EP2250313A1 - Wäschetrockner mit wärmepumpe und heizung sowie verfahren zu seinem betrieb - Google Patents

Wäschetrockner mit wärmepumpe und heizung sowie verfahren zu seinem betrieb

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EP2250313A1
EP2250313A1 EP09707737A EP09707737A EP2250313A1 EP 2250313 A1 EP2250313 A1 EP 2250313A1 EP 09707737 A EP09707737 A EP 09707737A EP 09707737 A EP09707737 A EP 09707737A EP 2250313 A1 EP2250313 A1 EP 2250313A1
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EP
European Patent Office
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circuit
dryer
heat
heat pump
heating stage
Prior art date
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EP09707737A
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English (en)
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EP2250313B1 (de
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Günter Steffens
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Publication date
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Publication of EP2250313B1 publication Critical patent/EP2250313B1/de
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    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/20—General details of domestic laundry dryers 
    • D06F58/206—Heat pump arrangements
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D06F58/36—Control of operational steps, e.g. for optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry
    • D06F58/38—Control of operational steps, e.g. for optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry of drying, e.g. to achieve the target humidity

Definitions

  • the invention relates to a tumble dryer with a drying chamber for the objects to be dried, a process air duct in which there is a heater for heating the process air and the heated process air can be performed by means of a first blower on the objects to be dried in the drying chamber, and a heat pump with a heat sink, a heat source and a heat transport device, as well as a controller, and a preferred method for its operation.
  • a conventional clothes dryer whether with or without heat pump as a means for partial recovery of the heat energy used to dry the presented laundry, is carried out as a vented dryer or condensation dryer.
  • a dryer designed as a condensation dryer leads the process air used for drying the laundry in a closed circuit, where it is cyclically heated and passed over the laundry and then cooled to liquefy the moisture entrained and separated as condensate from the process air, which then again heated and passed over the laundry.
  • a condensation dryer requires no exhaust hose and is very popular for installation in an internal bathroom or an internal laundry in a larger residential complex.
  • the process air is passed through a fan via a heating device into a rotating drum containing a moist laundry as a drying chamber
  • the now moist process air is passed into a heat exchanger or other heat sink, the or usually a lint filter for catching lint, which are fine floating tissue particles, which entreißt the process air of the laundry to be dried, is connected upstream.
  • the heat exchanger eg air-air heat exchanger
  • the moist process air is cooled so that the water contained in the moist process air condenses.
  • the condensed water is then usually collected in a suitable container.
  • the cooled and dried air is returned to the heater and then to the drum.
  • Each of the drying processes just described is energy intensive in discharging the heated and moisture laden air stream from the exhaust air dryer after a single pass through the wet laundry or condensation dryer in which a heat exchanger cooled by a cooling air flow or the like is used, as cooling the process air heat removed in the heat exchanger is dissipated in the cooling air flow and thus lost to the drying process.
  • a heat pump instead of the heat exchanger, such an energy loss can be significantly reduced.
  • a condensation dryer equipped with a heat pump the cooling of the warm, moisture-laden process air essentially takes place in a heat sink of the heat pump, for example an evaporator for a working medium circulated in a heat transport device, where the heat transferred is used to evaporate the working fluid ,
  • the refrigerant of the heat pump evaporated due to the heating is supplied via a compressor in the heat transport means to a working fluid condenser which serves as a heat source where heat is released due to the condensation of the gaseous working medium used to heat the process air before entering the drum becomes.
  • the circuit of the working fluid closes by this passes in the heat transport device via a throttle, where it is expanded to a reduced internal pressure, back to the evaporator.
  • Other types of heat pump are known.
  • a condensation dryer is described with a closed drying air circuit, which is also equipped with a heat pump.
  • the heat pump is designed according to the absorber principle, wherein the absorber forms a third heat exchanger whose primary circuit is flowed through by the coolant and via whose secondary circuit the drying air flowing from the second heat exchanger is fed back to the secondary circuit of the first heat exchanger.
  • dryers in which a heat pump with a small compressor or a small refrigeration circuit is used, with a lack of heating or Cooling capacity is supplemented by an electrical resistance heater or an air-to-air heat exchanger.
  • Such a dryer can be operated either with only the heat pump, with the heat pump and the electrical resistance heater or with the resistance heating and / or the air-to-air heat exchanger.
  • the object of the invention was therefore to provide a clothes dryer with a heat pump, in which a conventional control can be used and an additional relay for the heat pump is unnecessary.
  • a predetermined optimum working fluid temperature should also be able to be set easily in the dryer.
  • the invention thus relates to a tumble dryer with a drying chamber for the objects to be dried, a process air duct in which a heating for heating the process air is and the heated process air can be performed by means of a first blower on the objects to be dried in the drying chamber, and a heat pump with a heat sink, a heat source and a heat transport device, and a controller, wherein the heater is a two-stage heater with a first heating stage in a first circuit and a second heating stage in a second parallel thereto second circuit, wherein in the first circuit or in the second circuit a thermal switch is arranged, which is thermally coupled to the heat pump.
  • the heat pump clothes dryer may be used with a controller for a laundry dryer without a heat pump, which is generally designed for two-stage heating.
  • the actually missing for the dryer with the heat pump relay is unnecessary by the inventive interconnection of the heater and the heat pump; all components of the tumble dryer to the controller coupled and intended inclusion in the regulation of the drying process.
  • Dispensable according to the invention is also a parallel connection of the heat pump with the motor for driving the drying chamber as an alternative to a single-stage heating.
  • the heat pump would also be switched off and on each time.
  • no quick program could be carried out because overheating of the heat pump would have to be feared.
  • the tumble dryer according to the invention can be designed as a condensation or exhaust air dryer in the sense of the above description.
  • a condensation dryer in particular a configuration of a vented dryer is conceivable in which by means of the heat pump, a portion of the available energy is recovered from the stream of exhaust air, although it must be taken into account that it is in the thus cooled exhaust air for the condensation of moisture what should be taken care of.
  • a tumble dryer in a mixed form is discharged in the process air after the loading of the laundry to be dried part and partially recirculated to the laundry.
  • the heat sink is an evaporator for a working fluid and the heat source is a condenser for the working fluid, and the heat transport device comprises a compressor and a throttle for the working fluid.
  • This working medium is in particular selected from the group comprising the known refrigerants R134a, R152a, R290, R407C, R410A and R744.
  • R134a and R152a are fluorinated hydrocarbons (derivatives of ethane);
  • R407C and R410A are mixtures of such compounds.
  • R290 is propane which, while relatively flammable, is quite desirable for use in a tumble dryer due to its specific combination of advantageous physical properties and very good environmental performance.
  • R744 is carbon dioxide, which has a very low critical temperature for the application under consideration and can only be used with special measures and equipment; However, it is characterized by its complete incombustibility in addition to its very good environmental compatibility.
  • the first heating stage has a lower power than the second heating stage.
  • the first heating stage preferably has a power in the range from 200 to 600 watts, preferably from 300 to 500 watts
  • the second heating stage has a power in the range from 1000 to 1800 watts, preferably in the range from 1200 to 1600 watts.
  • the thermal switch is arranged in the second circuit.
  • the thermal switch is connected to the heat transport device, in particular to the outlet of the compressor, or to the heat sink, in particular at the outlet of the evaporator.
  • the thermal switch switches when reaching or exceeding a predetermined maximum value T max for a temperature in the heat pump and opens the first circuit or the second circuit.
  • T max a predetermined maximum value for a temperature in the heat pump
  • T m ⁇ n a predetermined minimum value for a temperature in the heat pump
  • the first fan is located in the process air duct between the heat source, in particular the condenser, and the heater.
  • an air-air heat exchanger is located in the process air duct and / or a cooling air duct.
  • the air-to-air heat exchanger may be used for additional cooling of the moisture-laden air and condensation of the moisture contained therein.
  • the heat of the process air from the drying chamber is used in the air-to-air heat exchanger for additional heating of the process air flowing into the drying chamber.
  • the air-air heat exchanger in the process air duct starting from a process air inlet in the installation room of the dryer in front of the heat sink of the heat pump, between the heat sink and a first blower or between such a first blower and the heater.
  • a cooling air duct In a further preferred embodiment of the invention is located in a cooling air duct, an air-to-air heat exchanger and a second fan.
  • the air-to-air heat exchanger is removable. This is particularly advantageous because a removable heat exchanger can be cleaned more easily from lint.
  • the invention also relates to a method for operating a tumble dryer with a drying chamber for the objects to be dried, a process air duct in which a heater for heating the process air is and the heated process air guided by means of a first blower over the objects to be dried in the drying chamber can be, and a heat pump with a heat sink, a heat source and a heat transport device, and a controller, wherein the heater is a two-stage heater with a first heating stage in a first circuit and a second heating stage in a second parallel thereto second circuit, and wherein in the first circuit or in the second circuit a Thermal switch is arranged, which is thermally coupled to the heat pump, in which method the heater with the first heating stage and the second heating stage is operated and the thermal switch on reaching or exceeding a predetermined maximum value T max for a temperature in the heat pump and the first circuit or the second circuit opens.
  • the first heating stage has a lower power than the second heating stage.
  • the first heating stage preferably has a power in the range from 200 to 600 watts, in particular 400 to 800 watts
  • the second heating stage has a power in the range from 1000 to 1800 watts, in particular from 1200 to 1600 watts.
  • the thermal switch is arranged in the second circuit.
  • the refrigeration cycle heats up after reaching a temperature for triggering the thermal switch, for example the switching temperature T max , one of the two heating stages, preferably the one with the greater heating power, off .
  • a temperature for triggering the thermal switch for example the switching temperature T max
  • one of the two heating stages preferably the one with the greater heating power, off .
  • the drying process then runs only with the one heating stage or heating power from. at which the temperature sensor is located, the switching temperature T max is no longer below, resulting in a rapid heating of the process air.
  • the refrigeration cycle remains cold.
  • the thermal switch and thus the first and the second Circuit remain closed, so that is heated together with both heat levels, ie the process air is heated with maximum heating power.
  • the invention has the advantage that a tumble dryer with a heat pump, a heater and an air-to-air heat exchanger can be operated very efficiently. It can hereby be used a well-known for tumble control, so that the development of a new control is unnecessary. Moreover, there are fewer problems in the operation of the laundry dryer according to the invention in terms of a reaction to the power grid when switching a heating stage with a high heat output.
  • process air is circulated in a heat transport device 8,9 comprising the compressor 8 and the throttle 9.
  • the process air is heated in the condenser 7 as heat source 7 of the heat pump 6,7,8,9 and by means of a first blower 5 to a heater 4 with a first heating stage 12 in a first circuit 14 and a second heating stage 13 in a parallel circuit 15th transported, where it is further heated.
  • the heated process air enters the drying chamber 3, where it can dry moist items of laundry, not shown here while absorbing moisture.
  • the laden with moisture warm process air then leaves the drying chamber 3 and is passed in the process air duct 2 via an air-air heat exchanger 18 on to the heat sink 6 in the form of an evaporator 6 of the heat pump 6,7,8,9.
  • warm process air which is laden with moisture, cools off as moisture separates in the form of condensate. This is collected in a condensate tank, not shown here.
  • the cooled and dehumidified process air is then in turn supplied to the condenser 7, whereby the process air circuit is closed.
  • the vaporized in the evaporator 6 refrigerant of the heat pump is passed through the compressor 8 to the condenser 7.
  • the refrigerant liquefies with release of heat to the air in the process air channel 2.
  • the present in liquid form refrigerant is passed through the throttle 9 in turn to the evaporator 6, whereby the circuit is closed.
  • a thermal switch 16 is integrated in the second circuit 15 of the second heating stage 13 of the heater 4. In this case, the thermal switch 16 is switched due to the measured at an output 17 of the evaporator 6 temperature.
  • the control of the heater 4 is performed in the controller 10 by a relay 10.
  • the air used for cooling in the air-to-air heat exchanger 18 is taken from the room air, which is conveyed via a second fan 21 in a cooling air duct 19.
  • a motor 20 takes over both the operation of the drying chamber 3 designed as a rotatable drum 3 and of the first blower 5 and the second blower 21.
  • a third blower 22 can cool the compressor 8 in the embodiment shown in FIG.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Detail Structures Of Washing Machines And Dryers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wäschetrockner (1) mit einer Trocknungskammer (3) für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkanal (2), in dem sich eine Heizung (4) zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines ersten Gebläses (5) über die zu trocknenden Gegenstände in der Trocknungskammer (3) geführt werden kann, und einem Wärmepumpe (6,7,8,9) mit einer Wärmesenke (6), einer Wärmequelle (7) und einer Wärmetransporteinrichtung (8,9), sowie einer Steuerung (10), wobei die Heizung (4) eine zweistufige Heizung mit einer ersten Heizstufe (12) in einem ersten Stromkreis (14) und einer zweiten Heizstufe (13) in einem hierzu parallelen zweiten Stromkreis ist, und wobei im ersten Stromkreis (14) oder im zweiten Stromkreis (15) ein Thermoschalter (16) angeordnet ist, der mit der Wärmepumpe (6,7,8,9) thermisch gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb dieses Wäschetrockners (1).

Description

Wäschetrockner mit Wärmepumpe und Heizung sowie Verfahren zu seinem Betrieb
Die Erfindung betrifft einen Wäschetrockner mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines ersten Gebläses über die zu trocknenden Gegenstände in der Trocknungskammer geführt werden kann, und einer Wärmepumpe mit einer Wärmesenke, einer Wärmequelle und einer Wärmetransporteinrichtung, sowie einer Steuerung, sowie ein bevorzugtes Verfahren zu seinem Betrieb.
Ein herkömmlicher Wäschetrockner, ob mit oder ohne Wärmepumpe als Mittel zur teilweisen Rückgewinnung der zum Trocknen der vorgelegten Wäsche eingesetzten Wärmeenergie, wird ausgeführt als Ablufttrockner oder Kondensationstrockner.
Beim Ablufttrockner wird Luft aus einer Umgebung des Wäschetrockners angesaugt, erwärmt und einmal zwecks Aufnahme von Feuchtigkeit über die zu trocknende Wäsche geleitet, und anschließend aus dem Wäschetrockner herausgeführt. Da sie mit Feuchtigkeit beladen ist, darf sie nicht einfach in ein Gebäude, in welchem der Wäschetrockner aufgestellt ist, sondern muss über einen Abluftschlauch oder dergleichen kontrolliert aus dem Gebäude abgeführt werden. Ein als Kondensationstrockner ausgeführter Wäschetrockner führt die zum Trocknen der Wäsche benutzte Prozessluft in einem geschlossenen Kreislauf, wo sie zyklisch beheizt und über die Wäsche geführt und dann abgekühlt wird, um die mitgeführte Feuchtigkeit zu verflüssigen und als Kondensat von der Prozessluft zu trennen, welche anschließend wieder beheizt und über die Wäsche geführt wird. Ein Kondensationstrockner, benötigt keinen Abluftschlauch und ist sehr beliebt zur Aufstellung in einem innen liegenden Bad oder einer innen liegenden Waschküche auch in einem größeren Wohnkomplex.
Im Kondensationstrockner (im Folgenden auch kurz als „Trockner" bezeichnet) wird die Prozessluft durch ein Gebläse über eine Heizeinrichtung in eine feuchte Wäschestücke enthaltende, rotierende Trommel als Trocknungskammer geleitet. Die heiße Luft nimmt
Feuchtigkeit aus den zu trocknenden Wäschestücken auf. Nach Durchgang durch die Trommel wird die nun feuchte Prozessluft in einen Wärmetauscher oder eine andere Wärmesenke geleitet, dem oder der in der Regel ein Flusenfilter zum Auffangen von Flusen, das sind feine schwebende Gewebeteilchen, welche die Prozessluft der zu trocknenden Wäsche entreißt, vorgeschaltet ist. In dem Wärmetauscher (z.B. Luft-Luft- Wärmetauscher) oder der Wärmesenke wird die feuchte Prozessluft abgekühlt, so dass das in der feuchten Prozessluft enthaltene Wasser kondensiert. Das kondensierte Wasser wird anschließend in der Regel in einem geeigneten Behälter gesammelt. Die abgekühlte und getrocknete Luft wird erneut der Heizeinrichtung und anschließend der Trommel zugeführt.
Jeder der soeben beschriebenen Trocknungsprozesse ist energieintensiv bei dem Abführen des erwärmten und mit Feuchtigkeit beladenen Luftstroms vom Ablufttrockner nach einmaligem Durchgang durch die feuchten Wäschestücke oder beim Kondensationstrockner, in dem ein durch einen Kühlluftstrom oder dergleichen gekühlter Wärmetauscher verwendet wird, da die bei der Kühlung der Prozessluft im Wärmetauscher entnommene Wärme im Kühlluftstrom abgeführt wird und so dem Trocknungsprozess verloren geht. Durch Einsatz einer Wärmepumpe statt des Wärmetauschers lässt sich ein solcher Energieverlust deutlich reduzieren. Bei einem mit einer Wärmepumpe ausgestatteten Kondensationstrockner erfolgt die Kühlung der warmen, mit Feuchtigkeit beladenen Prozessluft im Wesentlichen in einer Wärmesenke der Wärmepumpe, zum Beispiel einem Verdampfer für ein in einer Wärmetransporteinrichtung in einem Kreislauf geführtes Arbeitsmittel, wo die übertragene Wärme zur Verdampfung des Arbeitsmittels verwendet wird. Das aufgrund der Erwärmung verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe wird über einen Kompressor in der Wärmetransporteinrichtung einem Verflüssiger für das Arbeitsmittel, welcher als Wärmequelle fungiert, zugeführt, wo aufgrund der Kondensation des gasförmigen Arbeitsmittels Wärme freigesetzt wird, die zum Aufheizen der Prozessluft vor Eintritt in die Trommel verwendet wird. In dieser Wärmepumpe schließt sich der Kreislauf des Arbeitsmittels, indem dieses in der Wärmetransporteinrichtung über eine Drossel, wo es auf einen erniedrigten Binnendruck entspannt wird, zurück zum Verdampfer gelangt. Andere Arten der Wärmepumpe sind bekannt.
In der DE 40 23 000 C2 ist ein Wäschetrockner mit einer Wärmepumpe der vorhin beschriebenen Art bekannt, bei dem im Prozessluftkanal zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer eine Zuluftöffnung angeordnet ist, die mit einer steuerbaren Verschlusseinrichtung verschließbar ist.
In der DE 197 38 735 C2 ist ein Kondensationstrockner mit einem geschlossenen Trocknungsluftkreis beschrieben, der ebenfalls mit einer Wärmepumpe ausgerüstet ist. Die Wärmepumpe ist nach dem Absorberprinzip ausgebildet, wobei der Absorber einen dritten Wärmetauscher bildet, dessen Primärkreis vom Kühlmittel durchströmt ist und über dessen Sekundärkreis die vom zweiten Wärmetauscher abströmende Trocknungsluft wieder dem Sekundärkreis des ersten Wärmetauschers zugeführt ist.
In vielen bekannten Wärmepumpen von Wäschetrocknern kommen Kompressoren für zyklisch verdampfte und verflüssigte Arbeitsmittel zur Anwendung. Diese arbeiten in der Regel optimal in bestimmten Temperaturbereichen. Problematisch bei der Anwendung eines solchen Kompressors im Kondensationstrockner sind die meist hohen Temperaturen im Verflüssiger, die prozessbedingt dazu führen, dass der Kompressor abgeschaltet werden muss und/oder sich der Wirkungsgrad der Wärmepumpe verschlechtert. Dieses Problem ist noch größer, wenn der Kompressor durch eine zusätzliche konventionelle Heizung, insbesondere elektrische Widerstandsheizung, im Prozessluftkreis unterstützt wird, um eine schnellere Aufheizung der Prozessluft und/oder kürzere Trocknungszeiten zu erreichen. Eine Reduzierung der Temperaturen in der Wärmepumpe, beispielsweise durch Verwendung eines zusätzlichen Gebläses zur Erzeugung eines kühlenden Luftstroms, ist daher häufig erforderlich.
Der üblicherweise eingesetzte Luft-Luft-Wärmetauscher - im Kreuzbetrieb oder im Gegenstrombetrieb betrieben - und die elektrische Heizung sind im Allgemeinen komplett durch eine Wärmepumpe ersetzt. Dadurch können Verbesserungen der im Wirkungsgrad von 20 % bis 50 % erreicht werden. Bei einem entsprechenden Trockner ist ein sehr energiesparendes Trocknen möglich. Eine rasche Trocknung kann damit im Allgemeinen aber nicht realisiert werden. Weiterhin sind konventionelle Trockner bekannt, die zwar meist sehr schnell feuchte Wäschestücke trocknen können, aber deshalb auch meist einen sehr hohen Energieverbrauch haben.
Es gibt zudem Trockner, bei denen eine Wärmepumpe mit einem kleinen Kompressor bzw. einem kleinen Kältekreislauf eingesetzt wird, wobei eine fehlende Heiz- oder Kühlleistung durch eine elektrische Widerstandsheizung oder einen Luft-Luft- Wärmetauscher ergänzt ist. Ein derartiger Trockner kann entweder nur mit der Wärmepumpe, mit der Wärmepumpe und der elektrischen Widerstandsheizung oder mit der Widerstandsheizung und/oder dem Luft-Luft-Wärmetauscher betrieben werden.
Aufgabe der Erfindung war daher die Bereitstellung eines Wäschetrockners mit einer Wärmepumpe, bei dem auch eine herkömmliche Steuerung verwendet werden kann und sich ein zusätzliches Relais für die Wärmepumpe erübrigt. Vorzugsweise soll im Trockner auch leicht eine vorgegebene optimale Arbeitsmitteltemperatur eingestellt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch einen Wäschetrockner sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wäschetrockners und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in entsprechenden abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. Bevorzugten Weiterbildungen des Wäschetrockners entsprechen bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens und umgekehrt auch dann, wenn darauf hierin nicht besonders hingewiesen ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Wäschetrockner mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines ersten Gebläses über die zu trocknenden Gegenstände in der Trocknungskammer geführt werden kann, und einer Wärmepumpe mit einer Wärmesenke, einer Wärmequelle und einer Wärmetransporteinrichtung, sowie einer Steuerung, wobei die Heizung eine zweistufige Heizung mit einer ersten Heizstufe in einem ersten Stromkreis und einer zweiten Heizstufe in einem hierzu parallelen zweiten Stromkreis ist, wobei im ersten Stromkreis oder im zweiten Stromkreis ein Thermoschalter angeordnet ist, der mit der Wärmepumpe thermisch gekoppelt ist.
Erfindungsgemäß kann für den Wäschetrockner mit Wärmepumpe eine Steuerung für einen Wäschetrockner ohne Wärmepumpe, die im Allgemeinen für eine zweistufige Heizung ausgelegt ist, verwendet werden. Das für den Trockner mit der Wärmepumpe eigentlich fehlende Relais ist durch die erfindungsgemäße Verschaltung der Heizung und der Wärmepumpe entbehrlich; alle Komponenten des Wäschetrockners an die Steuerung angekoppelt und bestimmungsgemäß in die Regelung des Trocknungsprozesses einbezogen werden.
Die Verwendung einer einstufigen statt der zu bevorzugenden zweistufigen Heizung, um ein Relais auf der Steuerung für die Wärmepumpe frei zu machen, ist ebenfalls nicht nötig. Somit entfällt ein erheblicher Nachteil aufgrund dessen, dass die einstufige Heizung im Parallelbetrieb mit der Wärmepumpe nur eine relativ geringe Leistung haben könnte und mit einem entsprechenden Trockner somit kein „Schnellprogramm", bei dem die Trocknung ohne Zuhilfenahme einer Wärmepumpe abzulaufen hätte, durchgeführt werden könnte. Eine einstufige Heizung mit hoher Heizleistung (z.B. von 1800 W oder mehr) aber könnte aufgrund der zu einem Betrieb mit Ein-Aus-Taktung zwecks Leistungsregelung notwendigen vielen Schaltzyklen und der daraus resultierenden Probleme aufgrund einer Rückwirkung mit dem Stromnetz nicht eingesetzt werden.
Entbehrlich ist erfindungsgemäß auch eine Parallelschaltung der Wärmepumpe mit dem Motor für den Antrieb der Trocknungskammer als Alternative zu einer einstufigen Heizung. Dabei würde bei jedem Anhalten und/oder Reversieren des Motors auch die Wärmepumpe jedes Mal ab- und zugeschaltet. Außerdem könnte auch bei einer solchen Konfiguration kein Schnellprogramm durchgeführt werden, da eine Überhitzung der Wärmepumpe befürchtet werden müsste.
Der erfindungsgemäße Wäschetrockner kann ausgeführt sein als Kondensations- oder Ablufttrockner im Sinne der obigen Beschreibung. Neben der Konfiguration des Kondensationstrockners ist insbesondere eine Konfiguration eines Ablufttrockners denkbar, bei der mittels der Wärmepumpe ein Teil der vorhandenen Energie aus dem Strom der Abluft zurückgewonnen wird, wobei allerdings in Kauf zu nehmen ist, dass es in der solchermaßen abgekühlten Abluft zur Auskondensation von Feuchtigkeit kommt, wofür entsprechend Sorge zu tragen wäre. Es ist auch ein Wäschetrockner in einer Mischform denkbar, bei dem Prozessluft nach der Beaufschlagung der zu trocknenden Wäschestücke zum Teil abgeführt und zum Teil zu den Wäschestücken rezirkuliert wird. Erfindungsgemäß kommt es weniger auf Einzelheiten der Führung der Prozessluft und der eigentlichen Steuerung des Trocknungsvorgangs sowie dazu eventuell nötige Vorrichtungen und Maßnahmen an; mehr liegt daran, dass die vorhandenen Komponenten so arrangiert und verschaltet sind, dass die Steuerung des Wäschetrockners und aller seiner Komponenten mittels einer einigermaßen einfachen Steuereinrichtung erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wärmesenke ein Verdampfer für ein Arbeitsmittel und die Wärmequelle ein Verflüssiger für das Arbeitsmittel, und umfasst die Wärmetransporteinrichtung einen Kompressor und eine Drossel für das Arbeitsmittel. Dieses Arbeitsmittel ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe umfassend die bekannten Kältemittel R134a, R152a, R290, R407C, R410A und R744. R134a und R152a sind fluorierte Kohlenwasserstoffe (Derivate des Äthans); R407C und R410A sind Mischungen solcher Verbindungen. R290 ist Propan, welches zwar relativ leicht entflammbar, zum Einsatz in einem Wäschetrockner aufgrund seiner spezifischen Kombination vorteilhafter physikalischer Eigenschaften und sehr guter Umweltverträglichkeit durchaus bevorzugbar ist. R744 ist Kohlendioxid, welches zwar eine für die hier betrachtete Anwendung sehr niedrige kritische Temperatur hat und nur mit speziellen Maßnahmen und Apparaturen verwendbar ist; es zeichnet sich allerdings aus durch seine völlige Unbrennbarkeit neben seiner sehr guten Umweltverträglichkeit.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform dieses Wäschetrockners weist die erste Heizstufe eine kleinere Leistung auf als die zweite Heizstufe. Hierbei weist die erste Heizstufe vorzugsweise eine Leistung im Bereich von 200 bis 600 Watt, vorzugsweise von 300 bis 500 Watt, auf und die zweite Heizstufe eine Leistung im Bereich von 1000 bis 1800 Watt, vorzugsweise im Bereich von 1200 bis 1600 Watt.
Erfindungsgemäß ist es auch bevorzugt, dass der Thermoschalter im zweiten Stromkreis angeordnet ist.
Überdies ist es bevorzugt, wenn der Thermoschalter an der Wärmetransporteinrichtung, insbesondere am Ausgang des Kompressors, oder an der Wärmesenke, insbesondere am Ausgang des Verdampfers, angeschlossen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wäschetrockners schaltet der Thermoschalter beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts Tmax für eine Temperatur in der Wärmepumpe und öffnet den ersten Stromkreis oder den zweiten Stromkreis. Bei einer zur vorigen Ausführungsform alternativen oder dieser auch zusätzlichen bevorzugten Ausführungsform schaltet der Thermoschalter beim Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalwerts Tmιn für eine Temperatur in der Wärmepumpe und schließt den geöffneten Stromkreis, d.h. den ersten Stromkreis oder den zweiten Stromkreis.
Erfindungsgemäß ist es weiter bevorzugt, wenn sich das erste Gebläse im Prozessluftkanal zwischen der Wärmequelle, insbesondere dem Verflüssiger, und der Heizung befindet.
In einer ferner bevorzugten Ausführungsform befindet sich im Prozessluftkanal und/oder einem Kühlluftkanal ein Luft-Luft-Wärmetauscher. Der Luft-Luft-Wärmetauscher kann insbesondere zu einer zusätzlichen Kühlung der mit Feuchtigkeit beladenen Luft und der Kondensation der in ihr enthaltenen Feuchtigkeit verwendet werden. Vorzugsweise wird im Luft-Luft-Wärmetauscher aber die Wärme der Prozessluft aus der Trocknungskammer für eine zusätzliche Aufheizung der die Trocknungskammer anströmenden Prozessluft herangezogen. Hierbei kann sich vorzugsweise der Luft-Luft-Wärmetauscher im Prozessluftkanal ausgehend von einem Prozesslufteingang im Aufstellraum des Trockners vor der Wärmesenke der Wärmepumpe, zwischen der Wärmesenke und einem erstem Gebläse oder zwischen einem solchen ersten Gebläse und der Heizung befinden.
In einer außerdem bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich in einem Kühlluftkanal ein Luft-Luft-Wärmetauscher und ein zweites Gebläse.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform ist der Luft-Luft-Wärmetauscher abnehmbar. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein abnehmbarer Wärmetauscher leichter von Flusen gereinigt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Wäschetrockners mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkanal, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines ersten Gebläses über die zu trocknenden Gegenstände in der Trocknungskammer geführt werden kann, und einem Wärmepumpe mit einer Wärmesenke, einer Wärmequelle und einer Wärmetransporteinrichtung, sowie einer Steuerung, wobei die Heizung eine zweistufige Heizung mit einer ersten Heizstufe in einem ersten Stromkreis und einer zweiten Heizstufe in einem hierzu parallelen zweiten Stromkreis ist, und wobei im ersten Stromkreis oder im zweiten Stromkreis ein Thermoschalter angeordnet ist, der mit der Wärmepumpe thermisch gekoppelt ist, bei welchem Verfahren die Heizung mit der ersten Heizstufe und der zweiten Heizstufe betrieben wird und der Thermoschalter beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts Tmax für eine Temperatur in der Wärmepumpe schaltet und den ersten Stromkreis oder den zweiten Stromkreis öffnet.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, dass die erste Heizstufe eine kleinere Leistung aufweist als die zweite Heizstufe. Hierbei weist die erste Heizstufe vorzugsweise eine Leistung im Bereich von 200 bis 600 Watt, insbesondere 400 bis 800 Watt, auf und die zweite Heizstufe eine Leistung im Bereich von 1000 bis 1800 Watt, insbesondere von 1200 bis 1600 Watt.
Überdies ist beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass der Thermoschalter im zweiten Stromkreis angeordnet ist.
Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Wäschetrockners heizt sich beispielsweise bei einem gemäß der Erfindung als Standardbetriebsweise („Standardprogramm") vorgesehenen Trocknungsverfahren (Verwendung von Heizung, Luft-Luft-Wärmetauscher und Wärmepumpe) der Kältekreislauf auf. Nach Erreichen einer Temperatur für die Auslösung des Thermoschalters, beispielsweise die Schalttemperatur Tmax, wird eine der beiden Heizstufen, vorzugsweise die mit der größeren Heizleistung, ausgeschaltet. Der Trocknungsprozess läuft dann nur noch mit der einen Heizstufe bzw. Heizleistung ab. Der Kältekreislauf ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass die Wärmepumpe an der Stelle, an der sich der Temperatursensor befindet, die Schalttemperatur Tmax nicht mehr unterschreitet. Dadurch ergibt sich eine schnelle Aufheizung der Prozessluft.
Bei einem gemäß der Erfindung als „Schnellprogramm" vorgesehenen
Trocknungsverfahren, bei dem nur die Heizung, aber keine Wärmepumpe verwendet wird, bleibt der Kältekreislauf kalt. Der Thermoschalter und damit der erste und der zweite Stromkreis bleiben geschlossen, so dass mit beiden Heizstufen zusammen erhitzt wird, die Prozessluft also mit maximaler Heizleistung erhitzt wird.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass ein Wäschetrockner mit einer Wärmepumpe, einer Heizung und einem Luft-Luft-Wärmetauscher sehr effizient betrieben werden kann. Es kann hierbei eine für Wäschetrockner bekannte Steuerung verwendet werden, so dass sich die Entwicklung einer neuen Steuerung erübrigt. Überdies gibt es beim Betrieb des erfindungsgemäßen Wäschetrockners weniger Probleme hinsichtlich einer Rückwirkung auf das Stromnetz beim Schalten einer Heizstufe mit einer hohen Heizleistung.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels für den erfindungsgemäßen Wäschetrockner und ein diesen Trockner einsetzendes Verfahren. Dabei wird auf Figur 1 Bezug genommen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Prozessluftkreises und einer Wärmepumpe 6,7,8,9 für den Wäschetrockner 1 , welcher vorliegend als Kondensationstrockner 1 ausgestaltet ist. Darin wird Prozessluft in einem Kreislauf einer Wärmetransporteinrichtung 8,9 umfassend den Kompressor 8 und die Drossel 9 geführt. Die Prozessluft wird im Verflüssiger 7 als Wärmequelle 7 der Wärmepumpe 6,7,8,9 erwärmt und mittels eines ersten Gebläses 5 zu einer Heizung 4 mit einer ersten Heizstufe 12 in einem ersten Stromkreis 14 und einer zweiten Heizstufe 13 in einem hierzu parallelen Stromkreis 15 befördert, wo sie weiter erwärmt wird. Die erwärmte Prozessluft tritt in die Trocknungskammer 3 ein, wo sie hier nicht gezeigte feuchte Wäschestücke unter Aufnahme von Feuchtigkeit trocknen kann. Die mit Feuchtigkeit beladene warme Prozessluft verlässt dann die Trocknungskammer 3 und wird im Prozessluftkanal 2 über einen Luft-Luft-Wärmetauscher 18 weiter zur Wärmesenke 6 in Form eines Verdampfers 6 der Wärmepumpe 6,7,8,9 geleitet. Hier kühlt sich mit Feuchtigkeit beladene warme Prozessluft unter Abscheidung der Feuchtigkeit in Form von Kondensat ab. Dieses wird in einem hier nicht gezeigten Kondensatbehälter aufgefangen. Die gekühlte und entfeuchtete Prozessluft wird dann wiederum dem Verflüssiger 7 zugeführt, wodurch der Prozessluftkreislauf geschlossen ist. Das im Verdampfer 6 verdampfte Kältemittel der Wärmepumpe wird über den Kompressor 8 zum Verflüssiger 7 geleitet. Im Verflüssiger 7 verflüssigt sich das Kältemittel unter Wärmeabgabe an die Luft im Prozessluftkanal 2. Das nun in flüssiger Form vorliegende Kältemittel wird über die Drossel 9 wiederum zum Verdampfer 6 geleitet, wodurch der Kreislauf geschlossen ist.
Ein Thermoschalter 16 ist in den zweiten Stromkreis 15 der zweiten Heizstufe 13 der Heizung 4 integriert. Hierbei wird der Thermoschalter 16 aufgrund der an einem Ausgang 17 des Verdampfers 6 gemessenen Temperatur geschaltet. Die Regelung der Heizung 4 wird in der Steuerung 10 durch ein Relais 10 durchgeführt.
Die zur Kühlung im Luft-Luft-Wärmetauscher 18 verwendete Luft wird der Raumluft entnommen, die über ein zweites Gebläse 21 in einem Kühlluftkanal 19 befördert wird.
Ein Motor 20 übernimmt sowohl den Betrieb der als drehbare Trommel 3 ausgeführten Trocknungskammer 3 sowie des ersten Gebläses 5 und des zweiten Gebläses 21. Ein drittes Gebläse 22 kann bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform den Kompressor 8 kühlen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Wäschetrockner (1 ) mit einer Trocknungskammer (3) für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkanal (2), in dem sich eine Heizung (4) zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines ersten
Gebläses (5) über die zu trocknenden Gegenstände in der Trocknungskammer (3) geführt werden kann, und einer Wärmepumpe (6,7,8,9) mit einer Wärmesenke (6), einer Wärmequelle (7) und einer Wärmetransporteinrichtung (8,9), sowie einer Steuerung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung (4) eine zweistufige Heizung mit einer ersten Heizstufe (12) in einem ersten Stromkreis (14) und einer zweiten Heizstufe (13) in einem hierzu parallelen zweiten Stromkreis ist, wobei im ersten Stromkreis (14) oder im zweiten Stromkreis (15) ein Thermoschalter (16) angeordnet ist, der mit der Wärmepumpe (6,7,8,9) thermisch gekoppelt ist.
2. Wäschetrockner (1 ) nach Anspruch 1 , bei die Wärmesenke (6) ein Verdampfer (6) für ein Arbeitsmittel und die Wärmequelle (7) ein Verflüssiger (7) für das Arbeitsmittel ist , und die Wärmetransporteinrichtung (8,9) einen Kompressor (8) und eine Drossel(9) für das Arbeitsmittel umfasst.
3. Wäschetrockner (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Heizstufe (12) eine kleinere Leistung aufweist als die zweite Heizstufe (13).
4. Wäschetrockner (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Heizstufe (12) eine Leistung im Bereich von 200 bis 600 Watt aufweist und die zweite Heizstufe (13) eine Leistung im Bereich von 1000 bis 1800 Watt.
5. Wäschetrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoschalter (16) im zweiten Stromkreis (15) angeordnet ist.
6. Wäschetrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoschalter (16) an der Wärmetransporteinrichtung (8,9) oder an der Wärmesenke (6) angeschlossen ist.
7. Wäschetrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoschalter (16) beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts Tmax für eine Temperatur in der Wärmepumpe (6,7,8,9) schaltet und den ersten Stromkreis (14) oder den zweiten Stromkreis (15) öffnet.
8. Wäschetrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoschalter (16) beim Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalwerts Tmm für eine Temperatur in der Wärmepumpe (6,7,8,9) schaltet und den ersten Stromkreis (14) oder den zweiten Stromkreis (15) schließt.
9. Wäschetrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Gebläse (5) im Prozessluftkanal (2) zwischen der Wärmequelle (7) und der Heizung (4) befindet.
10. Wäschetrockner (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Prozessluftkanal (2) und/oder einem Kühlluftkanal (19) ein Luft-Luft- Wärmetauscher (18) befindet.
1 1. Wäschetrockner (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Luft- Luft-Wärmetauscher (18) und ein zweites Gebläse (21 ) in einem Kühlluftkanal (19) befinden.
12. Verfahren zum Betrieb eines Wäschetrockners (1 ) mit einer Trocknungskammer (3) für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkanal (2), in dem sich eine Heizung (4) zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines ersten Gebläses (5) über die zu trocknenden Gegenstände in der Trocknungskammer (3) geführt werden kann, und einem Wärmepumpe (6,7,8,9) mit einer Wärmesenke (6), einer Wärmequelle (7) und einer Wärmetransporteinrichtung (8,9), sowie einer Steuerung (10), wobei die Heizung (4) eine zweistufige Heizung mit einer ersten Heizstufe (12) in einem ersten Stromkreis (14) und einer zweiten
Heizstufe (13) in einem hierzu parallelen zweiten Stromkreis ist, und wobei im ersten Stromkreis (14) oder im zweiten Stromkreis (15) ein Thermoschalter (16) angeordnet ist, der mit der Wärmepumpe (6,7,8,9) thermisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung (4) mit der ersten Heizstufe (12) und der zweiten
Heizstufe (13) betrieben wird und der Thermoschalter (16) beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts Tmax für eine Temperatur in der Wärmepumpe (6,7,8,9) schaltet und den ersten Stromkreis (14) oder den zweiten Stromkreis (15) öffnet.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Heizstufe (12) eine kleinere Leistung aufweist als die zweite Heizstufe (13).
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Heizstufe (12) eine Leistung im Bereich von 200 bis 600 Watt aufweist und die zweite Heizstufe (13) eine Leistung im Bereich von 1000 bis 1800 Watt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoschalter (16) im zweiten Stromkreis (15) angeordnet ist.
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