts.
  • the predetermined value P max comes as close as possible to the maximum network power P N.
  • P max P N.
  • the means comprise the control. It is assumed that the maximum power consumption of the dryer is determined by appropriate design of its components, in particular those, such as the heater, which take a relatively large amount of power, and its control, which coordinates the function of the components and controls.
  • the predetermined value P max can be achieved by setting a recorded power P H of the heater.
  • the heating of the dryer according to the invention comprises at least two suitably selected switchable heating stages.
  • the heater is a two-stage heater with a first switchable heating level in one first circuit and a second switchable heating stage in a parallel thereto second circuit.
  • the heater is a two-stage heater having a first heating stage in a first circuit and a second heating stage in a second parallel thereto, wherein in the first circuit or in the second circuit, a thermal switch is arranged, which suitably via a signal of a thermal sensor (Temperature sensor) can be switched.
  • a thermal sensor Temporator sensor
  • the thermal sensor can be located, for example, in the drum, the process air duct or the heat pump cycle.
  • the thermal switch switches on reaching or exceeding a predetermined maximum value T max for a temperature and opens a circuit in which there is a heating stage.
  • the thermal switch preferably switches on reaching or falling below a predetermined minimum value T min for a temperature and closes the open circuit.
  • the first heating stage has a lower power than the second heating stage, wherein, for example, the first heating stage has a power in the range of 200 to 600 watts, preferably from 300 to 500 watts, and the second heating stage has a power in the range of 1000 to 1800 watts , preferably in the range of 1200 to 1600 watts.
  • the heater has means for continuously adjusting the power P H of the heater.
  • the invention can be realized particularly advantageously in a dryer with a heat pump.
  • a heat pump basically has a heat sink at which it extracts heat from its surroundings, and a heat source from which it supplies heat to its environment. This supplied heat is the sum of the so-called pumped heat received at the heat sink, and the waste heat that necessarily occurs during operation of the heat pump. Because only the heat loss through Receiving electric power must be covered by the heat pump, the heat pumped heat of the heat pump opens up as an addition to the heat that the dryer has received as electrical energy from the supply network to which it is connected. In sum it is therefore possible with a dryer with a heat pump to achieve in excess of the predetermined value heating power P max, while keeping the electric power consumption is limited to P max.
  • a dryer with heat pump has a potential to develop a particularly high heating power corresponding to a particularly short drying time, which is a dryer without heat pump principle inherent lack.
  • the dryer according to the invention has a heat pump circuit with an evaporator, a condenser and a compressor.
  • P H P Max - P K + P S + P M + P aV
  • P H the absorbed power of the heater
  • P max the predetermined value of the power
  • P K the power consumption of the compressor
  • P S the power consumption of the control
  • P M the power consumption of the engine
  • P aV the power consumption of further consumers.
  • Another consumer of electrical energy is, for example, a condensate pump, which may be necessary in a condensation dryer for the extraction of condensate.
  • the dryer according to the invention may be a circulating air dryer or an exhaust air dryer. According to the invention, however, it is preferred if the dryer is an exhaust air dryer. In an exhaust air dryer arise in principle no problems due to the registered by a heater in the process air heat energy. In a convection dryer, however, a greater effort in terms of heat dissipation and / or heat exchange must be operated. This could be particularly problematic when using a heat pump, since the refrigerant of a heat pump works optimally in a certain temperature range, resulting from the chemical nature of the refrigerant.
  • the refrigerant used in the heat pump cycle is preferably selected from the group comprising the refrigerants R134a, R152a, R290, R407C and R410A.
  • refrigerants other than R290 are fluorinated hydrocarbons or mixtures of fluorinated hydrocarbons;
  • R290 is hydrocarbon propane which, although relatively flammable, would be very well suited as a refrigerant in the present context because of its technical properties and is quite compatible with the environment.
  • the temperature of the refrigerant of the heat pump, in particular in the condenser, via the control of the heat pump and an additional air-to-air heat exchanger in the process air duct in the allowable range can be maintained.
  • the heat pump in the condensation dryer according to the invention has, in addition to evaporator, condenser and compressor in the flow direction of the refrigerant between the condenser and the evaporator on a pressure relief valve or throttle valve.
  • a pressure relief valve or throttle valve instead of such a valve, a fixed throttle or capillary can be used.
  • the dryer according to the invention is preferably in the process air duct, an air-to-air heat exchanger.
  • the air-to-air heat exchanger can only be used for additional cooling of the moisture-laden air and the condensation of the moisture contained therein.
  • the heat of the process air from the drying chamber is used for additional heating of the process air in the air-air heat exchanger.
  • the air-air heat exchanger in the process air duct starting from a process air inlet in Installation room of the dryer, for example, located in front of the evaporator of a heat pump, between an evaporator and the fan or between the fan and the heater.
  • the invention also relates to a method for operating a dryer with a drying chamber, a process air duct, in which a heating for heating the process air is and the heated process air can be guided by means of a blower in the drying chamber, a motor and a controller, which dryer set is for operation of receiving an electric power, which never exceeds a predetermined value P max , characterized in that the dryer is operated such that it receives at least in phases the electrical power corresponding to the predetermined value P max .
  • the invention has the advantage that a maximum heating power can be used for the drying.
  • this is the sum of the heat output of the heating and condenser of the heat pump.
  • a preferred embodiment of the invention is a domestic appliance in the form of a heat pump exhaust air dryer of the compressor type described above and additional electrical heating.
  • the heating is primarily used for rapid heating of the components of the dryer and the laundry to be dried at the beginning of the operation for drying the laundry. Even in the phase of heating, it is advantageous that the electrical power consumption of the heater and the heat pump and the other active components of the dryer are coordinated and controlled by the control of the dryer so that the dryer receives a total of electrical power, which the predetermined maximum value P max corresponds. In this way, a heating up in a very short time is possible.
  • the heat pump In a quasi-stationary phase of operation subsequent to the heating, the heat pump should be able to operate alone in order to ensure the most energy-efficient drying possible. In any case, however, if a particularly fast drying is desired, the heating can also be operated in the quasi-stationary phase, wherein the power consumption is so dimensioned and controlled that the dryer in turn receives a total of electrical power which corresponds to the predetermined maximum value P max .
  • a maximum possible heating power is supplied to the drying process and thus, possibly at the expense of a certain disadvantage in energy consumption, the shortest possible drying process.
  • maximizing the heating power in the drying process does not necessarily entail an increase in the temperatures in the drying process.
  • the throughput of air through the dryer can be increased and thus the increased entry of heat into the air can be compensated. A loss in terms of the quality of the drying process is therefore not associated with its acceleration.
  • the invention offers a way of providing particularly rapid drying, with particular advantages combining the features of energy-saving drying with the characteristics of particularly rapid drying.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)
  • Detail Structures Of Washing Machines And Dryers (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Trockner mit einer Trocknungskammer, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines Gebläses in die Trocknungskammer geführt werden kann, einem Motor und einer Steuerung, welcher Trockner eingerichtet ist zum Betrieb unter Aufnehmen einer elektrischen Leistung, welche einen vorgegebenen Wert P max niemals überschreitet. Es sind Mittel, vorgesehen, die derart eingerichtet sind, dass der Trockner beim Betrieb zumindest phasenweise die elektrische Leistung entsprechend dem vorgegebenen Wert P max aufnimmt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Trockners.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Trockner mit einer Trocknungskammer, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines Gebläses in die Trocknungskammer geführt werden kann, einem Motor und einer Steuerung, welcher Trockner eingerichtet ist zum Betrieb unter Aufnehmen einer elektrischen Leistung, welche einen vorgegebenen Wert Pmax niemals überschreitet, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Trockners.
  • Dieser Trockner ist in Form eines Hausgerätes, nämlich eines Trockners zum Trocknen feuchter Wäsche, wie sie in einem Privathaushalt anfällt, oder einer Spülmaschine zum Spülen und Trocknen von Geschirr in einem Privathaushalt bekannt.
  • Im Allgemeinen wird ein Wäschetrockner als Abluft- oder Umlufttrockner betrieben. In jedem Fall wird Luft (so genannte Prozessluft) mittels eines Gebläses über eine Heizung in eine feuchte Wäschestücke enthaltende Trommel als Trocknungskammer geleitet. Die heiße Luft nimmt Feuchtigkeit aus den zu trocknenden Wäschestücken auf. Bei Ablufttrocknern wird im Allgemeinen die nach dem Durchgang durch die Trommel mit Feuchtigkeit beladene Prozessluft durch einen Abluftschlauch aus dem Trockner und dem Gebäude, in dem dieser aufgestellt ist, geleitet, wobei eine Wärmerückgewinnung nicht stattfindet. Bei einem Umlufttrockner wird dagegen die Prozessluft im Kreis geführt und zyklisch erwärmt, durch die zu trocknende Wäsche zwecks Aufnahme von Feuchtigkeit geführt und abgekühlt zwecks Auskondensierung der aufgenommenen Feuchtigkeit. Umlufttrockner sind daher in der Regel als Kondensationstrockner ausgestaltet.
  • Ein Kondensationstrockner, dessen Funktionsweise auf der Kondensation der mittels warmer Prozessluft verdampften Feuchtigkeit aus der Wäsche beruht, benötigt keinen Abluftschlauch und ermöglicht eine Energierückgewinnung aus der erwärmten Prozessluft, beispielsweise durch Verwendung einer Wärmepumpe. Kondensationstrockner sind sehr beliebt, weil sie in innen liegenden Bädern oder Waschküchen von größeren Wohnkomplexen verwendet werden können.
  • Aus der DE 30 00 865 A1 ist ein Ablufttrockner mit einer Wärmerückgewinnung bekannt. Bei diesem Ablufttrockner mit Wärmerückgewinnung strömt in der Regel Umgebungsluft (von z.B. 20°C und 60% relativer Luftfeuchte; sogenannte Zuluft) in die Wärmetauscherflächen eines Luft-Luft-Wärmetauschers und wird dort unter Abkühlung der aus der Trocknungskammer kommenden warmen Prozessluft erwärmt. Die bereits etwas erwärmte Luft wird erneut der Heizung und anschließend der Trommel zugeführt. Abhängig von der Kühlleistung bzw. dem Wärmetausch entsteht Kondensat, das in einem Behälter (Kondensatwanne) gesammelt oder abgepumpt wird.
  • Durch Einsatz einer Wärmepumpe lässt sich ein Energieverlust nochmals deutlich reduzieren. Bei einem mit einer Wärmepumpe des bekannten Kompressor-Typs ausgestatteten Kondensationstrockner erfolgt die Kühlung der warmen, mit Feuchtigkeit beladenen Prozessluft im Wesentlichen im Verdampfer der Wärmepumpe, wo die übertragene Wärme zur Verdampfung eines im Wärmepumpenkreis eingesetzten Kältemittels verwendet wird. Das aufgrund der Erwärmung verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe wird über einen Kompressor dem Kondensator der Wärmepumpe (im Folgenden auch als "Verflüssiger" bezeichnet) zugeführt, wo aufgrund der Kondensation des gasförmigen Kältemittels Wärme freigesetzt wird, die zum Aufheizen der Prozessluft vor Eintritt in die Trommel verwendet wird. Ein solcher Ablufttrockner geht hervor aus einem der Datenbank "Patent Abstracts of Japan" entnehmbaren Kurzauszug zu der Patentpublikation JP 2004 089415 A .
  • Als gängige Wärmepumpe wird die Wärmepumpe des Kompressor-Typs verwendet, die in der Regel optimal in einem bestimmten, konstruktiv vorgegebenen Temperaturbereich arbeitet. Problematisch bei der Anwendung dieser Kompressor-Wärmepumpe im Kondensationstrockner sind die meist hohen Temperaturen im Verflüssiger, die prozessbedingt dazu führen, dass der Kompressor abgeschaltet werden muss und / oder sich der Wirkungsgrad der Wärmepumpe verschlechtert. Dieses Problem ist größer, wenn der Kompressor durch eine Zusatzheizung im Prozessluftkreis unterstützt wird, um eine schnellere Aufheizung der Prozessluft und damit kürzere Trocknungszeiten zu erreichen. Die Steuerung eines Wärmepumpenkreises (beispielsweise über eine Reduzierung der Kältemitteltemperatur) ist daher aufwendig.
  • Der in einem Kondensationstrockner ohne Wärmepumpe üblicherweise eingesetzte Luft-Luft-Wärmetauscher - im Kreuzbetrieb oder im Gegenstrombetrieb betrieben - und die elektrische Heizung sind im Allgemeinen komplett durch eine Wärmepumpe ersetzt. Dadurch können Einsparungen an Energie von 20 % bis 50 % erreicht werden. Bei einem Trockner dieser Art ist ein sehr energiesparendes Trocknen möglich. Eine rasche Trocknung kann hiermit aber im Allgemeinen nicht realisiert werden. Insbesondere wäre hierzu ein sehr leistungsstarker und damit teurer Kompressor erforderlich.
  • Es gibt zudem Trockner, bei denen eine Wärmepumpe mit einem kleinen Kompressor bzw. einem kleinen Kältekreislauf eingesetzt wird. Hierbei wird eine fehlende Heiz- bzw. Kondensationswärme durch eine elektrische Widerstandsheizung und/oder einen Luft-Luft-Wärmetauscher ergänzt. Ein solcher Trockner kann entweder nur mit der Wärmepumpe, mit der Wärmepumpe und der elektrischen Widerstandsheizung oder mit der Widerstandsheizung und/oder dem Luft-Luft-Wärmetauscher betrieben werden. Es ist zudem bekannt, in einem Trockner eine zweistufige Heizung einzusetzen, die es ermöglicht, dass der Trockner mit fest einstellbaren Heizleistungen betrieben wird.
  • Ein Ablufttrockner mit einer Wärmepumpe eignet sich im Prinzip besonders gut für ein extrem schnelles Trocknen, da bei diesem Heizleistung und Kondensationsleistung unabhängig voneinander sind. Es kann mehr Heizleistung zugeführt werden, ohne dass gleichzeitig die Kondensationsleistung erhöht werden muss.
  • In der DE 40 23 000 C2 ist ein Wäschetrockner mit einer Wärmepumpe beschrieben, bei dem im Prozessluftkanal zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer eine Zuluftöffnung angeordnet ist, die mit einer steuerbaren Verschlusseinrichtung verschließbar ist.
  • In der DE 197 38 735 C2 ist ein Kondensationstrockner mit einem geschlossenen Trocknungsluftkreis beschrieben, der mit einer Wärmepumpe ausgerüstet ist. Die Wärmepumpe ist als nach dem Absorberprinzip arbeitende Einrichtung ausgebildet, deren Absorber einen dritten Wärmetauscher bildet, dessen Primärkreis von einem Kältemittel durchströmt ist und über dessen Sekundärkreis die vom zweiten Wärmetauscher abströmende Trocknungsluft wieder dem Sekundärkreis des ersten Wärmetauschers zugeführt ist.
  • Außerdem ist in der DE 43 06 217 B4 ein programmgesteuerter Wäschetrockner beschrieben, bei dem die Prozessluft mittels eines Gebläses in einem geschlossenen Prozessluftkanal geführt wird, in dem sich auf bestimmte Weise angeordnete Verschlusseinrichtungen befinden. In Abhängigkeit vom Betriebszustand (Aufheizphase, Wäschetrocknungsphase, Erreichen der maximal zulässigen Temperatur) werden die Verschlusseinrichtungen geeignet betätigt.
  • Aus der DE 10 2004 055 940 A1 und der parallelen US 2006/0107547 A1 gehen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines programmgesteuerten Wäschetrockners hervor. Dargestellt sind insbesondere ein Verfahren zur Erkennung von Störungen der Trommelbewegung und zum Schalten des Heizstromes für die Trockenluft in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Trommel, sowie ein entsprechender Wäschetrockner. Dabei wird die Drehbewegung der Trommel durch mechanische Kopplung auf eine den Heizstrom zum Erwärmen der Trockenluft schaltende Vorrichtung übertragen, wobei insbesondere ein Zwischenbaustein vorgesehen sein kann, durch welches aus der Drehbewegung ein elektrisches Signal abgeleitet wird, welches Signal den Schaltvorgang bewirkt.
  • Aufgabe der Erfindung ist vor diesem Hintergrund die Bereitstellung eines Trockners mit maximierter Trocknungsgeschwindigkeit, bei dem eine Heizung und andere Verbraucher elektrischer Energie im Trockner optimal ausgenutzt werden können.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch einen Trockner sowie das Verfahren mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Trockners sind in abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. Bevorzugten Ausführungsformen des Trockners entsprechen bevorzugte Ausführungsvarianten des Verfahrens und umgekehrt, auch wenn darauf nicht in jedem Einzelfall hingewiesen wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist somit ein Trockner mit einer Trocknungskammer, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines Gebläses in die Trocknungskammer geführt werden kann, einem Motor und einer Steuerung, welcher Trockner eingerichtet ist zum Betrieb unter Aufnehmen einer elektrischen Leistung, welche einen vorgegebenen Wert Pmax niemals überschreitet, wobei der Trockner Mittel aufweist, die derart eingerichtet sind, dass der Trockner beim Betrieb zumindest phasenweise die elektrische Leistung entsprechend dem vorgegebenen Wert Pmax aufnimmt.
  • Der vorgegebene Wert Pmax der gesamten Leistungsaufnahme PG wird im Allgemeinen von der Auslegung des Stromnetzes abhängen, in dem der erfindungsgemäße Trockner betrieben wird, und durch einen entsprechenden formellen oder informellen Standard definiert sein. In verschiedenen Staaten unterscheiden sich häufig die zur Versorgung eines Wäschetrockners vorgesehenen und abgesicherten Teile der Stromnetze, im Allgemeinen Wechselstromnetze, hinsichtlich elektrischer Spannung, Maximalwert für den elektrischen Strom sowie Frequenz. Dies hat zur Folge, dass eine maximale Netzleistung PN, die sich näherungsweise aus dem Produkt von maximalem elektrischen Strom und Netzspannung ergibt, örtlich verschieden sein kann. In Deutschland wird in einem Gebäude zur Absicherung des Netzanschlusses für einen trockner üblicherweise eine Sicherung vorgesehen, die auslöst, wenn der durchfließende Strom einen Effektivwert von 16 Ampere überschreitet. Deshalb kann in Deutschland davon ausgegangen werden, dass die maximale Netzleistung PN für einen Trockner bei etwa 3600 Watt liegt.
  • Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass der vorgegebene Wert Pmax möglichst nahe an die maximale Netzleistung PN heranreicht. Besonders bevorzugt gilt Pmax = PN.
  • Bevorzugt ist es auch, dass die Mittel die Steuerung umfassen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die maximale Leistungsaufnahme des Trockners bestimmt wird durch entsprechende Auslegung seiner Komponenten, insbesondere derjenigen wie die Heizung, die relativ viel Leistung aufnehmen, und seiner Steuerung, welche die Funktion der Komponenten koordiniert und steuert.
  • Vorzugsweise ist der vorgegebene Wert Pmax durch eine Einstellung einer aufgenommenen Leistung PH der Heizung erzielbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Heizung des erfindungsgemäßen Trockners mindestens zwei geeignet gewählte schaltbare Heizstufen auf. Vorzugsweise ist die Heizung eine zweistufige Heizung mit einer ersten schaltbaren Heizstufe in einem ersten Stromkreis und einer zweiten schaltbaren Heizstufe in einem hierzu parallelen zweiten Stromkreis.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Heizung eine zweistufige Heizung mit einer ersten Heizstufe in einem ersten Stromkreis und einer zweiten Heizstufe in einem hierzu parallelen zweiten Stromkreis, wobei im ersten Stromkreis oder im zweiten Stromkreis ein Thermoschalter angeordnet ist, der geeignet über ein Signal eines Thermosensors (Temperatursensors) geschaltet werden kann. Der Thermosensor kann sich beispielsweise in der Trommel, dem Prozessluftkanal oder dem Wärmepumpenkreis befinden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trockners schaltet der Thermoschalter beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts Tmax für eine Temperatur und öffnet einen Stromkreis, in dem sich eine Heizstufe befindet.
  • Bei dieser Ausführungsform schaltet vorzugsweise der Thermoschalter beim Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalwerts Tmin für eine Temperatur und schließt den geöffneten Stromkreis.
  • Vorzugsweise weist die erste Heizstufe eine kleinere Leistung auf als die zweite Heizstufe, wobei beispielsweise die erste Heizstufe eine Leistung im Bereich von 200 bis 600 Watt, vorzugsweise von 300 bis 500 Watt, aufweist und die zweite Heizstufe eine Leistung im Bereich von 1000 bis 1800 Watt, vorzugsweise im Bereich von 1200 bis 1600 Watt aufweist.
  • In einer alternativen Ausführungsform weist die Heizung Mittel für eine kontinuierliche Einstellung der Leistung PH der Heizung auf.
  • Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft in einem Trockner mit einer Wärmepumpe realisieren. Eine Wärmepumpe weist grundsätzlich eine Wärmesenke auf, an welcher sie ihrer Umgebung Wärme entzieht, und eine Wärmequelle, an welcher sie ihrer Umgebung Wärme zuführt. Diese zugeführte Wärme ist die Summe aus der an der Wärmesenke aufgenommenen, sogenannten gepumpten Wärme, und der Verlustwärme, die während des Betriebs der Wärmepumpe notwendigerweise anfällt. Da nur die Verlustwärme durch Aufnahme elektrischer Leistung durch die Wärmepumpe gedeckt werden muss, erschließt sich die gepumpte Wärme der Wärmepumpe als ein Zusatz zu derjenigen Wärme, welche der Trockner als elektrische Energie aus dem Versorgungsnetz, an welches er angeschlossen ist, aufgenommen hat. In Summe ist es deshalb mit einem Trockner mit Wärmepumpe möglich, eine über den vorgegebenen Wert Pmax hinausgehende Heizleistung zu erzielen und dabei die elektrische Leistungsaufnahme auf Pmax begrenzt zu halten. Somit hat ein Trockner mit Wärmepumpe ein Potenzial zur Erschließung einer besonders hohen Heizleistung entsprechend einer besonders kurzen Trocknungszeit, welches einem Trockner ohne Wärmepumpe prinzipbedingt fehlt. Mit besonderem Vorzug weist der erfindungsgemäße Trockner einen Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer, einem Verflüssiger und einem Kompressor auf.
  • Zur Erzielung einer maximalen Trocknungsgeschwindigkeit ist es bei Verwendung einer Wärmepumpe erfindungsgemäß ebenfalls möglich, die Leistung PWP eines Wärmepumpenkreises derart anzupassen, dass der vorgegebene Wert Pmax erreicht wird. Es hat sich jedoch ergeben, dass dieser Anpassung durch die Einflussgrößen des Wärmepumpenkreises (z.B. Kältemittel, Leistungsvermögen des Kompressors) Grenzen auferlegt sind und die Einstellung der elektrischen Heizung (Widerstandsheizung) vorteilhaft ist.
  • Im Prinzip lassen sich die Zusammenhänge in der folgenden Gleichung (I) zusammenfassen, P H = P max - P K + P S + P M + P aV
    Figure imgb0001
    in der PH die aufgenommene Leistung der Heizung, Pmax der vorgegebene Wert der Leistung, PK die Leistungsaufnahme des Kompressors, PS die Leistungsaufnahme der Steuerung, PM die Leistungsaufnahme des Motors und PaV die Leistungsaufnahme weiterer Verbraucher ist.
  • Ein weiterer Verbraucher elektrischer Energie ist beispielsweise eine Kondensatpumpe, die in einem Kondensationstrockner zur Absaugung anfallenden Kondensates notwendig sein kann.
  • Der erfindungsgemäße Trockner kann ein Umlufttrockner oder ein Ablufttrockner sein. Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, wenn der Trockner ein Ablufttrockner ist. Bei einem Ablufttrockner ergeben sich im Prinzip keine Probleme aufgrund der durch eine Heizung in die Prozessluft eingetragenen Wärmeenergie. Bei einem Umlufttrockner muss dagegen ein größerer Aufwand in Hinblick auf Wärmeabfuhr und/oder Wärmeaustausch betrieben werden. Dies könnte insbesondere bei Verwendung einer Wärmepumpe problematisch sein, da das Kältemittel einer Wärmepumpe optimal in einem bestimmten Temperaturbereich arbeitet, der sich aus der chemischen Natur des Kältemittels ergibt. Das im Wärmepumpenkreis verwendete Kältemittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend die Kältemittel R134a, R152a, R290, R407C und R410A. Alle genannten Kältemittel außer R290 sind fluorierte Kohlenwasserstoffe bzw. Gemische fluorierter Kohlenwasserstoffe; bei R290 handelt es sich um den Kohlenwasserstoff Propan, welcher zwar relativ leicht entflammbar ist, wegen seiner technischen Eigenschaften im vorliegenden Zusammenhang aber sehr gut als Kältemittel geeignet wäre und dazu recht gut umweltverträglich ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Temperatur des Kältemittels der Wärmepumpe, insbesondere im Verflüssiger, über die Steuerung von Wärmepumpe und einem zusätzlichen Luft-Luft-Wärmetauscher im Prozessluftkanal im zulässigen Bereich gehalten werden.
  • Die Wärmepumpe im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner weist neben Verdampfer, Verflüssiger und Kompressor in Fließrichtung des Kältemittels zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer ein Entspannungsventil oder Drosselventil auf. Statt eines solchen Ventils kann auch eine fest eingestellte Drossel oder Kapillare verwendet werden.
  • Im erfindungsgemäßen Trockner befindet sich vorzugsweise im Prozessluftkanal ein Luft-Luft-Wärmetauscher. Der Luft-Luft-Wärmetauscher kann lediglich zu einer zusätzlichen Kühlung der mit Feuchtigkeit beladenen Luft und der Kondensation der in ihr enthaltenen Feuchtigkeit verwendet werden. Vorzugsweise wird im Luft-Luft-Wärmetauscher aber die Wärme der Prozessluft aus der Trocknungskammer für eine zusätzliche Aufheizung der Prozessluft herangezogen. Hierbei kann sich erfindungsgemäß der Luft-Luft-Wärmetauscher im Prozessluftkanal ausgehend von einem Prozesslufteingang im Aufstellraum des Trockners beispielsweise vor dem Verdampfer einer Wärmepumpe, zwischen einem Verdampfer und dem Gebläse oder zwischen dem Gebläse und der Heizung befinden.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Trockners mit einer Trocknungskammer, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines Gebläses in die Trocknungskammer geführt werden kann, einem Motor und einer Steuerung, welcher Trockner eingerichtet ist zum Betrieb unter Aufnehmen einer elektrischen Leistung, welche einen vorgegebenen Wert Pmax niemals überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner derart betrieben wird, dass er zumindest phasenweise die elektrische Leistung entsprechend dem vorgegebenen Wert Pmax aufnimmt.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine maximale Heizleistung für die Trocknung verwendet werden kann. Bei Verwendung einer Wärmepumpe beträgt diese die Summe aus der Heizleistung von Heizung und Verflüssiger der Wärmepumpe. So kann auch bei einer durch das Stromnetz vorgegebenen Begrenzung der Anschlussleistung ein extrem schnelles Trocknen erzielt werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Hausgerät in Form eines Ablufttrockners mit Wärmepumpe des oben beschriebenen Kompressor-Typs und zusätzlicher elektrischer Heizung. Die Heizung dient in erster Linie der schnellen Aufheizung der Komponenten des Trockners und der zu trocknenden Wäsche zu Beginn des Betriebs zum Trocknen der Wäsche. Schon in der Phase des Aufheizens ist es vorteilhaft, dass die elektrische Leistungsaufnahmen der Heizung und der Wärmepumpe sowie der weiteren aktiven Komponenten des Trockners derart aufeinander abgestimmt sind und von der Steuerung des Trockners gesteuert werden, dass der Trockner insgesamt eine elektrische Leistung aufnimmt, welche dem vorgegebenen maximalen Wert Pmax entspricht. Derart wird ein Aufheizen in besonders kurzer Zeit ermöglicht.
  • In einer an das Aufheizen anschließenden quasistationären Phase des Betriebs soll die Wärmepumpe allein in Betrieb sein können, um ein möglichst energiesparendes Trocknen zu gewährleisten. Jedenfalls dann aber, wenn ein besonders schnelles Trocknen erwünscht ist, kann die Heizung auch in der quasistationären Phase betrieben werden, wobei die Leistungsaufnahme derart bemessen ist und gesteuert wird, dass der Trockner wiederum insgesamt eine elektrische Leistung aufnimmt, welche dem vorgegebenen maximalen Wert Pmax entspricht. Damit wird dem Trocknungsprozess eine maximal mögliche Heizleistung zugeführt und so, gegebenenfalls unter Inkaufnahme eines gewissen Nachteils im Energieverbrauch, ein möglichst kurzer Trocknungsprozess erzielt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Maximierung der Heizleistung im Trocknungsprozess nicht notwendigerweise eine Erhöhung der Temperaturen im Trocknungsprozess mit sich bringen muss. Durch geeignete Auslegung und, soweit nötig, Steuerung des Gebläses kann der Durchsatz von Luft durch den Trockner erhöht und damit der erhöhte Eintrag von Wärme in die Luft kompensiert werden. Eine Einbuße hinsichtlich der Qualität des Trocknungsprozesses ist mit seiner Beschleunigung deshalb nicht verbunden.
  • Zusätzlich zu gegebenen Möglichkeiten für die Realisierung eines energiesparenden Trocknens bietet die Erfindung einen Weg zur Schaffung eines besonders schnellen Trocknens, wobei mit besonderen Vorteilen die Merkmale des energiesparenden Trocknens mit den Merkmalen des besonders schnellen Trocknens kombiniert werden.

Claims (11)

  1. Trockner mit einer Trocknungskammer, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines Gebläses in die Trocknungskammer geführt werden kann, einem Motor und einer Steuerung, welcher Trockner eingerichtet ist zum Betrieb unter Aufnehmen einer elektrischen Leistung, welche einen vorgegebenen Wert Pmax niemals überschreitet, gekennzeichnet durch Mittel, die derart eingerichtet sind, dass der Trockner beim Betrieb zumindest phasenweise die elektrische Leistung entsprechend dem vorgegebenen Wert Pmax aufnimmt.
  2. Trockner nach Anspruch 1, bei dem die Mittel die Steuerung umfassen.
  3. Trockner nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der vorgegebene Wert Pmax durch eine Einstellung einer aufgenommenen Leistung PH der Heizung erzielbar ist.
  4. Trockner nach Anspruch 3, bei dem die Heizung mindestens zwei schaltbare Heizstufen aufweist.
  5. Trockner nach Anspruch 4, bei dem die Heizung eine zweistufige Heizung mit einer ersten schaltbaren Heizstufe in einem ersten Stromkreis und einer zweiten schaltbaren Heizstufe in einem hierzu parallelen zweiten Stromkreis ist.
  6. Trockner nach Anspruch 3, bei dem die Heizung Mittel für eine kontinuierliche Einstellung der Leistung PH der Heizung aufweist.
  7. Trockner nach einem der vorigen Ansprüche, welcher einen Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer, einem Verflüssiger und einem Kompressor aufweist.
  8. Trockner nach einem der vorigen Ansprüche, welcher ein Umlufttrockner ist.
  9. Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welcher ein Ablufttrockner ist.
  10. Trockner nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem sich im Prozessluftkanal ein Luft-Luft-Wärmetauscher befindet.
  11. Verfahren zum Betrieb eines Trockners mit einer Trocknungskammer, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines Gebläses in die Trocknungskammer geführt werden kann, einem Motor und einer Steuerung, welcher Trockner eingerichtet ist zum Betrieb unter Aufnehmen einer elektrischen Leistung, welche einen vorgegebenen Wert Pmax niemals überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner derart betrieben wird, dass er zumindest phasenweise die elektrische Leistung entsprechend dem vorgegebenen Wert Pmax aufnimmt.
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