EP2134897B1 - Trockner mit wärmerückgewinnung sowie verfahren zu seinem betrieb - Google Patents

Trockner mit wärmerückgewinnung sowie verfahren zu seinem betrieb Download PDF

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EP2134897B1
EP2134897B1 EP08717093A EP08717093A EP2134897B1 EP 2134897 B1 EP2134897 B1 EP 2134897B1 EP 08717093 A EP08717093 A EP 08717093A EP 08717093 A EP08717093 A EP 08717093A EP 2134897 B1 EP2134897 B1 EP 2134897B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
process air
dryer
channel
air
drying chamber
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP08717093A
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English (en)
French (fr)
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EP2134897A1 (de
Inventor
Andreas Stolze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/20—General details of domestic laundry dryers 
    • D06F58/24—Condensing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a dryer with a drying chamber for the objects to be dried and a process air duct in which a heater for heating process air and a fan for driving the process air from the heater through the drying chamber and a heat exchanger assembly are through which heat exchanger assembly of the Drying chamber effluent process air heat-extractable and the process air flowing to the heating process can be supplied, wherein the process air duct has a Zu Kunststoffö réelle for drawing process air from an environment of the dryer and an exhaust port for expelling process air into the environment of the dryer.
  • the invention also relates to a method for operating such a dryer.
  • a tumble dryer is operated as a vented dryer or as a condensation dryer.
  • An exhaust air dryer passes heated air once through the laundry to be dried and carries this moisture-laden air through an exhaust hose from the exhaust air dryer and from the room in which it is placed.
  • a condensation dryer the operation of which is based on the condensation of moisture evaporated by means of warm process air from the laundry, requires no exhaust hose and allows energy recovery from the heated process air, for example by using a heat pump.
  • a tumble dryer is described with a heat pump circuit, in which a supply air opening is arranged in the process air channel between the condenser and the evaporator, which is closable with a controllable closure device.
  • an exhaust air dryer the air laden with moisture after passing through a laundry drum is generally passed out of the dryer.
  • an exhaust air dryer can be made simpler and thus cheaper.
  • An exhaust air dryer draws air from its environment during operation and uses it directly for drying. Such ambient air is usually relatively dry with a relative humidity of significantly less than 100%, and therefore can absorb a relatively large amount of moisture.
  • the circulating process air in a condensation dryer can generally only be dehumidified to 100% relative humidity at the lowest temperature present in the process air cycle, which limits its ability to absorb moisture from the objects to be dried and thus imposes some restrictions on the drying process.
  • the DE 30 00 865 A1 discloses a clothes dryer with heat recovery.
  • the tumble dryer consists of a container receiving and moving the laundry, into which a supply air flow heated by a heating element opens, while the moist warm air is conducted as exhaust air via an outlet.
  • a heat exchanger is arranged in front of the heating element, which is flowed through by the moist hot exhaust air from the container.
  • the tumble dryer is designed as a vented dryer.
  • ambient air normally flows into the heat exchanger surfaces of an air-to-air heat exchanger and is heated there by cooling the warm process air coming from the drying chamber.
  • supply air normally flows into the heat exchanger surfaces of an air-to-air heat exchanger and is heated there by cooling the warm process air coming from the drying chamber.
  • condensate is produced, which is collected or pumped away in a container.
  • an emptying is necessary and in the second case a connection to the sewage network.
  • the amount of accumulating condensate is a measure of the heat energy emitted in the heat exchanger and thus a measure of the improvement of energy efficiency.
  • the object of the present invention is therefore to provide a dryer with high energy efficiency, in which it is unnecessary to pump off condensate formed or to collect in a condensate collecting container for later disposal.
  • Preferred embodiments of the dryer according to the invention are listed in the subclaims 2 to 9. A preferred embodiment of the method according to the invention is listed in claim 11. In general, preferred embodiments of the dryer according to the invention correspond to embodiments of the method according to the invention, even if reference is not made in detail below.
  • the invention thus relates to a dryer with a drying chamber for the objects to be dried and a process air duct in which a heater for heating process air and a fan for driving the process air from the heater through the drying chamber and a heat exchanger assembly are through which heat exchanger assembly of The process air duct has a Zu Kunststoffö réelle for drawing process air from an environment of the dryer and an exhaust port for expelling process air into the environment of the dryer, characterized in that the process air duct branched between the drying chamber and the heat exchange arrangement in a main channel and a secondary channel, wherein the main channel leads to the heat exchange arrangement and the secondary channel leads past the heat exchange arrangement and a Evaporator contains on which condensate, which was deposited in the heat exchange arrangement of the process air, is evaporable into the process air flowing through, and is connected to the exhaust port.
  • the condensate separated during drying in this dryer is a measure of the return of heat energy in the drying process.
  • Energy balance of an exhaust air dryer without recirculation of heat the return of heat in particular be sized and adjusted by appropriate design of the dryer that a predetermined improvement in energy balance is achieved, for example, an improvement by which a classification of the dryer in a desired, compared to the Exhaust air dryer, which is expected to be better energy consumption class according to the usual system in the European Union would be possible.
  • it may be disregarded to seek a deposition of a maximum of moisture in the heat exchanger assembly.
  • To improve an energy consumption class from C for the simple exhaust air dryer to B for the heat recovery exhaust air dryer it may be sufficient to strive to deposit no more than 10 grams of condensate per minute. This poses the problem of storing a larger amount of condensate as in the condensation dryer not.
  • the main channel is connected to the exhaust air opening behind the heat exchanger arrangement, and the process air channel is connected to the supply air opening before the heat exchange arrangement.
  • the dryer according to the invention in which in principle an at least partial circulation of the process air is not excluded, perfected as exhaust air dryer.
  • the secondary channel is designed so that it allows the diversion of at most 50 vol .-%, preferably 20 to 40 vol .-%, most preferably 25 to 35 vol .-% of a process air flow in the process air duct after the exit from the drying chamber.
  • the evaporation channel is preferably a wettable by the condensate body with a large surface area, such as a non-woven, with which the secondary channel is designed.
  • the heat exchanger arrangement in the dryer according to the invention preferably has an evaporator and a condenser of a known heat pump circuit, wherein such a heat pump circuit is designed according to the principle of the compressor heat pump.
  • a dryer equipped with such a heat pump the cooling of the warm, moisture-laden process air essentially takes place in the evaporator of the heat pump, where the heat transferred is used to evaporate a refrigerant used in the heat pump cycle.
  • the refrigerant of the heat pump evaporated due to the heating is supplied via a compressor to the condenser of the heat pump, where due to the condensation of the gaseous refrigerant heat is released, which is used for heating the process air.
  • the refrigerant circulates in a closed circuit in which it passes from the condenser via a throttle back to the evaporator.
  • any heat pump can be used.
  • An advantage of the heat pump is that temperature levels for cooling or heating of the process air can be selected with some independence from each other, whereby the energy balance of the dryer under certain circumstances can be further improved; the additional equipment is, however, considerable.
  • the condenser of the heat pump is located in the process air duct between the blower and the heater or between the blower and the supply air opening.
  • the heat exchange arrangement is a single heat exchanger, in particular an air-to-air heat exchanger, in which the moist, hot process air from the drying chamber (drum) is used for heating supply air, which in turn is then fed to the drying chamber.
  • the secondary channel is adapted to store condensate. It is assumed that the absorption capacity of the process air flowing through the auxiliary channel during operation of the dryer for additional moisture is not always the same.
  • the process air flow in the drying chamber still absorbs little moisture and can therefore take up and remove condensate that is left over from a previous drying process.
  • the process air flow removes a relatively large amount of moisture from the objects to be dried and therefore can absorb less condensate; So it is advantageous if condensate, which can not be evaporated immediately, can initially remain stored.
  • the process air flow again becomes drier and at the same time warmer, and can therefore again absorb and remove condensate. If not all of the condensate can evaporate, a certain amount may remain stored until a subsequent drying process or be evaporated separately, as described above.
  • the invention also relates to a method for operating a dryer with a drying chamber for the objects to be dried and a process air duct in which a heater for heating process air and a blower for driving the process air from the heater through the drying chamber and a heat exchanger assembly, through which heat exchanger arrangement the heat withdrawn from the drying chamber process air heat withdrawn and supplied to the heating process air, process air is drawn through an air inlet from an environment of the dryer in the process air duct and ejected through an exhaust vent in the environment of the dryer, according to the invention, the process air branched between the drying chamber and the heat exchange arrangement in a main channel and a secondary channel, wherein the main channel carries a first process air stream to the heat exchange arrangement and the side channel passes a second process air stream past the heat exchange arrangement to a vaporizer at which condensate precipitated in the heat exchange arrangement from the first process air stream is evaporated into the second process air stream and to the exhaust air opening ,
  • the first process air stream is preferably at most 50% by volume, more preferably from 20 to 40% by volume, and the second partial process air stream at least 50% by volume, more preferably from 60 to 80% by volume, of the process air stream before the decomposition ie after the exit from the drying chamber.
  • the cooled process air leaving the heat exchange arrangement can be reheated and returned to the drying chamber.
  • the cooled process air can be passed as exhaust air via an exhaust port from the dryer.
  • the process air fed into the drying chamber consists exclusively of heated supply air. The heating of the supply air takes place here at least partially by heat exchange with the process air from the dryer and / or with the refrigerant in the condenser of a heat pump.
  • process air, supply air and / or refrigerant in the heat pump are each guided in a cross-flow or countercurrent process through the corresponding heat exchangers.
  • the dryer according to the invention has the advantage that it is in a better energy efficiency than a corresponding dryer without heat recovery and accumulating condensate can be transported without the need for a sump or pump to be emptied only by removal by means of process air to the outside.
  • the in Fig. 1 Dryer 1 shown as a sketch has a process air channel 2 and a drying chamber 3, which is a drum 3 rotatable about an axis 4.
  • Process air is guided by means of a blower 5 via a heater 6 through the drum 3 and a lint filter 7.
  • the process air is drawn in through a supply air opening 8 and pushed out through an exhaust air opening 9.
  • air passes directly from an environment of the dryer 1.
  • an exhaust hose 10 At the exhaust port 9 is connected an exhaust hose 10, with which the exhaust air from the dryer 1 away and from a room in which it is placed, is discharged.
  • a heat exchange arrangement 11, 12 is present; In her or the corresponding inlet channel 12 of the retracted through the supply air 8 process air heat is transferred from the effluent from the drum 3 and the lint filter 7 process air. After passing through the drum 3 so the moist, warm process air is cooled; however, the process air to be supplied to the heating system is preheated. The fully heated by the heater 6 process air is fed into the drum 3, where it comes into contact with the laundry to be dried and then flows to the lint filter 7. Then, the process air stream branches; a main part passes into the main channel 11, which leads through the heat exchanger f11, 12, where it gives off heat to freshly drawn supply air, which flows through the inlet channel 12 of the heat exchange arrangement 11, 12.
  • the amount of heat transferred must be measured on the basis of a concrete specification with regard to the energy balance of the dryer 1 and does not necessarily correspond to the full amount of heat available in the main duct 11.
  • One of the findings derived from this is that the full stream of process air flowing out of the drum 3 does not have to be used for heat exchange. Therefore, it is possible to use a part of the process air flow to condensate, which during cooling the process air in the main channel 11 is incurred to dispose of.
  • a secondary channel 13 is provided in which a corresponding part of the process air is introduced past the heat exchange arrangement 11, 12. Condensate, which is obtained in the main channel 11, passes through a corresponding channel 14 to the secondary channel 13.
  • the first branch 15 in the process air duct 2, at which the process air stream is divided into a first process air stream to the main channel 11 and a second process air stream to the secondary channel 13, is so dimensioned that the second process air stream comprises about 30% of the total available process air.
  • the second process air stream absorbs evaporating condensate and reunites at the second branch 16 with the first process air stream.
  • a evaporator 17 is designed in the form of a nonwoven 17; the fleece 17 absorbs the condensate and, supported by its relatively large surface area, discharges it to the second stream of process air flowing past it.
  • FIG. 2 a second embodiment is shown, but the components of the dryer 1 above the fan 5 and the lint filter 7 are not shown; they correspond to the components according to FIG. 1 ,
  • the heat exchange arrangement 11, 12 is not in a simple countercurrent or cross-flow heat exchanger 11, 12, but is formed by an evaporator 11 and a condenser 12 of a heat pump 11, 12, 18, 19, 20, which in addition a compressor 18th , a throttle 19 and a conduit system 20 for a recirculating and cyclically vaporized, to be compressed, to be liquefied and to be expanded refrigerant.
  • the main channel 11 and the sub-channel 13 function as in the dryer 1 of the embodiment according to FIG. 1
  • the heat pump 11, 12, 18, 19, 20 allows a freer adjustment of the temperature level in the main channel 11 and the inlet channel 12, and thus offers further options for optimizing the energy balance of the dryer. 1
  • the invention is not limited to exhaust air dryer, but in particular also includes those dryers that circulate the process air in any case in part.
  • a dryer according to the invention allows at least partial recovery of thermal energy that would otherwise be lost to the drying process. This can, but does not have to, use a heat pump. Therefore, the invention is also attractive from an economical point of view, particularly, but not exclusively, in an exhaust air dryer.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Trockner mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände und einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zum Erwärmen von Prozessluft und ein Gebläse zum Treiben der Prozessluft von der Heizung durch die Trocknungskammer sowie eine Wärmetauscheranordnung befinden, durch welche Wärmetauscheranordnung der von der Trocknungskammer abströmenden Prozessluft Wärme entziehbar und der die Heizung anströmenden Prozessluft zuführbar ist, wobei der Prozessluftkanal eine Zuluftöffnung zum Einziehen von Prozessluft aus einer Umgebung des Trockners und eine Abluftöffnung zum Ausschieben von Prozessluft in die Umgebung des Trockners aufweist.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Trockners.
  • Ein solcher Trockner und ein solches Verfahren gehen hervor aus der EP-A-1541744 sowie aus der DE 30 00 865 A1 .
  • Im Allgemeinen wird ein Wäschetrockner als Ablufttrockner oder als Kondensationstrockner betrieben. Ein Ablufttrockner leitet erwärmte Luft einmal durch die zu trocknende Wäsche und führt diese mit Feuchtigkeit beladene Luft durch einen Abluftschlauch von dem Ablufttrockner und aus dem Raum, in welchem dieser aufgestellt ist, ab. Ein Kondensationstrockner, dessen Funktionsweise auf der Kondensation der mittels warmer Prozessluft aus der Wäsche verdampften Feuchtigkeit beruht, benötigt keinen Abluftschlauch und ermöglicht eine Energierückgewinnung aus der erwärmten Prozessluft, beispielsweise durch Verwendung einer Wärmepumpe. Allerdings ist es bei einem solchen Kondensationstrockner im Allgemeinen erforderlich, das anfallende Kondensat zu sammeln und entweder abzupumpen oder durch manuelles Entleeren von Auffangbehältern zu entsorgen.
  • In der DE 40 23 000 C2 ist ein Wäschetrockner mit einem Wärmepumpenkreis beschrieben, bei dem im Prozessluftkanal zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer eine Zuluftöffnung angeordnet ist, die mit einer steuerbaren Verschlusseinrichtung verschließbar ist.
  • Bei einem Ablufttrockner wird dagegen im Allgemeinen die nach dem Durchgang durch eine Wäschetrommel mit Feuchtigkeit beladene Luft aus dem Trockner geleitet. Gegenüber einem Kondensationstrockner kann ein Ablufttrockner einfacher und somit billiger aufgebaut sein. Ein Ablufttrockner zieht während seines Betriebs Luft aus seiner Umgebung ein und verwendet diese direkt zum Trocknen. Solche Umgebungsluft ist in der Regel vergleichsweise trocken mit einer relativen Feuchte von deutlich weniger als 100%, und kann deshalb relativ viel Feuchtigkeit aufnehmen. Im Vergleich dazu kann die zirkulierende Prozessluft in einem Kondensationstrockner in der Regel nur auf 100% relativer Feuchte bei der geringsten, im Prozessluftkreislauf anstehende Temperatur entfeuchtet werden, was ihre Aufnahmefähigkeit für Feuchtigkeit aus den zu trocknenden Gegenständen begrenzt und damit dem Trocknungsprozess eine gewisse Beschränkung auferlegt.
  • Auch in einem Ablufttrockner ist eine Wärmerückgewinnung grundsätzlich möglich, allerdings impliziert jede solche Wärmerückgewinnung eine Abkühlung der Abluft, wobei Kondensat aus der Abluft ausfallen kann und entsorgt werden müsste.
  • Die DE 30 00 865 A1 offenbart einen Wäschetrockner mit Wärmerückgewinnung. Der Wäschetrockner besteht aus einem die Wäsche aufnehmenden und bewegenden Behälter, in welchen ein von einem Heizelement erwärmter Zuluftstrom mündet, während die feuchte Warmluft als Abluft über einen Auslass geführt wird. Im Zuluftstrom ist vor dem Heizelement ein Wärmetauscher angeordnet, der von der feucht-heißen Abluft aus dem Behälter durchströmt wird. Der Wäschetrockner ist als Ablufttrockner ausgestaltet.
  • Bei einem Ablufttrockner mit Wärmerückgewinnung strömt in der Regel Umgebungsluft (von z.B. 20°C und 60 % relativer Luftfeuchte; so genannte Zuluft) in die Wärmetauscherflächen eines Luft-Luft-Wärmetauschers und wird dort unter Abkühlung der aus der Trocknungskammer kommenden warmen Prozessluft aufgeheizt. Abhängig von der Kühlleistung bzw. dem Wärmetausch entsteht Kondensat, das in einem Behälter gesammelt oder abgepumpt wird. Im ersten Fall ist eine Entleerung notwendig und im zweiten Fall ein Anschluss an das Abwassernetz. Die Menge des anfallenden Kondensates ist ein Maß für die im Wärmetauscher abgegebene Wärmeenergie und somit ein Maß für die Verbesserung der Energieeffizienz.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Trockner mit hoher Energieeffizienz bereitzustellen, bei dem es unnötig ist, entstehendes Kondensat abzupumpen oder in einem Kondensatauffangbehälter zur späteren Entsorgung zu sammeln.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch einen Trockner mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie das Verfahren von Anspruch 10.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Trockners sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 aufgeführt. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 11 aufgeführt. Generell entsprechen bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Trockners Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, auch wenn nachfolgend darauf nicht eingehend hingewiesen wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist somit ein Trockner mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände und einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zum Erwärmen von Prozessluft und ein Gebläse zum Treiben der Prozessluft von der Heizung durch die Trocknungskammer sowie eine Wärmetauscheranordnung befinden, durch welche Wärmetauscheranordnung der von der Trocknungskammer abströmenden Prozessluft Wärme entziehbar und der die Heizung anströmenden Prozessluft zuführbar ist, wobei der Prozessluftkanal eine Zuluftöffnung zum Einziehen von Prozessluft aus einer Umgebung des Trockners und eine Abluftöffnung zum Ausschieben von Prozessluft in die Umgebung des Trockners aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessluftkanal zwischen der Trocknungskammer und der Wärmetauschanordnung in einen Hauptkanal und einen Nebenkanal verzweigt ist, wobei der Hauptkanal zu der Wärmetauschanordnung führt und der Nebenkanal an der Wärmetauschanordnung vorbeiführt und einen Verdunster enthält, an welchem Kondensat, welches in der Wärmetauschanordnung aus der Prozessluft abgeschieden wurde, in die durchströmende Prozessluft verdunstbar ist, und mit der Abluftöffnung verbunden ist.
  • Das in diesem Trockner beim Trocknen abgeschiedene Kondensat ist ein Maß für die Rückführung von Wärmeenergie in den Trocknungsprozess. Ausgehend von der
  • Energiebilanz eines Ablufttrockners ohne Rückführung von Wärme kann die Rückführung von Wärme insbesondere derart bemessen und durch entsprechende Auslegung des Trockners eingestellt werden, dass eine vorgegebene Verbesserung der Energiebilanz erreicht wird, zum Beispiel eine Verbesserung, anhand derer eine Klassifizierung des Trockners in eine gewünschte, gegenüber dem Ablufttrockner, von dem ausgegangen wird, bessere Energieverbrauchsklasse entsprechend der in der Europäischen Union üblichen Systematik möglich wäre. In diesem Zusammenhang kann davon abgesehen werden, eine Abscheidung eines Maximums von Feuchtigkeit in der Wärmetauscheranordnung anzustreben. Zum Verbessern einer Energieverbrauchsklasse von C für den einfachen Ablufttrockner nach B für den Ablufttrockner mit Wärmerückgewinnung kann es ausreichen, eine Abscheidung von nicht mehr als 10 Gramm Kondensat pro Minute anzustreben. Dabei stellt sich das Problem der Speicherung einer größeren Menge von Kondensat wie im Kondensationstrockner nicht. Im Übrigen wäre es auch denkbar, ein hinter der Wärmetauscheranordnung angeordnetes Gebläse des Trockners nach Beendigung eines Trocknungsprozesses weiterlaufen zu lassen, um einen Luftstrom zum Verdunsten eventuell verbliebenen Kondensates zu schaffen. Auch ein kleines separates Gebläse für diese Anwendung wäre denkbar. Schließlich kann je nach Auslegung des Trockners zum Verdunsten eventuell verbliebenen Kondensates auch ein Luftzug ausgenutzt werden, der sich, beispielsweise durch einen Kamineffekt, in dem unbenutzt stehenden Trockner ergibt. Im Betrieb muss insbesondere die Trocknungskammer gegen die Umgebung des Trockners verschlossen sein, um einen ungestörten, bestimmungsgemäßen Fluss der Prozessluft zu ermöglichen. Dazu ist die Trocknungskammer mittels einer entsprechenden Türe verschlossen. Außer solcher Benutzung steht diese Tür in der Regel offen und öffnet somit auch den Prozessluftkanal zur Umgebung des Trockners. Ein Luftzug, der sich durch den Prozessluftkanal einschließlich des Nebenkanals und die offenen Türe ergibt, kann die Verdunstung verbliebenen Kondensates im Nebenkanal effektiv unterstützen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trockners ist der Hauptkanal hinter der Wärmetauscheranordnung mit der Abluftöffnung verbunden, und ist der Prozessluftkanal vor der Wärmetauschanordnung mit der Zuluftöffnung verbunden. Derart ist der erfindungsgemäße Trockner, in welchem grundsätzlich eine zumindest teilweise Zirkulation der Prozessluft nicht ausgeschlossen ist, perfektioniert als Ablufttrockner.
  • Vorzugsweise ist der Nebenkanal so ausgestaltet, dass er die Abzweigung von höchstens 50 Vol.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Vol.-%, ganz besonders bevorzugt 25 bis 35 Vol.-% eines Prozessluftstroms im Prozessluftkanal nach dem Ausgang aus der Trocknungskammer gestattet.
  • Im Verdunstungskanal ist vorzugsweise ein von dem Kondensat benetzbarer Körper mit einer großen Oberfläche vorhanden, beispielsweise ein Vlies, mit welchem der Nebenkanal ausgelegt ist.
  • Die Wärmetauschanordnung im erfindungsgemäßen Trockner weist vorzugsweise einen Verdampfer und einen Verflüssiger eines an sich bekannten Wärmepumpenkreises auf, wobei ein solcher Wärmepumpenkreis nach dem Prinzip der Kompressor-Wärmepumpe ausgelegt ist. Bei einem mit einer solchen Wärmepumpe ausgestatteten Trockner erfolgt die Kühlung der warmen, mit Feuchtigkeit beladenen Prozessluft im Wesentlichen im Verdampfer der Wärmepumpe, wo die übertragene Wärme zur Verdampfung eines im Wärmepumpenkreis eingesetzten Kältemittels verwendet wird. Das aufgrund der Erwärmung verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe wird über einen Kompressor dem Verflüssiger der Wärmepumpe zugeführt, wo aufgrund der Kondensation des gasförmigen Kältemittels Wärme freigesetzt wird, die zum Aufheizen der Prozessluft verwendet wird. Das Kältemittel zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf, in welchem es vom Verflüssiger über eine Drossel zurück zum Verdampfer gelangt. Grundsätzlich kann jede Wärmepumpe verwendet werden. Ein Vorteil der Wärmepumpe liegt darin, dass Temperaturniveaus zur Abkühlung oder Aufheizung der Prozessluft mit gewisser Unabhängigkeit voneinander gewählt werden können, womit die Energiebilanz des Trockners untern Umständen weiter verbessert werden kann; der zusätzliche apparative Aufwand ist allerdings beachtlich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trockners mit einer Wärmepumpe befindet sich der Kondensator der Wärmepumpe im Prozessluftkanal zwischen dem Gebläse und der Heizung oder zwischen dem Gebläse und dem Zuluftöffnung.
  • Ebenfalls bevorzugt ist die Wärmetauschanordnung ein einziger Wärmetauscher, insbesondere ein Luft-Luft-Wärmetauscher, in dem die feuchte, heiße Prozessluft aus der Trocknungskammer (Trommel) zur Erwärmung von Zuluft verwendet wird, die dann wiederum der Trocknungskammer zugeführt wird.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Trockners, bei der der Nebenkanal eingerichtet ist zum Speichern von Kondensat. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Aufnahmefähigkeit der den Nebenkanal während des Betriebs des Trockners durchströmenden Prozessluft für zusätzliche Feuchtigkeit nicht immer gleich hoch ist. Zu Beginn des Trocknungsprozesses, wenn die zu trocknenden Gegenstände sich erst aufheizen müssen, nimmt der Prozessluftstrom in der Trocknungskammer noch wenig Feuchte auf und kann deshalb Kondensat, das aus einem vorherigen Trocknungsprozess noch übrig ist, aufnehmen und wegführen. In der Mitte des Trocknungsprozesses führt der Prozessluftstrom relativ viel Feuchtigkeit von den zu trocknenden Gegenständen ab und kann deshalb eher wenig Kondensat aufnehmen; es ist also vorteilhaft, wenn Kondensat, das nicht gleich verdunstet werden kann, zunächst gespeichert bleiben kann. Gegen Ende eines Trocknungsprozesses, wenn die zu trocknenden Gegenstände bereits relativ viel Feuchtigkeit abgegeben haben, wird der Prozessluftstrom wieder trockener und zugleich wärmer, und kann deshalb wieder Kondensat aufnehmen und abführen. Wenn dabei nicht alles Kondensat verdunstet werden kann, kann eine gewisse Menge bis zu einem folgenden Trocknungsprozess gespeichert bleiben oder separat verdunstet werden, wie oben beschrieben.
  • Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Betreiben eines Trockners mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände und einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zum Erwärmen von Prozessluft und ein Gebläse zum Treiben der Prozessluft von der Heizung durch die Trocknungskammer sowie eine Wärmetauscheranordnung befinden, durch welche Wärmetauscheranordnung der von der Trocknungskammer abströmenden Prozessluft Wärme entzogen und der die Heizung anströmenden Prozessluft zugeführt wird, wobei Prozessluft durch eine Zuluftöffnung aus einer Umgebung des Trockners in den Prozessluftkanal eingezogen und durch eine Abluftöffnung in die Umgebung des Trockners ausgeschoben wird, wobei erfindungsgemäß die Prozessluft zwischen der Trocknungskammer und der Wärmetauschanordnung in einen Hauptkanal und einen Nebenkanal verzweigt wird, wobei der Hauptkanal einen ersten Prozessluftstrom zu der Wärmetauschanordnung führt und der Nebenkanal einen zweiten Prozessluftstrom an der Wärmetauschanordnung vorbei zu einem Verdunster, an welchem Kondensat, welches in der Wärmetauschanordnung aus dem ersten Prozessluftstrom abgeschieden wurde, in den zweiten Prozessluftstrom verdunstet wird, und zur Abluftöffnung führt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt vorzugsweise der erste Prozessluftstrom höchstens 50 Vol.-%, besonders bevorzugt 20 bis 40 Vol.-% und der zweite Prozessluftteilstrom mindestens 50 Vol.-%, besonders bevorzugt 60 bis 80 Vol.-% des Prozessluftstroms vor der Aufspaltung, d.h. nach dem Ausgang aus der Trocknungskammer.
  • Die die Wärmetauschanordnung verlassende abgekühlte Prozessluft kann erneut erwärmt und wieder in die Trocknungskammer geleitet werden. Alternativ kann die abgekühlte Prozessluft als Abluft über eine Abluftöffnung aus dem Trockner geleitet werden. In diesem Fall besteht die in die Trocknungskammer geleitete Prozessluft ausschließlich aus erwärmter Zuluft. Die Erwärmung der Zuluft erfolgt hierbei zumindest teilweise durch Wärmeaustausch mit der Prozessluft aus dem Trockner und/oder mit dem Kältemittel im Verflüssiger einer Wärmepumpe.
  • Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn Prozessluft, Zuluft und/oder Kältemittel in der Wärmepumpe jeweils in einem Kreuz- oder Gegenstromverfahren durch die entsprechenden Wärmetauscher geführt werden.
  • Da mit fortschreitendem Trocknungsgrad der im Kondensationstrockner zu trocknenden Gegenstände die notwendige Energie für das Trocknen abnimmt, ist es zweckmäßig, die Heizung entsprechend zu regeln, d.h. mit fortschreitendem Trocknungsgrad deren Heizleistung zu vermindern.
  • Der erfindungsgemäße Trockner hat den Vorteil, dass er in einer besseren Energieeffizienzklasse als ein entsprechender Trockner ohne Wärmerückgewinnung ist und anfallendes Kondensat ohne die Notwendigkeit für einen zu entleerenden Sammelbehälter oder eine Pumpe lediglich durch Abführung mittels Prozessluft nach außen befördert werden kann.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht einschränkender Ausführungsbeispiele für den Trockner und zum Betreiben dieses Trockners einsetzbarer Verfahren. Im Einzelnen zeigen:
    • Fig. 1 eine Skizze für ein erstes Ausführungsbeispiel eines Trockners mit Wärmerückgewinnung; und
    • Fig. 2 eine Skizze für ein zweites Ausführungsbeispiel eines Trockners mit Wärmerückgewinnung.
  • Der in Fig. 1 als Skizze dargestellte Trockner 1 weist einen Prozessluftkanal 2 sowie eine Trocknungskammer 3 auf, welche eine um eine Achse 4 drehbare Trommel 3 ist. Prozessluft wird mittels eines Gebläses 5 über eine Heizung 6 durch die Trommel 3 und einen Flusenfilter 7 geführt. Die Prozessluft wird durch eine Zuluftöffnung 8 eingezogen und durch eine Abluftöffnung 9 ausgeschoben. In die Zuluftöffnung 8 gelangt Luft unmittelbar aus einer Umgebung des Trockners 1. An die Abluftöffnung 9 angeschlossen ist ein Abluftschlauch 10, mit welcher die Abluft von dem Trockner 1 weg und aus einem Raum, in welchem er aufgestellt ist, abgeführt wird. Zusätzlich ist eine Wärmetauschanordnung 11, 12 vorhanden; in ihr bzw. dem entsprechenden Eintrittskanal 12 wird der durch die Zuluftöffnung 8 eingezogenen Prozessluft Wärme von der von der Trommel 3 und dem Flusenfilter 7 abströmenden Prozessluft übertragen. Nach Durchgang durch die Trommel 3 wird so die feuchte, warme Prozessluft abgekühlt; die der Heizung zuzuführende Prozessluft wird hingegen vorgewärmt. Die von der Heizung 6 vollends erwärmte Prozessluft wird in die Trommel 3 geleitet, kommt dort mit der zu trocknenden Wäsche in Berührung und strömt danach zum Flusensieb 7. Dann verzweigt sich der Prozessluftstrom; ein Hauptteil gelangt in den Hauptkanal 11, welcher durch den Wärmetauscher f11, 12 führt, und gibt dort Wärme an frisch eingezogene Zuluft ab, welche den Eintrittskanal 12 der Wärmetauschanordnung 11, 12 durchströmt. Wie gesagt muss die dabei übertragene Wärmemenge anhand einer konkreten Vorgabe hinsichtlich der Energiebilanz des Trockners 1 bemessen werden und muss nicht notwendigerweise der vollen im Hauptkanal 11 verfügbaren Wärmemenge entsprechen. Eine davon abgeleitete Erkenntnis ist, dass nicht der volle, der Trommel 3 entströmende Prozessluftstrom zum Wärmetausch herangezogen werden muss. Deshalb ist es möglich, einen Teil des Prozessluftstroms zu benutzen, um Kondensat, welches bei der Abkühlung der Prozessluft im Hauptkanal 11 anfällt, zu entsorgen. Dazu ist ein Nebenkanal 13 vorgesehen, in welchen ein entsprechender Teil der Prozessluft an der Wärmetauschanordnung 11, 12 vorbei eingeleitet wird. Kondensat, welches im Hauptkanal 11 anfällt, gelangt durch eine entsprechende Rinne 14 zum Nebenkanal 13. Zum Transport des Kondensates wird zweckmäßigerweise ein natürliches Gefälle, welches durch entsprechende Konstruktion des Hauptkanals 11 und eine Anordnung des Nebenkanals 13 unter dem Hauptkanal 11 gebildet werden kann, ausgenutzt. Die erste Verzweigung 15 im Prozessluftkanal 2, an der sich der Prozessluftstrom in einen ersten Prozessluftstrom zum Hauptkanal 11 und einen zweiten Prozessluftstrom zum Nebenkanal 13 aufteilt, wird so bemessen, dass der zweite Prozessluftstrom etwa 30% der gesamten verfügbaren Prozessluft umfasst. Im Nebenkanal 13 nimmt der zweite Prozessluftstrom verdunstendes Kondensat auf und vereinigt sich an der zweiten Verzweigung 16 wieder mit dem ersten Prozessluftstrom. Im Nebenkanal ist ein Verdunster 17 in Form eines Vlieses 17 ausgelegt; das Vlies 17 saugt das Kondensat auf und gibt es, unterstützt durch seine relativ große Oberfläche, an den vorbeiströmenden zweiten Prozessluftstrom ab.
  • In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, jedoch sind die Komponenten des Trockners 1 oberhalb des Gebläses 5 und des Flusensiebes 7 nicht gezeigt; sie entsprechen den Komponenten gemäß Figur 1.
  • Der wesentliche Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 besteht darin, dass die Wärmetauschanordnung 11, 12 nicht in einem einfachen Gegenstrom- oder Kreuzstromwärmetauscher 11, 12 besteht, sondern gebildet ist von einem Verdampfer 11 und einem Verflüssiger 12 einer Wärmepumpe 11, 12, 18, 19, 20, welche zusätzlich einen Kompressor 18, eine Drossel 19 und ein Leitungssystem 20 für ein in einem Kreislauf zu führendes und zyklisch zu verdampfendes, zu komprimierendes, zu verflüssigendes und zu entspannendes Kältemittel aufweist. Der Hauptkanal 11 und der Nebenkanal 13 funktionieren wie beim Trockner 1 des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1, jedoch erlaubt die Wärmepumpe 11, 12, 18, 19, 20 eine freiere Einstellung des Temperaturniveaus im Hauptkanal 11 und im Eintrittskanal 12, und bietet damit weitere Optionen zur Optimierung der Energiebilanz des Trockners 1.
  • Wenn auch die Ausführungsbeispiele der Erfindung Ablufttrockner zeigen, so ist doch zur Kenntnis zu nehmen, dass die Erfindung nicht auf Ablufttrockner beschränkt ist, sondern insbesondere auch solche Trockner einschließt, die die Prozessluft jedenfalls teilweise zirkulieren. In jedem Falle erlaubt ein erfindungsgemäßer Trockner eine immerhin teilweise Rückgewinnung von Wärmeenergie, die ansonsten dem Trocknungsprozess verloren ginge. Dazu kann, muss aber nicht, eine Wärmepumpe eingesetzt werden. Deshalb ist die Erfindung auch von einem ökonomischen Standpunkt aus attraktiv zur Anwendung, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, in einem Ablufttrockner.

Claims (11)

  1. Trockner (1) mit einer Trocknungskammer (3) für die zu trocknenden Gegenstände und einem Prozessluftkanal (2), in dem sich eine Heizung (6) zum Erwärmen von Prozessluft und ein Gebläse (5) zum Treiben der Prozessluft von der Heizung (6) durch die Trocknungskammer (3) sowie eine Wärmetauscheranordnung (11, 12) befinden, durch welche Wärmetauscheranordnung (11, 12) der von der Trocknungskammer (3) abströmenden Prozessluft Wärme entziehbar und der die Heizung (6) anströmenden Prozessluft zuführbar ist, wobei der Prozessluftkanal (2) eine Zuluftöffnung (8) zum Einziehen von Prozessluft aus einer Umgebung des Trockners (1) und eine Abluftöffnung (9) zum Ausschieben von Prozessluft in die Umgebung des Trockners (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessluftkanal (2) zwischen der Trocknungskammer (3) und der Wärmetauschanordnung (11, 12) in einen Hauptkanal (11) und einen Nebenkanal (13) verzweigt ist, wobei der Hauptkanal (11) zu der Wärmetauschanordnung (11, 12) führt und der Nebenkanal (13) an der Wärmetauschanordnung (11,12) vorbeiführt und einen Verdunster (17) enthält, an welchem Kondensat, welches in der Wärmetauschanordnung (11, 12) aus der Prozessluft abgeschieden wurde, in die durchströmende Prozessluft verdunstbar ist, und mit der Abluftöftnung (9) verbunden ist.
  2. Trockner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkanal (11) hinter der Wärmetauschanordnung (11, 12) mit der Abluftöffnung (9) verbunden ist, und dass der Prozessluftkanal (2) vor der Wärmetauschanordnung (11, 12) mit der Zuluftöffnung (8) verbunden ist.
  3. Trockner (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenkanal (13) so ausgestaltet ist, dass er die Abzweigung von höchstens 50 Vol.-% eines Prozessluftstroms im Prozessluftkanal (2) nach dem Ausgang aus der Trocknungskammer (3) gestattet.
  4. Trockner (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenkanal (13) so ausgestaltet ist, dass er die Abzweigung von 20 bis 40 Vol.-% eines Prozessluftstroms im Prozessluftkanal (2) nach dem Ausgang aus der Trocknungskammer (3) gestattet.
  5. Trockner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdunster (17) ein von dem Kondensat benetzbarer Körper (17) mit einer großen Oberfläche ist.
  6. Trockner (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (17) ein Vlies ist.
  7. Trockner (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschanordnung (11, 12) einen Verdampfer (11) und einen Verflüssiger (12) eines Wärmepumpenkreises (11, 12, 22, 23) aufweist.
  8. Trockner nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschanordnung (11, 12) ein einziger Wärmetauscher (11, 12) ist.
  9. Trockner nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der Nebenkanal (13) eingerichtet ist zum Speichern von Kondensat.
  10. Verfahren zum Betrieb eines Trockners (1) mit einer Trocknungskammer (3) für die zu trocknenden Gegenstände und einem Prozessluftkanal (2), in dem sich eine Heizung (6) zum Erwärmen von Prozessluft und ein Gebläse (5) zum Treiben der Prozessluft von der Heizung (6) durch die Trocknungskammer (3) sowie eine Wärmetauscheranordnung (11, 12) befinden, durch welche Wärmetauscheranordnung (11, 12) der von der Trocknungskammer (3) abströmenden Prozessluft Wärme entzogen und der die Heizung (6) anströmenden Prozessluft zugeführt wird, wobei Prozessluft durch eine Zuluftöffnung (8) aus einer Umgebung des Trockners (1) in den Prozessluftkanal (2) eingezogen und durch eine Abluftöffnung (9) in die Umgebung des Trockners (1) ausgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessluft zwischen der Trocknungskammer (3) und der Wärmetauschanordnung (11, 12) in einen Hauptkanal (11) und einen Nebenkanal (13) verzweigt wird, wobei der Hauptkanal (11) einen ersten Prozessluftstrom zu der Wärmetauschanordnung (11, 12) führt und der Nebenkanal (13) einen zweiten Prozessluftstrom an der Wärmetauschanordnung (11,12) vorbei zu einem Verdunster (17), an welchem Kondensat, welches in der Wärmetauschanordnung (11, 12) aus dem ersten Prozessluftstrom abgeschieden wurde, in den zweiten Prozessluftstrom verdunstet wird, und zur Abluftöffnung (9) führt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Prozessluftstrom 20 bis 40 Vol.-% und der Prozessluft vor der Verzweigung beträgt.
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