Thermoelektrischer Wäschetrockner

Mit der Einf√ľhrung der W√§rmepumpentechnologie wurde die Energieeffizienz von W√§schetrocknern beinahe verdoppelt.

Der Stromverbrauch von Wäschetrocknern wurde 2013 auf circa 4 Mrd. kWh geschätzt, was einer CO2-Emission von rund 2,4 Mio. Tonnen entspricht. Mit der Einführung der Wärmepumpentechnologie wurde die Energieeffizienz von Wäschetrocknern beinahe verdoppelt. Das in konventionellen Wärmepumpentrocknern vorwiegend verwendete Kältemittel R134a besitzt allerdings eine hohe Treibhauswirkung. Neben dem Einsatz alternativer, klimafreundlicherer Kältemittel stellen thermoelektrische Module als Wärmepumpe ein weiteres vielversprechendes und völlig neuartiges Konzept dar.

Funktionsprinzip eines TE-Wäschetrockners
Der thermoelektrische Wäschetrockner (TE-Wäschetrockner) ist eine alternative Art des Kondenstrockners, in dem ein Wärmeübertrager mit eingebauten Peltier-Elementen ver-wendet wird. Peltier-Elemente sind dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz oder bei Temperaturdifferenz einen Stromfluss erzeugen. Dieser Peltier-Effekt wird zum Wämetransport genutzt: Durch Anlegen einer elektrischen Spannung stellt sich ein Wärmestrom durch die Peltier-Elemente ein, wodurch die eine Seite kalt und die andere warm wird. Auf der kalten Seite wird die Prozessluft abgekühlt, um Wasser aus der Luft zu kondensieren. Die abgekühlte Luft wird anschließend auf die gegenüberliegende Seite der Peltier-Elemente geleitet, wo diese erhitzt wird, bevor sie in die Wäschetrommel strömt. Dort nimmt die warme, trockene Luft Feuchtigkeit aus der Wäsche auf und kühlt dabei ab.

Prinzipskizze eines thermoelektrischen Wäschetrockners
Das Institut für Thermodynamik an der Technischen Universität Braunschweig hat ein ganzheitliches Simulationsmodell erstellt, welches das zeitlich veränderliche Verhalten eines Trocknungsprozesses abbilden kann. Hiermit lassen sich Geometrien, Verschaltungen und Betriebsstrategien mittels Parameterstudien und anderer Verfahren optimieren. In einem weiteren Schritt werden detaillierte Messungen unter kontrollierten Rahmenbedingungen durchgeführt. Hierzu wird ein Prototyp eines TE-Wärmeübertragers an einen am Markt verfügbaren Kondenstrockner angeschlossen und das Heizregister des Kondenstrockners entfernt. Nach einer eingehenden Analyse erfolgen Betriebsvariationen, um eine größere Vergleichbarkeit mit dem Simulationsmodell zu schaffen.

Merkmale eines TE-Wäsche­trockners
Der Leistungsbereich von Peltier-Elementen ist flexibel einstellbar. Die Kühl- und Heizleistung des Trockners kann ohne große zeitliche Verzögerung angepasst werden. Dies ermöglicht ein dynamisches Lastmanagement und eine Anbindung in einen Haus­halt mit intelligenter Geräteansteuerung. Der Stromverbrauch eines TE-Wäschetrockners liegt zwischen rund 2 kWh (Wärmepumpentrockner) und rund 4 kWh (Kondenstrockners). Der TE-Wäschetrockner enthält weniger bewegliche Teile als ein Wärmepumpentrockner und ist damit wartungsärmer.­ Die Zyklenzahl der Peltier-Elemente ist höher als die erwartete Zahl an Trockengängen, die mehr als 2.000 Zyklen entspricht. Im TE-Wärmepumpentrockner wird zudem kein Kältemittel verwendet. Er ist somit in der Produktion und Entsorgung umweltverträglicher als ein konventioneller Wärmepumpen­trockner.


Projektthema:
Elektrische Haushaltsgegenstände – Wäschetrockner

Projektdurchführung:
TU Braunschweig
Institut für Thermodynamik
Hans-Sommer-Straße 5
38106 Braunschweig
0531 | 3912627
r.somdalen@tu-bs.de
www.ift-bs.de


AZ 32384

Der thermoelektrische Wäschetrockner besitzt das Potential in ein intelligentes Last-Management integriert zu werden.