DE19738735C2 - Condensation dryer with a closed drying air circuit - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kondensationstrockner, wie Wäschetrockner, mit einem ge schlossenen Trocknungsluftkreislauf, in dem die einer Trocknungskammer zugeführte Trocknungsluft zuvor durch den Sekundärkreis eines ersten Wärmetauschers hindurch geführt und dabei erwärmt ist, in welchem Kreislauf dann die aus der Trocknungskam mer abströmende, mit Feuchtigkeit angereicherte Trocknungsluft im Sekundärkreis eines zweiten Wärmetauschers abgekühlt und danach wieder dem Sekundärkreis des ersten Wärmetauschers zugeführt ist, welcher Trockner ferner mit einer Wärmepumpeneinrich tung ausgerüstet ist, die einen Kühlmittelkreislauf aufweist, in dessen Verlauf das einer Druckerhöhung unterworfene Kühlmittel im Primärkreis des ersten Wärmetauschers ver flüssigt und im Primärkreis des zweiten Wärmetauschers wieder verdampft ist.The invention relates to a condensation dryer, such as a clothes dryer, with a ge closed drying air circuit, in which the supplied to a drying chamber Drying air previously through the secondary circuit of a first heat exchanger is guided and heated, in which circuit then came from the drying descending, moisture-enriched drying air in the secondary circuit of a second heat exchanger cooled and then back to the secondary circuit of the first Heat exchanger is supplied, which dryer also with a heat pump device device is equipped, which has a coolant circuit, in the course of which one Coolant subjected to pressure increase in the primary circuit of the first heat exchanger is liquid and evaporated again in the primary circuit of the second heat exchanger.
Ein solcher Kondensationstrockner ist durch die DE 44 09 607 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Kondensationstrockner ist eine Wärmepumpeneinrichtung vorgesehen, bei der die für den Prozeß notwendige Druckerhöhung des Kühlmittels durch einen Kom pressor erfolgt. Ein derartiger Kompressor stellt ein einem starken Verschleiß unterwor fenes Bauteil dar. Zur Abführung überschüssiger Wärmeenergie ist bei dem bekannten Trockner ferner eine Vorrichtung zur zusätzlichen Kühlung des Kältemittels vorgesehen. Mittels dieser Vorrichtung wird die überschüssige Wärmeenergie ungenutzt an die Um gebung abgegeben.Such a condensation dryer is known from DE 44 09 607 A1. With this known condensation dryer, a heat pump device is provided at the necessary for the process pressure increase of the coolant by a Kom pressor is done. Such a compressor is subject to heavy wear fenes component. To dissipate excess thermal energy is in the known Dryer also provided a device for additional cooling of the refrigerant. By means of this device, the excess thermal energy is unused to the order given.
Außerdem sind aus DE 43 06 215 A1 und DE 43 07 372 A1 ebenfalls gattungsgemäße programmgesteuerte Wäschetrockner mit einem Wärmepumpenkreis bekannt, bei de nen u. a. drei Wärmetauscher zum Einsatz kommen, die dazu dienen sollen, die aufge wendete Energie besser zu nutzen. Dadurch werden die Temperaturen für den Ver dampfer und den Verflüssiger im Wärmepumpenkreis nivelliert und ihre Wirksamkeit verbessert. Allerdings haben die bekannten Wäschetrockner Kompressionswärmepum pen, deren mechanische Energie nicht vollständig als thermische Energie zur Verfügung steht, so dass ihre Energieausbeute noch nicht als optimal gelten kann. Außerdem haben Kompressionswärmepumpen einige mechanisch hoch belastete Bauelemente, welche die Lebensdauer der gesamten Einrichtung begrenzen.In addition, DE 43 06 215 A1 and DE 43 07 372 A1 are also generic program-controlled tumble dryer with a heat pump circuit known at de nen u. a. three heat exchangers are used, which are intended to serve the to use energy better. As a result, the temperatures for the Ver steamer and the condenser in the heat pump circuit leveled and their effectiveness improved. However, the known tumble dryers have a compression heat pump pen whose mechanical energy is not fully available as thermal energy stands, so that their energy yield can not yet be considered optimal. Also have Compression heat pumps some mechanically highly stressed components, which limit the lifespan of the entire facility.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensationstrockner der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß er weniger verschleißanfällig ist und die aufgewendete Energie noch besser genutzt wird.The invention has for its object a condensation dryer of the beginning described type to improve that it is less prone to wear and the energy used is used even better.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Wärme pumpeneinrichtung als eine nach dem Absorberprinzip arbeitende Einrichtung ausgebil det ist, deren Absorber einen dritten Wärmetauscher bildet, dessen Primärkreis vom Kühlmittel durchströmt ist und über dessen Sekundärkreis die vom zweiten Wärmetau scher abströmende Trocknungsluft wieder dem Sekundärkreis des ersten Wärmetau schers zugeführt ist. Die nach dem Absorberprinzip arbeitende Einrichtung besitzt keine beweglichen Teile, so daß sie äußerst verschleißarm arbeitet. Durch die Nutzung der am eigentlichen Absorberteil der Einrichtung anfallenden Wärme wird die Energieausnut zung noch weiter verbessert.This object is achieved according to the invention in that the heat Pump device trained as a device working on the absorber principle is det, the absorber forms a third heat exchanger, the primary circuit from Coolant flows through and through the secondary circuit of the second heat rope shearly flowing drying air back to the secondary circuit of the first heat rope schers is fed. The facility working according to the absorber principle has none moving parts, so that it works extremely wear-resistant. By using the on The actual absorber part of the heat generated is the use of energy improved even further.
Eine weitere Erhöhung der Energieausnutzung ergibt sich dadurch, daß im Abwärme strom des Austreibers der nach dem Absorberprinzip arbeitenden Einrichtung ein vierter Wärmetauscher angeordnet ist, über dessen Sekundärkreis die Trocknungsluft nach Durchströmen des Sekundärkreises des ersten Wärmetauschers der Trocknungskam mer zugeführt ist (Anspruch 2).A further increase in energy utilization results from the fact that in the waste heat stream of the expeller of the device working on the absorber principle a fourth Heat exchanger is arranged, via the secondary circuit, the drying air after Flow through the secondary circuit of the first heat exchanger drying mer is supplied (claim 2).
Zur optimalen Energienutzung trägt ferner bei, daß die Heizleistung des dem Austreiber zugeordneten Heizelementes in Abhängigkeit vom Trocknungsgrad des in der Trock nungskammer befindlichen Gutes geregelt ist (Anspruch 3).The optimal use of energy also helps that the heating power of the expeller assigned heating element depending on the degree of dryness of the dry located chamber is regulated (claim 3).
Ein besonders umweltfreundlicher Betrieb des Kondensationstrockners wird dadurch er reicht, daß der Austreiber mit einem Gasbrenner als Heizelement versehen ist (Anspruch 4).This makes it a particularly environmentally friendly operation of the condensation dryer is sufficient that the expeller is provided with a gas burner as a heating element (claim 4).
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes wird die Funktionsweise des Kondensationstrockners nach der Erfindung näher erläutert.Using a block diagram shown in the drawing, the mode of operation of the condensation dryer according to the invention explained in more detail.
Der Kondensationstrockner 1 weist eine Trocknungskammer 2 auf, in die das zu trock nende Gut eingfüllt wird. Mittels eines Gebläses 3 wird der Trocknungskammer 2 Trock nungsluft zugeführt.The condensation dryer 1 has a drying chamber 2 , into which the material to be dried is filled. By means of a blower 3 the drying chamber 2 drying air is supplied.
Dem Kondensationstrockner 1 ist eine nach dem Absorberprinzip arbeitende Einrich tung 4 zugeordnet. Diese Einrichtung 4 besteht aus einem Austreiber 5, in dem ein aus Wasser und einem Kältemittel, z. B. Ammoniak, bestehendes Gemisch eingefüllt ist. Dieses Gemisch kann durch das als Gasbrenner 6 ausgebildete Heizelement des Aus treibers 5 erhitzt werden. Der Austreiber 5 liegt in einem geschlossenen Kühlmittelkreis lauf 7. In diesem Kühlmittelkreislauf 7 sind ferner ein erster, zweiter und dritter Wärme tauscher 8 bis 10 sowie eine Umwälzpumpe 11 angeordnet. Zwischen dem ersten und zweiten Wärmetauscher 8 und 9 ist noch ein Drosselorgan 12 in den Kühlmittelkreislauf 7 geschaltet. Der Kühlmittelkreislauf 7 bildet den Primärkreis der Wärmetauscher 8 bis 10.The condensation dryer 1 is a device 4 working according to the absorber principle. This device 4 consists of an expeller 5 , in which a water and a refrigerant, for. B. ammonia, existing mixture is filled. This mixture can be heated by the heating element designed as a gas burner 6 from the driver 5 . The expeller 5 is in a closed coolant circuit 7 . In this coolant circuit 7 a first, second and third heat exchanger 8 to 10 and a circulation pump 11 are also arranged. Between the first and second heat exchangers 8 and 9 , a throttle element 12 is also connected into the coolant circuit 7 . The coolant circuit 7 forms the primary circuit of the heat exchangers 8 to 10 .
Die dem Kondensationstrockner 1 zugeleitete Trocknungsluft wird ebenfalls in einem ge schlossenen Trocknungsluftkreislauf 13 geführt. Die Trocknungsluft wird dabei in Rei henschaltung über den Sekundärkreis des ersten Wärmetauschers 8 und den Sekundär kreis eines vierten Wärmetauschers 14, dessen Primärkreis von der Abwärme des Aus treibers 5 beaufschlagt ist, geführt und dann vom Gebläse 3 in die Trocknungskammer 2 gefördert. Von der Trocknungskammer 2 strömt die mit Feuchtigkeit angereicherte Trocknungsluft zunächst in den Sekundärkreis des zweiten Wärmetauschers 9 und danach über den Sekundärkreis des dritten Wärmetauschers 10 wieder in den Sekundär kreis des ersten Wärmetauschers 8, womit der Kreislauf der Trocknungsluft geschlossen ist.The drying air supplied to the condensation dryer 1 is also guided in a closed drying air circuit 13 . The drying air is connected in series with the secondary circuit of the first heat exchanger 8 and the secondary circuit of a fourth heat exchanger 14 , the primary circuit of which is acted upon by the waste heat from the driver 5 , and then conveyed by the blower 3 into the drying chamber 2 . From the drying chamber 2 , the moisture-enriched drying air flows first into the secondary circuit of the second heat exchanger 9 and then via the secondary circuit of the third heat exchanger 10 back into the secondary circuit of the first heat exchanger 8 , whereby the circuit of the drying air is closed.
Für den Kondensationstrockner 1 ergibt sich folgende Funktionsweise: In dem Austrei ber 5 wird das aus Wasser und beispielsweise Ammoniak (NH3) bestehende Kühlmittel gemisch erwärmt. Dadurch dampft das Ammoniak aus dem Gemisch aus und das Was ser bleibt zurück. Das Ammoniakgas strömt im Kühlmittelkreislauf 7 zum Primärkreis des ersten Wärmetauschers 8. Über eine gesonderte Leitung 15 wird das abgesonderte Wasser in den Primärkreis des dritten Wärmetauschers 10 eingespeist.The following functions result for the condensation dryer 1 : In the expeller 5 , the coolant mixture consisting of water and, for example, ammonia (NH 3 ) is heated. As a result, the ammonia evaporates from the mixture and the water remains. The ammonia gas flows in the coolant circuit 7 to the primary circuit of the first heat exchanger 8 . The separated water is fed into the primary circuit of the third heat exchanger 10 via a separate line 15 .
Durch die stetige Verdampfung des Ammoniak steigt der Druck immer weiter an, bis er groß genug ist, um das Ammoniakgas in dem Primärkreis des ersten Wärmetauschers 8 zu kondensieren. Der Wärmetauscher 8 wirkt somit als Verflüssiger in der nach dem Ab sorberprinzip arbeitenden Einrichtung 4. Die bei dem Kondensationsvorgang freiwerden de Wärme dient zum Erwärmen der Trocknungsluft.Due to the constant evaporation of the ammonia, the pressure rises continuously until it is large enough to condense the ammonia gas in the primary circuit of the first heat exchanger 8 . The heat exchanger 8 thus acts as a condenser in the device 4 working on the sorber principle. The heat released during the condensation process is used to heat the drying air.
Durch das zwischen dem ersten und zweiten Wärmetauscher 8 und 9 im Kühlmittelkreis lauf 7 angeordnete Drosselorgan 12 wird das im Primärkreis des ersten Wärmetau schers 8 verflüssigte Ammoniak entspannt, so daß es im Primärkreis des zweiten Wär metauschers 9 wieder verdampft und dabei Wärme aufnimmt. Der zweite Wärmetau scher 9 bildet somit den Verdampfer der Einrichtung 4. Die für den Verdampfungsvor gang notwendige Wärme wird der über den Sekundärkreis des zweiten Wärmetau schers 9 geführten, mit Feuchtigkeit angereicherten Trocknungsluft entzogen. Infolge dieses Wärmeentzuges kondensiert ein Großteil der in der Trocknungsluft enthaltenen Feuchtigkeit. Kühl- und Trocknungsluft-Kreislauf sollten im Wärmetauscher 9 im Gegen strom geführt werden. Das Feuchtigkeitskondensat wird bei 16 aus dem Sekundärkreis des zweiten Wärmetauschers 9 nach außen abgeführt.By arranged between the first and second heat exchangers 8 and 9 in the coolant circuit 7 throttle element 12 , the ammonia liquefied in the primary circuit of the first heat exchanger 8 is relaxed, so that it evaporates again in the primary circuit of the second heat exchanger 9 and thereby absorbs heat. The second Wärmetau shear 9 thus forms the evaporator of the device 4th The heat required for the evaporation process is withdrawn from the moisture-enriched drying air which is conducted through the secondary circuit of the second heat exchanger 9 . As a result of this heat removal, a large part of the moisture contained in the drying air condenses. Cooling and drying air circuit should be performed in countercurrent in the heat exchanger 9 . The moisture condensate is discharged to the outside at 16 from the secondary circuit of the second heat exchanger 9 .
Das aus dem Primärkreis des zweiten Wärmetauschers 9 abströmende Ammoniakgas wird im Primärkreis des dritten Wärmetauschers 10 mit dem vom Austreiber 5 zugeführ ten Wasser zur Reaktion gebracht. Der Primärkreis des dritten Wärmetauschers 10 bil det somit den Absorber der Einrichtung 4. Die bei der Reaktion von Wasser und Ammo niakgas freigesetzte Wärme dient zum Anwärmen der über den Sekundärkreis des drit ten Wärmetauschers 10 geführten Trocknungsluft.The ammonia gas flowing out of the primary circuit of the second heat exchanger 9 is reacted in the primary circuit of the third heat exchanger 10 with the water supplied by the expeller 5 . The primary circuit of the third heat exchanger 10 thus forms the absorber of the device 4 . The heat released in the reaction of water and ammonia gas serves to warm up the drying air passed through the secondary circuit of the third heat exchanger 10 .
Die im dritten Wärmetauscher 10 vorgewärmte Trocknungsluft strömt dann wieder in den Sekundärkreis des ersten Wärmetauschers 8, wo sie weiter erwärmt wird. Danach er folgt in dem Sekundärkreis des vierten Wärmetauschers 14 eine weitere Erhitzung der Trocknungsluft. Somit werden für den Trocknungsprozeß des Kondensationstrockners 1 alle in der nach dem Absorberprinzip arbeitenden Einrichtung 4 auftretenden Stufen der Wärmefreisetzung und des Wärmeentzuges zum Erwärmen und Trocknen der Trock nungsluft genutzt. Hierdurch wird die Verlustenergie des Kondensationstrockners auf ei nen minimalen Wert reduziert.The drying air preheated in the third heat exchanger 10 then flows back into the secondary circuit of the first heat exchanger 8 , where it is heated further. Then he follows in the secondary circuit of the fourth heat exchanger 14, a further heating of the drying air. Thus, for the drying process of the condensation dryer 1 all occurring in the absorber-working device 4 stages of heat release and heat removal for heating and drying the drying air are used. As a result, the energy loss of the condensation dryer is reduced to a minimum value.
Da mit fortschreitendem Trocknungsgrad des in dem Kondensationstrockner 1 zu trock nenden Gutes die notwendige Energie für das Trocknen abnimmt, ist es zweckmäßig, den Gasbrenner 6 entsprechend zu regeln, d. h. mit fortschreitendem Trocknungsgrad dessen Heizleistung zu vermindern, um ein Gleichgewicht zwischen der zugeführten und der notwendigen Trocknungsenergie aufrechtzuerhalten.As the degree of dryness of the material to be dried in the condensation dryer 1 reduces the energy required for drying, it is expedient to regulate the gas burner 6 accordingly, ie to reduce its heating power as the degree of dryness progresses, in order to achieve a balance between the supplied and the necessary Maintain drying energy.
Da die Trocknungsluft im zweiten Wärmetauscher 9 wesentlich stärker abgekühlt wird (nahe 0°C) als bei einem mit Umgebungsluft (ca. 20°C) beaufschlagten Wärmetauscher, erfolgt eine wesentlich stärkere Kondensation der in der Trocknungsluft enthaltenen Feuchtigkeit. Die Trocknungsluft wird damit viel stärker entfeuchtet, so daß sie nach er neutem Aufheizen mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann. Dadurch kann entweder die Dau er des Trocknungsvorganges verkürzt oder es kann mit niedrigeren Trocknungstempera turen gearbeitet werden. Im Falle eines Wäschetrockners kann somit eine Schontrock nung empfindlicher Textilien durchgeführt werden.Since the drying air in the second heat exchanger 9 is cooled to a much greater extent (near 0 ° C.) than in the case of a heat exchanger charged with ambient air (approx. 20 ° C.), the moisture contained in the drying air condenses much more strongly. The drying air is thus dehumidified much more so that it can absorb more moisture after it has been heated up again. This can either shorten the duration of the drying process or work with lower drying temperatures. In the case of a clothes dryer, gentle drying of delicate textiles can thus be carried out.
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