DE2902369A1

DE2902369A1 - Einrichtung zum entfeuchten und temperieren der in einer trocknungskammer fuer die holztrocknung bewegten kammerluft

Info

Publication number: DE2902369A1
Application number: DE19792902369
Authority: DE
Inventors: Siegfried Ing Grad Broda; Walter Schmidt
Original assignee: HAPPEL KG
Current assignee: HAPPEL KG
Priority date: 1979-01-22
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1980-08-07

Description

Happel KG, Südstraße, 4690 Herne 2

Einrichtung zum Entfeuchten und Temperieren der in einer Trocknungskammer für die Holztrocknung bewegten Kammerluft

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ent-

feuchten und Temperieren der in einer Trocknungskammer für die ' Holztrocknung bewegten feuchten Kammerluft im Umluftbetrieb,
die eine nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitende Luftaufbereitungsanlage mit einem aus Verdampferteil, Verdichter, Kondensatorteil und Druckreduzierventil bestehenden Wärmepumpenkreis-' lauf aufweist sowie mindestens einen die Luft im Kreislauf * über die Wärmetauscherflächen des Verdampferteils und des j Kondensatorteils führenden Ventilator sowie eine das aus der i

Luft im Bereich des Verdampferteils auskondensierende Wasser ' auffangende Wanne oder dgl.. ;

Holz steht als Rohstoff zumeist mit einem für die j

Holznutzung zu hden Wassergehalt zur Verfügung, Das Wasser ist ;

im Holz einerseits als zellungebundenes, sogenanntes "freies i Wasser" enthalten, andererseits als zellgebundenes Wasser. Das

zellungebundene Wasser befindet sich zwischen den Zellwänden ;

des Holzes innerhalb der Zellhohlräume, das zellgebundene \

Wasser hingegen in den Zellwänden. '

Zur Verarbeitung des Holzes und zu dessen späteren ! ungestörten Nutzung, insbesondere einer Nutzung ohne wesentlich^ Pormveränderung, muß der ursprüngliche Wasseranteil regelmäßig '

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wesentlich reduziert werden, wozu die Entfeuchtung durch Holztrocknung innerhalb einer Trocknungskammer dient. Während das
zellungebundene Wasser während des Trocknungsvorganges bei relativ feuchtem Kammerklima und vergleichsweise niedrigen Temperaturen verhältnismäßig leicht ausgetrieben werden kann, läßt
sich das zellgebundene Wasser nur schwerer entfernen, also nur
mit geringerer Trocknungsgeschwindigkeit bzw. längerer Trecken- . zeit je Holzfeuchteeinheit. Dabei nimmt die TrocknungBgeschwindigkeit um so mehr ab, je stärker der Trockenheitsgrad des Holzes : wird, wobei zur Aufrechterhaltung eines Trocknungsgefälles die ^! Verringerung der Kammerfeuchte nötig wird bei gleichzeitig j möglicher Temperaturerhöhung der Kammerluft, ι

Die Kammerfeuchte wird durch die relative Luft- ;

feuchte (f ) umschrieben. Dies ist der Prozentsatz der bei einer ί

bestimmten Temperatur der Kammerluft (Trocknungstemperatur T) ;

pro Volumeneinheit tatsächlich in der Kammerluft vorhandenen j

Wasserdampfmasse, bezogen auf die bei dieser Temperatur (T)prο j

Volumeneinheit möglichenWasserdampfmasse. Andererseits ist der j Feuchtigkeitsgehalt (X) der Kammerluft diejenige Wassermenge in

g, welche in 1 Kg trockener Kammerluft enthalten ist. ί

Der Trocknungsvorgang läßt sich insbesondere durch ; die Abnahme der momentanen Holzfeuchte (u) beschreiben, d.i.
der Prozentsatz des Gewichts des im Holz enthaltenen Wassers,
bezogen auf das Gewicht des absolut trockenen Holzes, also der
Holztrockensubstanz, Die Hola-Anfangsfeuchte (u_e) gibt den Wasserinhalt des Holzes bei Beginn des Trocknungsvorganges an und die
Holz-Endfeuchte (u ) denjenigen Holz-Wasserinhalt, welchen das
Holz am Ende des TrocknungsVorganges aufweisen soll, jeweils
bezogen auf das Gewicht des absolut trockenen Holzes.

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Die zur Trocknung anstehenden Hölzer haben häufig
eine momentane Holzfeuchte von 60 % bis 80 %. Je nach Verwen- ; dungszweck sind diese Holzarten vor der Verarbeitung bzw. dem
Verkauf auf eine Holz-Endfeuchte von z.B. 8 bis 10 % zu bringen.!

Der Übergangsbereich zwischen dem Noch-Vorliegen von sowohl zellgebundenem als auch zellungebundenem Wasser einerseits und dem Vorliegen von allein zellgebundenem Wasser andererseits wird "Pasersättigungsbereich" genannt. Die Holzfeuchte
im Pasersättigungsbereich (u_f) ist von der Holzart abhängig
und beträgt im Mittel etwa 26 %.

Als Holz-Gleichgewichtsfeuchte Cu₁) wird diejenige
Holzfeuchte bezeichnet_s bei welcher das Holz und sein Zellraum- | klima mit dem in der Trocknungskammer eingestellten Klima,
also mit der das Holz umgebenden Luft hinsichtlich deren Tem- j peratur T sowie Feuchtigkeitsgehalt X, im Gleichgewicht ist, im
sogenannten "hygroskopischen Gleichgewicht". Die Abhängigkeit
der Holzgleichgewichtsfeuchte u von der relativen Luftfeuchte ' f und der Temperatur T ist für bestimmte Holarten aufgrund i von Messungen allgemein bekannt. ^:

Eine weitere, für den Trocknngsvorgang wesentliche ι

physikalische Größe ist das Trocknungsgefälle (u/Ugi)· ^Damit ^;

Holz getrocknet werden kann, muß innerhalb der Trocknungskammer !

ein solches Klima geschaffen werden, daß die momentane Feuchte ι

des Holzes größer als die Holz-Gleichgewichtsfeuchte des ent- _:

sprechenden Kammerklimas ist, d.h. das Trocknungsgefälle größer j

als 1 ist. Bei Trocknung oberhalb des Fasersättigungsbereichs j

mit freiem Wasseranteil in Zellhohlräumen ist dies praktisch I

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bei jeder hohen relativen Luftfeuchte der Kammerluft unterhalb I

y = 100 % gegeben. Bei Trocknung unterhalb des Fasersättigungs- I

bereiches ist dies demgegenüber nur bei niedrigeren relativen j

Luftfeuchten der Fall, als bei der der momentanen Holzfeuchte [

entsprechenden Gleichgewichts-Kammerluftfeuchte, ;

Es empfiehlt sich zur kontinuierlichen und wirt- !

schaftlichen Durchführung des Trocknungsvorganges, der Ein- [

richtung zum Entfeuchten und Temperieren der Kammerluft Mittel |

zur Regelung des Trocknungsverlaufs zuzuordnen. Sodann wird die I

Charakteristik des Trocknungsverlaufs außer durch die Größe des j

Trocknungsgefälles vor allem durch dessen richtige Regelung J

bestimmt, vor allem unterhalb des Pasersättigungsbereichs des ;

Holzes. Es erfolgt insbesondere eine Regelung der Entfeuchtungs- r

leistung des Wärmepumpenkreislaufs. j

Hinsichtlich der Mittel zur Holztrocknung werden j insbesondere die reine Prischlufttrocknung sowie die Konden- j

sationstrocknung unterschieden. j

In beiden Fällen erfolgt die Trocknung des Holzes j

mittels eines Luftstromes, der je nach Holzart und Trocknungs- j

verlauf auf eine Temperatur zwischen 40 ⁰C und etwa 90 ⁰C \

erwärmt wird und eine bestimmte relative Luftfeuchte haben soll. ;

Durchströmt diese Luft höherer Temperatur die in die Trocknungs- j kammer eingebrachten Holzstapel, so steigt ihr Feuchtigkeitsgehalt an.

Im Falle der Frischlufttrocknung wird die angefeuchte te, warme Luft schließlich teils in die Atmosphäre entlassen
und durch trockene, kalte Frischluft ersetzt, teils im Kreislauf in der Trocknungskammer weiterbewegt, wobei die in der

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Trocknungskammer weiterbewegte Luft einschließlich des kalten Frischluftanteils jeweils wiederum auf eine Temperatur zwischen 40 ⁰C und etwa 90 ⁰C gebracht wird. Die Erwärmung der Luft erfolgt z.B. unter Verbrennung von öl oder Gas, wobei die Verbrennungswärme dem Luftstrom über Wärmeaustauscher entweder direkt oder unter Anwendung von Heißwasser oder Dampf als Wärmeträgermedium unter Regelung in Abhängigkeit von der Temperatur zugeführt wird. Zur Frischluftzufuhr dienen z.B. in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte geregelte Frischluftklappen. Bei zu großer Frischluftmenge oder zu großer Kondensation im Falle schlecht isolierter Trocknungskammer bzw. sonstigen Störungen erfolgt im Rahmen der Frischlufttrocknung nach Bedarf während des Trocknungsvorganges eine Zusatzbesprühung in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte der Kammerluft .

Eine Einrichtung zur Frischlufttrocknung hat den Vorteil kurzer Trockenzeit bei großem erreichbarem Trocknungsgefälle. Eine derartige Einrichtung weist andererseits einen hohen Energiebedarf auf, da mit dem in die Atmosphäre entlassenen warmen Teilluftstrom Wasserdampf fortgeleitet wird, während gleichzeitig die zugeführte, trockene kalte Frischluft einer zusätzlichen Aufheizung bedarf. Im Hinblick auf z.B. die sehr groß dimensionierten Heizvorrichtungen einer Einrichtung! zur Frischlufttrocknung kommt es unter ihrer Anwendung bei empfindlichen Holzarten, wie harten Laubhölzern, Exoten usw. j im Falle nicht ganz genauer Regelung, insbesondere bei Holz- j feuchten oberhalb des Fasersättigungsbereichs, außerdem sehr leicht zu Grenzwertüberschreitungen und bei großem Trocknungsgefälle zu Holzschäden.

Die Gefahr von Holzsch&en ist im Falle der Kondensationstrocknung selbst bei wenig genauer Regelung durch den vergleichsweise geringen Energieeinsatz verringert, weshalb inso-

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weit im Vergleich zur Frischlufttrocknung von einer schonenderen Trocknungsart gesprochen wird. Es ergibt sich die geringere Gefährdung des Trocknungsgutes im Falle der Kondensationstrocknung daraus, daß das Holzgut hier bei vergleichsweise erheblich geringeren Temperaturen zwischen z.B. 30 °C und 5o ⁰C und hohen relativen Luftfeuchten getrocknet wird. Die geringeren Trocknungstemperaturen sowie die zum Teil konstruktiv bedingten Probleme, größere zu-r lässige Trocknungsgefälle im Fasersättigungsbereich nicht ausreichend erreichen zu können, haben andererseits den Nachteil längerer Trockenzeiten zur Folge.

Die bekannte Einrichtung zur Kondensationstrocknung weist die in den Gattungsbegriff der vorliegenden Anmeldung einbezogenen Mittel auf, welche den bekannten, sogenannten "Kondensationstrockner¹¹ bilden. Zur Durchführung des Trocknungsvorganges wird dieser Kondensationstrockner in Luftströmungsrichtung dem zu entfeuchtenden Holzstapel nachgeschaltet, wobei üblicherweise das gesamte System gegenüber der Umgebung unter Wärmeisolation abgedichtet ist.

Im Gegensatz zur vorbeschriebenen Einrichtung zur Frischlufttrocknung mit Abgabe warmer Luft und Wasserdampf an die Atmosphäre sowie Ansaugung trockener, kalter Frischluft mit hohem Energiebedarf wird beim bekannten Kondensationstrockner die vom Holz ausgedampfte Luftfeuchte aus der Kammerluft an den Wärmetauscherflächen des Verdampferteils des Wärmepumpenkreislaufs auskondensiert. Das Kondensatwasser wird in der Wanne oder dgl. gesammelt und fortgeleitet, während die entfeuchtete Luft ihrerseits an den Wärmetauscherflächen des Kondensatorteils: wieder aufgeheizt wird. Bei diesem Vorgang wird außer der am <

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Verdampferteil der Luft entzogenen Wärme noch ca. 30 % der Verdichterenergie auf die entfeuchtete Luft übertragen.

Indem bei der Kondensationstrocknung groß dimensionierte Vorrichtungen für die Heizenergieveisorgung entfallen, zeichnet sich der bekannte Kondensationstrockner im Vergleich zu der bekannten Einrichtung zur Frischlufttrocknung außer durch bei geringem Regelaufwand schonendere Trocknung auch durch häufig geringere Gesamterstellungskosten aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung zum Entfeuchten und Temperieren der in einer Trocknungskammer für die Holztrocknung bewegten feuchten Kammerluft im Umluftbetrieb gemäß dem Gattungsbegriff und damit den bekannten Kondensationstrockner so weiterzu-bilden, daß sie nicht nur einen schonenden und energiegünstigeren, den Bedürfnissen der jeweiligen Holzsorte besser angepaßten Trocknungsverlauf, insbesondere unterhalb des Fasersättigungsbereichs ermöglicht, sondern bei gleichzeitig geringeren Erstellungskosten der Gesamteinrichtung, bezogen auf den Holzdurchsatz, kürzere Trockenzeiten als der bekannte Kondensationstrockner/gleicher Verdichterleistungsaufnahme/eine vergleichsweise höhere Produktivität sicherstellt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung unter Anwendung der in das Kennzeichen von Anspruch 1 einbezogenen Mittel gelöst.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist danach außer der nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitenden, ersten Luftaufbereitungsanlage eine weitere Luftaufbereitungsanlage auf.

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Es durchströmt die in der Trocknungskammer bewegte feuchte Kammerluft hierbei zunächst den als Vorkühler wirkenden ersten Zusatz-Wärmeaustauscher der weiteren Luftaufbereitungsanlage, um danach durch den Verdampferteil der ersten Luftaufbereitungsanlage hhdurchzutreten. Aufgrund des Wärmeentzuges durch den ersten Zusatz-Wärmeaustauscher sowie den Verdampferteil wird die feuchte Kammerluft bis auf ihren Taupunkt abgekühlt, wobei Kondenswasser ausgeschieden und in der Wanne aufgefangen wird. Das Kondenswasser wird aus der vorzugsweise korrosionsgeschützten Wanne z.B. über einen Siphon abgeführt.

Die im ersten Zusatz-Wärmeaustauscher sowie im Verdampferteil abgekühlte und entfeuchtete Luft wird anschließend durch den als Vorerhitzer wirkenden zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher geführt, um durch diesen zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher im gleichen Maß aufgewärmt zu werden, wie sie im als Vorkühler wirkenden ersten Zusatz-Wärmeaustauscher abgekühlt wurde. Dabei sind die beiden Zusatz-Wärmeaustauscher als von demselben Wärmeträgermedium durchströmte Wärmeaustauscher ausgebildet, womit in ihrem Bereich eine Wärmerückgewinnung erfolgen kann.

Es bietet die gleichzeitige Anwendung beider Luftaufbereitungsanlagen den Vorteil, daß die Entfeuchtung bei höheren Trocknungstemperaturen und niedrigeren Kammerfeuchten bzw. niedrigeren relativen Feuchten der Kammer wirksamer verläuft als im Falle des bekannten Kondensationstrockners, woraus sich kürzere Trockenzeiten ergeben. Die Trocknungstemperaturen können insoweit je nach Holzart zwischen etwa 30 ⁰C und 75 ⁰C liegen, wobei das Holz im Falle höherer zulässiger Temperaturen schneller Feuchte freisetzt. Eine weitere Verkürzung der

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Trockenzeit wird bei schonender Trocknung durch die Wahl von sonst nicht eingesetzten Kältemitteln für höhere Temperaturen zur Anpassung an die Holzarten erreicht.

Außerdem läßt sich über die Leistung der als Vorkühler wirkenden weiteren Luftaufbereitungsanlage die im Bereich des Verdampferteils durchgeführte Entfeuchtung in besonders empfindlicher Weise regeln. Insbesondere bei höheren Trocknungstemperaturen und gleichzeitig geringerem Feuchtigkeitsgehalt der Kammerluft läßt sich aufgrund der weiteren Luftaufbereitungsanlage eine optimale Entfeuchtungsleistung des Verdampferteils einstellen.

Es ergibt sich gleichzeitig eine Verbesserung der spezifischen Entfeuchtungsleistung, bezogen auf die Gesamtkühlleistung des Verdampferteils der ersten Luftaufbereitungsanlage, indem die in der Trocknungskammer bewegte feuchte Kammerluft im Bereich des ersten Zusatz-Wärmeaustauschers eine Vorkühlung in Richtung auf den Taupunkt erfahren kann.

Diese Verbesserung der Entfeuchtungsleistung des Verdampferteils bedeutet, daß die Trockenzeit bei gleichem stündlichen Verdichterenergieeinsatz verkürzt ist. Dies führt zu geringeren spezifischen Gerätegrößen pro xrr getrocknetem Holz und somit auch zu kleineren spezifischen Erstelungs- und Betriebskosten der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Bei den beiden Zusatz-Wärmeaustauschern der weiteren Luftaufbereitungsanlage handelt es sich vorzugsweise um Luft-Flüssigkeifes-Wärmeaustauscher.

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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden als Luft-Flüssigkeits-Wärmeaustauscher ausgebildeten Wärmeaustauscher der weiteren Luftaufbereitungsanlage über das flüssige Wärmeträgermedium fortleitende Rohrleitungen einschließlich zwischengeschalteter Umwälzpumpe miteinander verbunden. Als Wärmeträgermedium wird bei dieser Ausführungsform Wasser oder Sole vorgezogen.

Im Rahmen dieser ersten Ausführungsform der Erfindung kann die räumliche Anordnung der Teile der weiteren Luftaufbereitungsanlage im übrigen ganz unterschiedlich gewählt werden. Andererseits ist diese Ausführungsform durch einen größeren Aufwand bei der Erstellung und dem Betrieb ausgezeichnet, insbesondere im Hinblick auf die zwischengeschaltete Umwälzpumpe,

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden als Luft-Flüssigkeits-Wärmeaustauscher ausgebildeten Zusatz-Wärmeaustauscher der weiteren Luftaufbereitungsanlage durch eine Wärmerohreinheit mit nebeneinander längserstreckten, vorzugsweise vertikal gestellten Wärmaohren gebildet, wobei die einen, als Verdampfer wirkenden Endabschnitte der Wärmerohre den Vorkühler und die ihnen abgewendeten, als Kondensator wirkenden anderen Endabschnitte der Wärmerohre den Vorerhitzer darstellen.

Bei den Wärmerohren handelt es sich jeweils um einen statischen Wärmeaustauscher, der unabhängig von jedem äußeren mechanischen oder elektrischen Antrieb, z.B. für eine Umwälzpumpe, ist und ohne bewegliche Teile arbeitet, womit er in

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seiner Lebensdauer lediglüi von der Korrosionsfestigkeit der verwendeten Materialien abhängt. Der Wärmetransport zwischen Wärmequelle und Wärmesenke ist daher unter geringem Aufwand ermöglicht.

Zum Wärmetransport wird bei diesem statischen Wärmeaustauscher ein hintereinandergeschalteter Verdampfungs- und Kondensationsvorgang benutzt. Hierzu ist jedes einzelne Wärmerohr bei seiner Fertigung teilweise mit dem Wärmeträgermedium gefüllt, wobei in das Rohrinnere gleichzeitig vorzugsweise eine kapillare Auskleidung eingebracht ist. Als Wärmeträgermedium finden zum Beispiel Preone Anwendung, wie sie auch als Arbeitsmedium im Wärmepumpenkreislauf eingesetzt werden können.

Nach der Befüllung der Wärmerohre ist in jedem von ihnen Phasen-Gleichgewicht zwischen dem flüssigen Wärmeträger* medium sowie dem oberhalb der Flüssigkeit sich inenseitig ausbildenden Dampf eingestellt. Werden sodann während des Betriebes der erfindungsgemäßen Einrichtung die im Bereich des ersten Zusatz-Wärmeaustauschers verlaufenden Endabschnitte der Wärmerohre außenseitig mit der feuchten, warmen Kammerluft beaufschlagt, so verdampft im Inneren dieser Endabschnitte jeweils ein Teil des flüssigen Wärmeträgermediums. Der innenseitig zusätzlich entstehende Dampf strömt innerhalb der Wärmerohre zu ihren gegenüberliegenden anderen Endabschnitten, welche den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher darstellen. Indem diese anderen Endabschnitte der Wärmeröhre außen von der gekühlten, ent- ; feuchteten Luft beaufschlagt werden, kondensiert in diesen Endabschnitten der im Bereich des ersten Zusatz-Wärmeaustauscher^ innenseitig entstandene Dampf unter Abgabe der vorher im Bereich

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des ersten Zusatz-Wärmeaustauschers aufgenommenen Verdampfungswärme. Die Rückführung des innenseitig gebildeten Kondensats in den Bereich der Wärmerohr-Endabschnitte des ersten Zusatz-Wärmeaustauschers erfolgt Je nach Vorhandensein von Kapillaren mehr oder weniger aufgrund von Kapillarwirkung oder Schwerkraft-' wirkung. Damit ist der interne Kreislauf Verdampfung-Kondensation und umgekehrt geschlossen.

Es arbeitet jedes Wärmerohr für sich unabhängig von den übrigen Wärmerohren. Wird daher eines der Wärmerohre undicht, so daß das Wärmeträgermedium aus ihm entweichen kann, arbeitet die weitere Luftaufbereitungsanlage dennoch ohne wesentliche Leistungsminderung weiter, da alle übrigen Wärmerohre in Betrieb bleiben.

Es lassen sich um-so größere Wärmeleistungen je Längeneinheit eines Wärmerohres erzielen, je stärker die Rückführung des im Inneren der Wärmerohre gebildeten Kondensat« mit Schwerkraftunterstützung erfolgt, wozu die Wärmerohre vorzugsweise vertikal gestellt sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Teil der in der Trocknungskammer bewegten feuchten, warmen Kammerluft ohne Hindurchführung durch den ersten Zusatz-Wärmeaustauscher, den Verdampferteil sowie den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher über einen in seinem Durchtrittsquerschnitt vorzugsweise durch elektromotorisch verstellbare Drosselklappen regelbaren Bypassweg unmittelbar zum Kondensatorteil der ersten Luftaufbereitungsanlage führbar.

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Unter Anwendung dieser Weiterbildung wird die in der Trocknungskammer bewegte feuchte, warme Kammerluft in zwei Teilluftströme aufgeteilt. Der erste Teilluftstrom durchläuft nacheinander den ersten Zusatz-Wärmeaustauscher, den Verdampferteil, den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher sowie den Kondensatorteil, um hinter dem Kondensatorteil entfeuchtet und aufgeheizt wieder zum Holzstapel geführt zu werden. Der zweite Teilluftstrom gelangt andererseits ohne Hindurchführung durch den ersten Zusatz-Wärmeaustauscher, den Verdampferteil sowie den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher unmittelbar zum Kondensatorteil, wobei er dem ersten Teilluftstrom nach dessen Durchtritt durch den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher, aber vor dem Kondensatorteil zugemischt wird.

Indem der zweite Teilluftstrom auf seinem Weg unmittelbar zum Kondensatorteil einen in seinem Durchtrittsquerschnitt vorzugsweise durch elektromotorisch verstellbare Drosselklappen regelbaren Bypassweg durchläuft, sind die Größen der beiden Teilluftströme nach Maßgabe einer oder mehrerer Regelgrößen in weitem Umfang feinfühlig veränderbar.

Der Durchtrittsquerschnitt des Bypassweges ist vorzugsweise zwisiien einem Mindestdurchtrittsquerschnitt und einem größten Durchtrittsquerschnitt regelbar.

Auf diese Waise wird erreicht, daß stets nur ein Teil des in der Trocknungskammer in Form feuchter Kammerluft durch den Holzstapel geleiteten Gesamtluftstromes als erster Teilluftstrom zum Verdampferteil der ersten Luftaufbereitungs- , anlage gelangt. Indem die Größe des ersten Teilluftstromes aufgrund des Mindestdurchtrittsquerschnitts des Bypassweges so

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gegen das überschreiten eines Höchstwertes geschützt ist, ist sichergestellt, daß die Entfeuchtungsleistung in bestimmten Leistungsgrenzen geregelt werden kann und daß die Verdampfertemperatur und damit die Temperatur des Arbeitsmediums des Wärmepumpenkreislaufs einen zulässigen Höchstwert nicht überschreitet. Und zwar ist die Verdampfertemperatur umso größer, je größer die vom Verdampferteil aufgenommene Wärmemenge ist, die ihrerseits von der Größe des über die Außenflächen des Verdampferteils geführten ersten Teilluftstromes und damit vom DuBhtrittsquerschnitt des Bypassweges abhängig ist. Ein überschreiten der zulässigen höchsten Verdampfertemperatur ist insbesondere dadurch schädlich, daß der Leistungsbedarf des Verdichters der ersten Luftaufbereitungsanlage über die zulässigen Belastungswerte ansteigt.

Da die Größe des ersten Teilluftstromes begrenzt ist,; können außerdem die Wärmeaustauschflächen sowohl des Verdampferteils als auch des ersten und zweiten Zusatz-Wärmeaustauschers in Grenzen gehalten sein, was bei geringem Gesamtdruckverlust der Luft auf dem Weg durch die erfindungsgemäße Einrichtung einen geringen Leistungsbedarf des Ventilators zur Folge hat.

Es empfiehlt sich, daß Mittel zur Einstellung des Durchtrittsquerschnitts des Bypassweges in Abhängigkeit von Meßgrößen des Wärmepumpenkreislaufs der ersten Luftaufbereitungsanlage und/oder von der angestrebten Entfeuchtungaleistung der Einrichtung vorgesehen sind. Indem · in die Regelung Meßgrößen des Wärmepumpenkreislaufs einbezogen werden, ist insbesondere eine Verdampfer- und Kondensationsdruck-Sicherheitsbegrenzung möglich. Bei diesen Meßgrößen handelt es sich vorzugsweise um den maximalen Druck des Arbeitsmediums des Wärmepumpenkreislaufs im Kondensatorteil, die höchstzulässige Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums sowie dessen tiefstzulässige Verdampfungstemperatur im Verdampferteil, . ■'

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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die im ersten Zusatz-Wärmeaustauscher sowie im Verdampferteil behandelte Luft über einen in seinem Durchtritt squers chnit t vorzugsweise durch elektromotorisch versteLlbare Drosselklappen regelbaren Bypassweg teilweise oder vollständig ohne Hindurchführung durch den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher unmittelbar zum Kondensatorteil führbar.

Unter Anwendung dieses Bypassweges kann der zweite Zusatz-Wärmeaustauscher bei Bedarf ganz oder teilweise außer Betrieb gesetzt werden. Hierdurch ist es möglich, die Entfeuchtungsleistung der erfindungsgemäßen Einrichtung stufenlos in einem weiten Bereich zu verändern und damit die Regelfähigkeit wesentlich zu verbessern.

Es ist dieser Bypassweg vorzugsweise zusätzlich zu dem vorerwähnten ersten Bypassweg vorgesehen, über welchen ein Teil der in der Trocknungskammer bewegten feuchten Kammerluft ohne Hindurchführung durch den ersten Zusatz-Wärmeaustauscher, den Verdampferteil sowie den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher unmittelbar zum Kondensatorteil geführt werden kann. Die Anwendung beider Bypasswege bzw. -kanäle empfiehlt sich insbesondere bei hohen Trocknungstemperaturen und niedrigen Holz-Gleichgewichtsfeuchten, also vorwiegend nach Unterschreiten des Faser-^ Sättigungsbereichs. Es kann der Durchtrittsquerschnitt des ersten Bypassweges eodann z.B.gleich groß gehalten werden, also die Stellung der insoweit vorhandenen Drosselklappen gleich bleiben, und die Entfeuchtungsleistung der Einrichtung allein unter Regelung des Durchtrittsquerschnitts des zweiten Bypassweges verändert werden.

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Es empfiehlt sich weiterhin, daß dem Kondensatorteil' der ersten Luftaufbereitungsanlage in Strömungsrichtung ein Heizregister nachgeschaltet ist. Mittels dieses Heizregisters, , das beispielsweise als Elektro- oder Warmwasser-Heizregister ausgebildet ist, kann die Grunderwärmung der Trocknungskammer vor Beginn des eigentlichen Trocknungsvorganges sichergestellt und damit der Aufheizvorgang beschleunigt werden.

Das Heizregister wird vorzugsweise mit preisgünstige!}· Energie versorgt, z.B. unter Ausnutzung von Überkapazitäten i vorhandener Energieerzeugungsanlagen oder von Späneverbrennung. Es wird das Heizregister je nach Verfügbarkeit preisgünstiger Energie gegebenenfalls im diskontinuierlichen Betrieb zugeschal tet.

Es empfiehlt sich, das Heizregister vor allem bei großem Peuchteangebot des Trockengutes und bei hinsichtlich Entfeuchtungsleistung ausgelasteter erster Luftaufbreitungsanlage oberhalb des Pasersättigungsbereichs zuzuschalten, womit ! eine schnellere und zudem gleichmäßigere Trocknung des Trockengutes möglich wird.

Insoweit sind bevorzugt Mittel zur Einstellung der Heizleistung des Heizregisters in einem Regelvorgang in Abhängigkeit von einer kleinsten einzuhaltenden Trocknungstemperatur von z.B. 30 ⁰C und/oder in Abhängigkeit von der zulässigen Kammerfeuchte vorgesehen. Hierdurch wird eine feinfühlige Regelung der Heizleistung sichergestellt, gegebenenfalls zusätzlich zur Regelung der Wärmepumpenentfeuchtungsleistung.

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Ea wird vorgezogen, daß in Luftströmungsrichtung J zwischen dem zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher und dem KondensatorH

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teil mindestens ein Ventilator angeordnet ist, der den an den ,

Kondensatorteil gelangenden Gesamtluftstrom erfaßt. Bei diesem Ventilator kann es sich gleichzeitig um den einzigen Ventilator der gesamten erfindungsgemäßen Einrichtung handeln, wobei dieser Ventilator sodann allein die durch die Einrichtung hindurchgeführte Luft fördert.

Weist die Einrichtung den einen oder den anderen Bypassweg oder beide Bypasswege auf, sind vorzugsweise zwei Ventilatoren vorgesehen, indem ein weiterer Ventilator/in Luft-Strömungsrichtung zwischen dem Verdampferteil und dem zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher angeordnet ist. Unter Verwendung dieses weiteren Ventilators ergibt sich eine Verringerung der für den Transport des Gesamtluftstromes innerhalb der Einrichtung erforderlichen Ventilatorleistung.

Es kann sich auch empfehlen, daß der vom zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher kommenden, entfeuchteten Luft über eine Drosselvorrichtung, vorzugsweise elektromotorisch verstellbare Frischluftklappen, Frischluft zumischbar ist. Im Wege dieser Zumischung von Frischluft kann innerhalb des Luftkreislaufs insbesondere infolge elektrischer Antriebsenergie für z.B. den Verdichter anfallende überschußwärme ohne den sonst gegebenenfalls erforderlichen externen Zusatz-KondensatorVsicner abgeführt werden, und zwar unter feinfühliger Regelung des Kammerklimas. Es ergibt sich durch die Zumischung der Frischluft unter Ausnutzung der für die Holzart zulässigen Trocknungstemperaturen außerdem eine Erhöhung der Entfeuchtungsleistung,

Es wird die gleichzeitige Anwendung des dem Kondensatorteil der ersten Luftaufbereitungsanlage in Luftströmungsrichtung nachgeschalteten Heizregisters und der Zumischung von

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Frischluft zur in der Trocknungskammer bewegten Luft über eine Drosselvorrichtung vorgezogen, sofern wegen erhöhtem Feuchteangebot von Seiten des Holzes, z.B. im Falle leicht trocknender Hölzer, die Hinzufügung einer zusätzlichen Entfeuchtungsledstung zur Entfeuchtung37<fer ernten Luftaufbereitungsanlage wünschenswert ist und insbesondere preisgünstige:· Energie für das Heizregister zur Verfügung steht.

Im Falle der Frischluftzumischung empfiehlt es sich, Mittel zur Einstellung der Frischluftklappen in einem Regelvorgang in Abhängigkeit von der während des TrocknungsVorgangs für j die zu behandelnde Holzart zulässigen Trocknungstemperatur vorzusehen.

Der spezifische Energiebedarf für die im Wege der Frischluftzufuhr erfolgende zusätzliche Entfeuchtung ist gering gehalten, wenn eine dritte Luftaufbereitungsanlage mit einem dritten sowie einem vierten Zusatz-Wärmeaustauscher vorgesehen ist, die als von demselben Wärmeträgermedium durchströmte Wärmeaustauscher ausgebildet sind und wobei der dem Verdampferteil der ersten Luftaufbereitungsanlage in Strömungsrichtung der herangeführten feuchten Kammerluft parallelgeschaltete, als Kühler -wirkende dritte Zusatz-Wärmeaustauscher von einem abgezweigten Teilluftstrom der herangeführten feuchten Kammerluft, der vierte, als Erhitzer wirkende Zusatz-Wärmeaustauscher von der zuzunfechenden Frischluft beaufschlagt ist und der Teilluftstrom nach Durchströmen des dritten Zusatz-Wärmeaustauschers unmittelbar nach außen geführt ist.

Auch die beiden Zusatz-Wärmeaustauscher der dritten Luftaufbereitungsanlage sind vorzugsweise als Luft-Flüssigkeits-Wärmeaustauscher ausgebildet. Dabei sind diese beiden Zusatz-Wärmeaustauscher, ebenso wie diejenigen der weiteren Luftaufbe-

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reitungsanlage, beispielsweise über das flüssige Wärmeträgerme- ; dium fortleitende Rohrleitungen einschließlich zwischengeschalte-! ter Umwälzpumpe miteinander verbunden. Es empfiehlt sich jedoch, ! auch den dritten sowie vierten Zusatz-Wärmeaustauscher der , dritten Luftaufbereitungsanlage in Form einer Wärmerohreinheit i mit nebeneinander längserstreckten, vorzugsweise vertikal ge- i stellten Wärmerohrenauszubilden, wobei die einen, als Verdampfer wirkenden Endabschnitte der Wärmerohre den Kühler und die ihnen J abgewendeten, als Kondensator wirkenden anderen Endabschnitte j der Wärmerohre den Erhitzer darstellen, ' |

In die Ansprühe 15, 16 und 17 sind vorteilhafte

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung einbezogen, . Liegen die Trocknungstemperaturen in Übereinstimmung mit Anspruch] 17 oberhalb 60 ⁰C, hat dies den Vorteil, daß kürzere Trockenzeitejn von Seiten des Holzes möglich sind; wird unter Zumischung von j Frischluft und unter Ausnutzung von überschußwärme des Wärme- j pumpenkreislaufs gearbeitet, ist bei den größeren Trocknungstem- j peraturen oberhalb 60 C zudem die spezifische Entfeuchtungsleistung pro Überschußwärmeinheit vergrößert.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der ! Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer j Einrichtung zum Entfeuchten und Temperieren erläutert. :

Es zeigen: j

I Pig. 1 die erfindungsgemäße Einrichtung im VertikaJL*

schnitt !

Pig. 2, 3 !

und H den Trocknungsvorgang darstellende Dia- ί

gramme mit Prozeßlinien. I

Die hier aus einer nicht dargestellten Trocknungskammer für die Holztrocknung ausgegliederte und dabei in einen
Klimaschrank 1 integrierte erfindungsgemäße Einrichtung dient
zum Entfeuchten und Temperieren der aus der Trocknungskammer
fortgeleiteten feuchten Kammerluft. I

i Die feuchte Kammerluft wird an den Klimaschrank 1 übe?

einen an die Trocknungskammer angeschlossenen Luftzuführungskanal! 2 in Richtung des Pfeils A herangeführt und tritt in ihn unter
Aufteilung in zwei in Richtung der Pfeile A und A₂ geführte
Teilluftströme in seinem unteren Abschnitt ein. Der Teilluftstrom in Richtung A₁ tritt zunächst durch einen Filter 3 hindurch, um danach seinerseits in zwei in Richtung der Pfeile B₁,
strömende Luftströme aufgeteilt zu werden.

Die in die Trocknungskammer zurückzuführende, entfeuchtete und temperierte Luft verläßt den Klimaschrank 1 in
seinem oberen Abschnitt in Richtung des Pfeils D über einen
Luftabführungskanal 5» der seinerseits ebenfalls mit der Troek-

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nungskammer verbunden ist. Die Luft strömt innerhalb des Klimaschrankes 1 in mehrere Richtungen, welche außer durch die Pfeile ^; A, A₁ und A₂ durch Pfeü B₁, B₂, B₁₁, B₁₂ und C kenntlich ge- , macht sind.

Die Einrichtung weist zum einen eine nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitende Luftaufbereitungsanlage mit einem aus Verdampferteil 6a, Verdichter 6b, Kondensatorteil 6c und Druckreduzierventil 6d bestehenden Wärmepumpenkreislauf auf. Die Durchflußrichtung des Arbeitsmediums des Wärmepumpenkreislaufs, z.B. Freone, ist in Fig. 1 strichpunktiert sowie durch Pfeile E veranschaulicht. Der Verdampferteil 6a ist mit dem in Richtung des Pfeils B₁ geführten Luftstrom beaufschlagt.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung umfaßt neben dieser ersten Luftaufbereitungsanlage eine weitere Luftaufbereitungsanlage mit einem dem Verdampferteil 6a in Luftströmungsrichtung B. vorgeschalteten, als Vorkühler wirkenden ersten Zusatz-Wärmeaustauscher 7a sowie mit einem in Luftströmungsrichtung B₁₁ zwischen Verdampferteil 6a und Kondensatorteil 6c der ersten Luftaufbereitungsanlage geschalteten, als Vorerhitzer wirkenden zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher 7b. Es sind die beiden j Zusatz-Wärmeaustauscher 7a, 7b als innenseitig von demselben j

Wärmeträgermedium, z.B. Freone durchströmte Luft-Flüssigkeits- j Wärmeaustauscher ausgebildet. !

Und zwar sind die beiden Zusatz-Wärmeaustauscher 7a, 7b durch eine Wärmerohreinheit mit nebeneinander längserstreckten, vertikal gestellten Wärmerohren 8 gebildet, wobei die einen, als Verdampfer wirkenden Endabschnitte 8a der Wärmerohre 8 den Vor-

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kühler und die ihnen abgewendeten, als Kondensator wirkenden anderen Endabschnitte 8b der Wärmerohre 8 den Vorerhitzer darstellen. Die Wärmeröhre 8 weisen innenseitig nicht dargestellte Kapillaren auf.

Es sind zur Luftführung innerhalb' des Klimaschrankes 1 zwei Bypasswege bzw. -kanäle in Form eines ersten Bypasskanals 9 und eines zweiten Bypasskanals 10 vorgesehen.

Durch den ersten Bypasskanal 9, , der in seinem Durchtrittsquerschnitt durch mittels eines Elektromotors 11a verstellbare Drosselklappen 11b regelbar ist, strömt in Richtung des Pfeils B₂ nach Hindurchtreten durch den Filter 3 ein Teil des in Richtung des Pfeils A. herangeführten Teilluftstromes der Kammerluft ohne Hindurchführung durch den ersten Zusatz-Wärmeaustauscher 7a, den Verdampferteil 6a sowie den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher 7b unmittelbar zum Kondensatorteil 6c. Dabei ist der Durchtrittsquerschnitt dieses ersten Bypasskanals 9 mittels des Elektromotors 11a zwischen einem Mindestdurchtrittsquerschnitt und einem größten Durchtrittsquerschnitt regelbar.

über den zweiten Bypasskanal 10 kann die im ersten Zusatz-Wärmeaustauscher 7a sowie im Verdampferteil 6a gekühlte Luft vollständig oder teilweise ohne Hindurchführung durch den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher 7b unmittelbar zum Kondensatortei:. 6c geführt werden. Auch dieser Bypasskanal 10 ist in seinem Durchtrittsquerschnitt durch elektromotorisch verstellbare Drosselklappen 12b regelbar. Der den Drosselklappen 12b zugeordnete Elektromotor ist mit 12a bezeichnet.

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Mit Hilfe des zweiten Bypasskanals 10 kann somit ' auch die durch den ersten Zusatz-Wärmeaustauscher 7a und Ver-

dampferteil 6a geführte Luft nochmals in zwei Teilluftströme auf-i geteilt werden, wovon nur der eine, in Richtung des Pfeiles B₁₁, ; durch den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher 7b hindurchtritt, der

andere; in Richtung des Pfeiles B₁₂ hingegen unmittelbar zum Kon-i

densatorteil 6c gelangt. |

Es ist der vom zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher 7b i

kommenden, entfeuchteten Luft in Richtung des Pfeiles C über j Frischluftklappen 4 von außen herangeführte Frischluft zumisch- S

bar. Zur Verstellung der Frischluftklappen 4 dient ein Eläfcro- j motor 13. j

Andererseits ist dem Kondensatorteil 6c der ersten Luftaufbereitungsanlage in Luftströmungsrichtung D ein Heizregister 14 nachgeschaltet, welches sämtliche in die Trocknungskammer rückgeführte Luft erfaßt. Diees Heizregister 14 wird bei Aufheizvorgängen zeitweilig zugeschaltet, insbesondere im Falle eines erhöhten Holzfeuchteangebots, wie bei leicht trocknendem Holz sowie in Zeiten der Verfügbarkeit preisgünstiger Überschußenergie z.B. durch Späneverbrennung.

Zur Fortleitung der Luft innerhalb des Klimaschranks 1 dienen zwei Ventilatoren 15, 16. Der Ventilator 16 ist in Luftströmungsrichtung B₁ zwischen dem Verdampferteil 6a und dem zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher 7b angeordnet, wobei er sowohl die in Richtung des Pfeils B₁₁ durch den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher 7b hindurchbewegte Luft als auch die in Richtung des Pfeils B₁₂ über den zweiten Bypasskanal 10 geführte Luft :.-·fördert Der Ventilator 15 ist in Luftströmungsrichtung zwischen dem zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher 7b und dem Kondensatorteil 6e angeordnet, wobei er die an den Kondensatorteil 6c herangeführte

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Luft in ihrer Gesamtheit erfaßt. Es erfaßt der Ventilator 15 ! mithin sowohl den in Richtung des Pfeils B₁ strömenden Teil- | luftstrom der in Richtung des Pfeils A herangeführten feuchten Kammerluft als auch deren in Richtung des Pfeils B₅ fortbewegten j Teilluftstrom, aber auch die in Richtung des Pfeils C in den j

Klimaschrank 1 eintretende Frischluft, wobei er die gesamte Luft '<

zum Kondensatorteil 6c hinführt. i

Es weist die Einrichtung eine dritte Luftaufbereitungpanlage mit einem dritten Zusatz-Wärmeaustauscher 18a sowie einen ! vierten Zusatz-Wärmeaustauscher 18b auf. Es sind diese Zusatz- i Wärmeaustauscher 18a, 18b ebenso wie die Zusatz-Wärmeaustauscher ; 7a, 7b der weiteren Luftaufbereitungsanlage als innenseitig von , demselben Wärmeträgermedium durchströmte Luft-Plüssigkeits-Wärme-! austauscher ausgebildet. Hierzu sind auch diese Austauscher 18a, j l8b durch eine Wärmerohreinheit mit nebeneinander längserstreckten, vertikal verlaufenden Wärmerohren 8 gebildet, die innenseitig wiederum nicht dargestellte Kapillaren aufweisen.

Es ist der untenliegende, als Kühler wirkende dritte Zusatz-Wärmeaustauscher 18a zum Verdampferteil 6a der ersten Luftaufbereitungsanlage in Strömungsrichtung A der herangeführten feuchten Kammerluft parallelgeschaltet und wird insbesondere von

dem in Richtung des Pfeils A^ geführten Teilluftstrom der feuchten Kammerluft beaufschlagt, über Portluftklappen 19.

Der obenliegende, als Erhitzer wirkende vierte Zusatz! Wärmeaustauscher 18b ist andererseits den Frischluftklappen 4 in j Strömungsrichtung C der Frischluft vorgeschaltet und damit von der Frischluft beaufschlagt.

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I -30-

Beim Betrieb der Einrichtung gibt der in Richtung

des Pfeiles A geführte Teilluftstrom der feuchten und warmen j

; Kammerluft an die Wärmerohrabschnitte des dritten Zusatz-Wärme- j ' austauschers 18a Wärme ab, womit im Bereich der Wärmerohrab- ! schnitte des vierten Zusatz-Wärmeaustauschers 18b eine Erwärmung

I j

■ der in Richtung des Pfeils C strömenden Frischluft unter Wärme- j

■ abgabe von Seiten des vierten Zusatz-Wärmeaustauschers erfolgt, j

'· Das aus der Luft im Bereich des ersten Zusatz-Wärme- !

j austauschers 7a und des Verdampferteils 6a sowie im Bereich des j dritten Zusatz-Wärmeaustauschers l8a auskondensierende Wasser ' wird in Wannen 17 aufgefangen, um z,B, in Richtung des Pfeils P aus dem Klimaschrank 1 herausgeleitet zu werden,

j Der Einrichtung sind weiterhin in nicht dargestellter!

I i

Weise Regelvorrichtungen zugeordnet. So sind zur Einstellung j des Durchtrittsquerschnitts des Bypassweges 9 in einem Regelvor-' gang Mittel vorgesehen, welche diesen Durchtrittsquerschnitt in ! Abhängigkeit von Meßgrößen des Wärmepumpankreislaufs der ersten ι Luftaufbereitungsanlage und von der angestrebten Entfeuchtungs-I leistung verstellen. Daneben sind Mittel zur Einstellung der j , Heizleistung des Heizregisters 14 in einem Regelvorgang vor- J handen, wobei die Heizleistung in Abhängigkeit von einer kleinstejn einzuhaltenden Trocknungstemperatur und von der zulässigen Kammer feuchte ergänzend zur Entfeuchtungsleistung des Wärmepumpenkreis-! ifcaufs geregelt wird. Des weiteren sind Mittel zur Einstellung der Frischluftklappen 4 in einem Regelvorgang in Abhängigkeit von der während des Trocknungsvorganges für die Jeweils zu behandelnde Holzart zulässigen Trocknungstemperatur vorgesehen.

In den Diagrammen der Fig, 2 und 3 ist für den Fall der Trocknung von Holz unter Anwendung der erfindungsgemäßen Ein-

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richtung die während des Trocknungsvorganges erfolgende zeit- ;

liehe Änderung der Trocknungstemperatur T, also der innerhalb :

der Trocknungskammer effektiv herrschenden Lufttemperatur, auf- I

getragen (Fig. 2) bzw. die dabei sich ergehende zeitliche j Änderung der momentanen Holzfeuchte u des innerhalb der Trocknungjs-

kammengelagerten , zu entfeuchtenden Holzes (Fig= 3). In diesen ;

Figuren ist außerdem die zeitliche Änderung der Trocknungstem- |

peraturen T und der momentanen Feuchte u für den Fall des Ein- '

satzes des bekannten, reinen Kondensationstrockners veranschau- I

licht, indem die hier gestrichelt eingetragenen Kurvenverläufe ;

die Abweichungen des TrocknungsVorganges angeben, wenn nicht die !

erfindungsgemäße Einrichtung, sondern der reine Kondensations- ^;

trockner angewendet wird. ;

Das zu entfeuchtende Holzgut bessitzt danach eine j Holz-Anfangsfeuchte u und bei Beendigung des Trocknungsvorgangs i eine Holz-Endfeuchte u . Die Holzfeuchte im Fasersättigungsbereicjh. ι ist mit u^ angegeben. j

j " i

! ί

ι - i

- Mit t ist der Zeitpunkt des Beginns der eigentlichen

3,

: Trocknungsphase nach Aufheizung der Trocknungskammer bezeichnet
j und mit t_f der Zeitpunkt, an dem die Holzfeuchte u- des Faser-ΐ Sättigungsbereichs erreicht ist. Der Zeitpunkt, an welchem die

Endfeuchte u eingestellt ist, ist für den Fall der erfindungs-
! gemäßen Einrichtung mit t , für den des bekannten Kondensations-

trockners mit t , b^eichnet .

! ^e

■ Es ergibt sich aus den Fig. 2 und 3, daß die ver-

! langte Holz-Endfeuchte u unter Anwendung der erfindungsgemäßen
Einrichtung früher einstellbar ist als mittels des bekannten

; Kondensat ions trockner s. Der zeitliche Unterschied ist mit At

ι- e

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bezeichnet,

Die kürzere Gesamt-Trockenzeit im Falle der erfin- ! dungsgemäAen Einrichtung im Vergleich zum bekannten Kondensations|- trockner ist darauf zurückzuführen, daß die Trocknungstemperatu- j ren nach Erreichen des Fasersättigungsbereichs bei ersterer höher als beim bekannten, reinen Kondensationstrockner liegen. Und zwar haben die höheren Trocknungstemperaturen eine beschleunigte Verringerung des Wassergehaltes des Holzes zur Folge und damit eine schnellere Holztrocknung, Außerdem wird im Falle der erfindungsgemäßen Einrichtung unter der Wirkung der Zusa^tz-Wärmeaustauscher 7a, 7b der weiteren Luftaufbereitungsanlage eine! Vergrößerung der spezifischen Entfeuchtungsleistung , bezogen ; auf die Verdichterleistung erreicht, !

i Die thermodynamisehen Vorgänge während der im Kälte- ;

schrank 1 durchgeführten Trocknung sind im Mollier-Diagramm der Fig, 4 näher veranschaulicht. Hier sind die Zustandsänderungen der behandelten Luft für den Fall sowohl einer erfindungsgemäßen Einrichtung (Zustandsbeschreibung ohne hochgestellte Indizes) als auch zweier bekannter reiner Kondensationstrockner (Zustandsbeschreibung mit hochgestellten Indizes) verwirklicht. Die beiden Kondensationstrockner arbeiten bei unterschiedlichen ι Temperaturen,

Dabei ist die dem Mollier-Diagramm zugrundegelegte erfindungsgemäße Einrichtung grundsätzlich ebenso wie die in Fig, I dargestellte ausgebildet, jedoch unter Fortlassen des ersten Bypassweges 9» des zweiten Bypassweges 10 und der Frischluftklappen 4, des zweiten Ventilators 16 sowie der dritten Luftaufbereitungsanlage mit den Zusatz-Wärmeaustauschern 18a, 18b

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Im Falle beider Entfeuchtungseinrichtungen ist die Leistung des Verdampferteils des Wärmepumpenkreislaufs bzw. die seines Kondensatorteils mit sich entsprechenden Größen angenommen, j

Besitzt die aus der Trocknungskammer fortgeleitete feuchte Kammerluft im Falle der bekannten reinen Kondensationstrockner eine Temperatur sowie einen Feuchtigkeitsgehalt gemäß Zustand I' bzw. I¹' und wird diese Luft fiber den Verdampferteil des Trockners geführt, so erfolgt eine Temperaturerniedrigung und gleichzeitig eine Entfeuchtung der Luft auf eine Temperatur und einen Feuchtigkeitsgehalt gemäß Zustand II^f bzw. II¹', während Kondenswasser ausfällt. Auf dem Wege von I^f nach II' bzw. von I" nach II'¹ hat die Luft die Kondensationswärme des bei der Ausfällung ausgeschiedenen Wassers und die Wärme für Luftabkühlung an den Verdampferteil bzw, das durch ihn hindurchgeführte Arbeitsmedium abgegeben.

Gelangt die auf den Zustand II¹ bzw, II¹¹ abgekühlte und atfeuchtete Luft zum Kondensatorteil des bekannten Kondensationstrockners, wird sie hier durch die am Verdampferteil angegebene Kondensationswärme auf den Zustand III' bzw, III'' und schließlich durch die vom Verdichter an das Arbeitsmedium abgegebene Energie auf den Zustand IV bzw, IV¹' aufgeheizt. Die entfeuchtete und erwärmte Luft wird danach in die Trocknungskammer zurückgeführt,mit einem umAX^bzw. ά Xl¹. verringerten Feuchtigkeitsgehalt.

Im Falle der erfindungsgemäßen Einrichtung, wird die aus der Trocknungskammer mit einer Temperatur und einem Feuchtigkeitsgehalt gemäß Zustand I fortgeleitete Luft zunächst über die Wärmetauseherflächen des ersten Zusatz-Wärmeaustauschers 7a geführt, um hierdurch bei im wesentlichen ' gleichbleibendem Feucl:

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tigkeitsgehalt auf den Zustand II abgekühlt zu werden. Die so
abgekühlte Luft wird sodann durch den Verdampferteil 6a hindurcht geflhrt, wobei ihre Temperatur absinkt und ihr Feuchtigkeitsgehalts auf den Zustand III gebracht wird.

Nach Verlassen des Verdampferteils wird die Luft
durch den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher 7b geführt, um hier bei! im wesentlichen gleichbleibendem Feuchtigkeitsgehalt auf eine I Temperatur gemäß Zustand IV aufgeheizt zu werden. Es gelangt j die entfeuchtete und aufgeheizte Luft schließlich zum Konden- ! satorteil 6c, in dem sie durch die am Verdampferteil 6a abgegebene Kondensationswärme auf den Zustand V und durch die
zuzüglich vom Verdichter 6b an das Kältemedium des Wärmepumpenkreislaufs abgegebene Energie danach auf den Zustand VI aufge- i heizt wird. Dabei ist der Feuchtigkeitsgehalt der Luft um δ X- i verringert worden, [

Bei "'Anfall von überschußwärme, z.B. in der Größen- j

Ordnung der Verdichterleistung,könnteder in der Trocknungskammer \

werden
bewegten Kammerluft Frischluft zugemischt', Hierdurch würden im. < Falle der beiden reinen Kondensationstrockner die Zustände VI' i bzw, VI¹¹ unter Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes um 4 Xi.

ι ι ί

bzw, unter Vergrößerung des Feuchtigkeitsgehaltes umuX-.'
erreicht. Es ergibt sich, daß eine Frischluftzumischung hier bei \ ungünstigem Außenklima gemäß Zustand V zu einer unerwünschten

Befeuchtung der Luft führen kann, I

Im Falle der erfindungsgemäßen Einrichtung hStteeine !

Frischluftzumischung das Erreichen des Zustandes VII unter Ver- j

j ringerung des Feuchtigkeitsgehaltes der Kammerluft um ,6 ^2 ^znT ''·

Folge, Würde bei der erfindungsgemäßen Einrichtung andererseits S

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nicht nur eine Frischluftzumischung vorgenommen, sondern zu- I sätzlich die dritte Luftaufbereitungsanlage mit Zusatz-Wärme- ; austauschern 19a, 19b eingesetzt, würdeder Zustand VIII eingestellt, wobei durch die dritte Luftaufbereitungsanlage eine ^: zusätzliche Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft
um Δ Χ-, bewirkt würde, !

Fig. 4 zeigt, daß im Falle der erfindungsgemäßen ! Einrichtung die Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes bei gleicher» Leistung des Verdampferteils günstiger sind als im Falle der : beiden bekannten reinen Kondensationstrockner. ;

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3G-

Leerseite

Claims

DR.-ING. STUHLMANN -- DIPL-ING. VViLLERT OR.-ING. OIDTMANN - DIPL.-PHVS. OR. JUR. REUTERS

PATENTANWÄLTE

AKTKN-NR. 67/28O7O

Ihr Zeichen

Happel KG Südstraße

4690 Herne 2

4.63OBOCHUM. 19* 1.1979 ΧΗ/βΠ Postschließfach 10 94 BO Fernruf O234/B19 07 BergstraQe 1B9 Telegr.: Stuhlmannpatent

Patentansprüche:

1.) Einrichtung zum Entfeuchten und Temperieren der in einer Trocknungskammer für die Holztrocknung bewegten feuchten Kammerluft im Umluftbetrieb, die eine nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitende Luftaufbereitungsanlage mit einem aus Verdampferteil, Verdichter, Kondensatorteil und Druckreduzierventil bestehenden Wärmepumpenkreislauf aufweist sowie mindestens einen die Luft im Kreislauf über die Wärmetauseherflächen des Verdampferteils und des Kondensatorteils führenden Ventilator sowie eine das aus der Luft im Bereich des Verdampferteils auskondensierende Wasser auffangende Wanne oder dgl., dadurch gekennzeichnet , daß neben der nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitenden ersten Luftaufbereitungsanlage eine weitere Luftaufbereitungsanlage vorgesehen ist mit einem dem Verdampferteil (6a) der ersten Luftaufbereitungsanlage in Luftströmungsrichtung (B₁) vorgeschalteten, als Vorkühler wirkenden ersten Zusatz-Wärmeaustauscher (7a) sowie mit einem in Luftströmungsrichtung (B₁₁) zwischen Verdampferteil (6a) und Kondensatorteil (6c) der ersten Luftaufbereitungsanlage geschalteten, als Vorerhitzer wirkenden zweiten Zusatz-Wärmeaustauseher (7b), wobei die beiden Zusatz-Wärmeaustauscher (7a, 7b) als von demselben Wärmeträgermedium durchströmte Wärmeaustauscher ausgebildet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet , daß ein Teil der in der Trocknungskammer bewegten feuchten Kammerluft ohne Hindurchführung durch den ersten Zusatz-Wärmeaustauscher (7a), den Verdampferteil (6a), sowie

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den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher (7b) über einen in seinem Durchtrittsquerschnitt vorzugsweise durch elektromotorisch verstellbare Drosselklappen (lib) regelbaren Bypassweg (9) unmittelbar zum Kondensatorteil (6c) führbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt des Bypassweges (9) zwischen einem Mindestdurchtrittsquerschnitt und einem größten Durchtrittsquersiinitt regelbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Einstellung des Durchtrittsquerschnitts des Bypassweges (9) in Abhängigkeit von Meßgrößen des Wärmepumpenkreislaufs der ersten Luftaufbereitungs-* anlage und/von der angestrebten Entfeuchtungsleistung der Einrichtung vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß die im ersten Zusatz-Wärmeaustauscher (7a) sowie im Verdampfer- ^: teil (6a) behandelte Luft über einen in seinem Durchtrittsquerschnitt vorzugsweise durch elektromotorisch verstellbare Drosseln klappen (12b) regelbaren Bypassweg (10) teilweise oder vollständig ohne Hindurchführung durch den zweiten Zusatz-Wärmeaustauscher (7b) unmittelbar zum Kondensatorteil (6c) führbar ist. :

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß dem Kondensatorteil (6c) der ersten Luftaufbereitungsanlage in Luftströmungsrichtung (D) ein Heizregister (14) nachgeschaltet ist.

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7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet , daß Mittel zur Einstellung der ^: Heizleistung des Heizregisters (14) in einem Regelvorgang in
Abhängigkeit von einer kleinsten einzuhaltenden Trocknungstemperatur (T) und/oder von der zulässigen Kammerfeuchte (~f) vorgesehen sind. '

8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der fol- · genden, dadurch gekennzeichnet , daß in
Luftströmungsrichtung (B₁₁) zwischen dem zweiten Zusatz-Wärme- < austauscher (7b) und dem Kondensatorteil (6c) mindestens ein .

Ventilator (15) angeordnet ist, der den an den Kondensatorteil ; (6c) gelangenden Gesamtluftstrom erfaßt. '

9. Einrichtung nach Anspruch 2 und/oder 5 sowie 8, ι dadurch gekennzeichnet, daß sie in Luft- ; Strömungsrichtung (B₁) zwei Ventilatoren (15, 16) aufweist. j

10, Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der fol- '■, genden, vorzugsweise nach Anspruch 7₃ dadurch ; gekennzeichnet , daß der in der Trocknungskammer ^: bewegten Luft über eine Drosselvorrichtung, vorzugsweise elektro-* motorisch verstellbare Frischluftklappen (4), Frischluft zu- : mischbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10,dadurch
gekennzeichnet , daß Mittel zur Einstellung der ι Frischluftklappen (4) in einem Regelvorgang in Abhängigkeit von
der während des TrocknungsVorganges für die zu behandelnde Holz-j art zulässigen Trocknungstemperatur (T) vorgesehen sind. '

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12. Einrichtung nach Anspruch 10,gekennzeichnet durch eine dritte Luftaufbereitungsanlage mit einem dritten sowie einem vierten Zusatz-Wärmeaustauscher

• (18a bzw, l8b), die als von demselben Wärmeträgermedium durch- \ strömte Wärmeaustauscher ausgebildet sind und wobei der dem

• Verdampferteil (6a) der ersten Luftaufbereitungsanlage in Strömungsrichtung (A) der herangeführten feuchten Kammerluft : parallelgeschaltete, als Kühler wirkende dritte Zusatz-Wärmeaus- : tauscher (l8a) von einem abgezweigten Teilluftstrom der herange-, führten feuchten Kammerluft, der vierte, als Erhitzer wirkende I Zusatz-Wärmeaustauscher (18b) von der zuzumischenden Frischluft

beaufschlagt ist und der Teilluftstrom nach Durchströmen des I dritten Zusatz-Wärmeaustauschers (18a) unmittelbar nach außen ^! geführt ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 12,

j dadurch gekennzeichnet , daß die beiden I als Luft-Flüssigkeits-Wärmeaustauscher ausgebildeten Zusatz- ; Wärmeaustauscher (7a, 7b bzw. 18a, 18b) der weiteren und/oder der I dritten Luftaufbereitungsanlage jeweils über das flüssige Wärme-I trägermedium fortleitende Rohrleitungen einschließlich zwischen- ! geschalteter Umwälzpumpe miteinander verbunden sind.

j 14. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 12,

■ dadurch gekennzeichnet , daß die beiden als Luft-Flüssigkeits-Wärmeaustauscher ausgebildeten Zusatz-Wärmeaustauscher (7a, 7b bzw. 18a, 18b) der weiteren und/oder der dritten Luftaufbereitungsanlage jeweils durch eine Wärmerohreinheit mit nebeneinander längserstreckten, vorzugsweise vertikal gestellten Wärmerohren (8) gebildet sind, wobei die einen, als Verdampfer wirkenden Endabschnitte (8a) der Wärmeröhre (8) den Vorkühler bzw. Kühler und die ihnen abgewendeten, als Kondensator wirkenden anderen Endabschnitte (8b) der Wärmerohre (8) den Vorerhitzer bzw. Erhitzer darstellen.

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15. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaufbereitungsanlagen innerhalb eines aus der Trocknungskammer ausgegliederten und wärmeisolierten, ihnen gemeinsamen Gehäuses in Form eines Klimasehrankes (1) angeordnet sind, der durch einen LuftZuführungskanal (2) sowie einen Luftabführungskanal (5) mit der Trocknungskammer verbunden ist und in dessen innenseitig zwischen LuftZuführungskanal und Luftabführungskanal erstreckten Haupt-Luftführungskanal in Umwälzrichtung der Luft der erste Zusatz-Wärmeaustauscher (7a), der Verdampferteil (6a), der zweite Zusatz-Wärmeaustauscher (7b) sowie der Kondensatorteil (6c) angeordnet sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß die Luftaufbereitungsanlagen in das Gehäuse der Trocknungskammer ohne zusätzliche Wärmeisolierung ihr gegenüber eingegliedert sind.

17. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, vorzugsweise nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der WärmepumpenkreisLauf der ersten Luftaufbereitungsanlage für eine Arbeitstemperatur der Kammerluft größer als 6o° C ausgelegt ist.

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