Überhitzung bedeutet nicht automatisch absolut trockenen Dampf
Eine gemessene Überhitzung zeigt, dass die Temperatur des Kältemitteldampfs am Messpunkt oberhalb der zugehörigen Sättigungstemperatur liegt.
Das ist ein wichtiger Hinweis auf den Zustand des Kältemittels.
Trotzdem können feinste Flüssigkeitströpfchen im Gasstrom mitgeführt werden.
Die Fachliteratur weist darauf hin, dass solche Aerosole auch bei vorhandener Überhitzung vorkommen können.
Für die Praxis bedeutet das:
Überhitzung ist wichtig, aber sie ist nicht der einzige Verdichterschutz.
Wann kann Flüssigkeit in die Saugleitung gelangen?
Typische Betriebszustände sind:
- Anlagenstart
- Wiederanlauf nach längerer Stillstandszeit
- Abtauende
- Lastwechsel
- Zuschalten einer Kühlstelle
- Umschalten einer reversiblen Wärmepumpe
- instabile Regelung des Expansionsorgans
Die Anlage kann während solcher Übergänge kurzzeitig andere Kältemittelverteilungen aufweisen als im stabilen Dauerbetrieb.
Flüssigkeitsschlag: was passiert?
Gelangt eine größere Flüssigkeitsmenge in einen Hubkolben- oder anderen Verdrängungsverdichter, kann sie den vorgesehenen Verdichtungsraum füllen.
Der Kolben beziehungsweise das Verdichtungselement versucht dann, ein nahezu inkompressibles Medium weiter zu verdichten.
Mögliche Folgen sind:
- extreme Druckspitzen
- beschädigte Ventile
- mechanische Schäden
- Schäden an Lagerung oder Verdichtungselementen
Nicht jeder Tropfen führt sofort zu einem Flüssigkeitsschlag. Entscheidend sind Menge, Verdichterbauart und Betriebszustand.
Flüssigkeitsrückführung und Ölverdünnung
Auch ohne unmittelbaren Flüssigkeitsschlag kann zurückkehrendes flüssiges Kältemittel problematisch sein.
Gelangt Kältemittel in größerer Menge in das Verdichteröl, kann es:
- die Ölviskosität verringern
- die Schmierwirkung beeinträchtigen
- beim Druckabfall aufschäumen
- Öl aus dem Verdichter mitreißen
Damit kann ein Kältemittelproblem zusätzlich zu einem Ölproblem werden.
Ursachen im Verdampferbereich
Flüssigkeitsrückführung kann entstehen, wenn das Expansionsorgan mehr Kältemittel einspritzt, als im Verdampfer vollständig verdampfen kann.
Mögliche Ursachen sind:
- ungeeignete Regelung
- fehlerhafte Sensorwerte
- falsch montierter TEV-Fühler
- zu geringe Wärmebelastung
- plötzlich sinkender Luft- oder Wasserstrom
- instabiler Betriebszustand
Deshalb darf eine niedrige Überhitzung nicht isoliert betrachtet werden.
Warum Abtauung besonders zu beachten ist
Bei Abtauvorgängen verändern sich Druck, Temperatur und Kältemittelverteilung deutlich.
Nach dem Abtauen kann Kältemittel aus Wärmeübertragern und Leitungen zurückströmen.
Deshalb muss die Anlagensteuerung sicherstellen, dass der Verdichter beim Übergang zurück in den Normalbetrieb nicht durch größere Flüssigkeitsmengen belastet wird.
Messwerte unmittelbar nach dem Abtauende sind außerdem nicht mit einem stabilen Heiz- oder Kühlbetrieb gleichzusetzen.
Saugleitungsführung als Schutzmaßnahme
Die Saugleitung muss nicht nur Kältemitteldampf und Öl zum Verdichter transportieren.
Sie soll auch verhindern, dass sich Flüssigkeit an ungünstigen Stellen sammelt und später schwallartig zum Verdichter gelangt.
Problematisch sind insbesondere unbeabsichtigte tiefe Säcke oder Leitungsverläufe, in denen sich Flüssigkeit sammeln kann.
Die konkrete Rohrführung hängt von:
- Verdampferbauart
- Verdichterposition
- Höhenunterschieden
- Ölmanagement
- Anlagenkonzept
ab.
Aufgabe des Flüssigkeitsabscheiders
Ein Flüssigkeitsabscheider auf der Niederdruckseite sitzt vor dem Verdichter.
Seine Hauptaufgabe ist:
Flüssiges Kältemittel aus dem Sauggasstrom zurückzuhalten, damit möglichst nur Kältemitteldampf zum Verdichter gelangt.
Je nach Bauart kann das zurückgehaltene Kältemittel kontrolliert verdampfen und Öl zurückgeführt werden.
Der Flüssigkeitsabscheider ist damit ein Verdichterschutz.
Er darf nicht mit dem Flüssigkeitssammler auf der Hochdruckseite verwechselt werden.
Wo wird geprüft?
Sauggastemperatur
Temperatur am Verdampferausgang und gegebenenfalls am Verdichtereintritt messen.
Niederdruck
Passenden Niederdruck messen und Sättigungstemperatur bestimmen.
Überhitzung
Aus Druck und Temperatur berechnen.
Flüssigkeitsabscheider
Falls vorhanden:
- Temperaturverlauf prüfen
- ungewöhnliche Vereisung beobachten
- Ölzustand beziehungsweise Öltransport berücksichtigen
- Leitungsführung kontrollieren
Betriebszustand
Dokumentieren, ob die Auffälligkeit bei:
- Start
- Dauerbetrieb
- Abtauung
- Lastwechsel
auftritt.
Auffällige Vereisung richtig einordnen
Ein stark vereister Saugleitungs- oder Abscheiderbereich kann ein Hinweis auf sehr kalte Kältemittelzustände oder vorhandene Flüssigkeit sein.
Er beweist jedoch nicht automatisch eine schädliche Flüssigkeitsrückführung.
Auch Umgebungsluftfeuchte und normale kalte Sauggastemperaturen können Vereisung verursachen.
Deshalb müssen Druck, Temperatur und Betriebszustand gemeinsam geprüft werden.
Typische Fehlannahmen
„Wenn Überhitzung gemessen wird, kann keine Flüssigkeit vorhanden sein.“
Zu pauschal.
Feine Tröpfchen beziehungsweise Aerosole können trotzdem auftreten.
„Ein kaltes Saugrohr bedeutet Flüssigkeitsschlag.“
Nein.
Die Rohrtemperatur allein reicht für diese Diagnose nicht aus.
„Der Flüssigkeitsabscheider ist ein Kältemittelsammler.“
Nein.
Der Flüssigkeitsabscheider sitzt auf der Niederdruckseite und schützt den Verdichter.
„Nach der Abtauung gelten sofort wieder die normalen Sollwerte.“
Nein.
Die Anlage muss sich zunächst wieder stabilisieren.
Entscheidend ist der Verdichterzustand am tatsächlichen Eintritt
Für den Verdichter ist nicht nur wichtig, was am Verdampferausgang gemessen wird.
Entscheidend ist der Zustand des Kältemittels, der tatsächlich am Verdichter ankommt.
Deshalb können bei einer Diagnose beide Messstellen sinnvoll sein:
- Verdampferausgang
- Verdichtereintritt
Kurz zusammengefasst
- Verdichter sollen Kältemitteldampf ansaugen.
- Größere Flüssigkeitsmengen können mechanische Schäden verursachen.
- Flüssigkeit kann auch das Kältemaschinenöl verdünnen.
- Überhitzung ist ein wichtiger, aber nicht alleiniger Verdichterschutz.
- Start, Abtauung und Lastwechsel sind kritische Übergangszustände.
- Saugleitungen dürfen keine ungünstigen Flüssigkeitssäcke bilden.
- Flüssigkeitsabscheider halten Flüssigkeit auf der Niederdruckseite vom Verdichter fern.
- Verdampferausgang und Verdichtereintritt sind unterschiedliche Messstellen.
- Vereisung allein beweist keine Flüssigkeitsrückführung.
- Diagnose immer aus Druck, Temperatur, Betriebszustand und Anlagenaufbau ableiten.