DE4340065A1 - Verfahren zum Regenerieren eines hygroskopischen Materials in einem Wäschetrockner - Google Patents
Verfahren zum Regenerieren eines hygroskopischen Materials in einem WäschetrocknerInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Regenerieren
eines hygroskopischen Materials in einem Wäschetrockner, das
innerhalb eines Behälters in einem Kanalabschnitt eines ge
schlossenen Prozeßluft-Kreislaufes angeordnet ist, dessen
Kanalabschnitt zum Regenerieren des hygroskopischen Materi
als in einen offenen Regenerations-Kreislauf geschaltet
wird, der eine Heizeinrichtung enthält.
Ein solches Verfahren wird in einer Wäschebehandlungsmaschi
ne gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 36 26 887 durch
geführt. Darin ist allerdings vorgesehen, den Prozeßluft-
Kreislauf und den Regenerations-Kreislauf während des Trock
nungsprozesses der Wäsche abwechselnd wirksam zu schalten.
Für den Prozeßluft-Kreislauf ist auch die Erwärmung der
Trocknungsluft durch eine elektrische Heizeinrichtung vorge
sehen. Eine weitere elektrische Heizeinrichtung ist für den
Regenerations-Kreislauf vorgesehen, um die inzwischen im hy
groskopischen Material gespeicherte Feuchtigkeit innerhalb
kürzester Zeit wieder auszutreiben, damit das Material wie
der für den weiteren anschließenden Trocknungsabschnitt so
fort zur Verfügung steht. Damit der Trocknungsprozeß auch
unter Wahrung der langsam ablaufenden Vorgänge bei der Was
seraufnahme und Wasserabgabe durch das hygroskopische Mate
rial noch in vertretbar kurzen Grenzen ablaufen kann, ist
die Unterstützung der beiden Prozesse "Trocknen" und "Rege
nerieren" durch Heizeinrichtungen unerläßlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung
von hygroskopischem Material den Trocknungsprozeß und den
Regenerationsprozeß so zu ordnen, daß insgesamt eine nen
nenswerte Energieersparnis gegenüber dem Stand der Technik
erreicht werden kann.
Bei einem eingangs genannten Verfahren kann diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, daß der Programmab
schnitt für die Regeneration im Anschluß an den Programmab
schnitt für die Trocknung der Wäsche stattfindet. Es hat
sich gezeigt, daß entweder die Dauer des gesamten Trock
nungsprozesses für die Bedienungsperson eines Wäschetrock
ners viel zu lang wird oder für den Trocknungs- und Regene
rations-Vorgang insgesamt zuviel Wärmeenergie aufgewendet
werden muß, wenn die Trocknungs- und Regenerations-Abschnit
te ineinander verschachtelt sind. In diesem Sinne günstiger
ist der durchlaufende Trocknungsprozeß unter Einsatz von hy
groskopischem Material, das bei Aufnahme von Wasser Absorb
tionswärme abgibt, die dem Trocknungsprozeß zum Austreiben
der Feuchtigkeit aus der Wäsche zugeführt werden kann. Des
halb kann während des Trocknungsvorganges auf die Erwärmung
der Prozeßluft überhaupt verzichtet werden. Insgesamt ergibt
sich dadurch eine bessere Voraussetzung für die Möglichkeit
zum Energiesparen bei Wäschetrocknern.
Als besonders vorteilhaft hat sich hygroskopisches Material
erwiesen, das eine Eintrittstemperatur zur Regeneration von
40°C bis 70°C für die Dauer von über 50% der Regenerations
zeit aufweist. Dabei bedeutet die Eintrittstemperatur dieje
nige Temperatur der dem hygroskopischen Material zugeleite
ten Regenerationsluft, die zur Entfeuchtung erforderlich
ist. Die Regenerationszeit ist die bis zur Wiederherstellung
des Ursprungszustands des hygroskopischen Materials erfor
derliche Zeit. Solches Material ist bestens dazu geeignet,
aus der Prozeßluft mitgetragene Feuchtigkeit schnellstens
und in erheblichen Mengen zu binden und gibt dabei noch Wär
meenergie in nutzbarem Umfang ab.
In besonders vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemäße
Verfahren dadurch weitergebildet, daß die Luftströmung und
die Wärmeleistung der Heizeinrichtung in einem ersten Rege
nerationsabschnitt, der durch einen relativ hohen Wasserge
halt im hygroskopischen Material gekennzeichnet ist, so be
messen ist, daß die Temperatur der Regenerationsluft vor
Eintritt in den Behälter zwischen 40°C und 70°C und die Tem
peratur nach dem Austritt aus dem Behälter nicht mehr als
5°C über der Umgebungstemperatur mißt. Bei dieser Bemessung
der Heizeinrichtung hat sich ergeben, daß mit geringstmögli
chem Energieaufwand sich eine bedeutende Regeneration des
hygroskopischen Materials in einer annehmbaren Zeit reali
sieren läßt, so daß das hygroskopische Material am Ende der
Regeneration wieder zum Gebrauch während des Trocknungsvor
ganges der Wäsche zur Verfügung steht.
Zur Rückführung des hygroskopischen Materials in den Ur
sprungszustand, bei der die Restfeuchtigkeit in dem hygro
skopischen Material gegen null Prozent geht, läßt sich gemäß
einer weiteren vorteilhaften Fortbildung des erfindungsgemä
ßen Verfahrens dadurch erzielen, daß die Wärmeleistung der
Heizeinrichtung in einem Regenerations-Endabschnitt, der
durch eine erheblich ansteigende Wärmeaufnahme des hygrosko
pischen Material gekennzeichnet ist, so bemessen ist, daß
die Temperatur vor dem Eintritt in den Behälter von 40°C bis
70°C allmählich auf nicht mehr 140°C gesteigert wird.
Ein wesentlicher Entwicklungssprung im Sinne der Energie
einsparung ergibt sich durch einen erfindungsgemäßen Wäsche
trockner zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfin
dung, bei dem die die Wärmemenge zuführende Heizeinrichtung
eine Wärmepumpe mit kleiner Aufnahmeleistung enthält. Kleine
Aufnahmeleistung bedeutet hier ca. 150W bis ca. 250W. Das
sind Wärmepumpen, wie sie in normalen Haushalt-Kühl- oder
-Gefrierschränken zur Anwendung kommen. Eine solche Wärme
pumpe kann in dem ersten Regenerationsabschnitt mit Vorteil
verwendet werden. Eine solche Wärmepumpe würde hierfür näm
lich im effektiven Betrieb laufen und dabei zwei- bis zwei
einhalbmal soviel Wärme abgeben wie ein elektrischer Heiz
körper mit gleicher Aufnahmeleistung.
Wenn gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Wäschetrockners eine im Regenerations-Endabschnitt wirk
sam geschaltete elektrische Heizung vorgesehen ist, kann das
hygroskopische Material nach der Wärmebehandlung im ersten
Regenerationsabschnitt noch auf eine Restfeuchtigkeit von
unter 5% gebracht werden. Der Gesamtaufwand an Energie für
das Trocknen der Wäsche und das Regenerieren des hygroskopi
schen Materials würde dann etwa 1kWh pro Wäschebehandlungs-
Prozeß geringer sein können als bei herkömmlichen Wäsche
trocknern. Dies würde einen Einsparungseffekt von ungefähr
35% bedeuten.
Es empfiehlt sich, den Behälter für das hygroskopische Mate
rial gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungs
gemäßen Wäschetrockners am Ende des Regenerations-Endab
schnittes luftdicht verschließbar auszubilden. Andernfalls
kann bei längeren Benutzungspausen des Behälters das hygro
skopische Material aus der sonst frei zugänglichen Luft
Feuchtigkeit aufnehmen und damit für den nächsten Wäsche
trocknungsprozeß zu wenig Wasseraufnahmekapazität bereithal
ten.
Dazu kann vorteilhafterweise an der Eintritts- und der Aus
trittsöffnung des Behälters je eine Klappe angeordnet sein,
die während der Dauer des gesamten Trocknungs- und Regenera
tions-Prozesses in Offenstellung und nach Beendigung des Re
generations-Prozesses in Geschlossenstellung steuerbar ist.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei
spiels sind das erfindungsgemäße Verfahren und ein danach
ausgebildeter Wäschetrockner nachstehend erläutert. Es zei
gen
Fig. 1 eine prinzipielle Anordnung der Luftführung zu
einem Behälter mit eingeschalteter Wärmepumpe und
Zusatzheizung und
Fig. 2 ein Diagramm der Eintrittstemperatur und der Aus
trittstemperatur am Behälter im Verlaufe des Rege
nerations-Prozesses.
Die in Fig. 1 dargestellte Wäschetrommel 1 ist horizontal
drehbar gelagert. In ihr können eingebrachte Wäschestücke
umherfallen, während aus dem Zuluftkanal 2 ruft in die Wä
schetrommel eintritt, durch sie hindurchströmt und durch
den Abluftkanal 3 wieder entweicht. Anders als in konventio
nellen Wäschetrocknern enthält der Zuluftkanal 2 keine
elektrische Heizung. Lediglich zur Bewegung der Luft durch
die Kanäle und die Wäschetrommel ist ein im Zuluftkanal 2
nicht näher dargestelltes Gebläse vorgesehen, dessen An
triebsmotor-Verlustwärme in die Zuluft übertragen werden
sollte wie übrigens auch die Verlustwärme des Trommelan
triebs-Motors.
An den Zuluftkanal 2 ist ein Speisekanal 4 und an den Ab
luftkanal 3 ein Entsorgungskanal 5 angeschlossen, die beide
während des Trocknungsprozesses, in dem die Klappen 6 und 7
in die gestrichelt dargestellte Lage gestellt sind, mit dem
Behälter 8 für das hygroskopische Material 9 verbunden
sind. Die aus der Trommel 1 austretende und über die Kanäle
3 und 5 dem Behälter 8 zugeführte feuchte Prozeßluft wird
im hygroskopischen Material weitestgehend entfeuchtet. Bei
diesem Entfeuchtungsprozeß gibt das hygroskopische Material
Absorptionswärme ab, die zusammen mit den oben angegebenen
Verlustwärme-Mengen über die Zuluft durch die Kanäle 2 und
4 in die Wäschetrommel und damit auf die Wäsche transpor
tiert wird. Diese Wärme steigert die Verdampfung der in der
Wäsche enthaltenen Feuchtigkeit, so daß die aus der Wäsche
aus tretende Prozeßluft einen sich steigernden Anteil von
Wäschefeuchtigkeit aufnehmen kann. Das hygroskopische Mate
rial 9 hat bei relativ hoher Abgabe von Absorptionswärme
eine hohe Wasseraufnahmekapazität. Dadurch dauert der
Trocknungsprozeß ähnlich lange wie beim konventionellen Wä
schetrockner, dessen Prozeßluft ausschließlich mit elektri
scher Energie geheizt wird.
Im an den Trocknungsprozeß anschließenden Regenerationspro
zeß sind die Austrittsöffnung 10 und die Eintrittsöffnung
11 des Behälters 8 durch die in der gezeichneten Stellung
verharrenden Klappen 6 und 7 einerseits mit der Abluftöff
nung 12 und andererseits mit der Zuluftöffnung 13 verbun
den. In der Verbindungsleitung 15 zwischen der Eintritts
öffnung 11 und der Zuluftöffnung 13 sind ein Gebläse 17,
das von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben
wird, ein Verflüssiger 19 einer Wärmepumpe 22 und eine
elektrische Heizeinrichtung 21 angeordnet. Die kalte Seite
der Wärmepumpe 22 liegt in einem Verbindungskanal 16 zwi
schen der Austrittsöffnung 12 und einer weiteren Zuluftöff
nung 14, deren Zuluftmittels eines Gebläses 18 durch die
Verbindungsleitung 16 zum Abluftausgang 12 geführt wird.
Dabei strömt sie an den Wärmetauscherflächen eines Verdamp
fers 20 der Wärmepumpe 22 entlang, überträgt einen Teil ih
rer Wärmemenge an den Verdampfer und gelangt über den Ab
luftausgang 12 wieder in die Umluft. Die übertragene Wärme
menge verdampft im Verdampfer 20 das Kühlmittel, das über
den Verdichter 23 zum Verflüssiger 19 geleitet wird, der es
über das Entspannungsventil 24 wieder an den Verdampfer 20
abgibt.
Anhand des in Fig. 2 dargestellten Diagramms wird die
Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei
spiels erläutert. Nach Ablauf des Wäschetrocknungsprozesses
stellt sich der in Fig. 1 gezeichnete Zustand (Klappen 6
und 7 nach oben) ein. Dann werden die Gebläse 17 und 18 so
wie der Verdichter 23 eingeschaltet, wodurch der Wärmeüber
tragungsprozeß aus der Umgebungsluft, die in die Zuluftöff
nung 14 strömt und aus der Abluftöffnung 12 wieder an die
Umgebung abgegeben wird, zur warmen Seite der Wärmepumpe
22, also in die durch die Zuluftöffnung 13 einströmende Um
gebungsluft im Verbindungskanal 15, beginnt. Die im Ver
flüssiger 19 erwärmte Umgebungsluft erreicht eine Tempera
tur von etwa 50°C und tritt durch die Eintrittsöffnung 11
in den Behälter 8 und in das hygroskopische Material ein.
Dabei wird die Wärme aus der Zuluft in das hygroskopische
Material übertragen, das seinerseits dadurch die in ihm
enthaltene Feuchtigkeit an die Abluft abgibt, die über die
Austrittsöffnung 10 zur Abluftöffnung 12 gelangt. Gegen En
de des ersten Regenerationsabschnittes, der bis zu vier
Stunden dauern kann, erreicht die Restfeuchtigkeit des hy
groskopischen Materials einen Wert von unter 15%, die zum
Zeitpunkt der Beendigung des Trocknungsprozesses durchaus
größenordnungsmäßig bei 50% gelegen haben kann. Um die
Restfeuchtigkeit des hygroskopischen Materials nunmehr noch
bis auf etwas unter 5% zu senken, ist die Zuführung von
weiterer Wärmeenergie notwendig, die durch Zuschaltung ei
ner elektrischen Heizeinrichtung 21 zum Zeitpunkt 4h erhöht
werden muß. Dann kann die Temperatur der durch die Ein
trittsöffnung 11 eintretenden Zuluft stark ansteigen. Diese
erhöhte Wärmemenge desorbiert das hygroskopische Material
schließlich bis auf etwas unter 5% Restfeuchtigkeit. In
diesem Zustand kann das hygroskopische Material wieder
einem neuen Trocknungsprozeß dienen. Dieser Zustand ist
nach etwa 4,5 bis 5 Stunden Regeneration erreicht, wenn die
Eintrittstemperatur etwa 100°C erreicht hat. Weitere De
sorption bis auf nahezu 0% ist überflüssig und würde zudem
zuviel an weiterer Heizenergie kosten (z. B. 1,3 kWh).
Die Abluft aus dem Behälter 8 ist feucht. Zwar verteilt sie
sich über 4,5 bis 5 Stunden lang möglicherweise unschädlich
in der Umgebung des Wäschetrockners. Wo dies nicht unschäd
licherweise geschehen kann, kann die Feuchtigkeit entweder
über einen Abluftschlauch ins Freie oder über einen zusätz
lichen Kondensator geführt werden.
Nach Ende des Regenerations-Prozesses sollte das hygrosko
pische Material gegen die Umgebungsluft abgeschlossen wer
den um zu vermeiden, daß es aus der Umgebungsluft wieder
Feuchtigkeit aufnimmt. Dazu können an der Eintrittsöffnung
11 und der Austrittsöffnung 10 angeordnete, dicht schlie
ßende Klappen dienen, die hier nicht dargestellt sind.
Die Abfolge des Regenerationsprozesses kann durch Überwa
chungselemente automatisch gesteuert werden. Solche Überwa
chungselemente können beispielsweise Temperatursensoren na
he der Eintrittsöffnung 11 und der Austrittsöffnung 10
sein, abgesehen von Temperatursensoren, die den Wärmepum
penprozeß steuern und einem Übertemperatursensor zum Schutz
der Heizeinrichtung 21. Desgleichen ist die Energiedichte
in der Zuluft durch Leistungssteuerung des Gebläses 17
regelbar.
Claims (10)
1. Verfahren zum Regenerieren eines hygroskopischen Materi
als in einem Wäschetrockner das innerhalb eines Behäl
ters in einem Kanalabschnitt eines geschlossenen Prozeß
luft-Kreislaufes angeordnet ist, dessen Kanalabschnitt
zum Regenerieren des hygroskopischen Materials in einen
offenen Regenerations-Kreislauf geschaltet wird, der
eine Heizeinrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß der Programmabschnitt für die Regeneration im An
schluß an den Programmabschnitt für die Trocknung der
Wäsche stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Luftströmung und die Wärmeleistung der Heizeinrich
tung (22) in einem ersten Regenerationsabschnitt (0 bis
4h, Fig. 2), der durch einen relativ hohen Wassergehalt
im hygroskopischen Material gekennzeichnet ist, so be
messen ist, daß die Temperatur (TE) der Regenerations
luft vor Eintritt in den Behälter (8) zwischen 40°C und
70°C und die Temperatur nach dem Austritt aus dem Behäl
ter (8) nicht mehr als 5°C über der Umgebungstemperatur
mißt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmeleistung der Heizeinrichtung (21, 22) in einem
Regenerations-Endabschnitt, der durch eine erheblich an
steigende Wärmeaufnahme des hygroskopischen Materials
gekennzeichnet ist, so bemessen ist, daß die Temperatur
vor dem Eintritt in den Behälter (8) von 40°C bis 70°C
allmählich auf nicht mehr als 140°C gesteigert wird.
4. Wäschetrockner zur Durchführung des Verfahrens nach ei
nem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die die Wärmemenge zu führende Heizeinrichtung eine Wär
mepumpe (22) mit kleiner Aufnahmeleistung ( 150W 250W)
enthält.
5. Wäschetrockner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmepumpe (22) im gesamten Regenerationsprozeß
(0 bis 5h, Fig. 2) wirksam geschaltet ist.
6. Wäschetrockner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß eine im Regenerations-Endabschnitt (4 bis 5h, Fig. 2)
zusätzlich wirksam schaltbare elektrische Heizung (21)
vorgesehen ist.
7. Wäschetrockner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Heizung (21) gleichzeitig mit der
Wärmepumpe (22) betreibbar ist.
8. Wäschetrockner nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter (8) für das hygroskopi
sche Material (9) luftdicht verschließbar ausgebildet
ist.
9. Wäschetrockner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Eintritts- und der Austrittsöffnung (11 und
10) des Behälters (8) je eine Klappe angeordnet ist, die
während der Dauer des gesamten Trocknungs- und Regenera
tions-Prozesses in Offenstellung und nach Beendigung des
Regenerations-Prozesses in Geschlossenstellung steuer
bar ist.
10. Wäschetrockner nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das hygroskopische Material (9) eine
Eintrittstemperatur zur Regeneration von 40°C bis 70°C
für die Dauer von über 50% der Regenerationszeit auf
weist.
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