DE102012212159A1

DE102012212159A1 - Abluft-Wäschetrocknung mit Zusatzheizung und Wärmetauscheraggregat

Info

Publication number: DE102012212159A1
Application number: DE201210212159
Authority: DE
Inventors: Frank Höfler; Andreas Stolze; Uwe-Jens Krausch; Günter Steffens
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-16

Abstract

Ein Abluft-Wäschetrocknungsgerät 1 weist einen Lufteinlasskanal 3, der von außen A zu einem heizbaren Wäschebehandlungsraum 2 führt, einen Luftauslasskanal 5, der von dem Wäschebehandlungsraum 2 nach außen A führt, ein Wärmerückgewinnungsaggregat zum Übertragen von Wärme von dem Luftauslasskanal 5 auf den Lufteinlasskanal 3 und eine an dem Lufteinlasskanal 3 angeordnete Zusatzheizung 7 auf, wobei das Wärmerückgewinnungsaggregat eine regelbare Wärmepumpe 8 bis 11 ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abluft-Wäschetrocknungsgerät aufweisend einen Lufteinlasskanal, der von außen zu einem heizbaren Wäschebehandlungsraum führt, einen Luftauslasskanal, der von dem Wäschebehandlungsraum nach außen führt, ein Wärmerückgewinnungsaggregat zum Übertragen von Wärme von dem Luftauslasskanal auf den Lufteinlasskanal und eine an dem Lufteinlasskanal angeordnete Zusatzheizung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Abluft-Wäschetrocknungsgeräts.
Beispielsweise aus DE 197 37 075 A1 ist ein Abluft-Wäschetrocknungsgerät der eingangs genannten Art bekannt, bei dem das Wärmerückgewinnungsaggregat ein Luft/Luft-Wärmetauscher ist, welcher einerseits mit Luft des Lufteingangskanals und andererseits mit Luft des Luftausgangskanals beströmt wird. Der Luft/Luft-Wärmetauscher ist dabei strömungstechnisch vor einer Zusatzheizung angeordnet.
Durch einen Ersatz des Luft/Luft-Wärmetauschers mit einer Wärmepumpe kann ein Wirkungsgrad des Abluft-Wäschetrocknungsgeräts weiter gesteigert werden. Der Wirkungsgrad hängt dabei von einer vorbestimmten Auslegung oder Abstimmung der Wärmepumpe ab, wobei der Wirkungsgrad um so höher ist, je besser die Wärmepumpe an eine Temperatur oder an einen Temperaturunterschied der Prozessluft und damit der Luftkanäle angepasst ist. Umgekehrt wird der Wirkungsgrad verringert, wenn Schwankungen im Betriebsverhalten des Abluft-Wäschetrocknungsgeräts, insbesondere in dessen Temperatur oder Temperaturunterschieden, auftreten. Solche Schwankungen können beispielsweise in Abhängigkeit einer Beladung und einer Feuchtigkeit der in dem Wäschebehandlungsraum befindlichen Wäsche auftreten, als auch aufgrund eines Betriebs der Zusatzheizung. Insbesondere aufgrund eines durch die Zusatzheizung erzeugten zusätzlichen Wärmeeintrags kann eine Überhitzung des Verdampfers so hoch werden, dass der Wirkungsgrad erheblich sinkt.
DE 10 2007 062 776 A1 offenbart einen Ablufttrockner 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. Der Ablufttrockner weist Mittel auf, die derart eingerichtet sind, dass der Trockner beim Betrieb zumindest phasenweise die elektrische Leistung entsprechend dem vorgegebenen Wert Pmax aufnimmt. Der Trockner kann einen Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer, einem Verflüssigen, einem Kompressor und einem Entspannungsventil oder Drosselventil aufweisen.
Aus US 2010/0077787 A1 ist ein Umluft-Kondensationswäschetrockner mit einer Kompressor-Wärmepumpe bekannt, bei welchem durch Betreiben des Kompressors oder Verdichters bei unterschiedlichen Drehzahlen ein 'normaler' Trocknungsbetrieb und ein 'energiesparender' Trocknungsbetrieb realisierbar sind. Fall eine Temperatur während des 'energiesparenden' Trocknungsbetriebs unter einen vorbestimmten Schwellwert sinkt, kann die Drehzahl erhöht werden, um einen Temperaturanstieg zu erzielen.
DE 10 2007 016 077 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Umluft-Kondensationswäschetrockners mit einer Trocknungskammer für zu trocknende Gegenstände, einem Prozessluftkreis, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines ersten Gebläses über die zu trocknenden Gegenstände geführt wird, einem Luft-Luft-Wärmetauscher und einem Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Verflüssiger, wobei der Wärmepumpenkreis und die Heizung mit einer Heizleistung im Prozessluftkreis wirken. Dabei wird die Heizleistung abhängig von zumindest einem Parameter des Wärmepumpenkreises geregelt. Die Druckschrift betrifft auch einen entsprechenden Kondensationswäschetrockner. Zum Regeln der Heizleistung kann die Leistungsaufnahme des Kompressors, welche den Betrieb des Wärmepumpenkreises und damit insbesondere die im Prozessluftkreis wirkende Heizleistung des Verflüssigers der Wärmepumpe bestimmt, geregelt werden. Durch die entsprechende Regelung der Heizleistung über den Kältekreislauf der Wärmepumpe kann eine verbesserte Abstimmung erreicht und so eine weiter verbesserte Relation zwischen Energieverbrauch und Trocknungszeit bei einem Kondensations-Hybridtrockner ermöglicht werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Abluft-Wäschetrocknung mit einer Heizung (im Folgenden "Zusatzheizung" genannt) und einem Wärmetauscheraggregat bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet und insbesondere einen hohen Wirkungsgrad über einen weiteren Bereich von Betriebsbedingungen beibehalten kann. Es ist eine weitere Aufgabe, eine unterbrechungsfreie Möglichkeit zur Abluft-Wäschetrocknung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Abluft-Wäschetrocknungsgerät, aufweisend einen Lufteinlasskanal, der von außen zu einem heizbaren Wäschebehandlungsraum führt, einen Luftauslasskanal, der von dem Wäschebehandlungsraum nach außen führt, ein Wärmerückgewinnungsaggregat zum Übertragen von Wärme von dem Luftauslasskanal auf den Lufteinlasskanal und eine an dem Lufteinlasskanal angeordnete Zusatzheizung, wobei das Wärmerückgewinnungsaggregat eine (leistungs-)regelbare Wärmepumpe ist.
Indem erfindungsgemäß die Leistung der Wärmepumpe regelbar ist, kann ihr Betrieb an unterschiedliche Betriebs- und Umgebungsbedingungen des Abluft-Wäschetrocknungsgeräts angepasst werden. Dies ermöglicht insbesondere einen besonders energieeffizienten Betrieb des Abluft-Wäschetrocknungsgeräts unter verschiedensten Randbedingungen. Darüber hinaus kann es insbesondere auch vermieden werden, den Leistungseintrag vollständig unterbinden zu müssen, wodurch eine Trocknung nicht mehr unterbrochen zu werden braucht.
Unter einer Leistung der Wärmepumpe kann insbesondere eine in den zugehörigen Kühlkreislauf einbringbare thermische Leistung verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich mag unter einer Leistung der Wärmepumpe ein in einen Antrieb der Wärmepumpe eingetragene (primäre) Leistung (z.B. eine elektrische Leistung eines elektrischen Antriebsmotors) verstanden werden. Dabei mag insbesondere ein bekannter Zusammenhang zwischen der (primär) in den Antrieb eingebrachten Leistung und seiner sich daraus ergebenden thermischen Leistung bestehen. Die primäre Leistung und die thermische Leistung können also auch austauschbar verwendet werden, falls sich aus dem Zusammenhang nichts Gegenteiliges ergibt.
Unter einer an einem Lufteinlasskanal oder einem Luftauslasskanal angeordneten Einheit kann insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche zumindest teilweise in diesem Luftkanal angeordnet ist. Alternativ kann darunter eine Einheit verstanden werden, welche mit diesem Luftkanal strömungstechnisch gekoppelt ist, z.B. in einem parallel dazu angeordneten Luftkanal angeordnet ist.
Das Abluft-Wäschetrocknungsgerät kann ein (kombinierter) Abluft-Waschtrockner oder ein reiner Abluft-Wäschetrockner sein.
Der Wäschebehandlungsraum kann insbesondere eine drehbare Wäschetrommel sein. Das Abluft-Wäschetrocknungsgerät kann insbesondere ein Frontlader sein.
Die Zusatzheizung kann beispielsweise eine strombetriebene Heizung (Widerstandsheizung) oder eine gasbetriebene Zusatzheizung sein. Die Zusatzheizung kann für einen noch geringeren Energieverbrauch eine zumindest teilweise autonom betreibbare Zusatzheizung sein, z.B. betrieben durch Solarzellen.
Es ist eine bevorzugte Ausgestaltung, dass die Wärmepumpe einen Antrieb aufweist, welcher eine höhere thermische Leistung erzeugt als die Zusatzheizung. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass für energiesparende Betriebsarten die Zusatzheizung nicht aktiviert zu werden braucht, sondern die Wärmepumpe für eine Trocknungsbetrieb ausreicht. Insbesondere mag die Wärmepumpe dann besonders effektiv betrieben werden.
Es ist noch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass eine Summe der thermischen Leistungen der Wärmequelle der Wärmepumpe (z.B. eines Verdampfers einer Kompressionswärmequelle) und der Zusatzheizung höher oder höher ausgelegt sein kann als eine maximal zulässige elektrische Anschlussleistung.
Es ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung, dass eine maximal zulässige elektrische Anschlussleistung ca. 2 kW bis 2,5 kW beträgt. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, falls ein Versorgungsnetz, an welches das Abluft-Wäschetrocknungsgerät anschließbar ist, eine Spannung von ca. 230 V und einen Strom von maximal 10 A liefert.
Es ist auch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass die Wärmepumpe einen Verdampfer, einen Verflüssiger, einen Antrieb in Form eines Verdichters und eine Entspannungseinrichtung aufweist und dass der Verflüssiger mit dem Lufteinlasskanal thermisch gekoppelt ist und der Verdampfer mit dem Luftauslasskanal thermisch gekoppelt ist. Dadurch, dass der Verdampfer mit dem Luftauslasskanal thermisch gekoppelt ist, wird dem Luftauslasskanal oder der in dem Luftauslasskanal befindlichen warm-feuchten Prozessluft (Abluft) Wärme entzogen und auf den Verdampfer übertragen. Umgekehrt kann dadurch, dass der Verflüssiger mit dem Lufteinlasskanal thermisch gekoppelt ist, Wärme von dem Verflüssiger auf den Lufteinlasskanal oder auf die in dem Lufteinlasskanal befindliche Prozessluft (Frischluft) übertragen werden. Durch die Temperaturen oder Temperaturunterschiede (und analog durch die Drücke oder Druckunterschiede) an dem Verdampfer und dem Verflüssiger ist der Wärmepumpenkreislauf betreibbar. Ein Wirkungsgrad der Wärmepumpe hängt von diesen Temperaturen oder Temperaturunterschieden ab und kann durch eine Auslegung der Elemente der Wärmepumpe an die Temperaturen oder Temperaturunterschiede für vorgegebene Randbedingungen optimiert werden. Eine solche Kompressor-Wärmepumpe ist besonders robust, kompakt und preiswert erhältlich.
Es ist außerdem eine bevorzugte Ausgestaltung, dass eine Wärmesenke der Wärmepumpe, beispielsweise im Fall einer Kompressor-Wärmepumpe der Verdampfer, in dem Luftauslasskanal angeordnet ist. So kann mittels der Wärmepumpe effektiv Wärme aus der warmen Prozessluft in die Wärmequelle gepumpt werden, Auch wird ein einfacher Aufbau erreicht. Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass die Wärmesenke in einem Luftkanal parallel zu dem Prozessluftkanal, insbesondere Luftauslasskanal, zu positionieren.
Es ist ferner eine bevorzugte Ausgestaltung, dass der Verdichter ein drehzahlregelbarer Verdichter ist, also insbesondere einen drehzahlregelbaren Motor ("Verdichtermotor") aufweist. Für eine stufenlose Einstellung der Drehzahl und damit der Leistung mag der Verdichtermotor insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor ("BLDC-Motor") sein. Die Drehzahl mag insbesondere zwischen 150 U/min und 350 U/min regelbar sein.
Alternativ oder zusätzlich lässt sich eine Kompressor-Wärmepumpe auch durch eine Einstellung eines Strömungsquerschnitts durch die Entspannungseinrichtung steuern oder regeln. Durch die Änderung der Entspannungseigenschaft, insbesondere in Abhängigkeit von der Aktivität der Zusatzheizung, lässt sich die Wärmepumpe, insbesondere deren optimaler Arbeitspunkt, auf einfache Weise an eine besonders starke Verschiebung des Arbeitspunkts der Wärmepumpe anpassen, insbesondere aufgrund eines Betriebs oder einer Aktivität der Zusatzheizung.
Die Entspannungseinrichtung mag beispielsweise ein Expansionsventil (auch Drosselventil genannt) sein oder aufweisen, und es mag ein Strömungsquerschnitt des Expansionsventils (als eine die Entspannungseigenschaft beeinflussende Größe) in Abhängigkeit von dem mindestens einen Parameter einstellbar oder regelbar sein. So lässt sich die Anpassung der Kompressor-Wärmepumpe ebenfalls auf eine einfache und preiswerte Weise erreichen. Das Expansionsventil kann insbesondere ein fernsteuerbares, insbesondere ein regelbares, Expansionsventil sein. Das Expansionsventil kann insbesondere ein elektronisches Expansionsventil sein. Zum Betrieb der Wärmepumpe mag der Strömungsquerschnitt des einstellbaren Expansionsventils insbesondere zwischen einem kleinsten Strömungsquerschnitt und einem größten Strömungsquerschnitt einstellbar sein, wobei beide Strömungsquerschnitte größer als Null sind, das Expansionsventil also auch bei dem kleinsten Strömungsquerschnitt nicht geschlossen ist.
Es ist noch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass die Entspannungseinrichtung eine Gruppe aus mehreren fluidisch parallel geschalteten Kapillaren aufweist, von denen zumindest eine Kapillare in Abhängigkeit von dem mindestens einen Parameter wahlweise öffenbar und verschließbar ist. Ein Strömungsquerschnitt der Entspannungseinrichtung ist dann also durch die Zahl der offenen Kapillare bestimmt, wodurch die Entspannungseinrichtung folglich einen stufenweise einstellbaren Strömungsquerschnitt aufweist. Eine Kapillare kann insbesondere als ein Expansionsventil mit einem im offenen Zustand festen Strömungsquerschnitt vorliegen. Insbesondere können alle Kapillare oder alle Kapillare außer einer ersten Kapillare wahlweise öffenbar und verschließbar sein.
Es ist ferner eine bevorzugte Ausgestaltung, dass die Entspannungseinrichtung dergestalt einstellbar ist, dass sie (nur) zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebsstellung umschaltbar ist. Die Entspannungseinrichtung weist in diesem Fall also insbesondere nur zwei einstellbare Strömungsquerschnitte auf. Eine solche Entspannungseinrichtung mag besonders einfach und preiswert ausgestaltbar sein, z.B. durch ein Vorsehen von nur zwei Kapillaren.
Es ist auch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass die Entspannungseinrichtung vielstufig oder kontinuierlich einstellbar ist, wodurch sich eine noch genauere Anpassung der Wärmepumpe erreichen lässt. Beispielsweise mag das Expansionsventil seinen Strömungsquerschnitt stufenweise oder kontinuierlich ändern. Zum Betrieb der Wärmepumpe mag der Strömungsquerschnitt des einstellbaren Expansionsventils insbesondere schrittweise oder stufenweise zwischen einem kleinsten Strömungsquerschnitt und einem größten Strömungsquerschnitt einstellbar sein. Auch ein Gesamt-Strömungsquerschnitt der Gruppe aus mehreren fluidisch parallel geschalteten Kapillaren ist einfach stufenweise oder vielstufig einstellbar.
Es ist darüber hinaus eine bevorzugte Ausgestaltung, dass die Wärmepumpe eine Gasprozess-Wärmepumpe ist. Die Gasprozess-Wärmepumpe kann beispielsweise eine nach dem Stirling-Prinzip oder nach dem Vuilleumier-Prinzip arbeitende Wärmepumpe sein. Beispielsweise kann deren Arbeitsfrequenz geregelt werden, z.B. durch eine Einstellung oder Regelung einer Beheizung der Wärmepumpe nach dem Vuilleumier-Prinzip.
Es ist noch eine bevorzugte Weiterbildung, dass die Wärmepumpe eine Peltier-Wärmepumpe ist, Diese lässt sic beispielsweise über ihre Betriebsspannung regeln.
Es ist noch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass das Abluft-Wäschetrocknungsgerät mindestens eine erste Betriebsart und eine zweite Betriebsart aufweist, wobei in der ersten Betriebsart die Wärmepumpe und die Zusatzheizung auf maximaler Leistung betrieben werden und in der zweiten Betriebsart nur die Wärmepumpe betrieben wird. Es können zusätzlich weitere Betriebsarten vorhanden sein, in welchen beispielsweise die Wärmepumpe und die Zusatzheizung gemeinsam, aber nicht gemeinsam auf maximaler Leistung betrieben werden.
Es ist noch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung, dass die Wärmepumpe in Abhängigkeit von mindestens einem mit einer Aktivität der Zusatzheizung zusammenhängenden Parameter regelbar ist. Ein mit einer Aktivität der Zusatzheizung zusammenhängender Parameter kann insbesondere ein Betriebsparameter der Zusatzheizung sein. So kann eine Anpassung an den Betrieb der Zusatzheizung unverzüglich erfolgen. Beispielsweise mögen eine Entspannungseigenschaft einer Entspannungseinrichtung und/oder eine Motordrehzahl einer Kompressor-Wärmepumpe in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Zusatzheizung regelbar einstellbar sein.
Es ist insbesondere eine bevorzugte Weiterbildung, dass die Wärmepumpe, insbesondere deren Leistung, in Abhängigkeit von einer aktuellen Heizleistung der Zusatzheizung einstellbar oder regelbar ist. Der mit der Aktivität der Zusatzheizung zusammenhängende Parameter ist also die Heizleistung. Diese Heizleistung kann insbesondere als ein Betriebsparameter der Zusatzheizung angesehen werden. Die Heizleistung kann beispielsweise durch eine aktuell von der Zusatzheizung verbrauchte elektrische Leistung repräsentiert sein, welche z.B. mittels eines Stromsensors messbar ist. Alternativ mag die Heizleistung durch eine Soll-Leistung der Zusatzheizung dargestellt sein, wodurch auf einen Stromsensor verzichtet werden kann.
Es ist zudem eine bevorzugte Weiterbildung, dass die Wärmepumpe, insbesondere deren Leistung, in Abhängigkeit von einem Einschaltzustand der Zusatzheizung einstellbar oder regelbar ist. Der mit der Aktivität der Zusatzheizung zusammenhängende Parameter ist also der Einschaltzustand ("Ein" oder "Aus" o.ä.) der Zusatzheizung. Der Einschaltzustand kann folglich als ein Betriebsparameter der Zusatzheizung angesehen werden. So lässt sich mit besonders einfachen Mitteln eine Verbesserung des Wirkungsgrads erreichen. Insbesondere kann die Entspannungseinrichtung einer Kompressorwärmepumpe zwischen einer ersten Betriebsstellung, welche einer ausgeschalteten Zusatzheizung entspricht, und einer zweiten Betriebsstellung, welche einer eingeschalteten Zusatzheizung entspricht, umgeschaltet werden. Alternativ oder zusätzlich kann bei einer Kompressor-Wärmepumpe ein Strömungsquerschnitt zwischen einem kleinsten Strömungsquerschnitt der Entspannungseinrichtung im Fall einer ausgeschalteten Zusatzheizung und einem größten Strömungsquerschnitt im Fall einer eingeschalteten Zusatzheizung umgeschaltet werden. Die Entspannungseinrichtung braucht insbesondere nur diese beiden Betriebsstellungen aufzuweisen. Alternativ mag z.B. die Drehzahl eines Verdichtermotors einer Kompressorwärmepumpe zwischen einer ersten Drehzahl, welche einer ausgeschalteten Zusatzheizung entspricht, und einer zweiten Drehzahl, welche einer eingeschalteten Zusatzheizung entspricht, umgeschaltet werden.
Es ist noch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass die Wärmepumpe, insbesondere deren Leistung, in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz und/oder einer Druckdifferenz einstellbar oder regelbar ist. Der mit der Aktivität der Zusatzheizung zusammenhängende mindestens eine Parameter umfasst also eine Temperaturdifferenz und/oder eine Druckdifferenz. Die Temperaturdifferenz und/oder eine Druckdifferenz kann eine Differenz in dem Luftkanal bzw. der Prozessluft sein. Die Temperaturdifferenz und/oder die Druckdifferenz kann alternativ oder zusätzlich eine Differenz in dem Kältekreislauf bzw. des Kältemittels sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders genaue Anpassung der Wärmepumpe.
Es wird besonders bevorzugt, dass die Wärmepumpe, insbesondere deren Leistung, in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz und/oder einer Druckdifferenz an dem Verdampfer (d.h., zwischen einer Eintrittstemperatur und einer Austrittstemperatur des Kühlmittels an dem Verdampfer) einstellbar ist.
Die Einstellung der Wärmepumpe, insbesondere ihrer Leistung, in Abhängigkeit von der aktuellen Heizleistung, der Temperaturdifferenz, der Druckdifferenz und/oder einem anderen Parameter des Abluft-Wäschetrocknungsgeräts, welcher mehrere Werte annehmen kann, mag proportional (d.h., linear proportional oder nicht-linear proportional) zu diesem Parameter eingestellt werden, ggf. nur innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs des Parameters.
Die Einstellung oder Regelung kann alternativ oder zusätzlich mit Erreichen oder Überschreiten / Unterschreiten eines oder mehrerer Schwellwerte mindestens eines Parameters des Abluft-Wäschetrocknungsgeräts vorgenommen werden. So mag eine Drehzahl eines Verdichtermotors stufenweise oder stufenlos erhöht oder erniedrigt werden, wenn entsprechende Schwellwerte der Heizleistung und/oder der Temperaturdifferenz an dem Verdampfer erreicht werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Abluft-Wäschetrocknungsgeräts mit einer Zusatzheizung und einer Wärmepumpe, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: (a) Überwachen mindestens eines mit einer Aktivität der Zusatzheizung zusammenhängenden Parameters (z.B. einer Leistung der Zusatzheizung und/oder einer Temperaturdifferenz an einem Verdampfer) und (b) Regeln der Wärmepumpe in Abhängigkeit von dem mindestens einen Parameter. Das Verfahren weist die gleichen Vorteile auf wie das beschriebene Abluft-Wäschetrocknungsgerät und kann analog ausgestaltet werden.
Ein Überwachen kann insbesondere ein Feststellen eines Soll-Werts und/oder ein Messen eines Ist-Werts umfassen.
Beispielsweise kann in Schritt (b) das Regeln der Wärmepumpe ein Regeln einer Drehzahl eines Verdichtermotors einer Kompressor-Wärmepumpe umfassen.
Auch kann Schritt (a) als: (a) Überwachen eines Einschaltzustands (Ein/Aus) der Zusatzheizung ausgestaltet sein.
Im Rahmen eines weiteren Beispiels kann Schritt (a) aufweisen: (a) Überwachen einer Temperaturdifferenz und/oder einer Druckdifferenz (insbesondere des Kühlmittels, insbesondere zwischen einer Eintrittstemperatur und einer Austrittstemperatur des Kühlmittels an dem Verdampfer).
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, die schematisch in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellt sind, genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:
1 zeigt eine Skizze eines Abluft-Wäschetrocknungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt eine Skizze eines Abluft-Wäschetrocknungsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
3 zeigt eine Skizze eines Abluft-Wäschetrocknungsgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform.
1 zeigt eine Skizze eines Abluft-Wäschetrocknungsgeräts 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Abluft-Wäschetrocknungsgerät 1 ist ein Frontlader mit einer drehbaren Wäschetrommel 2 als Wäschebehandlungsraum. Von einem Außenraum A führt ein Lufteinlasskanal 3 zu der Wäschetrommel 2. An dem Lufteinlasskanal 3 ist ein Gebläse 4 zum Fördern von Luft L (dann noch als Frischluft) von dem Außenraum A in die Wäschetrommel 2 und weiter (als Abluft) von der Wäschetrommel 2 über einen Luftauslasskanal 5 wieder in den Außenraum A. Bei dem Durchströmen der Wäschetrommel 2 nimmt die Luft L Feuchtigkeit von darin befindlicher Wäsche W auf, um die Wäsche W zu trocknen.
Zur Erwärmung der Luft L in dem Lufteinlasskanal 3 auf eine energiesparende Weise weist das Abluft-Wäschetrocknungsgerät 1 eine Kompressions-Wärmepumpe 8 bis 11 mit einem Verdampfer 8, einem Kondensator oder Verflüssiger 9, einem Kompressor oder Verdichter 10 und einer Entspannungseinrichtung in Form eines Expansionsventils 11 auf. Der Verflüssiger 9 ist mit dem Lufteinlasskanal 3 thermisch gekoppelt, und der Verdampfer 8 ist mit dem Luftauslasskanal 5 thermisch gekoppelt. Dadurch wird dem Luftauslasskanal 5 oder der in dem Luftauslasskanal 5 befindlichen warm-feuchten Luft (Abluft) L Wärme entzogen und auf den Verdampfer 8 übertragen. Umgekehrt kann dadurch, dass der Verflüssiger 9 mit dem Lufteinlasskanal 3 thermisch gekoppelt ist, Wärme von dem Verflüssiger 9 auf den Lufteinlasskanal 3 oder auf die in dem Lufteinlasskanal 3 befindliche Luft (Frischluft) L übertragen werden. Durch die Temperaturen oder Temperaturunterschiede an dem Verdampfer 8 und dem Verflüssiger 9 ist die Wärmepumpe 8 bis 11 betreibbar. Eine Funktionsweise der Wärmepumpe 8 bis 11 ist grundsätzlich gut bekannt und braucht hier nicht weiter ausgeführt zu werden.
An dem Lufteinlasskanal 3 ist ferner eine Zusatzheizung 7 angeordnet, um die Wäsche W noch stärker zu erwärmen und ihre Trocknung zu beschleunigen. Das Gebläse 4 kann alternativ an dem Luftauslasskanal 5 angeordnet sein.
Ein Wirkungsgrad der Wärmepumpe 8 bis 11 hängt von diesen Temperaturen oder Temperaturunterschieden ab und kann durch eine Auslegung, z.B. durch eine Dimensionierung der Elemente der Wärmepumpe 8 bis 11 für vorgegebene Randbedingungen optimiert werden. Um den Wirkungsgrad auch für wechselnde Randbedingungen hoch halten zu können, insbesondere bei einem Betrieb des Abluft-Wäschetrocknungsgeräts 1 wahlweise mit und ohne der Zusatzheizung 7, ist eines Drehzahl des Verdichters 10 bzw. seines Verdichtermotors 15 einstellbar oder regelbar. Der Verdichtermotor 15 ist insbesondere ein BLDC-Motor, was dessen stufenlose Regelbarkeit sicherstellt, falls eine solche gewünscht ist. Zur Überwachung der Drehzahl mag der Verdichtermotor 15 einen Drehzahlsensor (o.Abb.) aufweisen oder mit einem solchen gekoppelt sein.
Zum Einstellen oder Regeln der Drehzahl sind im Wärmepumpen- oder Kältekreislauf der Wärmepumpe 8 bis 11 vor und hinter dem Verdampfer 8 Temperaturfühler 12 und 13 vorgesehen, welche eine Eintrittstemperatur bzw. eine Austrittstemperatur des Kühlmittels an dem Verdampfer 8 abfühlen. Die Temperaturfühler 12 und 13 sind mit einer aus als Auswertevorrichtung dienenden Steuereinrichtung 14 gekoppelt, wie durch die zugehörigen gestrichelten Linien angedeutet. Die Steuereinrichtung 14 kann beispielsweise auch den Betrieb anderer Komponenten (wie der Wäschetrommel 2 und der Zusatzheizung 7) steuern. In der Steuereinrichtung 14 werden die von den Temperaturfühlern 12 und 13 abgefühlten Sensorsignale oder Temperaturwerte zu einer Temperaturdifferenz verknüpft.
Die Steuereinrichtung 14 überwacht also die Temperaturdifferenz und kann die Drehzahl des Verdichtermotors 15 in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz kontinuierlich einstellen, z.B. proportional zu der Temperaturdifferenz. Insbesondere mag die Drehzahl mit steigender Temperaturdifferenz verkleinert und mit sinkender Temperaturdifferenz vergrößert werden. Zudem mag die Drehzahl einen kleinsten (aber endlichen) Wert annehmen, falls die Temperaturdifferenz bei ausgeschalteter Zusatzheizung 7 einen unteren Schwellwert erreicht oder unterschreitet. Durch die Einstellung der Drehzahl wird die Wärmepumpe 8 bis 11 mit hoher Genauigkeit an den Betrieb des Abluft-Wäschetrocknungsgeräts 1 mit und ohne Zusatzheizung 7 angepasst, und zwar auch dann, wenn eine Leistung der Zusatzheizung 7 variabel ist.
Zusätzlich mag auch eine Eigenschaft des Expansionsventils 11, wie dessen Strömungsquerschnitt, einstellbar oder regelbar sein.
2 zeigt eine Skizze eines Abluft-Wäschetrocknungsgeräts 21 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Abluft-Wäschetrocknungsgerät 21 ist ähnlich zu dem Abluft-Wäschetrocknungsgerät 1 ausgebildet, außer dass nun die Drehzahl des Verdichtermotors 15 in Abhängigkeit von einer aktuellen Heizleistung der Zusatzheizung 7 einstellbar ist. Die aktuelle Heizleistung kann mittels eines Stromsensors 22 abgefühlt werden oder anderweitig, z.B. indirekt, erfasst oder berechnet werden.
3 zeigt eine Skizze eines Abluft-Wäschetrocknungsgeräts 31 gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Abluft-Wäschetrocknungsgerät 21 ist ähnlich zu dem Abluft-Wäschetrocknungsgerät 21 ausgebildet, wobei jedoch nun die Drehzahl des Verdichtermotors 15 nur in Abhängigkeit von einem (sich insbesondere stufenweise änderbaren) Sollwert der Heizleistung der Zusatzheizung 7 eingestellt werden. Hierbei kann auf eine zugehörige Sensorik, z.B. 22, verzichtet werden, da der Sollwert (vorliegend z.B. als ein absoluter Wert oder als ein relativer Wert (z.B. als eine Heizstufe)) vorbekannt ist und z.B. in der Steuereinrichtung 14 abgespeichert sein kann.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So können Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zusätzlich oder alternativ verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Abluft-Wäschetrocknungsgerät
2: Wäschetrommel
3: Lufteinlasskanal
4: Gebläse
5: Luftauslasskanal
7: Zusatzheizung
8: Verdampfer
9: Verflüssiger
10: Verdichter
11: Expansionsventil
12: Temperaturfühler
13: Temperaturfühler
14: Steuereinrichtung
15: Verdichtermotor
21: Abluft-Wäschetrocknungsgerät
22: Stromsensor
31: Abluft-Wäschetrocknungsgerät
A: Außenraum
L: Luft
W: Wäsche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19737075 A1 [0002]
DE 102007062776 A1 [0004]
US 2010/0077787 A1 [0005]
DE 102007016077 A1 [0006]

Claims

Abluft-Wäschetrocknungsgerät (1; 21; 31), aufweisend – einen Lufteinlasskanal (3), der von außen (A) zu einem heizbaren Wäschebehandlungsraum (2) führt, – einen Luftauslasskanal (5), der von dem Wäschebehandlungsraum (2) nach außen (A) führt, – ein Wärmerückgewinnungsaggregat zum Übertragen von Wärme von dem Luftauslasskanal (5) auf den Lufteinlasskanal (3) und – eine an dem Lufteinlasskanal (3) angeordnete Zusatzheizung (7), wobei – das Wärmerückgewinnungsaggregat eine regelbare Wärmepumpe (8 bis 11) ist.
Abluft-Wäschetrocknungsgerät (1; 21; 31) nach Anspruch 1, wobei die Wärmepumpe (8 bis 11) einen Antrieb (10) aufweist, welcher eine höhere thermische Leistung erzeugt als die Zusatzheizung (7).
Abluft-Wäschetrocknungsgerät (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Summe der thermischen Leistungen der Wärmepumpe (8 bis 11) und der Zusatzheizung (7) höher sein kann als eine maximal zulässige elektrische Anschlussleistung.
Abluft-Wäschetrocknungsgerät (1; 21; 31) nach Anspruch 3, wobei eine maximal zulässige elektrische Anschlussleistung zwischen 2 kW und 2,5 kW beträgt.
Abluft-Wäschetrocknungsgerät (1; 21; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmepumpe (8 bis 11) einen Verdampfer (8), einen Verflüssiger (9), einen Antrieb in Form eines Verdichters (10) und eine Entspannungseinrichtung (11) aufweist und wobei der Verflüssiger (9) mit dem Lufteinlasskanal (3) thermisch gekoppelt ist und der Verdampfer (8) mit dem Luftauslasskanal (5) thermisch gekoppelt ist.
Abluft-Wäschetrocknungsgerät (1; 21; 31) nach Anspruch 5, wobei der Verdichter (10) ein drehzahlregelbarer Verdichter (10) ist.
Abluft-Wäschetrocknungsgerät (1; 21; 31) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Verdampfer (8) in dem Luftauslasskanal (5) angeordnet ist.
Abluft-Wäschetrocknungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Wärmepumpe eine Gasprozess-Wärmepumpe ist.
Abluft-Wäschetrocknungsgerät (1; 21; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abluft-Wäschetrocknungsgerät (21) mindestens eine erste Betriebsart und eine zweite Betriebsart aufweist, wobei – in der ersten Betriebsart die Wärmepumpe (8 bis 11) und die Zusatzheizung (7) auf maximaler Leistung betrieben werden und – in der zweiten Betriebsart nur die Wärmepumpe (8 bis 11) betrieben wird.
Abluft-Wäschetrocknungsgerät (1; 21; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmepumpe (8 bis 11) in Abhängigkeit von mindestens einem mit einer Aktivität der Zusatzheizung (7) zusammenhängenden Parameter regelbar ist.