DE102008049034A1

DE102008049034A1 - Ablufttrockner

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Publication number: DE102008049034A1
Application number: DE102008049034A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Trockner mit Luft als Betriebsmittel und eine kontrollierte Zuführung der Luft als Wärmeträger, die in einem mit einer Trockenkammer (6) verbundenen Kanalsystem mit einer Heizstufe (5) und einem Ventilator (8) über das Trockengut (7) z. B. Wäsche geführt wird. Um dies zu erreichen, ist in dem Kanalsystem eine FIC-Diagnose (4, 22) für strömende Luft angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Trockner mit dem Betriebsmittel Luft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Heizstufe für Trockner mit Luft als Wärmeträger nach Anspruch 18 und eine Vorrichtung zum Sparen von Energie nach dem Oberbegriff des Anspruch 20.
Stand der Technik
Über Trockner in Wäschereien, und Trockner für Textilien und Wäsche im Haushalt, in welchen die Feuchte unter Verwendung von Luft als Betriebsmittel und Wärmeträger taktweise verdampft wird, ist bekannt, dass die Luft beginnend mit dem Eintritt über einen Kanal mittels eines Ventilators an das Trockengut herangeführt und in einer Weiterführung des Kanals als dampfhaltige Abluft abgeleitet wird.
Über den Verbrauch an Wärme von handelsüblichen Trocknern bei der Trocknung von Wäsche ist bekannt, dass sie einen spezifischen Wärmebedarf von 1,92 kWh pro Liter verdampftes Wasser H₂O aufweisen. Der Wert zur Umwandlung des Aggregatzustandes in H₂O Dampf bei 90°C ergibt sich aus Stoffwerten von Wasser und einem Anteil für die Erwärmung des Trockengutes mit 0,73 kWh pro Liter H₂O. Damit arbeiten handelsübliche Trockner mit einer thermischen Effizienz (0,73/1,92 × 100) von 38%. Die restliche Wärme von 62% steckt in dem Betriebsmittel Luft. Mit ungenutzter Verlustwärme von 62% des Wärmeverbrauchs ist ein hohes Potential zum Sparen von Energie bei der Takt weisen Feuchteverdampfung gegeben.
Die Erfindung befasst sich damit, in bestehenden und neuen Einrichtungen zur Trocknung das Sparen von Energie zu ermöglichen.
Von der Druckschrift DE 103 02 973 ist ein Wäschetrockner und ein Verfahren zum Steuern der Heizleistung bekannt geworden. Bei diesem Ablufttrockner wird die Heizleistung abhängig von einem Sollwert für die Abnahme der Feuchte eingestellt. Nachteil dieses Wäschetrockners ist es, dass bei dieser Regelung nicht der Einsatz von Energie über das Betriebsmittel Luft und die Menge an Luft optimiert wird, sondern ein von der Zeit geführter Sollwert die Aufgabe der Heizwärme bestimmt. Nachteil der Regelung ist, dass sie auf Temperaturschwankungen und dem Zu- und Abschalten der Wärmeaufgabe aufgebaut ist.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei einer geringeren Beladung mit Wäsche die Strömungsverluste in dem mit Luft durchströmten Kanal abnehmen. Entsprechend der Kennlinie von Ventilatoren steigt der Volumenstrom der Abluft mit der Abnahme der Strömungsverluste. Nachteil dieser Art von Reglung ist, dass die Wärmeverluste mit der Abluft zunehmen und die Reduzierung der Heißlufttemperatur in dem höheren Zuluftstrom eine schlechte thermische Effizienz bewirkt.
Nachteilig ist weiter, dass die Stromaufnahme von Antriebsmotoren bei höherem Fördervolumen des Ventilators steigt. Nicht umsonst werden größere Ventilatoren gegen einen geschlossenen Schieber angefahren, damit die Stromaufnahme und der Energieverbrauch des Motors gering sind.
Ein Nachteil ist allgemein mit dem Gebrauch der Luft als Betriebsmittel in der Weise zu beobachten, dass diese Luft als Trocknungsmedium zwar beliebig verfügbar ist, dass bei einem zu hohen Luftvolumen zuviel Energie verbraucht wird und die Umwelt durch ein höheres Luftvolumen noch zusätzlich belastet wird.
Es ist nämlich beim Sparen von Energie wichtig, dass das Betriebsmittel Luft nur in dem Maße verwendet wird, wie es tatsächlich gebraucht wird.
Ein Verfahren zur Trocknung von Wäsche mit einer kontrollierten Wärmezufuhr ist von der Druckschrift EP 1 279 760 B1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Temperatur der Wäsche über einen Zeitraum gemessen und bei Erreichen der zum Trocknungsvorgang passenden Temperatur wird die Trocknung beendet. Der Nachteil bei diesem Verfahren besteht darin, dass eine über die Temperatur an der Wäsche geführte Regelung verwendet wird und mit dem Temperaturwert nur ein Übertrocknen der Wäsche verhindert werden kann. Es hat sich nämlich gezeigt, dass über die Zeit der freien Verdampfung die Temperatur der Wäsche nur bei einem konstanten Luftstrom einen zur Regelung der Wärmeaufgabe geeigneten Messwert liefert. In einem veränderten und größeren Luftstrom im Trockner geht die Wasseraufnahme bezogen auf 1 kg Luft zurück. Dies hat einen tieferen Taupunkt und eine geringere Wäschetemperatur zur Folge.
Nachteil ist, dass ein Überschwingen der Wärmeaufgabe mit anschließender Unterbrechung wegen zu hoher Luftvolumen in handelsüblichen Trocknern zu beobachten ist.
Als nachteilig am Auftreten dieser Betriebsverhältnisse ist der Umstand, dass durch die Schwankungen der Wärmeaufgabe äußere Wäscheteile mehr Wärme bekommen und eine ungleichmäßige Trocknung der Wäsche festzustellen ist.
Von der Druckschrift DE 200 10 728 ist ein Wäschetrockner mit einem Umluftkasten mit einer verstellbaren Klappe bekannt geworden, bei welchem der Abluftstrom durch die Wahl der Klappenstellung aufgeteilt werden kann. Der Nachteil bei diesem Wäschetrockner besteht darin, dass diese Klappe als Luftleitblech zur Führung und Umleitung eines Luftstromes bestimmt ist und dass Luftleitbleche für die Drosselung eines Luftvolumens nicht eingesetzt werden. Nachteilig ist weiter, dass die in dem Umluftkasten behandelten Luftmengen nicht bekannt sind und messtechnisch nicht erfasst werden.
Ein besonderer Nachteil ist durch die Umleitung der Luft in der Weise gegeben, dass Dampf und CO₂ haltige Umluft erneut einer Brennkammer zugeführt werden. Nachteil ist die Bildung von Ruß in der Trocknungsluft bis hin zum Erlöschen der Flamme durch CO₂ und H₂O, die auch als Löschmittel bekannt sind.
Ein Wäschetrockner und Verfahren mit einer Überwachung des Luftstromes ist von der Druckschrift DE 198 42 644 bekannt geworden. Diese Überwachung des Luftstromes wird mittels einer Diagnose von Temperaturen und mit einer Steuereinheit in der Weis ausgeführt, dass die Steuereinheit ein Stellsignal auf den Ventilatormotor sendet. Diese Überwachung ist mit dem Nachteil verbunden, dass eine Temperatur als Sollwert für eine Überwachung eines Luftstromes als Betriebsmittel keine konstante Verdampfungsleistung im Trockner ermöglicht. Nachteilig ist, wenn durch die Schwankungen des Betriebsmittel- und Wärmeträger-Luft, die Aufnahme von Feuchte im Trockner instabil verläuft.
Nachteil ist der hohe Energieverbrauch bei wechselnder thermischer Effizienz der Verfahrensführung durch die Veränderung der Heizleistung.
Ein Verfahren zur Trocknung von Wäsche mit einer kontrollierten Ableitung eines Volumens aus dem Trockner ist von der Druckschrift DE 10 2006 047 625.5 bekannt geworden. Bei diesem Trockner wird in dem Luftstrom, der über den Ventilator geführt wird, der Dampfanteil in der Trocknungsluft diagnostiziert und der Dampfanteil durch eine Ableitung von Abluft aus dem Trockner sowie einen Volumenausgleich durch Fischluft konstant gehalten. Nachteil von diesem Verfahren ist es, dass es im Zusammenhang mit einer Kreislaufführung der Trocknungsluft vorgesehen ist. Dies erfordert zusätzlichen Platzbedarf. Zur Nachrüstung, einem Sparen von Energie sowie einer Entlastung der Umwelt in bestehenden Anlagen ist dieses Verfahren wegen des Aufwandes weniger geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Ablufttrockner vorzuschlagen, bei dem die Luft als Betriebsmittel bei günstigen Betriebsverhältnissen nutzbar ist und diese günstigen Betriebsverhältnisse innerhalb der baulichen Gegebenheiten mit einem Kanal zur Zufuhr und Ableitung der Luft von dem Trockengut eingerichtet werden können. Weitere Aufgabe ist es, mit dem Sparen von Energie eine Entlastung der Umwelt vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Stand der Technik der einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind nach den Ansprüchen 18 und 20 gelöst und durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen möglich.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist demgemäß, dass in dem Kanalsystem eine FIC-Diagnose von strömender Luft angeordnet und bevorzugt wechselbar ausgebildet ist.
Dementsprechend zeichnet sich ein Trockner unter Verwendung von Luft dadurch aus, dass eine volumetrische Bestimmung der Luftmenge durch die FIC-Diagnose ermöglicht wird.
Wesentlicher Vorteil des Trockners hierbei ist, dass das Volumen des Betriebsmittels Luft, von welchem der Energieverbrauch direkt abhängig ist, in einem Kanalsystem mit einer FIC-Diagnose bestimmt wird und dass komplementäre Methoden für diese Bestimmung wechselbar, eingebaut werden können.
Komplementäre Methoden einer volumetrischen Bestimmung bestehen,

– zunächst aus einer Auswahl bestimmter Druckwerte in einem Kanalsystem als (Druck/Pressure-Indikation) PI
– einer Eichung der Druckwerte PI mit der FIC-Diagnose und
– einer Regelung des von dem Druckwert PI abhängigen Volumens über die Drehzahl des Ventilators.

Wichtig ist für eine Kontrolle des Luftvolumens, dass bei der Herstellung von Trocknern in Serie in dem Kanalsystem eine FIC-Diagnose auswechselbar angeordnet ist.
Ein weiterer Vorteil ist bei der Durchführung der Trocknung in der Weise gegeben, dass der Volumenstrom über den Verlauf der Feuchteverdampfung über die FIC-Diagnose als Regelgröße konstant gehalten werden kann. Vorteil dabei ist, dass mit einem konstanten Volumenstrom von Trocknungsluft ein reproduzierbarer Verlauf der Trocknung bei einer bestimmten Effizienz eingerichtet werden kann.
Vorteilhaft ist es dann möglich, dass aufbauend auf einem konstanten Volumenstrom die Aufgabe des Betriebsmittel Wärme über einen konstanten Wärmestrom erfolgen kann. Der Vorteil zeigt sich beim Betriebsmittel Dampf, dass dieser bei geöffnetem Schieber der Heizstufe zugeführt werden kann. Vorteil ist, dass bei einem freien Zustrom von Dampf eine gleichmäßige Temperatur in der Luft gegeben ist.
Wichtig ist, dass nur bei einer gleichmäßig erwärmten Luft mit geringen Temperaturunterschieden, eine gleichmäßige Trocknung bei einem minimalen Verbrauch an Energie erreicht werden kann.
Vorteilhaft dabei ist, dass eine Verdampfung und Trocknung bei konstanten Bedingungen reproduzierbar abläuft.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei Erreichen eines bestimmten Temperaturwertes in der Abluft ein Trocknungsvorgang abgebrochen werden kann. Vorteil ist, dass aufwendige Softwarelösungen aus einer Vielzahl von Messdaten ersetzt werden durch eine klare verständliche Regelung der Trocknung. Ein Trockengut wird als trocken über einen Temperatursensor TIA (Temperatur-Indikation-Alarm) erkannt, wenn ein Anstieg der Abluft um einen bestimmten Wert, den für einen Alarm, festgestellt wird.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Direktheit und Einfachheit, dass die Luft, von welcher die Energieverluste abhängen, direkt kontrolliert wird. Dadurch ist zum Sparen von Energie die Möglichkeit gegeben, die Betriebswerte des Trockners auf einen minimalen Verbrauch von Energie einzurichten.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für eine Messung und Regelung eines Volumenstromes handelsübliche Komponenten nutzbar sind. Diese Komponenten sind zu einem günstigen Preis für einen nachträglichen Einbau zum Sparen von Energie verfügbar.
Weiterer Vorteil ist durch den Platzbedarf gegeben. Es reicht nämlich aus, dass ein Stromungskanal oder eine Abluftleitung vorhanden ist, dann ist es möglich, eine FIC-Diagnose des Volumenstromes und einen Volumenstromregler nachzurüsten. Überdies können Aufhängungen und Abstützungen an dem Kanalsystem weiter genutzt werden. Vorteil ist, die einfache und kostengünstige Montage. Ein Rohrstück wird herausgeschnitten und der Volumenstromregler wird in die freie Stelle eingesetzt.
Ein wesentlicher Vorteil zum Sparen von Energie besteht darin, dass das Sparen von Energie in den bestehenden Anlagen einfach geplant und realisiert werden kann. Weiterer Vorteil ist, dass durch die Verwendung von weniger Luft als Betriebsmittel eine große Entlastung der Umwelt von bestehenden Anlagen ausgehen kann.
Vorteilhaft ist es durch die Einbaumöglichkeit der FIC-Diagnose außerhalb des Trockners möglich, dass der Volumenstrom des Betriebsmittels Luft über die Dauer einer Trocknung gemessen werden kann. Vorteil ist, die Indikation des Volumenstromes und dessen Veränderung durch die Werte der FIC-Diagnose. Damit sind die Daten der Betriebsmittel bekannt, um z. B. bei handelsüblichen Trocknern eine Einsparung an Energie zu planen und einzurichten.
Eine vorteilhafte Ausführung der FIC-Diagnose ist in der Weise gegeben, dass sie als Volumenstromregler eingebaut ist. Vorteil ist die Einfachheit, welche durch den Einbau von einem Rohrleitungsstück in das Kanalsystem gegeben ist.
Vorteilhaft ist ein selbsttätig regelnder Volumenstromregler eingebaut. Vorteil dieser Regler ist es, dass sie auf einem einfachen mechanischen Prinzip zur Regelung von strömender Luft basieren. Vorteil ist, dass diese Regler in anderen Industriezweigen, z. B. der Klimatechnik, Verwendung finden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Volumenstromregler mit einer elektronischen oder pneumatischen Verstellung eingebaut ist. Vorteil ist, dass dieser Regler über ein Signal eingestellt werden kann. Weiterer Vorteil ist, dass der Regler über ein Signal von außerhalb gestellt werden kann.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die FIC Diagnose in Form einer elektronisch gesteuerten Drehzahlregelung von einem Motor vorgesehen ist. Vorteil ist, dass ein vorhandener Motor über das Signal gestellt werden kann. Vorteilhaft kann dieses Signal auf einen Gleichstrommotor z. B. bei Haushaltswäschetrocknern geführt werden.
Eine vorteilhafte Ausführung ist dadurch gegeben, dass die FIC-Diagnose als Anemometer ausgeführt ist. Eine FIC-Diagnose mit einem Anemometer basiert auf einer Anzeige der Geschwindigkeit von strömender Luft. Vorteil ist, dass in einem bekannten Querschnitt des Kanals das Luftvolumen diagnostiziert werden kann. Weiterer Vorteil ist, dass eine Änderung des im Kanal strömenden Volumens unmittelbar als Anzeigewert ablesbar ist, bei einer hohen Zuverlässigkeit der Messgröße.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist durch den Einbau einer Abzweigung von dem Kanalsystem gegeben. Nach einer Abzweigung kann die Kanalströmung auf das tatsächlich notwendige Luftvolumen dimensioniert werden. Vorteil ist, dass zuverlässige Messwerte und ein gutes Regelverhalten ermöglicht werden.
In einer vorteilhaften Anordnung kann die FIC-Diagnose nach der Abzweigung angeordnet werden. Bei dieser Anordnung wird der Volumenstrom innerhalb der von der Abzeigung kommenden Rohrleitung gemessen. Der Vorteil besteht in der Weise, dass diese Rohrleitung als Messstrecke für und auf eine Regelung von Volumen abgestimmt werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist durch eine Absperrklappe in dem Kanalsystem, welche der Abzeigung nachgeschaltet ist, gegeben. Durch diese Absperrklappe kann der Volumenstrom aus der Trocknung über die Abzweigung bei geschlossener Stellung geführt werden. Vorteil ist eine prozesstechnische Trennung von Abluft aus dem Trocknungstakt und der Abluft aus einer abschließenden Kühlung.
Vorteilhaft ist ein Öffnen der Absperrklappe zeitweise vorgesehen. Vorteil ist, dass für die Abluft aus dem Trockner im Falle eines nachträglichen Einbaus der Erfindung der ursprüngliche Strömungsweg erhalten bleibt. Vorteil ist auch, eine einfachere Planung des Sparens von Energie.
In einer vorteilhaften Betriebsplanung ist das Öffnen der Absperrklappe außerhalb der Trocknungszeit vorgesehen ist. Vorteil ist, dass in der Zeit der Trocknung und des Verbrauchs an Wärmeenergie das Volumen an Luft kontrolliert wird. Es hat sich nämlich gezeigt, dass nur in einem geregelten Volumenstrom an Luft ein bestimmter Wärmeverbrauch eingehalten werden kann.
Ein Vorteil ist bei der Betriebsplanung in der Weise möglich, dass ein Öffnen der Absperrklappe zur Ableitung von Kühlluft vorgesehen ist. Hierbei wird beim Einsetzen des Taktes zum Kühlen der Querschnitt für die Abluft freigegeben. Vorteil ist, dass die erwärmte Luft und die Luft um die Wäscheteile in einem großen Volumenstrom abgeleitet werden. Ein guter Austausch der heißen Atmosphäre und eine rasche Ableitung der Wärme sind dadurch möglich.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass die FIC-Diagnose in dem zu der Heizstufe führenden Kanal angeordnet ist. Vorteile bestehen darin, dass die strömende Luft in dem sichtbaren Querschnitt (mit bekannter Fläche) oder in einem Zuführkanal zu der Heizstufe gemessen werden kann; auch unter Verwendung von komplementären Messmitteln.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass in der Heizstufe eine Aufheizung der Luft auf eine bestimmte Temperatur vorgesehen ist. Hierbei wird eine aufgrund der FIC-Diagnose konstant geregelte Luftmenge auf eine bestimmte Temperatur erwärmt. Vorteil daran ist, dass mit dem Wärmeträger-Luft eine konstante Wärmemenge dem Trockengut zugeführt wird und dadurch eine gleich bleibende Verdampfungsleistung ermöglicht wird. Der Vorteil zeigt sich in einem geringen Energieverbrauch bei der Trocknung und dem Verdampfen der Feuchte.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass ein Temperaturfühler in dem Kanalsystem in dem von dem Trockengut kommenden Luftstrom angeordnet ist. Mit diesem Temperaturfühler ist es möglich, einen mittleren Wert für die Zusammensetzung des Wärmeträgers Luft nach der Aufnahme von Feuchte zu erhalten. Vorteil ist, dass dieser Messwert in einem konstanten Luftstrom und bei gleichmäßiger Wärmezufuhr eine reproduzierbare Größe bildet.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beim Erreichen eines bestimmten Temperaturwertes ein Öffnen der Absperrklappe vorgesehen ist. Vorteile sind, die Einfachheit der Regelung der Trocknungsdauer und die Möglichkeit zur Nachrüstung sowie die gute Erklärbarkeit der Funktionen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist mit einer Heizstufe für Luft als Wärmeträger gegeben. Hierbei ist in dem Kanalsystem ein Volumenstromregler als FIC-Diagnose für strömende Luft angeordnet und dadurch kann eine gleichmäßige Wärmeaufgabe und Beheizung des Wärmeträgers erreicht werden. Vorteil ist, dass der Massenstrom, über welchen der Wärmetransport erfolgen soll, durch die FIC-Diagnose mengenmäßig geregelt wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist mit einer Vorrichtung zum Sparen von Energie in einem Trockner gegeben. Mit dieser Vorrichtung ist ein Volumenstromregler in dem Kanalsystem als FIC-Diagnose für strömende Luft für eine Nachrüstung des Trockners, insbesondere in Verbindung mit einer gleichmäßigen Erwärmung des Wärmeträgers in der Heizstufe vorgesehen. Vorteil ist, dass dem Trockengut in der Trockenkammer ein konstanter Wärmestrom über die Zeit der Feuchteverdampfung zugeführt werden kann.
Ausführungsbeispiele:
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind als Zeichnung dargestellt und werden anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen,
1 eine perspektive Ansicht eines Trockner mit einer FIC-Diagnose;
2 eine FIC-Diagnose in einem Kanalsystem;
3 eine Trocknung in einem i-x, Diagramm nach Mollier.
In 1 ist perspektivisch die Ansicht eines erfindungsgemäßen Trockners 1 dargestellt, der im vorliegenden Fall aus einem Gehäuse 3 des Trockners, einer zu einem Lüftungssystem gehörenden Rohrleitung 2 und einer FIC-Diagnose 4 besteht. FIC ist eine Kurzform für einen Fachbegriff aus der Überwachung und dem Betrieb von Anlagen. FIC steht für die Funktionen Flow-Indikation-Controll. FIC beschreibt eine auf einem Volumenstrom begründete Diagnose in Verbindung mit Anzeige- und/oder Kontrollfunktionen. In einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die FIC-Diagnose 4 auch in einem Volumenstrom am Eintritt in den Trockner also an einem anderen Ort z. B. in einer Zuleitung angeordnet werden. Wichtig ist, dass die FIC-Diagnose 4, wie es die Bezeichnung ausdrückt, zur volumetrischen Bestimmung der Luftmenge in dem Kanalssystem des Trockners 1 zum Einsatz kommt, um die im allgemeinen Beschreibungsteil erläuterten Vorteile zu erreichen.
Der Trockner 1 bezieht sich auf Trockner, welche nach einem Waschprozess z. B. in Wäschereien mechanisch oder von Hand mit wasserfeuchtem Trockengut beschickt werden. Weiter werden gemäß dem Beispiel nach 1 Trockner in Waschsalons und Trockner in Haushalten für einen Einbau der FIC-Diagnose vorgeschlagen.
Vorteil ist, dass die FIC-Diagnose 4 für eine vorübergehende Verwendung auswechselbar vorgesehen ist
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung der FIC Diagnose 4 in dem Luftstrom ergeben sich durch die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den 2 und 3.
Eine FIC-Diagnose eingebaut in einem Kanalsystem für strömende Luft wird im Zusammenhang mit 2 beschrieben. Die Luft als Betriebsmittel für den Transport von Wärme gelangt über eine Heizstufe 5 zur Aufnahme von Wärme in ein Kanalsystem, welches an eine Trockenkammer 6 für Trockengut 7, beidseitig angebunden ist. Nach der Aufnahme von Feuchte wird ein Gemisch aus Dampf und Luft in dem weiterführenden Kanalsystem über einen Ventilator 8 in die Atmosphäre abgeleitet. Im Einzelnen ist die Heizstufe 5 über eine Mischkammer 9 mit der Trockenkammer 6 verbunden. Diese Trockenkammer 6, kann wie hier dargestellt über einen Ausschnitt des Mantels radial angeströmt werden. In einer anderen Anordnung des Kanalsystems ist es möglich, die Kammer von der Seite axial zu durchströmen.
Ab der Trockenkammer 6 ist das Kanalsystem über eine Mischkammer 10 sowie Übergangsstücke mit dem Ventilator 8 verbunden und mündet über eine Rohrleitung 11 und einen nicht gezeigten Kamin oder ein Rohrstück in die Atmosphäre. Zur Abscheidung von Flusen kann in dem Kanalsystem ein Filter 12 angeordnet werden.
In der Mischkammer 9 ist eine verschließbare Klappe 13 vorgesehen. Diese Klappe 13 kann zur Ansaugung von Frischluft im Kühltakt geöffnet werden, dann wird kalte Luft über das Kanalsystem 9, 6, 10, und den Ventiltor 8 direkt über die Rohrleitung 11 ins Freie abgeleitet. Aufgrund von kürzeren Weglängen und der besseren Durchströmung von trockener Wäsche kann der Ventilator 8 eine große Luftmenge in dem Kanalsystem über das heiße Trockengut zu dessen Kühlung bei offener Klappe 13 führen.
Weiter ist eine Abzweigung 14 und eine Rohrleitung 15 vorgesehen, über welche in der Zeit der Trocknung das Kanalsystem zur Ableitung der Gemische aus Dampf und Luft aufgebaut wird. Über eine verschließbare Klappe 16 kann die Rohrleitung 11 zur Umlenkung der Luft verschlossen werden. In der Rohrleitung 15 ist eine Klappe 17 vorgesehen, über welche des Volumen der in dem Kanalsystem strömenden Luftmenge begrenzt und geregelt werden kann.
Vorteil dieser Rohrleitung 15 ist, dass sie für die Aufnahme einer FIC-Diagnose eingerichtet und passend zu dem Strom an Abluft dimensioniert werden kann. Für eine Begrenzung des Volumenstromes kann die Klappe 17 in einer Ausführung als Handverstellung oder als Volumenstromregler in einer mechanischen oder elektronischen Ausführung angeordnet werden und die Funktion der FIC-Diagnose 4 erfüllen.
Wichtig ist, dass durch die Klappe 17 der Volumenstrom in dem Kanalsystem auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Dieser Wert ist bei der mechanischen Ausführung der Klappe an einer Einstellskala der Klappe ablesbar.
Für eine weitere Regelung von strömender Luft ist eine FIC-Diagnose 22 in der Rohrleitung 15 angeordnet. Ein Messwert wird über eine Leitung 18 zu einem elektronischen Speichermedium 19 geführt. Über ein Signal 20 kann ein Motor 21 des Ventilators 8 für eine von der Drehzahl abhängige Regelung des geförderten Volumens angesteuert werden.
Weiter ist es möglich die FIC-Diagnose am Eintritt in das Kanalsystem bei der Heizstufe 5 und in der Austrittsöffnung der Rohrleitung 11 vorübergehend, auswechselbar, mittels einer Anemometer Messung einzurichten.
Vorteil ist, dass für die Messung ein Handgerät vorgesehen werden kann.
Wichtig ist es, dass eine Kontrolle des von dem Ventilator 8 geförderten Volumens erreicht wird, damit ein bestimmtes Volumen an Luft an das Trockengut 7 geführt wird, um eine bestimmte thermische Effizienz durch eine gleichmäßige Feuchteaufnahme der Luft in der Trockenkammer 6 bei der Trocknung sicherzustellen.
Ein Vorteil besteht auch darin, dass bei einem Eintritt eines kleineren Volumens aus der Mischkammer 9 in den Raum der Trocknerkammer 6 eine gute Durchmischung mit dem kälteren Kammerinhalt gegeben ist. Vorteil ist, dass sich in der Mischung von Gasen eine starke Absenkung der heißen Temperatur ergibt, als Voraussetzung zur Vermeidung einer örtlichen Überhitzung bei der vorteilhaften Fahrweise mit hohen Temperaturen in dem heißen Trägergas.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die FIC-Diagnose für verschiedene Wärmeträger in der Heizstufe 5 geeignet ist. Zur Beheizung der Trägerluft kann ein elektrischer Wärmeträger 23, eine Beheizung mit fossilen Wärmeträgern 24 oder eine Beheizung mit Dampf 25 sowie mittels Thermoöl vorgesehen werden.
Wichtig bei der Zufuhr der Wärmeträger 23, 24, 25 ist es, dass durch die FIC-Diagnose ein konstanter Strom an Trägergas eingerichtet ist, von welchem bei einer gleichmäßigen Wärmeaufgabe 26 in der Heizstufe 5 eine konstante Entnahme von Wärme zur Verdampfung der Feuchte sowie eine konstante Beladung der Luft mit Dampf ermöglicht werden.
Vorteil ist, dass bei dem Wärmeträgerdampf 25 die Wärmeaufgabe 26 in der Heizstufe 5 durch den Druck des Dampfes begrenzt ist. Damit kann eine Dampfzufuhr aus einer offenen Dampfleitung, bei geöffnetem Dampfventil vorgesehen werden.
Die Wärmeaufgabe 26 ist im Zusammenwirken mit einer EC-Diagnose 27 vorgesehen. Die EC-Diagnose 27 steht für den Begriff „Energy-Controll” und kontrolliert eine konstante Wärmezufuhr auf einen konstanten Mengenstrom an Luft, also eine gleich bleibende Erwärmung der zur Trocknung bestimmten Luft. Vorteil ist, dass die Feuchteverdampfung reproduzierbar über die Wärmeaufgabe 26 eingestellt werden kann; bedingt durch die Reproduzierbarkeit der Wärmezufuhr.
Für den Anwendungsfall eines Betriebes bei Teillast ist eine Rohrleitung 28 zur Aufgabe von Umluft in die Mischkammer 9 und eine Klappe 29 vorgesehen. Diese Umluft kann aus der Rohrleitung 11 oder der Rohrleitung 15 entnommen werden. Vorteil ist, dass die Temperatur in der Mischkammer 9 durch eine Mischung abgesenkt wird. Mit einer TC-Diagnose 30 eines Abluftwertes, ausgeführt als „Temperature-Controll” kann eine bestimmte Temperatur über die Klappe 29 in der Abluft eingestellt werden. Sobald ein gewünschter Temperaturwert z. B. von 90°C in dem Dampf haltigen Luftstrom erreicht ist, dann kann die Trocknung bei einer konstanten Stellung der Klappe 29 durchgeführt werden.
Bei einem bestimmten Anstieg des Wertes der TC-Diagnose geht die Feuchteverdampfung zurück oder ist beendet. Der Prozess der Trocknung kann beendet werden. Die Kühlung kann durch ein Öffnen der Klappen 13 und der Absperrklappe 16 eingeleitet werden.
Wichtig ist, dass durch eine FIC-Diagnose, ausgeführt durch die Klappe 17 in dem Kanalsystem ein gleichmäßiger Volumenstrom in Trocknern im Haushalt oder in Waschsalons eingerichtet werden kann. Damit ist über die Zeit der Trocknung eine bestimmte Effizienz gegeben. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Luft zur Kühlung über die Klappe 17 abgeleitet wird. Vorteil u. a. bei einem Trockner mit Handbeladung ist, dass das Sparen von Energie durch die Klappe 17 ermöglicht wird.
In einer anderen Ausführung kann diese Klappe 17 an anderen Stellen, so auch am Eintritt in die Heizstufe 5 angeordnet werden. Wichtig ist, dass der Volumenstrom durch die FIC-Diagnose 4 in dem Trockner 1 begrenzt wird.
Zu 3:
Die Trocknung und Verdampfung von Feuchte in einem Trockner kann rechnerisch und nach thermodynamischen Abhängigkeiten geplant werden und ist in einem Diagramm 31 für feuchte Luft in 3 abgebildet. in dem Diagramm 31 sind Temperaturen und Wärmeinhalte von Luftgemischen mit Dampf über dem Wassergehalt der Luft aufgetragen. Das Betriebsmittel Luft kann entlang einer Linie 32, mit konstantem Wassergehalt, hier 10 g pro kg-Luft, von einer Temperatur auf einer Linie 33 bis auf eine Temperatur Linie 34, welche einen Wert für die heiße Luft beschreibt, erwärmt werden. Eine weitere Linie 35 eines Wertes konstanten Wärmeinhaltes, die durch den Schnittpunkt der Linien 32 und 34 verläuft, beschreibt die Abkühlung der Luft bei konstantem Wärmeinhalt (Enthalpie) und bei der Aufnahme von Wasserdampf. Mit einer Linie 36 für Abluft ist ein Wert der Ablufttemperatur angegeben.
Der Verlauf einer Trocknung ist somit durch die Linien 32 und 34, welche den Zustand der heißen Luft beschreiben, vorgegeben. Wobei heiße Luft in einer Heizstufe erzeugt werden kann. Die Linie 36 bildet einen Wert für die Temperatur der Abluft. Über die Dauer der freien Wasserverdampfung sowie bei ausreichend Wasseranteilen ist der Verlauf der Feuchteaufnahme der Luft durch die Linie 35 beschrieben. Die thermische Effizienz der Trocknung ergibt sich aus der genutzten Wärme zur Verdampfung, dargestellt durch den Abstand der Linien 34 und 36, im Verhältnis zu dem Abstand der Linien 33 und 34, mit welchen die Aufheizung der Luft beschrieben ist. Weiter gilt für die Verdampfung und Ableitung von 1 kg Wasser bei 90°C der vorstehend aufgeführte Wert von 0,73 kWh.

Auf Basis der vorstehenden Daten sind aus dem Diagramm folgende Werte für handelsübliche Trockner zu ermitteln:

Wärmeverbrauch pro Liter H₂O	1,92 kWh
Spezifischer Wärmebedarf	0,73 kWh
Therm. Effizienz	38%
Verluste mit dem Abluftstrom	62%
Erwärmung der Abluft (90–25)°C	65°C (62%)
Aufheizung der Luft, Abstand von Linie 33–34	100%
Tatsächliche Erwärmung 65°C/0,62	104°C

Eine Trocknung mit vorstehendem Ergebnis ist wie folgt zu beschreiben:

Temperatur der Zuluft, Linie 33	25°C
Temperatur der heißen Luft, Linie 34 (25 + 104)°C	129°C
Wassergehalt der Abluft, Linie	26 g pro kn-Luft
Wasseraufnahme (26–10) g	16 g pro kg Luft
Mindest Luftmenge (1000 g:16 g)	62,5 kg Luft pro Liter

Ein Sparen von Energie wird dadurch erreicht, wenn die Luftmenge von 62,5 z. B. auf 20 kg pro Liter H₂O gesenkt wird. Dabei ergeben sich in dem

Diagramm folgende Werte.
Wasseraufnahme der Luft	50 g pro kg-Luft
Wassergehalt der Abluft 50 + 10	60 g pro kg-Luft
Ablufttemperatur	95°C
Wärmeinhalt der Luft aus Diagramm 31	61 kcal/kg
Heißlufttemperatur	224°C
Aufheizung der Luft	199°C
Wärmeabgabe, entsprechend	129°C
Thermische Effizienz 129/199 × 100	64,8%
Wärmeverbrauch 0,73/0,648	1,126 kWh pro Liter

Potential zur Einsparung in handelsüblichen Trocknern:

1,92–1,126 0,794 kWh pro Liter
Als Vorteil ist aufgezeigt, dass durch die FIC-Diagnose bei einer Reduzierung der Luftmenge bei der Verdampfung von 1000 Litern pro Stunde 794 kW eingespart werden.

Einsparung bezogen auf Öl 75 Liter pro Stunde

Höhe der Einsparung bei 0,7 EUR/Liter 52,5 EUR pro Stunde

Einsparung pro Jahr bei 4 000 Stunden 210 000 EUR pro Jahr
Vorteilhaft ist mit der Beschreibung in 3 aufgezeigt, dass es genügt in einem Trockner 1 eine FIC-Diagnose einzurichten. Bei einer Verwendung anderer aus dem Betrieb des Trockners bekannten Betriebsdaten ist es möglich das Potential zum Sparen von Energie aufzuzeigen und die Zufuhr des Wärmeträgers Luft begrenzend zu kontrollieren. Vorteil ist, dass Verluste über den Massenstrom der Luft reduziert werden.
Vorteil für Betreiber und die Umwelt bestehen in einer Einsparung an Energie und einer Entlastung der Atmosphäre von aufgeheizten Luftvolumen.
Diese Vorteile werden mit der Erfindung dadurch erreicht, dass die Luftmenge bei so genannten Ablufttrocknern über die Zeit der Trocknung begrenzt wird und in Verbindung mit einer bevorzugt konstanten Beheizung des Wärmeträgers Luft, die Verdampfung der Feuchte bei bestimmten, bevorzugt gleich bleibenden Temperaturen mit konstanter Effizienz verläuft. Diese Vorteile bei der Funktion und bei dem Energieverbrauch sind in dem Beispiel in 3 aufgezeigt.

1: Trockner
2: Rohrleitung
3: Gehäuse
4: FIC Diagnose
5: Heizstufe
6: Trockenkammer
7: Trockengut
8: Ventilator
9: Mischkammer
10: Mischkammer
11: Rohrleitung
12: Filter
13: Klappe
14: Abzweigung
15: Rohrleitung
16: Absperrklappe, verschließbar
17: Klappe
18: Messleitung
19: Speichermedium
20: Leitung für Messsignal
21: Motor
22: FIC-Diagnose
23: Wärmeträger, elektrisch
24: Wärmeträger, fossil
25: Wärmeträger, dampfförmig
26: Wärmeaufgabe
27: EC-Diagnose
28: Rohrleitung
29: Klappe
30: TC-Diagnose
31: Diagramm, nach Mollier
32: Wassergehalt, g pro kg-Luft
33: Temperatur
34: Temperatur
35: Wärmeinhalt, Enthalpie
36: Temperatur (Abluft)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10302973 [0005]
- EP 1279760 B1 [0010]
- DE 20010728 [0013]
- DE 19842644 [0015]
- DE 102006047625 [0017]

Claims

Trockner mit Luft als Betriebsmittel für Trockengut (7) z. B. in Wäschereien für eine Trocknung von Wäsche, Handtücher, Matten und im Haushält für Haushaltswäsche durch Zuführung der Luft als Wärmeträger, die in einem mit einer Trockenkammer (6) verbundenen Kanalsystem mit einer Heizstufe (5) und einem Ventilator (8) über das Trockengut (7) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanalsystem eine FIC-Diagnose (4, 22) für strömende Luft angeordnet ist.
Trockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die FIC-Diagnose (4, 22) außerhalb des Trockners, wechselbar eingebaut ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die FIC-Diagnose (4, 22) als Volumenstromregler (17) eingebaut ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein selbsttätig regelnder Volumenstromregler (17) eingebaut ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstromregler (17) mit einer elektronischen oder pneumatischen Verstellung, eingebaut ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die FIC Diagnose (4, 22) in Form einer elektronisch gesteuerten Drehzahl eines Motors (21) vorgesehen ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die FIC-Diagnose (4, 22) als Anemometer ausgeführt ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abzweigung (14) von dem Kanalsystem vorgesehen ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die FIC-Diagnose (4, 22) nach der Abzweigung (14) angeordnet ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absperrklappe (16) in dem Kanalsystem, nachgeschaltet der Abzweigung (14) vorgesehen ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnen der Absperrklappe (16) zeitweise vorgesehen ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen der Absperrklappe (16) außerhalb der Trocknungszeit vorgesehen ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen der Absperrklappe (16) zur Ableitung von Kühlluft vorgesehen ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die FIC-Diagnose (4, 22) in dem zu der Heizstufe (5) führenden Kanal angeordnet ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizstufe (5) eine Aufheizung der Luft auf eine bestimmte Temperatur (34) vorgesehen ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturfühler (30) in dem von dem Trockengut (7) kommenden Luftstrom in dem Kanalsystem angeordnet ist.
Trockner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erreichen eines bestimmten Temperaturwertes (30) ein Öffnen der Absperrklappe (16) vorgesehen ist.
Heizstufe für Luft als Wärmeträger zum Betrieb eines Trockners (1) nach Anspruch 1, angeordnet in einem Kanalsystem, mit einem Ventilator (8) für eine Zuführung von erwärmter Luft an ein Trockengut (7), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanalsystem ein Volumenstromregler (17) als FIC-Diagnose (4, 22) für strömende Luft angeordnet ist.
Heizstufe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung der FIC-Diagnose (4, 22) in dem Trockner (1) nach einem der Ansprüche 1–17 vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Sparen von Energie in einem Trockner (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstromregler (17) in dem Kanalsystem als FIC-Diagnose (4, 22) für strömende Luft für eine Nachrüstung des Trockners (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die FIC-Diagnose (4, 22) der Luft in Verbindung mit einer gleichmäßigen Aufheizung (34) der Luft in der Heizstufe (5) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgestaltung des Trockners (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 vorgesehen ist.