Was regelt ein TEV?
Im Verdampfer soll flüssiges Kältemittel vollständig verdampfen.
Am Ende des Verdampfers wird der entstandene Dampf noch etwas weiter erwärmt.
Diese Temperaturdifferenz zwischen:
- der zum Verdampfungsdruck gehörenden Sättigungstemperatur und
- der tatsächlichen Rohr- beziehungsweise Kältemitteltemperatur
wird als Überhitzung bezeichnet.
Das TEV verändert seinen Öffnungsquerschnitt so, dass diese Überhitzung in einem vorgesehenen Bereich bleibt.
Die drei Kräfte am thermostatischen Expansionsventil
Vereinfacht wirken am Ventil drei Größen gegeneinander.
Fühlerdruck
Der Temperaturfühler sitzt an der Saugleitung am Verdampferausgang.
Steigt dort die Temperatur, steigt bei einem klassischen thermostatischen Element der Fühlerdruck.
Dieser wirkt in Öffnungsrichtung.
Verdampfungsdruck
Der Verdampfungsdruck wirkt unter der Membran in Schließrichtung.
Je nach Bauart wird dieser Druck intern oder über einen äußeren Druckausgleich erfasst.
Federkraft
Eine Feder wirkt ebenfalls in Schließrichtung.
Über die Feder wird die konstruktiv vorgesehene Überhitzung beeinflusst.
Das Ventil befindet sich damit ständig in einem Kräftegleichgewicht.
Wo sitzt der Fühler?
Der Fühler gehört an die Saugleitung am Verdampferausgang beziehungsweise an die vom Hersteller vorgesehene Fühlerstelle.
Dort soll er die Temperatur erfassen, die für die Verdampferüberhitzung maßgeblich ist.
Wichtig sind:
- guter metallischer Kontakt zum Rohr
- feste Montage
- korrekte Position nach Herstellervorgabe
- keine lose oder nur punktuelle Anlage
- Schutz vor starkem Fremdwärmeeinfluss, wenn vorgesehen
Die genaue Lage am Rohrumfang kann von Rohrdurchmesser, Anlage und Ventilhersteller abhängen.
Deshalb sollte nicht mit einer universellen „Uhrzeitposition“ gearbeitet werden.
Warum schlechter Fühlerkontakt die Regelung verfälscht
Liegt der Fühler nicht sauber an der Saugleitung an, misst er nicht zuverlässig die Rohrtemperatur.
Er kann stattdessen stärker von der Umgebungsluft beeinflusst werden.
Mögliche Folge:
Das Ventil reagiert auf eine falsche Temperaturinformation.
Das kann zu einer scheinbar falschen Überhitzung und einem unruhigen Regelverhalten führen.
Vor jeder Ventileinstellung sollte deshalb zuerst der Fühler geprüft werden.
Wo wird die Überhitzung gemessen?
Für die Verdampferüberhitzung werden zwei Größen benötigt.
Druck
Der Niederdruck wird an einem geeigneten Anschluss der Niederdruckseite gemessen.
Für eine möglichst genaue Verdampferüberhitzung sollte der verwendete Druck dem Druck am Verdampferausgang beziehungsweise der Fühlerstelle möglichst gut entsprechen.
Temperatur
Die Rohrtemperatur wird an der Saugleitung am Verdampferausgang beziehungsweise an der Fühlerstelle gemessen.
Dann gilt vereinfacht:
Überhitzung = gemessene Sauggastemperatur − Sättigungstemperatur aus dem Verdampfungsdruck
Je größer der Druckverlust zwischen Verdampfer und Messanschluss, desto wichtiger wird die richtige Zuordnung des Drucks.
Innerer Druckausgleich
Bei einem TEV mit innerem Druckausgleich wird der Verdampfungsdruck im Ventil selbst erfasst.
Das funktioniert gut, wenn der Druckverlust zwischen Ventilaustritt und Verdampferausgang klein genug ist.
Ist der Druckverlust im Verdampfer jedoch relevant, stimmt der am Ventil intern anliegende Druck nicht mehr mit dem Druck an der Fühlerstelle überein.
Dann kann die Regelung verfälscht werden.
Äußerer Druckausgleich
Beim TEV mit äußerem Druckausgleich wird der Druck über eine separate Leitung von der Sauggasseite nahe dem Verdampferausgang zum Ventil geführt.
Damit „kennt“ das Ventil den Druck dort, wo auch der Fühler die Temperatur erfasst.
Das ist besonders wichtig bei Verdampfern beziehungsweise Schaltungen mit relevantem Druckverlust.
Auch bei Mehrfacheinspritzung ist der äußere Druckausgleich typisch.
Wo wird die äußere Druckausgleichsleitung angeschlossen?
Die Druckausgleichsleitung führt von einer geeigneten Stelle auf der Sauggasseite nach dem Verdampfer zum vorgesehenen Anschluss des TEV.
Wichtig ist:
- richtige Anschlussstelle
- Leitung nicht geknickt oder verstopft
- keine unbeabsichtigte Absperrung
- dichter Anschluss
- Herstellervorgaben beachten
Eine blockierte oder falsch angeschlossene Druckausgleichsleitung kann die Ventilregelung erheblich beeinflussen.
Warum nicht zuerst an der Einstellschraube drehen?
Ein scheinbar zu kleines Ventilöffnen kann viele Ursachen haben.
Beispiele:
- zu geringe Flüssigkeitsversorgung vor dem TEV
- Flashgas in der Flüssigkeitsleitung
- zugesetzter Filtertrockner
- zu geringe Druckdifferenz über dem Ventil
- verschmutztes Ventil
- falscher oder schlecht montierter Fühler
- blockierter äußerer Druckausgleich
- Anlagenlast außerhalb des vorgesehenen Bereichs
Wird die Überhitzungsschraube verändert, ohne die Ursache zu kennen, kann die eigentliche Störung verdeckt werden.
Später, bei anderen Betriebsbedingungen, kann das Ventil dann zu weit öffnen.
Im ungünstigen Fall gelangt Flüssigkeit in die Saugleitung.
Praxisprüfung eines auffälligen TEV
1. Betriebsbedingungen prüfen
Vor der Ventildiagnose:
- Verdampfer sauber?
- Luft- oder Wasservolumenstrom vorhanden?
- Verflüssiger arbeitet plausibel?
- Anlage ausreichend stabil?
2. Flüssigkeitsversorgung prüfen
Vor dem TEV sollte ausreichend flüssiges Kältemittel vorhanden sein.
Prüfen:
- Blasen im Schauglas
- Unterkühlung
- Filtertrockner
- Druckverlust in der Flüssigkeitsleitung
- ausreichende Druckdifferenz über dem Ventil
3. Fühler prüfen
- sitzt er an der richtigen Stelle?
- fester Kontakt?
- nicht lose?
- thermisch sinnvoll angeordnet?
- Isolierung entsprechend Hersteller?
4. Druckausgleich prüfen
Bei äußerem Druckausgleich:
- Anschluss vorhanden?
- richtige Stelle?
- Leitung frei?
- keine Knicke?
- dicht?
5. Überhitzung messen
Nicht nur „Rohr fühlt sich warm an“.
Druck und Temperatur am passenden Ort messen und berechnen.
6. Erst danach Ventileinstellung bewerten
Eine Verstellung ist erst sinnvoll, wenn die übrigen Ursachen ausgeschlossen sind und die Herstellervorgaben eine Einstellung vorsehen.
Hunting: wenn das Ventil ständig nachregelt
Ein TEV kann unter bestimmten Bedingungen periodisch öffnen und schließen.
Dieses Schwingen wird häufig als Hunting bezeichnet.
Mögliche Einflussgrößen sind unter anderem:
- falsche Auslegung
- stark wechselnde Last
- ungünstige Fühlerbedingungen
- Flashgas am Ventileintritt
- ungeeignete Einstellung
Auch hier gilt:
Nicht automatisch an der Einstellschraube drehen.
Zuerst Ursache eingrenzen.
Typische Fehlannahmen
„Das Expansionsventil stellt den Niederdruck ein.“
Zu kurz gegriffen. Es regelt den Kältemittelstrom in Abhängigkeit von der Überhitzung.
„Hohe Überhitzung bedeutet: Ventil weiter aufdrehen.“
Nicht automatisch. Die Ursache kann auch vor dem Ventil oder am Verdampfer liegen.
„Der Fühler kann irgendwo auf der Saugleitung sitzen.“
Nein. Er gehört an die vorgesehene Stelle am Verdampferausgang.
„Der äußere Druckausgleich ist nur eine zusätzliche Leitung ohne große Bedeutung.“
Nein. Er sorgt dafür, dass das Ventil den Druck an der relevanten Verdampferausgangsstelle berücksichtigt.
„Blasen vor dem TEV sind ein Einstellproblem.“
Nicht zwingend. Flashgas vor dem Ventil ist häufig ein Versorgungsproblem auf der Flüssigkeitsseite.
Kurz zusammengefasst
- Das TEV regelt den Kältemittelstrom anhand der Überhitzung.
- Fühlerdruck wirkt öffnend; Verdampfungsdruck und Feder wirken schließend.
- Der Fühler sitzt an der vorgesehenen Saugleitungsstelle am Verdampferausgang.
- Guter metallischer Kontakt ist entscheidend.
- Die Überhitzung wird aus passendem Niederdruck und Rohrtemperatur bestimmt.
- Bei relevantem Druckverlust wird ein äußerer Druckausgleich benötigt.
- Die Druckausgleichsleitung erfasst den Druck nahe der Fühlerstelle.
- Flashgas, Filtertrockner, Druckdifferenz und Verdampferzustand müssen vor einer Ventilverstellung geprüft werden.
- Nicht auf Verdacht an der Einstellschraube drehen.
- Eine Ventileinstellung ist der letzte, nicht der erste Diagnoseschritt.