-
Die
Erfindung betrifft einen Kondensationstrockner sowie ein bevorzugtes
Verfahren zu seinem Betrieb.
-
Wäschetrockner,
deren Funktionsweise auf der Kondensation der mittels warmer Prozessluft
verdampften Feuchtigkeit aus der Wäsche beruht – sogenannte
Kondensationstrockner – benötigen anders als sogenannten
Ablufttrockner, die erwärmte Luft einmal durch die feuchten
Wäschestücke leiten und dann ausstoßen,
keinen Abluftschlauch zum Herausführen der Abluft aus dem
Gebäude, in dem der entsprechende Trockner aufgestellt
ist, und sind sehr beliebt, weil sie in innen liegenden Bädern
oder Waschküchen von größeren Wohnkomplexen
verwendet werden können. Ablufttrockner und Kondensationstrockner
werden hierin gemeinsam als Trockner bezeichnet, sofern nicht der
jeweilige Zusammenhang etwas anderes erfordert. In einem Kondensationstrockner
wird Luft (sogenannte Prozessluft) durch ein Gebläse über
eine Heizung in eine feuchte Wäschestücke enthaltende
Trommel als Trockenkammer 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.
-
Im
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 in der Regel in einem geeigneten
Behälter gesammelt und die abgekühlte und getrocknete Prozessluft
erneut der Heizung und anschließend der Trommel zugeführt
(Umlufttrockner) oder in den Aufstellraum des Trockners geleitet
(Ablufttrockner).
-
Die
DE 37 10 710 A1 beschreibt
einen Kondensationswäschetrockner mit einem geschlossenen Umluftkreislauf,
in dem ein Umluftventilator, ein elektrischer Lufterhitzer, ein
Wäschebehälter, ein Wärmetauscher und
ein Latentwärmespeicher mit einem Speichermedium angeordnet
sind, wobei sich der Latentwärmespeicher im Umluftkreislauf
zwischen dem Wärmetauscher und dem elektrischen Lufterhitzer befindet.
Der Latentwärmespeicher speichert zumindest teilweise die
von der feuchtwarmen Prozessluft aus der Trockenkammer abgeführte
Wärmeenergie. Wenn der gesamte Inhalt des Latentwärmespeichers an
Speichermedium geschmolzen ist und die Kühlmittelzufuhr
zum Wärmetauscher eingeschaltet werden muss, kann der elektrische
Lufterhitzer gedrosselt oder ausgeschaltet werden, weil der Latentwärmespeicher
zur Erhitzung der Prozessluft verwendet werden kann.
-
Die
DE 102 24 940 A1 offenbart
einen Kondensationswäschetrockner mit einer Trockenkammer,
einem geschlossenen Prozessluftkreislauf, einem Prozessluftgebläse,
einer Heizeinrichtung sowie einem im Prozessluftkreislauf entnehmbar
angeordneten Latentwärmespeicher. Dieser ersetzt den allgemein üblichen,
mit Luft arbeitenden Wärmeaustauscher. Der entnehmbar angeordnete
Latentwärmespeicher kann unabhängig vom Trockner
separat entladen werden.
-
Bei
den bislang bekannten Kondensationswäschetrocknern mit
einem Latentwärmespeicher erwärmt die feuchtwarme
Prozessluft das Kühlmedium in einem Wärmetauscher
(z. B. Luft-Luft-Wärmetauscher), ohne dass die im erwärmten
Kühlmedium enthaltene Wärme zurückgewonnen
wird.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, in einem Kondensationstrockner,
insbesondere in einem Kondensationstrockner mit Latentwärmespeicher,
die Energieeffizienz auf andere Art zu verbessern. Insbesondere
soll bei einem Kondensationstrockner, bei dem ein Luft-Luft-Wärmetauscher verwendet
wird, die bei der Abkühlung der feuchten Prozessluft an
die Kühlluft abgegebene Wärmeenergie ausgenutzt
werden können.
-
Die
Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht
durch einen Kondensationstrockner mit den Merkmalen des entsprechenden
unabhängigen Patentanspruchs sowie das Verfahren mit den
Merkmalen des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs.
-
Bevorzugte
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Kondensationstrockners sind in den abhängigen Patentansprüchen
aufgeführt, ebenso bevorzugte Ausführungsformen
des Verfahrens.
-
Gegenstand
der Erfindung ist somit ein Kondensationstrockner mit einer Trockenkammer
für zu trocknende Gegenstände, einem Prozessluftkanal,
in dem sich eine elektrische Heizung, ein Wärmetauscher
und ein Gebläse befindet, einem Latentwärmespeicher
und einem Kühlluftkanal, wobei der Latentwärmespeicher
im Kühlluftkanal angeordnet ist.
-
Die
im Latentwärmespeicher durch Abkühlung von erwärmter
Kühlluft gespeicherte Wärmeenergie kann zur Erwärmung
von Prozessluft im Prozessluftkanal und/oder der Trockenkammer herangezogen
werden. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn
die Erwärmung der Prozessluft in der Trockenkammer, d.
h. als Ergebnis eines Wärmetausches zwischen Latentwärmespeicher
und Trockenkammer, stattfindet.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform des Kondensationstrockners
ist daher eine dem Kühlluftkanal abgewandte Oberfläche
des Latentwärmespeichers von der Trockenkammer maximal
5 cm, vorzugsweise maximal 3 cm und besonders bevorzugt maximal
2 cm beabstandet.
-
Es
ist überdies bevorzugt, dass die dem Kühlluftkanal
abgewandte Oberfläche des Latentwärmespeichers
konkav ist. Bei dieser Ausführungsform ist es überdies
bevorzugt, dass ein Abstand zwischen der konkaven Oberfläche
und einer Außenoberfläche der Trockenkammer zwischen
0,5 und 5 cm beträgt.
-
Der
erfindungsgemäß eingesetzte Latentwärmespeicher
enthält im Allgemeinen ein Speichermedium für
Wärmeenergie, wobei das Speichermedium vorzugsweise von
einer gut wärmeleitenden Latentwärmespeicherwand
umgeben ist.
-
Der
im erfindungsgemäßen Kondensationstrockner eingesetzte
Latentwärmespeicher weist vorzugsweise auf einer dem Kühlluftkanal
zugewandten Oberfläche des Latentwärmespeichers
Rippen auf. Diese Rippen können der Führung der
Kühlluft durch den Latentwärmespeicher dienen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu können die Rippen
mit einem Speichermedium gefüllt sein.
-
In
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kondensationstrockners ist der Latentwärmespeicher um eine
Achse rotierbar. Bei dieser Ausführungsform ist der Latentwärmespeicher vorzugsweise
zylindrisch. Besonders bevorzugt liegt hierbei die Drehachse des
zylindrischen Latentwärmespeichers parallel zu einer Drehachse
der Trockenkammer. Bei dieser Anordnung ist es in einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung möglich,
dass der Latentwärmespeicher durch eine Trommel als Trockenkammer
angetrieben wird. Hierdurch kann eine bessere Wärmeübertragung
von der erwärmten Kühlluft auf den Latentwärmespeicher aber
auch vom Latentwärmespeicher auf die Trockenkammer stattfinden.
-
Für
den Betrieb des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Kühlluftkanal
vor und hinter dem Latentwärmespeicher jeweils ein Temperatursensor
angeordnet ist. Die von den beiden Temperatursensoren gemessenen
Temperaturen, insbesondere deren Differenz, erlaubt eine Bestimmung
des Ladezustands des Latentwärmespeichers. Hierbei bedeutet Ladezustand
das Ausmaß des Phasenübergangs vom flüssigen
in den festen Zustand im Speichermedium des Latentwärmespeichers.
Der Ladezustand ist somit ein Maß für die Fähigkeit
des Latentwärmespeichers zur Speicherung von Wärmeenergie.
Die Temperatursensoren sind vorzugsweise mit einer Steuereinrichtung
verbunden, die automatische eine Abschaltung oder Zuschaltung der
elektrischen Heizung auslöst.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform des Kondensationstrockners
enthält der Latentwärmespeicher ein Speichermedium
mit einem Phasenübergang vom flüssigen in den
festen Zustand im Temperaturbereich von 30 bis 65°C, noch
mehr bevorzugt im Temperaturbereich von 35 bis 60°C und
ganz besonders bevorzugt im Temperaturbereich von 45 bis 55°C.
-
Bevorzugt
ist zudem, dass der Latentwärmespeicher ein Speichermedium
enthält, das ein anorganisches Salzhydrat und/oder eine
organische Verbindung enthält.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält
das eingesetzte Speichermedium ein Salzhydrat, wobei das Salzhydrat
vorzugsweise mindestens ein Salz aus der Gruppe, die aus Natriumacetat,
Natriumthiosulfat, Magnesiumnitrat, Ammoniumnitrat und Magnesiumchlorid
besteht, enthält. Als Zusätze zu anderen Salzen
können auch Kaliumnitrat und Lithiumnitrat verwendet werden.
-
Beispiele
für geeignete Salzhydrate sind beispielsweise:
- – eine Mischung von 58,7 Gew-% Mg(NO3)2·6 H2O
und 41,3 Gew.-% MgCl2·6 H2O mit einem Schmelzpunkt von 59°C;
- – eine Mischung von 61,5 Gew.-% Mg(NO3)2·6 H2O
und 38,5 Gew.-% NH4NO3 mit
einem Schmelzpunkt von 52°C;
- – CH3COONa (Natriumacetat)·3
H2O mit einem Schmelzpunkt von 54°C;
und
- – Na2S2O3 (Natriumthiosulfat)·5 H2O mit einem Schmelzpunkt von 48°C.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
enthält das Speichermedium eine organische Verbindung.
Beispiele für geeignete organische Verbindungen oder Mischungen
von organischen Verbindungen sind:
- – Paraffine
(Wärmeparaffine) mit unterschiedlichen Schmelzpunkten;
- – Myristinsäure mit einem Schmelzpunkt von 58°C;
- – eine Mischung von 89 Gew.-% Palmitinsäure und
11 Gew.-% Acetamid mit einem Schmelzpunkt von 57,2°C;
- – eine Mischung von 74,9 Gew.-% Palmitinsäure und
25,1 Gew.-% Propionamid mit einem Schmelzpunkt von 50°C.
-
Überdies
kann als Speichermedium im Latentwärmespeicher auch eine
Mischung von organischen und anorganischen Verbindungen verwendet werden.
Ein Beispiel hierfür ist eine Mischung von 80 Gew.-% Acetamid
und 20 Gew.-% NaNO3 mit einem Schmelzpunkt
von 59°C.
-
Der
Schmelzpunkt des Speichermediums entspricht der Entladetemperatur
des Latentwärmespeichers. Der Volumenstrom und die Leistung
des Luft-Luft-Wärmetauschers sind im Allgemeinen auf die
Entladetemperatur abgestimmt, so dass die Differenz zwischen der
Entladetemperatur und der Temperatur der Kühlluft beim
Austritt aus dem Wärmetauscher genügend groß ist,
um eine effiziente Aufladung des Latentwärmespeichers zu
ermöglichen. Diese Temperaturdifferenz beträgt
im Allgemeinen 3 bis 25°C, vorzugsweise 5 bis 20° und
ganz besonders bevorzugt 8 bis 15°C. Unter diesen Bedingungen
verläuft der Wärmeaustausch besonders günstig.
-
Die
erfindungsgemäß einsetzbaren Speichermedien zeigen
eine mehr oder weniger ausgeprägte Tendenz zur Unterkühlung,
die in so genannten Hotpacks, wie sie z. B. als Taschenwärmer
verwendet werden, Anwendung finden. In diesen wird durch Auslösung
eines Kristallisiervorgangs in der unterkühlten Lösung
gezielt bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunkts (Entladetemperatur)
Wärmeenergie freigesetzt.
-
Erfindungsgemäß kann
zwar ein Speichermedium in Form einer unterkühlten Lösung
verwendet werden. Vorzugsweise wird jedoch eine Unterkühlung
vermieden. Zu diesem Zweck wird dem Speichermedium ein Keimbildner
zugesetzt. Ein Keimbildner ist beispielsweise eine in dem Speichermedium
dispergierte feste und gegenüber dem Speichermedium chemisch
inerte Substanz, die bei keiner im Latentwärmespeicher
erwartbaren Temperatur schmilzt und die somit Keime darstellt, von
denen aus das in die feste Phase übergehende Speichermedium
Kristalle bilden kann. Als Beispiele seien Quarz (Siliciumdioxid)
und Talkum (Magnesiumsilikat) genannt. Dem Fachmann sind für
verschiedene Speichermedien geeignete Keimbildner bekannt.
-
In
einer Ausführungsform der Erfindung mit einem verbesserten
Wärmeaustausch mit dem Speichermedium weist der Latentwärmespeicher
des erfindungsgemäßen Kondensationstrockners in
seinem Innern Mittel zur Erzeugung einer Strömung im Speichermedium
auf.
-
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.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist der Latentwärmespeicher abnehmbar. Die Entladung des
Latentwärmespeichers kann dann unabhängig vom
Kondensationstrockner stattfinden.
-
Die
Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines
Kondensationstrockners mit einer Trockenkammer für zu trocknende
Gegenstände, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine elektrische
Heizung, ein Wärmetauscher und ein Gebläse befindet,
einem Latentwärmespeicher und einem Kühlluftkanal,
wobei der Latentwärmespeicher im Kühlluftkanal
angeordnet ist, und wobei bei eingeschalteter elektrischer Heizung
im Wärmetauscher erwärmte Kühlluft an
den ein Speichermedium enthaltenden Latentwärmespeicher
geführt wird und der Latentwärmespeicher aufgeladen
wird, indem in der erwärmten Kühlluft enthaltene
Wärmeenergie im Speichermedium gespeichert wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird
für die Speicherung der in der erwärmten Kühlluft
enthaltenen Wärmeenergie ein Phasenübergang im
Speichermedium von fest nach flüssig herangezogen. Vorzugsweise
wird hierbei die Speicherung der Wärmeenergie durchgeführt,
bis der Phasenübergang im Speichermedium von fest nach
flüssig beendet ist.
-
Ganz
besonders bevorzugt wird beim erfindungsgemäßen
Verfahren die elektrische Heizung nach Beendigung des Phasenübergangs
abgeschaltet. Darauf hin sinkt im Allgemeinen die Temperatur der
Prozessluft und der Kühlluft. Die Prozessluft in der Trockenkammer
wird dann über die im Speichermedium gespeicherte Wärmeenergie
erwärmt.
-
Die
Trocknung von Wäschestücken in der Trockenkammer
findet dann im Allgemeinen auf einem niedrigeren Temperaturniveau
statt als bei ausschließlicher Verwendung einer elektrischen
Heizung.
-
Erfindungsgemäß ist
es bevorzugt, wenn Prozessluft und Kühlluft in einem Kreuz-
bzw. Gegenstromverfahren durch den Wärmetauscher geführt werden.
-
Die
Erfindung hat den Vorteil, dass ein Kondensationstrockner mit einem
Latentwärmespeicher mit höherer Effizienz betrieben
werden kann. Außerdem ermöglicht die Erfindung
den Betrieb eines Kondensationstrockners bei einer relativ hohen
Umgebungstemperatur, bei der eine Ableitung von erwärmter
Kühlluft in den Aufstellraum des Trockners nicht wünschenswert
ist.
-
Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich unter Bezugnahme auf die 1 und 2 aus der
nachfolgenden Beschreibung eines nicht einschränkenden
Ausführungsbeispiels für den erfindungsgemäßen
Kondensationstrockner und das Verfahren zum Betrieb dieses Kondensationstrockners.
-
1 zeigt
einen senkrecht geschnittenen Kondensationstrockner (im Folgenden
auch mit „Trockner" abgekürzt) gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Latentwärmespeicher
im Kühlluftkanal in unmittelbarer Nähe der Trockenkammer
angeordnet ist.
-
2 zeigt
einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kondensationstrockner,
bei dem die Anordnung eines mit Rippen versehenen Latentwärmespeichers
in unmittelbarer Nähe zur Trockenkammer noch deutlicher
zu erkennen ist.
-
Der
in 1 dargestellte Trockner 1 weist eine
um eine horizontale Achse drehbare Trommel als Trockenkammer 2 auf,
innerhalb welcher Mitnehmer 15 zur Bewegung von Wäsche
während einer Trommeldrehung befestigt sind. Prozessluft
wird mittels eines Gebläses 6 im Prozessluftkanal 3 über
eine elektrische Heizung 4 durch die Trommel 2 geführt. Nach
Austritt aus der Trommel 2 wird die mit Feuchtigkeit beladene
Prozessluft im Prozessluftkanal 3 durch einen Luft-Luft-Wärmetauscher 5 geleitet,
wo ein Wärmetausch mit Kühlluft, die von einem
Kühllufteingang 16 stammt, stattfindet. Die Prozessluft
kühlt unter Kondensation der in ihr enthaltenen Feuchtigkeit
ab und wird wiederum über das Gebläse 6 und die
elektrische Heizung 4 in die Trockenkammer 2 geführt,
wodurch der Prozessluftkreis geschlossen ist. Die kondensierte Feuchtigkeit
wird in einem in 1 nicht gezeigten Kondensatbehälter
aufgefangen. Die im Luft-Luft-Wärmetauscher 5 erwärmte Kühlluft
wird durch einen Latentwärmespeicher 7 geleitet,
wo sie durch Übertragung von Wärmeenergie von
der erwärmten Kühlluft auf ein Speichermedium abgekühlt
wird. Das nicht näher gezeigte Speichermedium ist hierbei
ein Salzhydrat, das Wärmenergie durch einen Phasenübergang
von fest nach flüssig speichern kann. Die abgekühlte
Kühlluft wird anschließend über einen
Kühlluftausgang 17 in den Aufstellraum des Trockners 1 geleitet.
-
Zur
Trocknung von hier nicht näher gezeigten Wäschestücken
in der Trommel 2 wird von der elektrischen Heizung 4 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 19 innerhalb einer
die Befüllöffnung verschließenden Tür 18.
Anschließend wird der Luftstrom in der Tür 18 nach
unten umgelenkt und zum Luft-Luft-Wärmetauscher 5 geleitet.
-
Nach
Beendigung des Phasenübergangs im Speichermedium ist der
Latentwärmespeicher 7 aufgeladen. Dieser Zustand
ist über eine Abnahme der von zwei vor und hinter dem Latentwärmespeicher 7 angeordneten
Temperatursensoren 13 und 14 gemessenen Temperaturdifferenz
feststellbar. Die Temperaturdifferenz wird einer Steuereinrichtung 22 übermittelt,
welche sie in Hinblick auf die Aufladung des Latentwärmespeichers 7 auswertet
und eine Abschaltung der elektrischen Heizung 4 veranlasst.
Die Temperatur der in die Trockenkammer 3 eintretenden Prozessluft
sinkt darauf hin und die Trocknung wird aufgrund der Wärmeübertragung
vom Latentwärmespeicher 7 auf die Trockenkammer 3 auf
einem geringeren Temperaturniveau weitergeführt. Für
eine effiziente Wärmeübertragung beträgt
bei der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung der
Abstand zwischen der Trockenkammer 2 und dem Latentwärmespeicher 7 von
5 bis 10 mm.
-
Bei
einer festgestellten Entladung des Latentwärmespeichers 7 (Beendigung
des Phasenübergangs im Speichermedium von flüssig
nach fest), die ebenfalls durch Auswertung der Temperaturmessungen
mittels der Temperatursensoren 13 und 14 festgestellt
werden kann, kann die elektrische Heizung 4 wieder angeschaltet
werden. Daraufhin steigt die Temperatur der Prozessluft und damit
der Kühlluft nach Durchgang durch den Luft-Luft-Wärmetauscher 5,
so dass der Latentwärmespeicher 7 wieder aufgeladen
wird.
-
Die
Trommel 3 wird in der in 1 gezeigten Ausführungsform
am hinteren Boden mittels eines Drehlagers und vorne mittels eines
Lagerschildes 20 gelagert, wobei die Trommel 3 mit
einer Krempe auf einem Gleitstreifen 21 am Lagerschild 20 aufliegt
und so am vorderen Ende gehalten wird. Die Steuerung des Trockners
erfolgt über die Steuereinrichtung 22, die vom
Benutzer über eine Bedieneinheit 23 geregelt werden
kann.
-
2 zeigt
einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kondensationstrockner 1,
bei dem die Anordnung eines mit Rippen 12 versehenen Latentwärmespeichers 7 in
unmittelbarer Nähe zur Trockenkammer 2 noch deutlicher
zu erkennen ist. Auf der dem Kühlluftkanal 8 zugewandten
Oberfläche 11 des Latentwärmespeichers 7 sind
Rippen 12 angeordnet. Die dem Kühlluftkanal 8 abgewandte
Oberfläche 9 des Latentwärmespeichers 7 ist
konkav und so geformt, dass sie die gleiche Breite hat wie die Trockenkammer 2,
von deren Außenoberfläche 10 sie einen
Abstand von 5 bis 10 mm hat. 24 bedeutet eine Umlenkblende,
welche die aus dem Luft-Luft-Wärmetauscher 5 horizontal
austretende Kühlluft nach oben umlenkt. Die Pfeile geben
die Strömungsrichtung der Kühlluft an. Der Latentwärmespeicher 7 ist in
dieser Ausführungsform als entnehmbares Teil gestaltet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3710710
A1 [0004]
- - DE 10224940 A1 [0005]