Wann beginnt flüssiges Kältemittel zu verdampfen?
Flüssiges Kältemittel bleibt flüssig, solange sein Druck für die vorhandene Temperatur ausreichend hoch ist.
Sinkt der Druck unter den Sättigungsdruck, der zu dieser Flüssigkeitstemperatur gehört, beginnt ein Teil zu verdampfen.
Das kann auf zwei Wegen geschehen:
- der Druck fällt
- die Flüssigkeit wird erwärmt
Beides kann in einer Flüssigkeitsleitung auftreten.
Unterkühlung schafft Druckreserve
Nach der Verflüssigung kann das flüssige Kältemittel unter die zugehörige Sättigungstemperatur abgekühlt werden.
Diese Temperaturdifferenz ist die Unterkühlung.
Unterkühlung bedeutet praktisch:
Das Kältemittel besitzt eine Reserve, bevor durch Druckabfall oder Wärmeeintrag Dampf entsteht.
Je kleiner diese Reserve ist, desto schneller kann es in der Flüssigkeitsleitung zur Vorverdampfung kommen.
Ursache 1: Druckverlust in der Rohrleitung
Jede Rohrleitung besitzt einen Strömungswiderstand.
Mit zunehmender Leitungslänge, ungünstigem Durchmesser und zusätzlichen Widerständen steigt der Druckverlust.
Dazu kommen Einbauteile wie:
- Filtertrockner
- Magnetventile
- Absperrventile
- Schaugläser
- Rückschlagventile
- Regelarmaturen
Sinkt der Druck ausreichend stark, kann Flashgas entstehen.
Ursache 2: zugesetzter Filtertrockner
Ein Filtertrockner kann im Laufe der Zeit Schmutz aufnehmen.
Steigt dadurch sein Strömungswiderstand, fällt hinter dem Bauteil der Druck ab.
Wird der Sättigungsdruck unterschritten, beginnt das Kältemittel teilweise zu verdampfen.
Ein wichtiger Diagnoseansatz ist deshalb:
Temperatur vor und nach dem Filtertrockner messen.
Eine deutliche Temperaturänderung kann auf einen relevanten Druckabfall hinweisen.
Ursache 3: Höhendifferenz
Muss flüssiges Kältemittel nach oben gefördert werden, entsteht ein statischer Druckverlust.
Je größer die Höhendifferenz, desto stärker kann dieser Effekt werden.
Das ist beispielsweise relevant, wenn:
- Verflüssiger und Sammler im unteren Gebäudebereich stehen
- das Expansionsorgan deutlich höher liegt
Die konkrete Wirkung hängt unter anderem von Kältemittel, Flüssigkeitsdichte und Höhe ab.
Deshalb müssen Leitungsauslegung und Unterkühlung zusammen betrachtet werden.
Ursache 4: Wärmeeintrag in die Flüssigkeitsleitung
Wird die Flüssigkeitsleitung durch die Umgebung erwärmt, sinkt die vorhandene Unterkühlungsreserve.
Das kann beispielsweise auftreten, wenn eine kalte Flüssigkeitsleitung durch einen deutlich wärmeren Bereich geführt wird.
Je nach Anlage kann dann eine Wärmedämmung erforderlich sein.
Auch hier ist die konkrete Anlagenkonstruktion entscheidend.
Warum Flashgas das Expansionsventil stört
Ein Expansionsventil ist für einen bestimmten Kältemittelmassenstrom ausgelegt.
Steht am Ventileintritt vollständig flüssiges Kältemittel an, kann der vorgesehene Massenstrom durch den Ventilquerschnitt gelangen.
Enthält der Strom bereits Dampfblasen, wird ein Teil des Querschnitts von Gas durchströmt.
Wegen der deutlich geringeren Dichte transportiert dieser Gasanteil weniger Masse.
Die tatsächliche Flüssigkeitszufuhr zum Verdampfer sinkt.
Das kann so aussehen, als wäre das Ventil zu klein oder zu weit geschlossen.
Das Schauglas richtig interpretieren
Ein Schauglas zeigt den Zustand genau an seiner Einbaustelle.
Das ist für die Diagnose entscheidend.
Blasen direkt hinter dem Sammler
Dann ist bereits am Beginn der Flüssigkeitsleitung wenig oder keine Unterkühlungsreserve vorhanden.
Blasen erst nach dem Filtertrockner
Dann kann ein Druckverlust über dem Trockner eine Rolle spielen.
Blasen erst kurz vor dem Expansionsventil
Dann kommen zusätzlich Rohrdruckverlust, Höhendifferenz oder Wärmeeintrag infrage.
Deshalb ist die Position des Schauglases genauso wichtig wie das sichtbare Bild.
Wie wird Flashgas praktisch geprüft?
1. Betriebszustand stabilisieren
Nicht direkt nach Start oder Umschaltung diagnostizieren.
2. Hochdruck erfassen
An einem geeigneten Anschluss der Hochdruckseite.
Daraus wird die Sättigungs- beziehungsweise Verflüssigungstemperatur bestimmt.
3. Flüssigkeitstemperatur messen
Mit einem geeigneten Rohrfühler an der relevanten Stelle.
Je nach Fragestellung beispielsweise:
- Verflüssigeraustritt
- Sammleraustritt
- vor dem Filtertrockner
- nach dem Filtertrockner
- vor dem Expansionsventil
4. Unterkühlung bestimmen
Unterkühlung = Sättigungstemperatur − Flüssigkeitstemperatur
5. Temperaturdifferenzen über Bauteile prüfen
Besonders am Filtertrockner.
6. Anlagenführung ansehen
- Leitungslänge
- Höhenunterschied
- Einbauteile
- Wärmeeintrag
- Isolierung
- Herstellervorgaben
Erst aus dem Gesamtbild lässt sich die Ursache eingrenzen.
Warum „Kältemittel nachfüllen“ die falsche erste Reaktion sein kann
Angenommen, im Schauglas vor dem Expansionsventil sind Blasen sichtbar.
Wird sofort Kältemittel nachgefüllt, obwohl ein zugesetzter Filtertrockner die Ursache ist, bleibt der eigentliche Fehler bestehen.
Zusätzlich steigt die Kältemittelfüllung.
Nach Beseitigung des Druckverlusts kann die Anlage dann überfüllt sein.
Deshalb:
Erst Ursache des Flashgases bestimmen. Dann korrigieren.
Flashgas nach dem Expansionsventil ist normal
Ein wichtiger Unterschied:
Flashgas hinter dem Expansionsorgan gehört zum normalen Kältemittelprozess.
Beim Drosseln sinkt der Druck stark ab. Ein Teil der Flüssigkeit verdampft sofort.
Am Verdampfereintritt liegt deshalb ein Flüssigkeits-Dampf-Gemisch vor.
Problematisch ist Flashgas vor dem Expansionsorgan, wenn dort eigentlich flüssiges Kältemittel anstehen soll.
Typische Fehlannahmen
„Blasen im Schauglas bedeuten immer zu wenig Kältemittel.“
Nein. Auch Druckverlust oder Wärmeeintrag können Dampfblasen verursachen.
„Flashgas ist grundsätzlich ein Fehler.“
Nein. Nach dem Expansionsorgan ist es Teil des normalen Drosselprozesses.
„Wenn der Filtertrockner außen gleich aussieht, ist er in Ordnung.“
Nicht unbedingt. Eine innere Einschränkung ist von außen nicht sichtbar.
„Unterkühlung ist nur eine theoretische Rechengröße.“
Nein. Sie zeigt praktisch, wie viel Reserve gegen Vorverdampfung vorhanden ist.
„Die Höhe der Flüssigkeitsleitung spielt keine Rolle.“
Doch. Bei steigender Flüssigkeitsleitung kann der statische Druckverlust relevant werden.
Kurz zusammengefasst
- In der Flüssigkeitsleitung soll möglichst flüssiges Kältemittel zum Expansionsorgan gelangen.
- Flashgas entsteht, wenn der Druck für die vorhandene Flüssigkeitstemperatur zu weit absinkt.
- Unterkühlung schafft Reserve gegen Vorverdampfung.
- Rohrleitung, Armaturen, Filtertrockner und Höhendifferenz verursachen Druckverluste.
- Wärmeeintrag kann die Unterkühlungsreserve verringern.
- Ein zugesetzter Filtertrockner kann Flashgas verursachen.
- Blasen im Schauglas beweisen keinen Kältemittelmangel.
- Die Position des Schauglases ist für die Diagnose entscheidend.
- Temperaturmessungen vor und nach Bauteilen helfen bei der Ursachenfindung.
- Flashgas nach dem Expansionsorgan ist normal; vor dem Expansionsorgan kann es die Versorgung des Verdampfers beeinträchtigen.