Zu jedem Sättigungsdruck gehört eine Sättigungstemperatur
Ein Kältemittel besitzt im Flüssigkeits-Dampf-Gleichgewicht eine eindeutige Beziehung zwischen Druck und Sättigungstemperatur.
Steigt der Druck, steigt auch die Sättigungstemperatur. Sinkt der Druck, sinkt die Sättigungstemperatur.
Deshalb kann aus einem gemessenen Verdampfungsdruck die dazugehörige Verdampfungstemperatur bestimmt werden.
Aus dem Verflüssigungsdruck lässt sich entsprechend die Sättigungs- beziehungsweise Verflüssigungstemperatur ableiten.
Bei Kältemittelgemischen mit Temperaturgleit müssen Tau- und Siedepunkt korrekt berücksichtigt werden.
Was zeigt eine elektronische Monteurhilfe?
Eine elektronische Monteurhilfe erhält vom Drucksensor zunächst nur einen Druckwert.
Anschließend rechnet das Gerät anhand der ausgewählten Kältemitteldaten um.
Beispiel:
- Druck wird gemessen.
- Kältemittel R32, R290 oder ein anderes Medium ist ausgewählt.
- Das Gerät ordnet diesem Druck die passende Sättigungstemperatur zu.
- Diese Temperatur wird angezeigt.
Diese Temperatur ist berechnet, nicht am Rohr gemessen.
Warum die richtige Kältemittelauswahl entscheidend ist
Zu demselben Druck gehören bei unterschiedlichen Kältemitteln unterschiedliche Sättigungstemperaturen.
Ist an der Monteurhilfe das falsche Kältemittel ausgewählt, kann der Druck korrekt gemessen werden, die berechnete Temperatur ist aber falsch.
Vor jeder Messung deshalb prüfen:
- tatsächliches Kältemittel der Anlage
- korrektes Kältemittel im Messgerät ausgewählt
- bei Gemischen richtige Bezugsgröße
- Messgerät funktionsfähig
Überdruck und Absolutdruck
In der Kältetechnik zeigen viele Manometer einen Druck relativ zum Umgebungsdruck an.
Dieser wird als Überdruck beziehungsweise Relativdruck dargestellt.
Ein absoluter Druck bezieht sich dagegen auf das vollständige Vakuum als Nullpunkt.
Das ist besonders wichtig bei:
- thermodynamischen Berechnungen
- Vakuummessungen
- Tabellen und Diagrammen
- Druck-Temperatur-Zuordnungen
Moderne Kältemessgeräte berücksichtigen die für ihre interne Berechnung notwendige Umrechnung selbst.
Bei manuellen Tabellen oder Berechnungen muss geprüft werden, ob dort Absolutdruck oder Überdruck verlangt wird.
Nicht blind 1 bar addieren oder abziehen. Immer zuerst prüfen, welche Druckart verwendet wird.
Wo wird der Niederdruck gemessen?
Der Niederdruck wird an einem geeigneten Anschluss der Niederdruckseite gemessen.
Typische Serviceanschlüsse liegen beispielsweise:
- an der Saugleitung
- am Verdichter
- an einem Serviceventil
- an einem vom Hersteller vorgesehenen Messanschluss
Für die reine Bestimmung des allgemeinen Verdampfungsdrucks kann ein geeigneter Anschluss auf der Niederdruckseite ausreichen.
Für eine genaue Überhitzungsbewertung muss jedoch berücksichtigt werden, wo der Druck gemessen wurde.
Denn zwischen Verdampferausgang und Verdichter kann ein Druckverlust auftreten.
Wo wird die Rohrtemperatur für die Überhitzung gemessen?
Für die Verdampferüberhitzung wird die Rohrtemperatur am Verdampferausgang beziehungsweise an der vorgesehenen Fühlerstelle gemessen.
Das Messprinzip:
Überhitzung = gemessene Rohrtemperatur − Sättigungstemperatur aus dem zugehörigen Druck
Wird der Druck weit entfernt und die Temperatur direkt am Verdampfer gemessen, kann ein relevanter Druckverlust das Ergebnis verfälschen.
Messpunkte müssen deshalb zueinander passen.
Wo wird der Hochdruck gemessen?
Der Hochdruck wird an einem geeigneten Anschluss der Hochdruckseite gemessen.
Typische Stellen sind:
- Druckseite des Verdichters
- Flüssigkeitsseite
- vom Hersteller vorgesehener Hochdruck-Serviceanschluss
Auch hier gilt:
Druckverluste zwischen Messstelle und der Stelle, an der die Temperatur gemessen wird, können die Auswertung beeinflussen.
Wo wird die Flüssigkeitstemperatur für die Unterkühlung gemessen?
Für die Unterkühlung wird die Flüssigkeitsleitungstemperatur an einem geeigneten Messpunkt auf der Hochdruck-Flüssigkeitsseite gemessen.
Vereinfacht:
Unterkühlung = Sättigungstemperatur aus dem Hochdruck − gemessene Flüssigkeitstemperatur
Der Messpunkt muss zu der Fragestellung passen.
Eine Messung direkt am Verflüssigeraustritt beantwortet eine andere Detailfrage als eine Messung unmittelbar vor dem Expansionsventil.
Zwischen beiden Stellen können Druckverlust und Wärmeeintrag auftreten.
Druck sagt nicht automatisch die tatsächliche Gastemperatur
Außerhalb des Sättigungszustands kann ein Kältemitteldampf deutlich wärmer sein als die zu seinem Druck gehörende Sättigungstemperatur.
Dann ist er überhitzt.
Beispiel:
Sättigungstemperatur aus dem Niederdruck: 5 °C
gemessene Sauggastemperatur: 12 °C
Überhitzung:
12 °C − 5 °C = 7 K
Das Manometer zeigt also nicht „12 °C“, solange kein Temperaturfühler angeschlossen ist.
Druck sagt auch nicht automatisch die tatsächliche Flüssigkeitstemperatur
Analog kann flüssiges Kältemittel auf der Hochdruckseite unter die Sättigungstemperatur abgekühlt sein.
Dann ist es unterkühlt.
Beispiel:
Sättigungstemperatur aus dem Hochdruck: 42 °C
gemessene Flüssigkeitsleitungstemperatur: 37 °C
Unterkühlung:
42 °C − 37 °C = 5 K
Auch hier braucht es zwei Messgrößen:
- Druck
- tatsächliche Temperatur
So wird eine belastbare Messung aufgebaut
1. Kältemittel identifizieren
Typenschild beziehungsweise Anlagendokumentation prüfen.
2. Druckmessgerät anschließen
An den vorgesehenen Serviceanschlüssen.
3. Kältemittel im Gerät auswählen
Keine automatische Annahme treffen.
4. Anlage stabilisieren lassen
Momentwerte direkt nach dem Start sind oft wenig aussagekräftig.
5. Temperaturfühler am richtigen Rohr befestigen
Nicht lose auflegen.
Guter metallischer Kontakt ist notwendig.
6. Druck und Temperatur gemeinsam ablesen
Nicht stark zeitversetzt, wenn sich der Betriebszustand verändert.
7. Messpunkt dokumentieren
Ein Wert ohne Messstelle ist nur eingeschränkt brauchbar.
Warum „Rohr anfassen“ keine Temperaturmessung ist
Die Hand kann grob erkennen, ob ein Rohr kalt, warm oder heiß ist.
Sie liefert aber keinen belastbaren Messwert.
Außerdem besteht Verletzungsgefahr durch:
- heiße Heißgasleitungen
- sehr kalte Leitungen
- Vereisung
- scharfe Bauteile
Für Diagnose und Berechnung werden geeignete Temperaturfühler verwendet.
Typische Fehlannahmen
„Das Manometer zeigt 5 °C. Also ist das Rohr 5 °C warm.“
Nein. Die 5 °C sind die aus dem Druck abgeleitete Sättigungstemperatur.
„Wenn ich den Niederdruck irgendwo messe, kann ich überall dieselbe Überhitzung berechnen.“
Nicht exakt. Druckverluste und Temperaturänderungen entlang der Saugleitung müssen berücksichtigt werden.
„Bei gleichem Druck haben alle Kältemittel dieselbe Temperatur.“
Nein. Jedes Kältemittel besitzt eine eigene Druck-Temperatur-Beziehung.
„Für Unterkühlung reicht die Temperatur an der Flüssigkeitsleitung.“
Nein. Es braucht zusätzlich den passenden Hochdruck.
„Ein Druckwert reicht für eine Diagnose.“
Nein. Druck, Temperatur, Messpunkt und Betriebsbedingungen müssen zusammenpassen.
Kurz zusammengefasst
- Ein Manometer misst Druck, nicht direkt Kältemitteltemperatur.
- Die angezeigte PT-Temperatur ist eine berechnete Sättigungstemperatur.
- Das richtige Kältemittel muss im Messgerät ausgewählt sein.
- Relativdruck und Absolutdruck dürfen nicht verwechselt werden.
- Für Überhitzung werden Druck und tatsächliche Sauggastemperatur benötigt.
- Für Unterkühlung werden Hochdruck und tatsächliche Flüssigkeitstemperatur benötigt.
- Messpunkte müssen technisch zueinander passen.
- Druckverluste zwischen Messstellen können die Bewertung beeinflussen.
- Ein Temperaturfühler braucht guten metallischen Rohrkontakt.
- Ein einzelner Druckwert ist noch keine Diagnose.