IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 6/1999, Seite 134 ff.


HAUS DER TECHNIK


Gasbeheizte Haushaltswäschetrockner

Funktion - Aufbau - Wirtschaftlichkeit

Wolfhard Jording*

Der elektrische Wäschetrockner ist wegen seines Aufwandes an elektrischer Energie von etwa 1 kWh/kg verdampften Wassers (nach DIN-EN 61121) geradezu prädestiniert für eine Gasbeheizung. Trotz deutlich höherer Herstellungskosten gegenüber einem elektrisch beheizten Trockner gibt es einen wirtschaftlichen Vorteil in den Betriebskosten und einen ökologischen bei den Emissionswerten. In Zusammenarbeit mit der Ruhrgas AG und einem Brennerhersteller aus Holland wurde von Miele ein serienreifes Gerät entwickelt.

Deutschland stellt ein Versorgungsgebiet dar, in dem regional sehr unterschiedliche Erdgasqualitäten im öffentlichen Gasnetz vertrieben werden (Bild 1). Deshalb wurde ein gasbeheizter Ablufttrockner entwickelt, der für alle Erdgasgruppen ohne Veränderungen am Gasbrenner oder Austausch von Düsen funktionsfähig und zugelassen ist.

Bild 1: Erdgasbeschaffenheit in Deutschland (Stand 1994).

Trockenprozeß

Beim klassischen Ablufttrockner wird die angesaugte Umgebungsluft über eine elektrische Heizung mit offener Wendel geführt, dort erwärmt und getrocknet. Der Unterschied zwischen gasbeheizten und elektrisch beheizten Trocknern ist der, daß an Stelle der Elektroheizung eine Gasbrennereinheit eingesetzt wird.

Die aus dem Aufstellraum angesaugte Prozeßluft wird im Brenner durch Konvektion und durch das Zumischen der sauberen Abgase erwärmt (Bild 2). Da das Erdgas rückstandsfrei verbrennt und weitgehend schwefelfrei ist, haben die hochverdünnten Abgase (etwa 1:30) keinen schädigenden Einfluß auf die Wäsche. Die Ausnutzung der Energie im Brenner ist durch das Zumischen der Abgase zur Trocknerprozeßluft optimal.

Bei der Verbrennung wird Sauerstoff (O2) verbraucht, so daß dem Gasbrenner ständig Frischluft als Verbrennungsluft zugeführt werden muß. Vorgeschrieben wird vom Hersteller eine Zuluftöffnung ins Freie von min. 75 cm2.

Bild 2: Funktionsschema des gasbeheizten Ablufttrockners.

Aufbau

Die wesentlichen Bauteile des Gaswäschetrockners sind:

Gasbrenner

Eingesetzt wird ein überstöchiometrisch vormischender Gasbrenner. Die Verbrennungsluft wird in der Mischkammer dem Erdgas zugemischt (Bild 3). Eine temperaturgeregelte Luftklappe dosiert den Luftvolumenstrom.

In der Brennkammer herrscht während des Betriebes Unterdruck. Ohne diesen kann der Brenner nicht gezündet werden und ist nicht funktionsfähig, was ein sicherheitstechnischer Vorteil bei Luftdrossellung oder Luftausfall durch Verschmutzung oder Gebläsedefekt ist.

Bild 3: Wäschetrockner mit Gasbrennertechnik.

Der eigentliche Brenner besteht aus hochtemperaturbeständigem Spezialstahl, die wesentlichen Bauteile aus Edelstahl.

An der Gasbrennereinheit ist das druckgeregelte Gasventil (Doppelventil mit zwei 24 Volt Spulen) mit der Gasdüse und der Kombinationselektrode für Zündung und Flammenüberwachung (Ionisation) angeordnet.

Das Gerät funktioniert ohne Düsenwechsel bzw. ohne Änderung der Einstellung in einem erweiterten Wobbeindexbereich (EH-Bereich) von 12,0 bis 15,7 kWh/m3. Für den deutschen Markt sind die Geräte mit dem Prüfgas G20 (reines Methan CH4) auf eine Heizleistung von 5,4 kW eingestellt. Mit dieser Einstellung kann es im gesamten E-Bereich betrieben werden. Bei Einsatz im LL-Bereich wird am Abluftausgang eine Luftdrossel montiert.

Für den Betrieb des Trockners muß ein vom Hersteller zugelassenes Abluftsystem (z.B. HT-Rohr) installiert werden.

Wäschetrommel

Die erwärmte Prozeßluft tritt über ein Lochblech am Trommelzylinder ein und strömt in der Wäschetrommel an den feuchten Wäschestücken entlang. Am Trommelausgang in der Einfülltürklappe ist ein Flusensieb angeordnet, welches die beim Trocknen von der Wäscheoberfläche gelösten Flusen auffängt.

Prozeßluftgebläse

Das luftfördernde Bauteil ist ein Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln, der in einem Spiralgehäuse läuft. Das Gebläse besitzt einen eigenen Einphasenasynchronmotor, die Gebläseradbeschaufelung ist aus Verschmutzungsgründen grob gehalten. Je nach Länge der Abluftleitung liegt der Abluftvolumenstrom zwischen 200 und 310 m3/h.

Steuerung

Die Trocknerelektronik übernimmt die Steuerung und Überwachung des Trockenprozesses. Dabei werden neben den Zeiten (Reversierrhythmus, max. mögliche Laufzeit, usw.) alle Systemtemperaturen und die Wäscherestfeuchte kontrolliert. Ein Gasfeuerungsautomat überwacht und steuert den Gaskreis.

Emissionen des Gasbrenners

Bei der Verbrennung von Erdgas, welches zu einem hohen Prozentsatz aus Methan (CH4) besteht, entsteht vorwiegend Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O). Darüber hinaus können in der heißen Flamme Stickoxyde (NOx) und je nach Güte der Verbrennung auch Kohlenmonoxid (CO) entstehen.

Tabelle 1: NOX und CO-Emissionen in der feuchten Abluft.
 

Nox in
Vol.-ppm

CO in
Vol.-ppm

CO2 in
Vol.-%

minimaler Trocknervolumenstrom (208 m3/h)

4

2

2,6

maximaler Trocknervolumenstrom (310 m3/h)

1

2

2

Die NOx- und CO-Emissionen in der feuchten Abluft zeigt Tabelle 1.

Sollte während des Trocknerbetriebes einmal die Abluftleitung an einer Verbindungsstelle undicht werden, so entstehen in dem Aufstellungsraum keine gefährlichen Schadstoffkonzentrationen. Versuche ohne Abluftleitung in einem üblichen Aufstellungsraum zeigten eine CO-Konzentration von <1 ppm. Durch den hohen Feuchteeintrag (bis 3,5 kg/Trockengang) in den Aufstellungsraum wird der Betreiber zudem schnell merken, daß am Abluftsystem eine Leckage entstanden ist.

Anschaffung und Betriebskosten

Bedingt durch den höheren Bauteileaufwand der Gasbeheizung liegt der Verkaufspreis des Gastrockners etwa 700,- DM über einem vergleichbaren elektrisch beheizten Ablufttrockner. Die Differenz zum Kondenstrockner, der gegenüber dem Ablufttrockner auch einen erhöhten Bauteilaufwand hat, ist deutlich geringer.

Beim nachfolgenden Vergleich der Trocknersysteme wurden als Basiswert die Daten eines elektrisch beheizten Ablufttrockners zugrunde gelegt. Für die Berechnungen wurden nachfolgende Ausgangsdaten herangezogen:

Die Ergebnisse über das Einsparpotential enthält Tabelle 2.

Tabelle 2: Energiekostenvergleich
 

Ablufttrockner elektrisch beheizt

Kondenstrockner elektrisch beheizt

Gastrockner

elektr. Energie

3,3 kWh

3,5 kWh

0,25 kWh

Gasverbrauch

-

-

0,43 m3

Heizleistung

3,1/1,94 kW

3,1/1,94 kW

5,4 kW

Trockenzeit

85 min

88 min

51 min

Primärenergie

8,25 kWh

8,75 kWh

4,68 kWh

CO2-Emission

1,815 kg

1,925 kg

0,950 kg

Energiekosten

0,89 DM

0,95 DM

0,32 DM*

Veränderungen gegenüber dem Ablufttrockner

Primärenergie

-

+6,1%

-43,3%

CO2-Emission

-

+6,1%

-47,7%

Energiekosten

-

+6,7%

-64,0%

bezogen auf HO

Trotz des hoch angesetzten Jahreskraftwerkswirkungsgrades von 40% erreicht der gasbeheizte Ablufttrockner eine Primärenergieeinsparung von 43%.

Fazit

Der gasbeheizte Ablufttrockner hat klare ökologische Vorteile, denn durch den Einsatz von Erdgas als Primärenergie wird der CO2-Ausstoß im Gegensatz zur elektrischen Variante deutlich vermindert. Ein Wermutstropfen ist der Preis; Trotz der günstigen Betriebskosten beträgt die Amortisationszeit je nach Nutzung etwa sechs bis acht Jahre. Bei entsprechender Kundenakzeptanz wird diese Technik in ihrem Marktsegment dennoch eine Zukunft haben.

CO2-Erzeugung:

elektr. Energieerzeugung 0,55 kg/kWh; Gasverbrennung 0,20 kg/kWh

Primärenergie:

gemittelter Jahreskraftwerkswirkungsgrad 40%

Kosten:

elektr. Energie 0,27 DM/kWh; Gas 0,056 DM/kWh

Gaskenndaten:

G20 (100% CH4; 15C; 1013 mbar) Hu = 9,45 kWh/m3; Ho = 10,49 kWh/m3; d = 0,55

Bezugsdaten:

Beladung 5 kg Standard-Load-A; 70% Wäscheanfangsrestfeuchte (nach DIN-EN-61121)


* Wolfhard Jording, Mitarbeiter der Miele & Cie GmbH & Co, Gütersloh


B i l d e r :   Miele & Cie GmbH & Co, Gütersloh


L i t e r a t u r :

Miele Marktforschung
Miele Entwicklung
Miele Konstruktion
Ruhrgas AG
Jahresbericht Elektrizitätswirtschaft (Westbundesländer 36%) aufgerundet
Haushaltstarife Mittelwerte in OWL
prEN12752 Teil 1; prEN 1458
EN 437
DIN-EN 61121
DVGW-TRGI 1986/1996
DVGW G 628
Gasanalyse Stadtwerke Gütersloh