EP2734667B1

EP2734667B1 - Verfahren zum betreiben eines wärmepumpentrockners

Info

Publication number: EP2734667B1
Application number: EP12731471.4A
Authority: EP
Inventors: Hasan Gökcer ALBAYRAK; Sven Baumgarten; David Paul Michaud; Rudolf Seidl; Jörg SKRIPPEK
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: WO2013010804A2; DE102011079449A1; PL2734667T3; WO2013010804A3; EP2734667A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpentrockners, insbesondere Umluft-Wärmepumpentrockners, so, dass ein sich ankündigender oder bereits eingetretener Fehler im Betrieb erkennbar ist. Die Erfindung betrifft ferner einen zum Durchführen des Verfahrens ausgestalteten Wärmepumpentrockner.
Umluft-Wärmewäschetrocknungsgeräte weisen typischerweise einen Wäschebehandlungsraum auf, welcher an einen umlaufenden Prozessluftkanal angeschlossen ist, so dass der Wäschebehandlungsraum und Prozessluftkanal einen geschlossenen Prozessluft-Kreislauf bilden, in dem Prozessluft umgewälzt wird. Zum Umwälzen der Prozessluft ist in dem Prozessluftkanal ein Gebläse vorgesehen. Strömungstechnisch vor dem Wäschebehandlungsraum befindet sich eine Heizung, welche die in den Wäschebehandlungsraum strömende Prozessluft aufheizt, so dass sie in dem Wäschebehandlungsraum befindliche Wäsche aufwärmt. Noch feuchte Wäsche gibt dabei Feuchtigkeit an die Prozessluft ab, welche als feucht-warme Prozessluft aus dem Wäschebehandlungsraum austritt. Strömungstechnisch hinter dem Wäschebehandlungsraum befindet sich in dem Prozessluftkanal eine Kondensationseinrichtung, welche die feucht-warme Prozessluft abkühlt, worauf diese auskondensiert. Die nun auskondensierte kühle Prozessluft wird zu der Heizung befördert, dort aufgeheizt und wieder in den Wäschebehandlungsraum geführt.
Bei einem energetisch besonders sparsam arbeitenden Umluft-Wärmepumpentrockner ist anstelle einer dedizierten Heizung und einer dedizierten Kondensationseinrichtung eine Wärmepumpe vorgesehen. Die Wärmepumpe arbeitet als Wärmerückgewinnungsaggregat und weist mindestens einen Verdampfer, einen Kondensator oder Verflüssiger, einen Kompressor oder Verdichter und eine Entspannungseinrichtung auf. Der Verdampfer übernimmt die Funktion der Kondensationseinrichtung und der Verflüssiger die Funktion der Heizung. Folglich ist der Verdampfer an einem wärmeren Teil des Prozessluftkreislaufs angeordnet und mit diesem thermisch gekoppelt, und der Verflüssiger befindet sich an einem kälteren Teil des Prozessluftkreislaufs und ist mit diesem thermisch gekoppelt. Die thermische Kopplung kann z.B. über einen Kühlmittel/Prozessluft-Wärmetauscher erreicht werden. Über die Wärmepumpe bzw. dessen Kältemittel wird von dem Verdampfer Wärme der Prozessluft aufgenommen und an den Verflüssiger abgegeben, und von dem Verflüssiger an die Prozessluft abgegeben. Der Wärmetransport in der Wärmepumpe geschieht dabei im Wesentlichen durch ein Kältemittel, dass in einem durch die Wärmepumpe gebildeten Kältekreislauf strömt.
Es ist für Umluft-Wärmepumpentrockner bekannt, dass ein eingeschränkter oder blockierter Prozessluftkanal mittels einer Temperaturdifferenz der Prozessluft an unterschiedlichen Positionen erkennbar ist. Die Temperaturdifferenz kann beispielsweise zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Wäschebehandlungsraums, des Verflüssigers usw. abgefühlt werden. Dazu werden zwei Temperatursensoren benötigt, was vergleichsweise aufwändig und teuer ist.
Aus DE 10 2005 041 145 A1 offenbart einen Wäschetrockner beschrieben, bei welchem die zum Trocknen der Wäsche verwendete warme Luft unter Verwendung eines Wärmepumpenheizsystems erwärmt wird. Das Wärmepumpenheizsystem enthält einen Verdichter mit veränderbarer Leistung. Die Leistung des Verdichters kann in Abhängigkeit von einer Temperatur eines Kältemittels eingestellt werden.
DE 10 2008 041 019 A1 beschreibt betrifft einen Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer für die zu trocknenden Gegenstände, einem Prozessluftkreis, einem ersten Gebläse im Prozessluftkreis, einer Wärmepumpe, in der ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drossel, sowie einem Temperaturfühler zum Messen einer Temperatur des Kältemittels, und einer Steuerung, wobei die Steuerung erste Mittel zum Vergleich einer Temperatur des Kältemittels mit einer für das Kältemittel in der Steuerung gespeicherten oberen Grenztemperatur; zweite Mittel für das temperaturbasierte Ausschalten des Kompressors und für das Einschalten des Kompressors nach Ablauf eines Verzögerungszeitraums jeweils nach einem Abschalten; eine Zählvorrichtung zur Ermittlung einer Anzahl n an Fällen, in denen der Kompressor ausgeschaltet wird, welche Zählvorrichtung in jedem Fall eines Ausschaltens inkrementiert wird; und dritte Mittel zum Vergleich der Anzahl n mit einer in der Steuerung gespeicherten vorgegebenen Grenzanzahl und zur Auswertung der Differenz in Hinblick auf das Vorhandensein eines unzulässigen Betriebszustands umfasst.
DE 10 2007 016 077 A1 offenbart einen Kondensationstrockner mit einer Trocknungskammer für zu trocknende Gegenstände, einem Prozessluftkreis, in dem sich eine Heizung zur Erwärmung der Prozessluft befindet und die erwärmte Prozessluft mittels eines ersten Gebläses über die zu trocknenden Gegenstände führbar ist, einem Luft-Luft-Wärmetauscher und einem Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Verflüssiger, wobei der Wärmepumpenkreis und die Heizung eingerichtet sind, um mit einer Heizleistung im Prozessluftkreis zu wirken, ist eine Steuer- und Regeleinheit vorgesehen, durch welche die Heizleistung abhängig von zumindest einem Parameter des Wärmepumpenkreises regelbar ist. Eine Möglichkeit ist dadurch gegeben, dass der Parameter als Leistungsaufnahme des Kompressors erfasst wird. Zu diesem Zweck können entsprechende Daten der Energieversorgung des Kompressors durch die Steuer- und Regeleinheit erfasst werden, wozu gegebenenfalls ohnehin vorhandene Sensorik benutzt werden kann, und entsprechend ausgewertet werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weniger aufwändige Methode zum Erkennen eines Fehlerzustands, insbesondere eines Zusetzens eines ProzessluftKreislaufs, eines Wärmepumpentrockners, insbesondere Umluft-Wärmepumpentrockners, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpentrockners, wobei mindestens ein Betriebsparameter eines Verdichters einer Wärmepumpe auf eine Änderung hin überwacht wird. Dieser Wärmepumpentrockner macht sich zunutze, dass sich eine Störung einer Zirkulation der Prozessluft in dem Prozessluftkreislauf an dem Verdichter bemerkbar macht. Es hat sich zusätzlich gezeigt, dass sich auch eine Störung einer Zirkulation eines Kältemittels in der Wärmepumpe an dem Verdichter bemerkbar macht. Um diese Störung(en) zu erkennen, brauchen nur die ohnehin überwachten oder ohne weiteren apparativen Aufwand überwachbaren Betriebsparameter des Verdichters betrachtet zu werden. So kann insbesondere auf dedizierte Sensoren verzichtet werden. Das Verfahren dient insbesondere zum Erkennen eines Fehlerfalls.
Der Wärmepumpentrockner kann insbesondere ein Haushaltsgerät sein (z.B. auch als "weiße Ware" bezeichnet). Der Wärmepumpentrockner kann ein Waschtrockner oder ein reiner Wäschetrockner sein. Der Wärmepumpentrockner kann insbesondere ein Umluft-Wärmepumpentrockner sein, da dort die Wärmepumpe besonders effektiv arbeiten kann. Jedoch kann der Wärmepumpentrockner alternativ z.B. ein Abluft-Wärmepumpentrockner sein.
Der Wärmepumpentrockner kann insbesondere ein Wärmepumpentrockner wie eingangs beschrieben sein. Die Wärmepumpe kann insbesondere eine KompressionsWärmepumpe sein. Die Entspannungseinrichtung kann ein Expansionsventil (auch Drosselventil genannt) sein, z.B. ein regelbares Expansionsventil oder eine Kapillare mit einem festen Strömungsquerschnitt.
Unter einem Betriebsparameter des Verdichters kann insbesondere ein (unmittelbar) auf den Verdichter als solches bezogener Parameter verstanden werden, beispielsweise eine Drehzahl oder eine Leistung oder Leistungsaufnahme. Jedoch mag unter einem Betriebsparameter des Verdichters insbesondere kein Parameter verstanden werden, der nur mittelbar auf den Verdichter wirkt, wie eine Temperatur eines Kältemittels.
Der Verdichter kann insbesondere ein drehzahlsteuerbarer oder drehzahlregelbarer Verdichter sein.
Es ist eine bevorzugte Ausgestaltung, dass der Verdichter mit einer konstanten Drehzahl ω betrieben wird und eine elektrische Leistung P des Verdichters überwacht wird. Unter einer elektrischen Leistung kann insbesondere auch mindestens ein Parameter verstanden werden, aus welchem sich die Leistung ableiten lässt, beispielsweise ein Motorstrom eines Antriebsmotors des Verdichters bei konstanter Motorspannung. Die Bestimmung der elektrischen Leistung kann beispielsweise mittels einer Bestimmung eines Werts eines Stroms, welcher durch eine Statorwicklung des Antriebsmotors läuft, bestimmt werden.
Es ist eine alternative bevorzugte Ausgestaltung, dass der Verdichter mit einer konstanten elektrischen Leistung P betrieben wird und eine Drehzahl w des Verdichters überwacht wird. In beiden Betriebsarten kann eine (schnelle oder langsame) Änderung der Leistung P zur Erfassung eines sich ankündigenden oder bereits vorliegenden Fehlerfalls verwendet werden.
Es ist noch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass auf eine schnelle Veränderung des mindestens einen Betriebsparameters p hin überwacht wird. Dadurch kann insbesondere ein drohender oder eingetretener Fehler erkannt werden, welcher einen Betrieb des Wärmepumpentrockners in kurzer Zeit erheblich beeinträchtigt, einen weiteren Betrieb verhindern oder den Wärmepumpentrockner sogar schädigen kann, z.B. ein sofortiges Zusetzen des Prozessluftkanals oder ein Bruch in dem Kältekreislauf.
Es ist eine bevorzugte Weiterbildung, dass mittels einer Gradientenmethode auf die zeitliche Änderung des mindestens einen Betriebsparameters p hin überwacht wird. Dabei werden eine zeitliche Änderung eines oder mehrerer für eine bestimmte Betriebsart variabler Betriebsparameter p (z.B. die Drehzahl, die Leistung und/oder das Lastmoment) bestimmt und mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen. Insbesondere mag der mindestens eine Betriebsparameter p in regelmäßigen Zeitintervallen Δt erfasst werden und der Gradient Δp/Δt mit dem vorbestimmten Schwellwert verglichen werden. Die Gradientenmethode kann beispielsweise auch mit Mittelwerten des mindestens einen Betriebsparameters p über mehrere Zeitintervalle Δt durchgeführt werden.
Es ist noch eine bevorzugte Weiterbildung, dass mittels einer Integralmethode auf die Änderung hin überwacht wird. Dabei können insbesondere mehrere Werte des mindestens einen Betriebsparameters p zu unterschiedlichen Zeitpunkten t aufgenommen und zu einem Gesamtwert summiert oder integriert und der Gesamtwert mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen werden.
Es ist noch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung, dass auf ein Erreichen oder Durchschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts des mindestens einen Betriebsparameters p als solchen hin überwacht wird. Hierbei wird also nicht die zeitliche Änderung des mindestens einen Betriebsparameters p betrachtet, sondern der mindestens ein Betriebsparameter p selbst. Dies ergibt den Vorteil, dass sich auch ein langsam entwickelnder, z.B. sich über mehrere Betriebszyklen aufbauender, Fehlerfall erkennen lässt, beispielsweise ein langsames Zusetzen des Prozessluftkanals oder ein Haarriss in dem Kältekreislauf. Auch lassen sich so Fehler erkennen, die bereits zu Beginn eines Betriebszyklus vorhanden sind.
Es ist eine bevorzugte Ausgestaltung für den Fall, dass der Verdichter mit einer konstanten Drehzahl w betrieben wird, dass eine abnorme (nicht einem normalen, fehlerfreien Betriebsablauf entsprechende) Leistungserhöhung erkannt wird und folgend von dem Wärmepumpentrockners mindestens eine Aktion ausgelöst wird.
Die mindestens eine Aktion kann (mindestens) ein Hinweissignal auf eine behinderte Prozessluftzirkulation umfassen. Denn bei einem Zusetzen des Prozessluftkanals und damit einem verringerten Prozessluft-Volumenstrom wird eine Wärmeübertragung zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger verringert. Die sich so ergebende erhöhte Temperaturdifferenz zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger führt zu einer erhöhten Druckdifferenz zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Verdichters, was wiederum zu einer erhöhten Verdichtungslast führt. Folglich wird eine Leistungserhöhung benötigt, um die Drehzahl ω des Verdichters konstant zu halten.
Das Hinweissignal kann ein (z.B. optisches und/oder akustisches) Warnsignal für einen Nutzer sein. Das Warnsignal für den Nutzer kann beispielsweise auch einen Text mit einem Hinweis auf mögliche Ursachen und ggf. eine Fehlerbehebung (z.B. ein Wechseln eines Flusenfilters) umfassen.
Die mindestens eine Aktion kann auch mindestens eine Aktion umfassen, welche einen Betrieb des Wärmepumpentrockners beeinflusst, z.B. ein Ausschalten oder ein Schalten in einen Fehlermodus des Wärmepumpentrockners.
Mindestens eine Aktion kann also dann ausgelöst werden, falls sich eine elektrische Leistung P des Verdichters innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums Δt stärker erhöht als ein vorbestimmter (oberer) Schwellwert ΔPmax, d.h. ΔP/Δt = ΔPmax oder ΔP/Δt > ΔPmax (insbesondere für eine Erfassung einer schnellen Änderung). Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Aktion ausgelöst werden, falls eine Leistung P des Verdichters einen vorbestimmten oberen Schwellwert Pmax erreicht oder überschreitet, d.h. P = Pmax oder P > Pmax (insbesondere für eine Erfassung einer langsamen Änderung).
Auch ist es eine bevorzugte Ausgestaltung, für den Fall, dass der Verdichter mit einer konstanten Drehzahl ω betrieben wird, dass eine abnorme Leistungsverringerung erkannt wird und folgend eine mit einem Kältemittelverlust zusammenhängende Aktion ausgelöst wird. Denn es hat sich gezeigt, dass bei einem Verlust von Kühlmittel eine geringere Leistung benötigt wird, um die Drehzahl ω konstant zu halten. Die mindestens eine Aktion kann analog wie oben beschrieben ausgestaltet sein. Insbesondere mag das Warnsignal dem Nutzer einen Hinweis auf einen Kältemittelverlust geben und/oder einen Hinweis zur Benachrichtigung eines Kundendienstes geben oder eine solche Benachrichtigung selbst ausgeben, z.B. über das Internet bei einem vernetzten Wärmepumpentrockner. Insbesondere mag die mindestens eine Aktion z.B. ein Ausschalten oder ein Schalten in einen Fehlermodus des Wärmepumpentrockners umfassen, um einen Totalausfall des Wärmepumpentrockners und damit hohe Reparaturkosten zu vermeiden.
Insbesondere kann dann mindestens eine Aktion ausgelöst werden, falls sich eine Leistung P des Verdichters innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums Δt stärker erniedrigt als ein vorbestimmter (unterer) Schwellwert Pmin, d.h. ΔP/Δt = Pmin oder ΔP/Δt < ΔPmin (insbesondere für eine Erfassung einer schnellen Änderung). Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Aktion ausgelöst werden, falls eine Leistung P des Verdichters einen vorbestimmten Schwellwert Pmin erreicht oder unterschreitet, d.h. P = Pmin oder P < Pmin (insbesondere für eine Erfassung einer langsamen Änderung).
Es ist eine bevorzugte Ausgestaltung für den Fall, dass der Verdichter mit einer konstanten Leistung P betrieben wird, dass eine abnorme Drehzahlerniedrigung erkannt wird und folgend, z.B. analog wie bereits oben beschrieben, mindestens eine Aktion ausgelöst wird. Die mindestens eine Aktion kann eine Ausgabe mindestens eines Hinweissignals auf eine behinderte Prozessluftzirkulation umfassen.
Die mindestens eine Aktion kann also insbesondere ausgelöst werden, falls sich eine Drehzahl ω des Verdichters innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums Δt stärker erniedrigt als ein vorbestimmter (unterer) Schwellwert Δωmin, d.h. Δw/Δt = Δωmin oder Δω/Δt < Δωmin (insbesondere für eine Erfassung einer schnellen Änderung). Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Aktion ausgelöst werden, falls eine Drehzahl ω des Verdichters einen vorbestimmten Schwellwert ωmin erreicht oder unterschreitet, d.h. ω = ωmin oder ω < ωmin (insbesondere für eine Erfassung einer langsamen Änderung).
Es ist noch eine bevorzugte Ausgestaltung für den Fall, dass der Verdichter mit einer konstanten Leistung betrieben wird, dass eine abnorme Drehzahlerhöhung erkannt wird und folgend, z.B. analog wie bereits oben beschrieben, mindestens eine Aktion ausgelöst wird. Die mindestens eine Aktion kann eine Ausgabe mindestens eines Hinweissignals auf einen Kältemittelverlust umfassen.
Die mindestens eine Aktion kann also insbesondere ausgelöst werden, falls sich eine Drehzahl w des Verdichters innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums Δt stärker erhöht als ein vorbestimmter (oberer) Schwellwert Δωmax, d.h. Δω/Δt = Δωmax oder Δω/Δt > Δωmax (insbesondere für eine Erfassung einer schnellen Änderung). Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine Aktion ausgelöst werden, falls eine Drehzahl w des Verdichters einen vorbestimmten Schwellwert ωmax erreicht oder überschreitet, d.h. w = ωmax oder w > ωmax (insbesondere für eine Erfassung einer langsamen Änderung).
Anstelle oder zusätzlich zu der Drehzahl und/oder der Leistung kann allgemein auch ein Lastmoment T als ein Betriebsparameter verwendet werden, d.h., als ein einzuregelnder Betriebsparameter oder als ein zu überwachender Betriebsparameter.
Allgemein kann mindestens das Verfahren auch basierend auf der Integralmethode oder basierend auf irgendeiner weiteren geeigneten Methode ausgelöst werden.
Der mindestens eine Grenzwert kann abhängig von einem beliebig einstellbaren, aber dann zumindest zeitweise fest gewählten Betriebsparameter (z.B. einer konstanten Drehzahl oder Leistung) sein. Insbesondere können von dem Wärmepumpentrockner mehrere Grenzwerte in Abhängigkeit von mindestens einem anderen Betriebsparameter verwendet oder vorgehalten werden, z.B. in Form einer Tabelle oder Kennlinie. Beispielsweise können die Grenzwerte der Drehzahl ωmax bzw. Δωmax und/oder ωmin bzw. Δωmin abhängig von der aktuell eingeregelten Leistung sein, d.h. ωmax = ωmax(P), Δωmax = Δωmax(P), ωmin = ωmin(P) und/oder Δωmin = Δωmin(P). Analog können die Grenzwerte der Leistung P Pmax und/oder Pmin abhängig von der aktuell eingeregelten Drehzahl w sein, d.h. ΔPmax = ΔPmax(ω), Pmax = Pmax(ω), und/oder ΔPmin = ΔPmin(ω), Pmin = Pmin(ω). Allgemein können die Schwellwerte auch von anderen Betriebsparametern abhängig sein, z.B. von dem Lastmoment T, z.B. als ΔPmax = ΔPmax(ω,T) usw.
Die obigen Ausführungen zu einem Schwellwertvergleich anhand eines zeitlichen Gradienten und/oder eines Absolutwerts können für jeden geeigneten Betriebsparameter p durchgeführt werden.
Es ist auch eine bevorzugte Ausgestaltung, dass zusätzlich eine Temperaturdifferenz einer Prozessluft und/oder des Kältemittels gemessen wird. So kann ein (eingetretener oder sich ankündigender) Fehlerfall mit einer weiter verbesserten Genauigkeit und erhöhten Sicherheit festgestellt werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Wärmepumpentrockner, insbesondere Umluft-Wärmepumpentrockner, wobei der Wärmepumpentrockner zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist. Der Wärmepumpentrockner kann analog zu dem Verfahren ausgestaltet sein und auch die gleichen Vorteile erreichen. Ein Vorteil ist beispielsweise eine Fehlererkennung ohne oder mit einem nur geringen zusätzlichen apparativen Aufwand. Der Verdichter kann insbesondere ein drehzahlsteuerbarer oder drehzahlregelbarer Verdichter sein.
Es ist eine bevorzugte Ausgestaltung, dass das Verfahren zumindest teilweise in einer zentralen Steuereinheit des Wärmepumpentrockners abläuft.
Es ist eine bevorzugte Ausgestaltung, dass das Verfahren zumindest teilweise in einer Motorsteuerung des Wärmepumpentrockners abläuft.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben.

Fig.1: zeigt einen als Haushaltsgerät ausgestalteten erfindungsgemäßen Umluft-Wärmepumpentrockner 1 und
Fig.2: zeigt als Ablaufdiagramm einen möglichen Ablauf für eine Fehlererkennung.

Fig.1 zeigt einen als Haushaltsgerät ausgestalteten Wärmepumpentrockner in Form eines Umluft-Wärmepumpentrockners 1. Der Umluft-Wärmepumpentrockner 1 weist einen Wäschebehandlungsraum in Form einer drehbaren Wäschetrommel 2 auf, welche an einen umlaufenden Prozessluftkanal 3 angeschlossen ist. Die Wäschetrommel 2 und der Prozessluftkanal 3 bilden einen geschlossenen Prozessluft-Kreislauf, in dem Prozessluft L umgewälzt wird. Zum Umwälzen der Prozessluft L ist in dem Prozessluftkanal 3 ein Gebläse 4 vorhanden. Strömungstechnisch vor der Wäschetrommel 2 befindet sich ein als Heizung wirkender Verflüssiger 8 einer Wärmepumpe (wie weiter unten genauer beschrieben ist), welche die in die Wäschetrommel 2 strömende Prozessluft L aufheizt, so dass diese in der Wäschetrommel 2 befindliche Wäsche W aufwärmt. Noch feuchte Wäsche W gibt dabei Feuchtigkeit an die Prozessluft L ab, welche als feucht-warme Prozessluft L aus der Wäschetrommel 2 austritt. Strömungstechnisch hinter der Wäschetrommel 2 befindet sich in dem Prozessluftkanal 3 ein als Kondensationseinrichtung dienender Verdampfer 7 der Wärmepumpe, welcher die feucht-warme Prozessluft L abkühlt, worauf diese auskondensiert. Die nun auskondensierte kühle Prozessluft L wird zu dem als Heizung wirkenden Verflüssiger 8 befördert, dort aufgeheizt und wieder in die Wäschetrommel 2 geführt.
Zum besonders energiesparenden Betrieb des Umluft-Wärmepumpentrockners 1 ist als ein Wärmerückgewinnungsaggregat eine Wärmepumpe 7 bis 10 mit einem Verdampfer 7, einem Verflüssiger 8, einem drehzahlregelbaren Kompressor oder Verdichter 9 und einer Entspannungseinrichtung hier in Form einer Kapillare 10 vorhanden. An der Wärmepumpe 7 bis 10 wird Wärme von dem Verdampfer 7 aus der Prozessluft L aufgenommen und zu dem Verflüssiger 8 geleitet, und von dem Verflüssiger 8 wieder an die Prozessluft L abgegeben. Der Wärmetransport in der Wärmepumpe 7 bis 10 geschieht dabei im Wesentlichen durch ein Kältemittel K, dass in einem durch die Wärmepumpe 7 bis 10 gebildeten Kältekreislauf strömt.
Der Umluft-Wärmepumpentrockner 1 weist ferner eine Steuereinrichtung 11 auf, welche unter anderem Betriebsparameter des Verdichters 9 aufnimmt und/oder auswertet und den Verdichter 9 ansteuert bzw. regelt. Die Steuereinrichtung 11 ist mit zwei Temperatursensoren 12 und 13 gekoppelt, welche hier eine Temperaturdifferenz der Prozessluft L messen, hier rein beispielhaft vor und hinter der Wäschetrommel, alternativ z.B. auch vor und hinter dem Verdampfer 7.
Bei einem Betrieb des Umluft-Wärmepumpentrockners 1 kann es vorkommen, dass der Prozessluftkreislauf verstopft, z.B. aufgrund eines Zusetzens eines Flusenfilters oder des Gebläses 4. Die kann schnell geschehen, z.B. plötzlich oder innerhalb eines Zeitraums von wenigen Sekunden oder Minuten. Bei einer langsamen Blockade des Prozessluftkreislaufs kann sich das Zusetzen über mehrere Betriebszyklen aufbauen. Auch kann es zu einer langsamen Leckage und damit Entweichen des Kältemittels K aus der Wärmepumpe 7 bis 10 kommen, z.B. durch eine leckende Dichtung oder einen Haarriss, oder zu einer schnellen Leckage, z.B. aufgrund eines Bruchs einer Leitung oder eines Lösens einer Verbindung der Kältekreislaufs.
Die Fehlererkennung wird im Folgenden anhand eines beispielhaften Betriebs des Umluft-Wärmepumpentrockners 1 in einer Betriebsart beschrieben, wie auch als Ablaufdiagramm in Fig.2 gezeigt. Wie in Schritt S1 gezeigt, regelt dabei die Steuereinrichtung 11 den Verdichter 9 auf eine vorbestimmte Drehzahl ω ein. Alternativ kann der Verdichter 9 z.B. auch auf eine konstante Leistung oder ein konstantes Drehmoment eingeregelt werden. Bei vorbestimmter Drehzahl ω überwacht die Steuereinheit 11 eine elektrische Leistung (alternativ oder zusätzlich: ein Lastmoment) des Verdichters 9, indem ein Statorstrom eines Antriebsmotors (o.Abb.) des Verdichters 9 überwacht wird, z.B. in regelmäßigen Zeitintervallen Δt abgefühlt oder berechnet wird.
Die Steuereinrichtung 11 überwacht, wie in Schritt S2 gezeigt, ob sich die Leistung P innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums Δt oder eines Vielfachen davon stärker als z.B. durch einen ersten Schwellwert ΔPmax (ω) vorbestimmt (schnelle Verstopfung) erhöht. Falls ja ("J"), kann von der Steuereinheit 11 mindestens eine Aktion A1 ausgelöst werden, z.B. zusammen mit einem akustischen Warnsignal ein Text "Prozessluftkreislauf verstopft, bitte Flusenfilter überprüfen" o.ä. ausgegeben werden, ggf. zusammen mit einem Überführen des Umluft-Wärmepumpentrockners 1 in einen Fehlermodus, in welchem der Trocknungsablauf gestoppt ist.
Überschreitet, wie in Schritt S3 von Fig.2 gezeigt, die Leistung P als solches einen zweiten Schwellwert Pmax(ω) (langsame Verstopfung), kann von der Steuereinheit 11 eine Aktion A2 durchgeführt werden, z.B. ein Text "Prozessluftkreislauf droht zu verstopfen, bitte Flusenfilter überprüfen" o.ä. ausgegeben werden, ggf. zusammen mit einem Überführen des Umluft-Wärmepumpentrockners 1 in einen Fehlermodus, in welchem der Trocknungsablauf gestoppt ist.
Erniedrigt sich hingegen, wie in Schritt S4 von Fig.2 gezeigt, die Leistung P innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums Δt oder eines Vielfachen davon stärker als z.B. durch einen ersten Schwellwert ΔPmax (ω) vorbestimmt (schneller Kühlmittelaustritt), kann von der Steuereinheit 11 ebenfalls mindestens eine Aktion A3 ausgelöst werden, z.B. zusammen mit einem akustischen Warnsignal ein Text "Kühlmittelaustritt, Wärmepumpe defekt, bitte Kundendienst benachrichtigen" o.ä. ausgegeben werden, vorteilhafterweise zusammen mit einem Überführen des Umluft-Wärmepumpentrockners 1 in einen Fehlermodus, in welchem der Trocknungsablauf, insbesondere der Betrieb der Wärmepumpe 7 bis 10, gestoppt ist.
Unterschreitet die Leistung P, wie in Schritt S5 von Fig.2 gezeigt, als solches einen zweiten Schwellwert Pmin(ω) (langsamer Kühlmittelaustritt), kann von der Steuereinheit 11 als mindestens eine Aktion A4 z.B. ebenfalls der Text "Kühlmittelaustritt, Wärmepumpe defekt, bitte Kundendienst benachrichtigen" o.ä. ausgegeben werden, vorteilhafterweise zusammen mit einem Überführen des Umluft-Wärmepumpentrockners 1 in einen Fehlermodus, in welchem der Trocknungsablauf, insbesondere der Betrieb der Wärmepumpe 7 bis 10, gestoppt ist.
Zur Bereitstellung einer Redundanz und folglich einer erhöhten Sicherheit der Fehlererkennung in Bezug auf ein Blockieren des Prozessluftkreislaufs kann die Steuereinrichtung zusätzlich eine Temperaturdifferenz über die Temperatursensoren 12 und 13 bestimmen (z.B. nach der Gradientenmethode, der Integralmethode oder durch direkten Vergleich mit einem Schwellwert) und folgende mindestens eine Aktion A5 auflösen (Schritt S6). Die Aktion A5 kann beispielsweise ähnlich der Aktionen A1 und/oder A2 sein.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So kann das Wäschetrocknungsgerät (Wäschetrockner oder Waschtrockner) auch als Abluft-Wäschetrocknungsgerät ausgestaltet sein, bei dem kein umlaufender Prozessluftkreislauf vorhanden ist, sondern von Außen ein Kühlluft-Einlasskanal zu dem Wäschebehandlungsraum führt und ein Kühlluft-Auslasskanal von dem Wäschebehandlungsraum nach Außen führt. Insbesondere bei einer Ausgestaltung als Abluft-Wäschetrocknungsgerät kann in dem Prozessluftkreislauf vor dem Wäschebehandlungsraum eine Zusatzheizung vorhanden sein, um einen Trocknungsprozess zu beschleunigen.
Auch mag für eine zusätzliche Steigerung einer Genauigkeit der Fehlererfassung eine Temperaturdifferenz an der Wärmepumpe gemessen und ausgewertet werden, z.B. vor und hinter dem Verdampfer, dem Verflüssiger, dem Verdichter und/oder der Entspannungseinrichtung.

Bezugszeichenliste

1: Umluft-Wärmepumpentrockner
2: Wäschetrommel
3: Prozessluftkanal
4: Gebläse
7: Verdampfer
8: Verflüssiger
9: Verdichter
10: Kapillare
11: Steuereinrichtung
12: Temperatursensor
13: Temperatursensor
A: Aktion
S: Schritt
K: Kältemittel
L: Prozessluft
ω: Drehzahl des Verdichters
P: elektrische Leistung des Verdichters
ΔPmax: oberer Grenzwert
ΔPmin: unterer Grenzwert
Pmax: oberer Grenzwert
Pmin: unterer Grenzwert

Claims

Verfahren (S1-S6) zum Betreiben eines Wärmepumpentrockners (1), insbesondere Umluft-Wärmepumpentrockners (1), wobei zum Erkennen einer Störung einer Zirkulation einer Prozessluft oder einer Störung einer Zirkulation eines Kältemittels in einer Wärmepumpe (7 bis 10) mindestens ein Betriebsparameter (w, P) eines Verdichters (9) der Wärmepumpe (7 bis 10) auf eine Änderung überwacht wird (S2 bis S5).
Verfahren (S1-S6) nach Anspruch 1, wobei der Verdichter (9) mit einer konstanten Drehzahl (w) betrieben wird und eine Leistung (P) des Verdichters (9) überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verdichter (9) mit einer konstanten Leistung (P) betrieben wird und eine Drehzahl (w) des Verdichters (9) überwacht wird.
Verfahren (S1-S6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf eine Veränderung (ΔP/Δt) des mindestens einen Betriebsparameters (P) hin überwacht wird (S2, S4).
Verfahren (S1-S6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf ein Erreichen oder Durchschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts (Pmax, Pmin) des mindestens einen Betriebsparameters (P) hin überwacht wird (S3, S5).
Verfahren (S1-S6) nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 4 und 5, wobei eine Leistungserhöhung (S2, S3) erkannt wird und folgend mindestens eine Aktion (A1, A2) ausgelöst wird, insbesondere ein Hinweissignal auf einen behinderten Prozessluftstrom ausgegeben wird.
Verfahren (S1-S6) nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei eine Leistungsverringerung (S4, S5) erkannt wird und folgend mindestens eine Aktion (A3, A4) ausgelöst wird, insbesondere ein Hinweissignal auf einen Kältemittelverlust ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei eine Drehzahlerniedrigung erkannt wird und folgend mindestens eine Aktion ausgelöst wird, insbesondere ein Hinweissignal auf einen behinderten Prozessluftstrom ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei eine Drehzahlerhöhung erkannt wird und folgend mindestens eine Aktion ausgelöst wird, insbesondere ein Hinweissignal auf einen Kältemittelverlust ausgegeben wird.
Verfahren (S1 bis S6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich eine Temperaturdifferenz einer Prozessluft (L) über einer Wäschetrommel (2), in welcher zu trocknende Wäschestücke (W) aufgenommen sind, gemessen wird (S6).
Wärmepumpentrockner (1), insbesondere Umluft-Wärmepumpentrockner (1), welcher Wärmepumpentrockner (1) eine Wärmepumpe (7 bis 10), einen Verdichter (9) und eine zentrale Steuereinheit (11) aufweist, wobei die zentrale Steuereinheit (11) zur Durchführung des Verfahrens (S1 bis S6) gemäß einem der vorigen Ansprüche eingerichtet ist.
Wärmepumpentrockner (1) nach Anspruch 11, welcher Wärmepumpentrockner (1) einen drehzahlgeregelten Verdichter (9) aufweist.