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Die Erfindung betrifft einen Waschtrockner, also einem Haushaltsgeräte, das in der Lage ist, Wäsche sowohl zu Waschen als auch zu trocknen. Als Alternative zu einer Anordnung aus einer Waschmaschine und einem separaten Wäschetrockner dient der Waschtrockner in erster Linie der Platzersparnis – es muss lediglich ein Gerät angeschafft und aufgestellt werden.
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Wie bei einer Waschmaschine üblich, weist ein Waschtrockner einen Laugenbehälter und eine in dem Laugenbehälter drehbar angeordnete Wäschetrommel zur Aufnahme von Wäsche auf. Zusätzlich sind, wie bei einem Wäschetrockner üblich, ein Heizelement, ein Gebläse und ein Kondensator vorgesehen, die zusammen mit dem Laugenbehälter einen Kreislauf, der in einem Trocknungsprozess von einer Prozessluft durchlaufen wird. Dieser Stand der Technik wird anhand der 1 erläutert.
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Ein weiteres Trocknungskonzept sieht vor, dass Adsorptionsmitteln zur Trocknung in Haushaltgeräten eingesetzt. Ein Beispiel hierfür zeigt
EP 2 315 547 B1 , aus der eine Geschirrspülmaschine hervorgeht, in der eine mit Zeolith gefüllte Sorptionseinrichtung als Trocknungseinrichtung betrieben wird. Eine Anwendung der Trocknung mittels Adsorption im Bereich der Waschtrockner wird in
EP 2 439 329 B1 und in
DE 10 2007 031 481 A1 offenbart.
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Die Problematik beim Einsatz von Adsorptionsmitteln zur Trocknung von Wäsche besteht darin, dass eine große Menge an Feuchtigkeit aus der Wäsche entnommen werden muss. Um die gesamte Wäsche ausschließlich mittel Adsorption zu trocknen, müsste das Adsorptionsmodul entsprechend groß dimensioniert sein, was zu Bauraumproblemen im Haushaltsgerät führen würde.
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Der Erfindung stellt sich somit das Problem, einen Waschtrockner und ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, bei denen ein Adsorptionsmodul effizient eingesetzt wird, um die Wäsche möglichst schnell zu trocknen.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Waschtrockner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, in der Trocknungsphase ein Adsorptionsmodul und einen Kondensator mitsamt einem Heizelement derart zu betreiben, dass das Adsorptionsmodul im Sinne eines Trocknungsbeschleunigers eingesetzt wird. Das Adsorptionsmodul wird hierzu erst in einer Boostphase in der zweiten Hälfte oder gegen Ende der Trocknungsphase eingesetzt. Erfindungsgemäß wird die Trocknungsphase also in zwei oder mehr Teilphasen geteilt, wobei während der ersten Teilphase die Wäsche wie bei einem konventionellen Trocknungsvorgang mithilfe des Kondensators und einem nachfolgenden Heizelement getrocknet. Anschließend wird während einer zweiten Teilphase das Adsorptionsmodul eingesetzt, um den Trocknungsprozess zu beschleunigen. Während der zweiten Teilphase kann der Kondensator weiterbetrieben werden. Der Waschtrockner weist eine Steuervorrichtung auf, welche ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren durchzuführen.
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Bei dem Adsorptionsmodul kann es sich um ein offenes Adsorptionssystem handeln, welches mit der Atmosphäre in direkter Verbindung steht. Hierbei erfolgen die Adsorption und die Desorption bei Umgebungsdruck. Alternativ kann es sich um ein geschlossenes Adsorptionssystem handeln, also um ein gegenüber der Umgebungsluft abgedichtetes System. Bei einem geschlossenen Adsorptionssystem kann der Arbeitsdruck frei gewählt werden.
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Wenn zunächst von einem teilweise oder bereits vollständig entladenem Adsorptionsmodul ausgegangen wird, also von einem Adsorptionsmodul, bei dem das hierin enthaltene Adsorptionsmittel im Wesentlichen trocken ist, dann wird während der Trocknungsphase durch das Gebläse feuchte Prozessluft aus dem Laugenbehälter in das Adsorptionsmodul geblasen. Die Feuchtigkeit aus der Prozessluft wird von dem Adsorptionsmittel adsorbiert. Es handelt sich bei der Adsorption um einen exothermen Prozess, so dass die aufgrund des Adsorptionsvorgangs freigesetzte Wärmeenergie die Prozessluft erwärmt. Die aufgrund des Durchströmens des Adsorptionsmoduls trockene heiße Prozessluft wird mittels des Gebläses in den Laugenbehälter geleitet, wo er Feuchte aus der dort in der Wäschetrommel angeordneten Wäsche aufnimmt und die Wäsche so trocknet. Die nunmehr wieder feuchte Prozessluft wird dann im Sinne eines Kreislaufs wieder durch das Adsorptionsmodul geleitet, um das Adsorptionsmittel weiter zu beladen.
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Der Trocknungsprozess kann derart weiter betrieben werden, bis das Adsorptionsmittel vollständig beladen ist, das bedeutet, bis das Adsorptionsmittel bei gegebenem Prozessdruck keine weitere Feuchtigkeit mehr aufnehmen kann. Dies erfolgt in Abhängigkeit vom Adsorptionsmittel üblicherweise bei einer Beladung des Adsorptionsmittels zwischen 20% und 40%. Wenn die Wäsche dann noch nicht ausreichend trocken ist, kann mittels eines konventionellen Trocknungsprozesses die Wäschetrocknung weiter betrieben werden.
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Hierbei kann wie einleitend erläutert ein Kondensator zum Einsatz kommen. Zusätzlich kann der Einsatz einer Wärmepumpe von Vorteil sein.
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Vorzugsweise wird das Adsorptionsmodul in der Trocknungsphase jedoch gleichzeitig mit dem Kondensator und gegebenenfalls mit der Wärmepumpe betrieben. Dies hat den Vorteil, dass der Trocknungsprozess schneller ablaufen kann. In diesem Fall wird mittels des Kondensators der Hauptanteil an Feuchtigkeit aus der aus dem Laugenbehälter tretenden Prozessluft entzogen, und das Adsorptionsmodul dient dazu, die Restfeuchte aus der Prozessluft zu entnehmen, welche aus dem Kondensator austritt. Zudem kann der Prozess so abgestimmt sein, dass das Adsorptionsmittel in dem Adsorptionsmodul erst mit dem Ende der Trocknungsphase oder sogar mit dem Ende zweier nacheinander folgender Trocknungsphasen vollständig beladen ist.
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Alternativ kann das Adsorptionsmodul auch zeitweise oder intervallmäßig in der Trocknungsphase betrieben werden. Insbesondere kann ein Boostbetrieb vorgesehen sein, bei dem das Adsorptionsmodul nach der Hälfte oder gegen Ende einer Trocknungsphase zugeschaltet wird, um den Trocknungsvorgang sprunghaft zu beschleunigen.
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Aufgrund des üblicherweise kleineren Fassungsvermögens der Waschtrommel eines Waschtrockners im Vergleich zu einem eigenständigen Trockner, wird eine Waschladung an Wäsche nach der Waschphase in der Regel auf zwei Trocknungsprozesse verteilt. Beispielsweise werden im Anschluss an einen Waschgang bei einer Standard-Beladung von 5,5kg Wäsche in der Regel zwei Trocknungsphasen bei einer Beladung von jeweils etwa 2,75kg durchgeführt. Das ist der Grund, weshalb es vorteilhaft sein kann, wenn das Adsorptionsmodul erst nach der zweiten Trocknungsphase vollständig mit Feuchtigkeit beladen ist. Der Vorteil ist dann, dass das Adsorptionsmodul während beider Trocknungsphasen aktiv sein kann, um den Trocknungsvorgang zu unterstützen.
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Wenn nun von einem teilweise oder bereits vollständig beladenen Adsorptionsmodul ausgegangen wird, also von einem Adsorptionsmodul, bei dem das Adsorptionsmittel bis zur Sättigung mit adsorbierter Feuchtigkeit beladen ist, dann wird in einer nachfolgenden Waschphase in einem Desorptionsprozess die Feuchtigkeit aus dem Adsorptionsmittel entnommen und in den Laugenbehälter geleitet. In dem Laugenbehälter befindet sich nun üblicherweise andere Wäsche, als während der vorangehenden Trocknungsphase. Die in das Adsorptionsmodul geleitete Prozessluft muss, um den Desorptionsprozess effizient durchzuführen, eine bestimmte Mindesttemperatur aufweisen, nämlich eine vom Adsorptionsmittel abhängige Desorptionstemperatur. Diese Desorptionstemperatur ist bei üblichen Adsorptionsmitteln weitaus höher, als die zum Waschen benötigte Temperatur. Die aus dem Adsorptionsmodul austretende feuchte Prozessluft ist also immer wärmer, als die Wäsche im Laugenbehälter, so dass die Feuchtigkeit an der Wäsche kondensiert. Aufgrund dieses Kondensationsprozesses wird Kondensationswärme freigesetzt, so dass gleichzeitig die Wäsche erwärmt und so auf die für den gewählten Waschprozess benötigte oder optimale Waschtemperatur gebracht wird.
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Wie vorangehend erläutert, weist der Waschtrockner neben dem Laugenbehälter, dem Adsorptionsmodul und dem Gebläse auch einen Kondensator und ein Heizelement auf, welches als Laugenbehälterzulauf-Heizelement in einer Laugenbehälterzulaufleitung angeordnet ist, durch welche die Prozessluft hindurch den Laugenbehälter erreicht. Beim Betrieb des Laugenbehälterzulauf-Heizelementes wird die in den Laugenbehälter strömende Prozessluft erwärmt. Die Temperaturdifferenz zwischen der in das Adsorptionsmodul einströmenden feuchten Prozessluft und der aus dem Adsorptionsmodul heraus strömenden trockeneren Prozessluft wird auch als Temperaturhub bezeichnet und ist vom Adsorptionsmittel abhängig. Wenn das Adsorptionsmodul nicht hinzugeschaltet ist, dann kann die in den Laugenbehälter strömende Prozessluft mittels des Laugenbehälterzulauf-Heizelementes erwärmt und auf die für die Trocknung der Wäsche notwendige Temperatur gebracht werden.
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Erfindungsgemäß werden während einer ersten Teilphase der Trocknungsphase der Kondensator, das Laugenbehälterzulauf-Heizelement und das Gebläse betreiben. Hierbei wird die mit Feuchtigkeit aus der Wäsche beladene Prozessluft durch den Kondensator geleitet. In dem Kondensator kondensiert Feuchtigkeit aus der Prozessluft und die Prozessluft wird abgekühlt. Die so abgekühlte Prozessluft wird anschließend aus dem Kondensator zum Laugenbehälterzulauf-Heizelement geleitet, wodurch sie erwärmt und anschließend wieder in den Laugenbehälter geleitet wird. Erst während einer nachfolgenden zweiten Teilphase der Trocknungsphase wird das Adsorptionsmodul hinzugeschaltet. Dies geschieht vorzugsweise indem die Prozessluft während der ersten Teilphase um das Adsorptionsmodul herum geleitet wird und erst während der zweiten Teilphase durch das Adsorptionsmodul geleitet wird.
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Während der zweiten Teilphase wird die Prozessluft vor dem Einströmen in den Laugenbehälter durch das Adsorptionsmodul geleitet, wo die Feuchtigkeit adsorbiert wird. Die Prozessluft wird aufgrund des Adsorptionsprozesses wie vorangehend erläutert erwärmt. Wenn der Temperaturhub groß genug ist, dann reicht die Temperatur der aus dem Adsorptionsmodul strömenden Prozessluft aus, um die Wäsche in dem Laugenbehälter effektiv zu trocknen. In diesem Fall kann das Laugenbehälterzulauf-Heizelement während der zweiten Teilphase abgeschaltet sein. Vorzugsweise wird das Laugenbehälterzulauf-Heizelement während einer Zwischenphase ausgeschaltet, welche zeitlich zwischen der ersten Teilphase und der zweiten Teilphase angeordneten ist. Hierdurch wird verhindert, dass die Wäsche aufgrund einer zu hohen Temperatur während der zweiten Teilphase Schaden nimmt.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass während der zweiten Teilphase der Trocknungsphase die mit Feuchtigkeit aus der Wäsche beladene Prozessluft durch den Kondensator geleitet wird, wo Feuchtigkeit aus der Prozessluft kondensiert und die Prozessluft abgekühlt wird, bevor sie durch das Adsorptionsmodul geleitet wird, wo Feuchtigkeit aus der Prozessluft am Adsorptionsmittel adsorbiert wird. Das bedeutet, dass der Kondensator und das Adsorptionsmodul während der zweiten Teilphase gleichzeitig eingesetzt werden. Mithilfe des Adsorptionsmoduls wird die Prozessluft nach dem Durchlaufen des Kondensators zusätzlich entfeuchtet. Dies hat zur Folge, dass die in den Laugenbehälter einströmende Prozessluft noch trockener ist und daher mehr Feuchtigkeit aus der Wäsche aufnehme kann. Hierdurch wird der Trocknungsprozess während der zweiten Teilphase beschleunigt.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Teilphase zeitlich gesehen mindestens 50% der Trocknungsphase ausmacht. Das bedeutet, dass die Boostphase erst nach mehr als die Hälfte der Trocknungsphase eingeschaltet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gebläse zwischen dem Kondensator und dem Adsorptionsmodul angeordnet ist. Das bedeutet, dass die aus dem Laugenbehälter tretende Prozessluft durch den Kondensator und dann durch das Gebläse strömt, um erst anschließend in das Adsorptionsmodul geleitet zu werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Adsorptionsmodul zwischen 2kg und 7kg Adsorptionsmittel enthält, vorzugsweise zwischen 2,5kg und 4,5kg oder zwischen 4,5kg und 6,5kg, bevorzugter zwischen 3kg und 4kg oder zwischen 5kg und 6kg. Das Adsorptionsmodul enthält beim Einsatz von Zeolith vorzugsweise zwischen 3kg und 4kg Zeolith, eher bevorzugt etwa 3,55 kg, und beim Einsatz von Silikagel vorzugsweise zwischen 5kg und 6kg Silikagel, eher bevorzugt etwa 5,85 kg.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Adsorptionsmodul als Adsorptionsmittel ein Zeolith enthält. Insbesondere ist hier das Zeolith 13X von Vorteil. In jedem Fall kann das Adsorptionsmittel in Form einer Schüttung in einem Festbettreaktor vorliegen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Adsorptionsmodulzulauf-Heizelement vorgesehen, welches in einer Adsorptionsmodulzulaufleitung angeordnet ist, um die Prozessluft unmittelbar vor dem Eintritt in das Adsorptionsmodul zu erwärmen. Zusätzlich oder alternativ zum Adsorptionsmodulzulauf-Heizelement kann ein Adsorptionsmodul-Heizelement vorgesehen sein, welches eingerichtet ist, das Adsorptionsmodul auf die für den Desorptionsvorgang notwendige Desorptionstemperatur zu bringen.
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Das Adsorptionsmodul wird gegebenenfalls zusammen mit dem Adsorptionsmodulzulauf-Heizelement vorzugsweise zwischen dem Gebläse und dem Laugenbehälter oder dem Laugenbehälterzulauf-Heizelement angeordnet, und zwar vorzugsweise so, dass die aus dem Laugenbehälter tretende Prozessluft zuerst den Kondensator, dann das Gebläse und danach das Adsorptionsmodul durchströmt und schließlich wieder in den Laugenbehälter gelangt. Auf diese Weise können vorzugsweise auch bestehende Waschtrockner mit einem Adsorptionsmodul nachgerüstet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
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1 eine schematische Darstellung der Komponenten eines konventionellen Waschtrockners und den Ablauf beim konventionellen Trocknungsprozess;
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2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Waschtrockners gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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3 Temperaturverläufe an ausgewählten Messpunkten beim Ausführen eines Trocknungsprozesses gemäß einer Bevorzugten Ausführungsform;
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4 Verläufe von Wäschefeuchte und Adsorberbeladung beim Trocknungsprozess gemäß 3; und
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5 Verläufe von Heizleistung und Kondensatorleistung beim Trocknungsprozess gemäß 3.
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Der Ablauf eines konventionellen Trocknungsprozesses in einem Waschtrockner gemäß Stand der Technik wird anhand der schematischen Darstellung in 1 erläutert. Hier wird anhand der breiten Pfeile, welche die Strömung einer Prozessluft 7 zwischen Hauptkomponenten des Waschtrockners schematisch darstellen, ein Kreislaufprozess veranschaulicht. In einem Laugenbehälter 1 befindet sich noch feuchte Wäsche in einer Waschtrommel 11. Zunächst trockenere Prozessluft 7 strömt in den Laugenbehälter 1 ein und entnimmt dort Feuchtigkeit aus der Wäsche. Die aufgrund dieses Vorgangs abgekühlte und feuchte Prozessluft 7 strömt zum Kondensator 3, wo sie weiter abkühlt und die Feuchtigkeit teilweise auskondensiert. Am Ausgang des Kondensators 3 weist die nun viel kühlere Prozessluft 7 eine Feuchtigkeit von nahezu 100% auf. Die Prozessluft 7 wird anschließend zu einem Heizelement 5 geleitet, welches die Prozessluft 7 erwärmt. Hierdurch sinkt die relative Feuchtigkeit der Prozessluft 7. Mittels eines Gebläses 6 wird die warme trockene Prozessluft 7 wieder dem Laugenbehälter 1 zugeführt.
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Der so entstehende Kreislauf wird so lange aufrechterhalten, bis die Wäsche im Laugenbehälter 1 den gewünschten Trockenheitsgrad erreicht hat und der Trocknungsprozess damit abgeschlossen ist. Der Kondensator 3 kann auch durch ein Wärmepumpensystem (nicht dargestellt) ersetzt sein, bei dem es sich um eine Kombination aus einem Verdampfer und einem Verflüssiger handelt. Dann wird von einem Wärmepumpen-Kondensatortrockner gesprochen bzw. von einem Kondensationstrockner, der nach dem Prinzip der Wärmepumpe funktioniert. Auch in allen vorangehend oder nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann anstelle des Kondensators 3 ein solches Wärmepumpensystem eingesetzt sein.
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In der 2 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Waschtrockners anhand eines Flussdiagramms schematisch dargestellt. Hier umfasst der Kreislauf den Laugenbehälter 1, in dem die Waschtrommel 11 drehbar gelagert ist, den Kondensator 3, das Gebläse 6 und ein Adsorptionsmodul 2, welches mit einem Adsorptionsmittel gefüllt ist. Die Komponenten innerhalb des gestrichelten Rahmens 71 sind die bei dem konventionellen Waschtrockner aus 1 bereits vorhandenen Komponenten. Von dem Laugenbehälter 1 führt eine Kondensatorzulaufleitung 43 zu dem Kondensator 3. Eine Laugenbehälterzulaufleitung 41 führt die Prozessluft zum Laugenbehälter 1 und eine Adsorptionsmodulzulaufleitung 42 zu dem Adsorptionsbehälter 2. Bei diesen Leitungen 41, 42, 43 kann es sich teilweise um Kanäle, Rohre oder Schläuche handeln. Mit dem Begriff der Leitung kann allerdings auch einfach ein irgendwie geartetes Gebilde gemeint sein, welches bewirkt, dass die Prozessluft 7 entlang eines gewünschten Pfades zu der jeweiligen Komponente 1, 2, 3 des Waschtrockners geleitet wird.
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Zusätzlich sind ein Laugenbehälterzulauf-Heizelement 51 und ein Adsorptionsmodulzulauf-Heizelement 52 vorgesehen. Das Laugenbehälterzulauf-Heizelement 51 dient dazu, die aus dem Adsorptionsmodul 2 austretende Prozessluft 7 zu erwärmen, bevor sie in den Laugenbehälter 1 strömt. Dies ist in einer Trocknungsphase notwendig, wenn der aufgrund des eingesetzten Adsorptionsmittels erzielte Temperaturhub nicht ausreicht, um die Wäsche effizient zu trocknen. In der Trocknungsphase sind also das Gebläse 6, der Kondensator 3, das Adsorptionsmodul 2 und gegebenenfalls das Laugenbehälterzulauf-Heizelement 51 aktiv. Die zunächst feuchte Prozessluft 7 wird durch die Kondensatorzulaufleitung 43 zum Kondensator 3 geleitet, wo es wie in einem konventionellen Trockner abkühlt. Zwar kondensiert viel von der sich in der Prozessluft 7 befindende Feuchte im Kondensator 3, doch aufgrund der verminderten Temperatur der Prozessluft 7 steigt ihre relative Feuchte auf etwa 100%. Diese kühle feuchte Luft wird mittels des Gebläses 6 durch die Adsorptionsmodulzulaufleitung 42 in das Adsorptionsmodul 2 geleitet.
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In dem Adsorptionsmodul 2 wird die restliche Feuchtigkeit aus der Prozessluft 7 am Adsorptionsmittel adsorbiert und die Prozessluft 7 erfährt einen Temperaturhub. Wenn die Temperatur der Prozessluft 7 nach dem Temperaturhub ausreicht, um der Wäsche im Laugenbehälter 1 effizient Feuchte zu entziehen, dann wird die aufgrund des Adsorptionsvorgangs nun trockene warme Luft durch die Laugenbehälterzulaufleitung 51 in den Laugenbehälter 1 geleitet, ohne weiter erwärmt zu werden. Ansonsten wird die Prozessluft 7 mittels des Laugenbehälterzulauf-Heizelementes 51 auf die notwendige Temperatur erwärmt und tritt in den Laugenbehälter 1 ein.
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Nach Abschluss der Trocknungsphase wird die trockene Wäsche üblicherweise durch den Benutzer aus der Waschtrommel 11 entnommen und entweder gleich im Anschluss, oder aber erst nach einiger Zeit, beispielsweise nach einigen Stunden, Tagen oder gar Wochen eine neue Waschladung an Wäsche in die Waschtrommel 11 platziert. Daraufhin wird eine Waschphase eingeleitet. Während der Waschphase, vorzugsweise zu Beginn der Waschphase, wird bei einem handelsüblichen Waschtrockner gemäß 1 die Wäsche mittels eines unterhalb des Laugenbehälters angeordneten Heizelementes erwärmt und auf die gewünschte oder benötigte Waschtemperatur gebracht. Vorliegend geschieht dies stattdessen mittels der aus dem Adsorptionsmodul 2 austretenden Prozessluft 7. Die Prozessluft 7 wurde zunächst mittels des Adsorptionsmodulzulauf-Heizelementes 42 auf die notwendige Desorptionstemperatur erwärmt. Diese liegt bei Silikagel bei etwa 150°C und bei Zeolith bei etwa 300°C.
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Die heiße trockene Prozessluft 7 durchströmt dann das Adsorptionsmodul 2 und nimmt in einem Desorptionsprozess die im dem Adsorptionsmittel gespeicherte Feuchtigkeit auf. Hierdurch wird die Prozessluft 7 etwas abgekühlt und zugleich feuchter. Die feuchte Prozessluft 7 aus dem Adsorptionsmodul 2 wird dann durch die Laugenbehälterzulaufleitung 41 in den Laugenbehälter 1 geleitet. Dort kondensiert die Feuchtigkeit aus der Prozessluft an der Wäsche, an den Wänden des Laugenbehälters 1 und an der Waschtrommel 11. Aufgrund dieses Kondensationsprozesses wird Kondensationswärme freigesetzt, welche die Wäsche erwärmt. Der Desorptionsprozess endet dann, wenn das Adsorptionsmittel vollständig trocken ist, wenn also das Adsorptionsmodul 2 vollständig regeneriert ist, oder wenn die Wäsche die gewünschte Waschtemperatur erreicht hat, so dass der Waschprozess beginnen kann. Wenn das Adsorptionsmittel noch Feuchte enthält, kann der Desorptionsprozess innerhalb der Waschphase wiederholt werden, um die Wäsche aufzuwärmen.
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Nachfolgend werden die Ergebnisse einer Computersimulation erläutert, welche in Diagrammen in den 3 bis 5 dargestellt sind. Es handelt sich um eine Simulation eines Trocknungsprozesses gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, der während einer Trocknungsphase in dem in 2 schematisch dargestellten Waschtrockner durchgeführt wird. In allen drei Diagrammen in den 3 bis 5 ist die x-Achse die Zeitachse, wobei die Zeitangaben in Minuten aufgetragen sind.
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Das Diagramm in 3 zeigt vier verschiedene Temperaturverläufe. Entlang der y-Achse ist die Temperatur aufgetragen. Es handelt sich um einen Temperaturverlauf 101 der in das Adsorptionsmodul 2 strömenden Prozessluft 7, einen Temperaturverlauf 102 der aus dem Adsorptionsmodul 2 strömenden Prozessluft 7, einen Temperaturverlauf 103 der in den Laugenbehälter 1 strömenden Prozessluft 7 und schließlich einen Temperaturverlauf 104 der aus dem Laugenbehälter 1 strömenden Prozessluft 7.
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In der dem Diagramm zugrunde liegenden Simulation wurde angenommen, dass als Adsorptionsmittel Zeolith ist. Wie vorangehend erläutert, ist der Temperaturhub der Prozessluft 7 aufgrund des Adsorptionsvorgangs bei Zeolith sehr hoch und beträgt etwa 80°C. Zu Beginn der Trocknungsphase wird das Adsorptionsmodul 2 nicht eingesetzt, was sich darin zeigt, dass der Temperaturverlauf 102 der Prozessluft 7 am Ausgang des Adsorptionsmoduls 2 in der Simulation nicht definiert ist und am unteren Ende der Skala verläuft. In dieser ersten Teilphase wird der Waschtrockner gemäß einem konventionellen Trocknungsprozess betrieben, bei dem der Kondensator 3 und das Laugenbehälterzulauf-Heizelement 51 für die Trocknung der Wäsche verantwortlich sind.
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Das Diagramm in der 5 zeigt Verläufe 401, 402 der Leistungsaufnahme für den Kondensator 3 und das Laugenbehälterzulauf-Heizelement 51. Entlang der y-Achse ist hier die Leistung in kW angezeigt. Dass das Laugenbehälterzulauf-Heizelement 51 während der ersten Teilphase betrieben wird, ist anhand der hier aufgetragenen Heizleistung 402 erkennbar, die zunächst permanent auf der höchsten Stufe von 1,8 kW liegt und, sobald die Temperatur 103 der Prozessluft 7 vor dem Laugenbehälter 1 die gewünschte Trocknungstemperatur von 140°C erreicht hat, auf eine niedrigere Stufe von 0,9 kW abgesenkt wird. Von da an wird das Laugenbehälterzulauf-Heizelement 51 intervallmäßig zwischen 1,8 kW und 0,9 kW betrieben, um die Temperatur 103 der Prozessluft 7 in einem gewünschten Bereich zwischen 130°C und 140°C zu halten. In dem Diagramm in 4 wird schließlich auch die Kondensatorleistung 401 dargestellt, die zeigt, dass der Kondensator 3 während der ersten Teilphase der Trocknungsphase kontinuierlich betrieben wird.
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In dem Diagramm in der 3 sind vier Ereignisse mit senkrechten gepunkteten Linien 201, 202, 203, 204 markiert. Die erste Ereignismarkierung 203 zeigt den Zeitpunkt an, an dem die erste Teilphase beendet ist und das Laugenbehälterzulauf-Heizelement 51 abgeschaltet wird. Dies geschieht nach etwa 30 Minuten des Trocknungsprozesses und ist auch anhand der Heizleistungskurve 402 in 5 erkennbar. Dies hat zur Folge, dass die Temperatur 103 der in den Laugenbehälter 1 einströmenden Prozessluft 7 langsam abfällt. An einem zweiten Zeitpunkt, gekennzeichnet durch eine zweite Ereignismarkierung 204, wird nach weiteren etwa 5 Minuten das Adsorptionsmodul 2 hinzugeschaltet. Hier beginnt also eine zweite Teilphase der Trocknungsphase. Die Temperatur 102 der aus dem Adsorptionsmodul 2 tretenden Prozessluft 7 steigt aufgrund des hohen Temperaturhubs schnell an, so dass sich auch der Temperaturverlauf 103 der in den Laugenbehälter strömenden Prozessluft 7 schnell wieder auf etwa 120°C erholt.
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Die dritte Ereignismarkierung 201 zeigt, dass die Wäsche nach einer Gesamtprozessdauer von etwas mehr als 45 Minuten noch eine Feuchtigkeit von 50% aufweist. Nach weiteren etwa 5 Minuten ist gemäß der vierten Ereignismarkierung 202 die Wäsche trocken, so dass der Trocknungsprozess beendet wird.
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In der 4 sind Feuchtigkeitswerte in % entlang der y-Achse aufgetragen. In dem in 4 dargestellten Diagramm ist ein Referenzverlauf 301 der Feuchtigkeit in der Wäsche für einen Trocknungsprozess aufgetragen, der ausschließlich mit einem Kondensator durchgeführt wird, also ohne das Hinzuschalten eines Adsorptionsmoduls 2. Zudem ist der Verlauf 302 der Feuchtigkeit in der Wäsche in dem oben beschriebenen Fall aufgetragen, bei dem das Adsorptionsmodul 2 während einer ersten Teilphase inaktiv bleibt. Während dieser Teilphase verläuft die Feuchtigkeit 302 erwartungsgemäß entlang der Referenzkurve 301. Wenn nach 35 Minuten das Adsorptionsmodul 2 zugeschaltet wird, verläuft der Trocknungsprozess deutlich schneller, das heißt, die Feuchtigkeit in der Wäsche sinkt deutlich schneller auf etwa 0%, als bei dem Referenzfall ohne Adsorptionsmodul 2.
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Zum Vergleich ist als dritter Verlauf 303 die Beladung des Adsorptionsmittels in dem Diagramm in der 4 gezeigt. Diese steigt von anfänglich etwa 10% bei inaktivem Adsorptionsmodul 2 am Ende der ersten Teilphase auf etwa 22% am Ende der zweiten Teilphase der Trocknungsphase. Die Maximalbeladung für Zeolith beträgt etwa 30%. Somit kann nach dem hier dargestellten ersten Trocknungsgang durch das bereits teilweise beladene Adsorptionsmodul 2 ein weiterer Trocknungsgang unterstützt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laugenbehälter
- 11
- Waschtrommel
- 2
- Adsorptionsmodul
- 3
- Kondensator
- 41
- Laugenbehälterzulaufleitung
- 42
- Adsorptionsmodulzulaufleitung
- 43
- Kondensatorzulaufleitung
- 5
- Heizelement
- 51
- Laugenbehälterzulauf-Heizelement
- 52
- Adsorptionsmodulzulauf-Heizelement
- 6
- Gebläse
- 7
- Prozessluft
- 101
- Temperaturverlauf in das Adsorptionsmodul strömender Prozessluft
- 102
- Temperaturverlauf aus dem Adsorptionsmodul strömender Prozessluft
- 103
- Temperaturverlauf in den Laugenbehälter strömender Prozessluft
- 104
- Temperaturverlauf aus dem Laugenbehälter strömender Prozessluft
- 201
- Ereignismarkierung: 50% Feuchtigkeit in der Wäsche
- 202
- Ereignismarkierung: Trockene Wäsche
- 203
- Ereignismarkierung: Ende der ersten Teilphase
- 204
- Ereignismarkierung: Beginn der zweiten Teilphase
- 301
- Referenzverlauf der Feuchtigkeit in der Wäsche
- 302
- Verlauf der Feuchtigkeit in der Wäsche
- 303
- Verlauf der Beladung des Adsorptionsmittels
- 401
- Kondensatorleistung
- 402
- Heizleistung
