Beheizungs- und Regelungsarten von Wäschetrocknern

Nahezu jede (wichtige) Heizungs- und Regelungsart ist für jede Trocknergröße erhältlich. In Deutschland ist der Markt für sehr kleine (unter 10 kg) Erdgas-beheizte Trockner und für große elektrisch (über 40 kg) beheizte Trockner sehr klein, so dass nur wenige Hersteller hier eine Lösung anbieten.

Auf dem Markt werden zahlreiche Beheizungssysteme angeboten. Entsprechend der aktuellen Marktsituation (2017) lassen sich die Beheizungsarten wie folgt unterteilen:

• Ohne Beheizung (Schüttler, keine Marktrelevanz für Reinigungsbetriebe)
• Heißwasser (wird in der Praxis derzeit nicht angewandt)
• Thermoöl beheizt (wird in der Praxis nicht angewandt)
• Elektrische Energie
  • Direkt beheizt (Widerstandsheizung / Heizstab)
    • Ablufttrockner (offener Kreislauf)
    • Kondensationstrockner (geschlossener Kreislauf)
  • Indirekt beheizt (Wärmepumpenanlagen als geschlossener Kreislauf)
• Dampf-beheizt (Dampf-Wärmetauscher)
• Erdgas-beheizt (direkte Flamme im Luftstrom)

Alle Trockner – mit Ausnahme der Trockner mit geschlossenem Kreislauf – sind Ablufttrockner, die nur zeitweise einen Anteil der Abluft wiederverwenden, ansonsten jedoch Luft ansaugen, erhitzen und wieder (an die Umgebung) abgeben. Dies erfordert mehr oder weniger aufwändige Abluftrohrsysteme.

Im gewerblichen Bereich sind mit Heißwasser und Thermoöl beheizte Systeme Exoten. Neben dem Risiko von Leckagen sind vor allem Heißwassertrockner in der Trocknungsgeschwindigkeit und dem Installationsaufwand allen anderen Systemen unterlegen.

Schüttler, also Trockner ohne Beheizung oder mit ausgeschalteter Heizung, dienen vor allem Großbetrieben zum Auflockern des Presskuchens nach dem Waschen in Waschstraßen vor der Weiterbearbeitung (Mangeln, Finishen).

Eine Volltrocknung mit einem Trockner ohne Heizung ist wirtschaftlich nur möglich, wenn eine Quelle mit trockener, schadstoffarmer und partikel-, geruch-, und flusenfreier warmer Abluft, z.B. die Abgase einer Gasturbine, zur Verfügung steht.

Am Markt (Stand 2017) sind Wärmepumpentrockner bis etwa 30 kg Nennbeladung und Kondensationstrockner bis 10 kg Nennbeladung erhältlich. Diese Trockner mit geschlossenem Luftkreislauf sind gekennzeichnet durch lange Trocknungszeiten, was diese Maschinen für die gewerbliche Nutzung wirtschaftlich unattraktiv macht.

Auch elektrisch beheizte Ablufttrockner sind in ihrer Trocknungsgeschwindigkeit nur für spezielle, zeitunkritische Ware einsetzbar. Das liegt auch an den beschränkten elektrischen Leistungen, die sich an den üblichen, niedrigen Hausanschlussleistungen orientieren und lange Trocknungszeiten verursachen. Mit höheren Leistungen könnten höhere Temperaturen erreicht bzw. größere Luftvolumenströme aufgeheizt und die Prozesszeiten verkürzt werden.

Bei an die Belastungsgrenzen gekommenen elektrischen Anlagen kann mit der Anschaffung leistungsstarker elektrischer Trockner zusätzlicher Investitionsaufwand für die Elektroinstallation erforderlich sein. Während die elektrischen Ablufttrockner ständig kühle Zuluft aufheizen müssen, benötigen Kondensationstrockner eine kontinuierliche Wärmeabfuhr um die in der Prozessluft enthaltene Feuchte durch Kondensation zu entfernen. Hohe Raumlufttemperaturen sind deshalb für den Prozess ungünstig. Wärmepumpentrockner umgehen dieses Problem und führen die Wärme nach der Kondensation wieder der Prozessluft zu. Es bleibt der höhere Aufwand für Wartung und Pflege der Wärmetauscher.

Weit verbreitet sind deshalb Trockner mit Dampf- und Erdgasheizung.

Für die Beheizung mit Dampf wird eine ausreichend dimensionierte Dampf- und Kondensatleitung benötigt (siehe auch hier). Konstruktives Merkmal ist ein massiver Wärmetauscher (Heizregister), der eine gewisse Trägheit in der Aufheizphase des Trocknungsprozesses aufweist. Die Masse und die thermische Speicherfähigkeit führen auch zu Energieverlusten, weil die enthaltene Wärme kurze Abkühlzeiten verhindert und Oberflächenverluste ungenutzt in den Abstellraum entweichen. Die Anforderungen an die Abluftleitungen sind gegenüber Erdgas-beheizten Versionen geringer, weil die Abluft kein Rauchgas aus der Gas-Verbrennung enthält. Auch wenn dieser Umstand Optimierungspotenziale hat, steht der dampfbeheizte Trockner für den systembedingten Nachteil, dass die Erzeugung und Verteilung von Dampf immer verlustbehaftet ist. Diese Verluste können zwischen ca. 5 und 30 % des eingesetzten Brennstoffs am Dampfkessel betragen.

Bei Wäschetrocknern über 10 kg Nennfüllmenge wird der erdgasbeheizte Wäschetrockner aufgrund seiner positiven Eigenschaften vielfach eingesetzt:

• einfacher Aufbau
• geringe Kosten für hohe Heizleistungen
• geringer Wartungsaufwand
• schnelle Aufheizzeiten
• keine Wärmetauscherverluste für die Wärmezufuhr
• breites Angebot professioneller Trockner von 10 bis ca. 300 kg Nennbeladung

Diese Eigenschaften führen bei geeigneter Prozessführung und geringen Restfeuchtegehalten nach dem Schleudern zu Trocknungszeiten für die Volltrocknung von Frotteeware unter 20 Minuten.

Als Alternative zum klassischen Trockner bietet sich für empfindliche Ware der Trockenschrank bzw. Trockenraum an. Die Textilien werden aufgehängt und erfahren keine mechanische und deutlich geringere thermische Belastung. Durch die meist fehlende Bewegung der Ware und ungleichmäßige Luftströmung sind die Trocknungszeiten länger und schwer vorhersagbar. Außerdem sind die textilien meist weniger flauschig als beim Trocknen im Tumbler. Insgesamt ist es eine energetisch günstige, aber zeitintensive Lösung für empfindliche Textilien.

MERKE: Wasserentfernung aus Textilien durch Schleudern mit hoher Schleuderdrehzahl  ist deutlich wirtschaftlicher als Verdampfen von Wasser mit heißer Luft in Trocknern.

Faustformel: Die Erhöhung der Spülwassertemperatur von 20 auf 50 °C reduziert die Restfeuchte durch Schleudern um ca. 10 % (siehe auch hier).

Demgegenüber kann bei synthesefaserhaltiger Ware erhöhter Finishaufwand entstehen, da Schleudern bei Warentemperaturen über 40 °C die Knitterbildung verstärkt.

Erdgas-beheizte Trockner sind durch Bereitstellung hoher Leistungen bei geringen Kosten im Vorteil. Sie sind schneller und wirtschaftlicher als alle anderen Trockner.

Dampf-beheizte Trockner bieten sich an, wenn die Effizienz des Dampferzeugers durch mehr Auslastung erhöht werden kann und Abgase in der Trocknerabluft vermieden werden sollen (lokale Gegebenheiten, Normen und Richtlinien).

Die Effizienz von Ablufttrocknern kann durch Abluftwärmetauscher um ca. 30 %, bei Nutzung der Kondensationswärme um bis zu 50 % erhöht werden (siehe auch hier und hier)

Nutzen Sie vorhandene Abwärme z.B. aus Drucklufterzeugung für Trocknungsprozesse zum Beispiel in Trockenschränken!

Die Digitalisierung macht auch vor Textilreinigungen nicht halt. Trockner mit reiner Zeitsteuerung werden durch immer intelligentere Trockner ersetzt, die irgendwann mit der Waschmaschine kommunizieren und so bereits aus dem Waschprogramm die optimale Trocknereinstellung erkennen. Noch (2017) ist es nicht so weit, doch die Sensorik erlaubt bereits heute deutliche Effizienzsteigerungen zum Vermeiden des Übertrocknens (knochentrockene Textilien).

MERKE: Übertrocknung bedeutet Textilschädigung, d.h. Schrumpf, Vergilbung Farbveränderungen, Nahtkräuselung etc.)!

Je nach Trockner können die Steuerungen (siehe auch hier) unterschieden werden:

• Zeitsteuerung (Zeitschaltuhr) mit einstellbarem Thermostat für die Zuluft
• Einfach
  • Die Temperatur der Prozesszuluft wird durch einen Thermostat/Regler auf dem eingestellten Niveau gehalten.
  • Nach Ablauf der eingestellten Trocknungszeit wird für kurze Zeit mit Raumluft die Wäsche langsam abgekühlt (Knitterschutz).
• Robust
  • Keine oder nur wenig Elektronik, meist elektromechanische Systeme, keine Sensorik
• Nicht mehr zeitgemäß:
  • Der Nutzer muss wissen, wie lange der Prozess bei der eingestellten Temperatur dauert.
  • Oft fehlt die Knitterschutzfunktion, zusammen mit Übertrocknung kann der Energieaufwand fürs Finishen steigen

• Temperaturdifferenzregelung
• Einfach
  • Einstellbar sind:
    • Solltemperatur der Zuluft
    • Solltemperatur der Abluft
    • Solldifferenztemperatur zwischen Zu- und Abluft als Abbruchkriterium
  • Am Ende des Trocknungsprozesses steigt die Ablufttemperatur und unterschreitet (über eine feste oder einstellbare Zeit) die Temperaturdifferenz als Abbruchkriterium für den Trocknungsprozess.
  • Nach Ablauf der eingestellten Trocknungszeit wird für kurze Zeit mit Raumluft die Wäsche abgekühlt (Knitterschutz).
• Überschaubare Regelungstechnik
  • Das System besteht im Wesentlichen aus einem Regler und zwei Temperatursensoren.

• Leitwertregelung
• Die Trommel ist z.B. in zwei voneinander isolierte Hälften geteilt oder verfügt über mehrere Kontaktpaare in der Trommel oder in den Mitnehmern.
• Eine Messspannung wird angelegt und über die feuchte Wäsche fließt ein geringer Messstrom.
• Je trockener die Wäsche wird desto geringer wird der Messstrom. Der Leitwert verändert sich (er wird kleiner).
• Das Messverfahren funktioniert unterschiedlich gut, in Abhängigkeit von Salzen und der Leitfähigkeit der Textilien (z.B. durch Metallfäden, Metallbedampfung). Es ist bisher für größere Beladungsmengen ungeeignet.
• Meist wird die Leitwertregelung mit anderen Verfahren kombiniert und dient überwiegend dem Prozessabbruch oder der Einleitung des Abkühlens.

• Regelung über Infrarottemperatur der Wäsche
• Die Oberflächentemperatur (IR-Temperatur) der Wäsche wird mit einem Sensor während des Prozesses gemessen.
• Zu Beginn des Prozesses steigt die Temperatur der Wäsche auf einen weitgehend konstanten Beharrungswert an. Am Ende des Trocknungsprozesses mit Beginn der Verdunstung der letzten Feuchtigkeit steigt die Temperatur der Wäsche überproportional an. Der Trocknungsprozess wird beendet, wenn die IR-Temperatur der Wäsche einen warenspezifischen, meist einstellbaren Sollwert für eine feste oder einstellbare Zeit überschreitet.
• Das Verfahren kann aufgrund der Messung der Oberflächentemperatur besondere Betriebszustände nicht gut erkennen:
  • Bei zu geringer Beladung kann die warme Trommeloberfläche in das Messfeld des IR-Sensors fallen und zu erhöhten Messwerten führen. Der vom System berechnete Mittelwert steigt über die tatsächliche Temperatur der Wäsche. Als Folge wird der Trocknungsprozess zu früh beendet und der Restfeuchtegehalt der getrockneten Wäsche ist zu hoch.
  • Bei Trocknungsprozessen mit konstant hohem Umluftanteil kann der Effekt auftreten, dass die Wäsche bis zur Solltemperatur erwärmt wird, jedoch durch den hohen Umluftanteil die Abfuhr von Wasserdampf (Verdampfung der Feuchte aus den Textilien) noch nicht abgeschlossen ist. Moderne Trockner können dies durch entsprechende regelungstechnische Eingriffe kompensieren.

MERKE: Bei Neuanschaffung Trockner mit Infrarotmesstechnik auswählen. Durch die direkte Textiloberflächentemperaturmessung werden Schäden (Textilschrumpf, Farbveränderungen etc.) vermieden. Trockner mit integrierter Rückgewinnung der Energie in der Abluft senken über die Nutzungszeit den Energiebedarf um bis zu 30 %.

Trockner möglichst mit Nennbeladung betreiben, da
Unterbeladung: Ineffizient durch die Luft, die an der Ware ungenutzt vorbeiströmt
Überbeladung: Ineffizient durch reduzierten Prozessluftvolumenstrom und verstärkte Knitterbildung