Der Kältekreislauf: Grundlage der F-Gas-Zertifizierung

Das Verständnis des grundlegenden Kältekreislaufs ist eine wesentliche Voraussetzung für alle, die sich auf die EU-Prüfung für das Zertifikat A1 gemäß Durchführungsverordnung (EU) 2024/2215 vorbereiten. Ob Sie als Berufseinsteiger Ihre erste F-Gas-Qualifikation erwerben oder als erfahrene Fachkraft Ihr Wissen vor einer erneuten Prüfung auffrischen: Der Kompressionskältekreislauf bildet die Grundlage jeder Entscheidung bei der Fehlersuche vor Ort. Die folgende Darstellung erläutert den Kreislauf so, wie Sie ihn während der Prüfung erklären können sollten.

Die zwei Seiten jeder Anlage

Jede Kälte- oder Klimaanlage mit Direktverdampfung ist in zwei klar getrennte Seiten unterteilt:

• Seite mit hohem Druck und hoher Temperatur (in Schaltbildern üblicherweise rot dargestellt)
• Seite mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur (üblicherweise blau dargestellt)

Zwei Bauteile — und nur diese beiden — trennen die Seiten voneinander:

1. Der Verdichter — erhöht den Kältemitteldruck, wodurch auch die Temperatur steigt
2. Das Drosselorgan — senkt den Kältemitteldruck, wodurch auch die Temperatur sinkt

„Die Aufgabe des Verdichters besteht darin, den Druck des Kältemittels zu erhöhen, um seine Temperatur anzuheben. Die Aufgabe des Drosselorgans besteht darin, den Kältemitteldruck zu senken, um die Temperatur des Kältemittels abzusenken.“

Diese einfache Unterteilung bildet die Grundlage aller Diagnosen anhand von Druck und Temperatur. Sie gehört zum Grundwissen für die theoretische EU-Prüfung für das Zertifikat A1.

Dem Kältemittel durch den Kreislauf folgen

Die folgenden Schritte verfolgen das Kältemittel durch einen vollständigen Kreislauf, beginnend am Verdichtereintritt.

1. Verdichter — hier beginnt der Kreislauf

Dampfförmiges Kältemittel mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur strömt in den Verdichter ein, bei kleineren Anlagen häufig in einen Hubkolbenverdichter. Der Verdichter komprimiert diesen Dampf und erhöht dabei seinen Druck erheblich. Mit steigendem Druck steigt auch die Temperatur. Aus dem Verdichter tritt Druckgas mit hohem Druck und hoher Temperatur aus.

Denken Sie daran: Der Verdichter ist hermetisch geschlossen. Die elektrischen Motorwicklungen im Inneren kommen mit dem Kältemittel in Kontakt. Das Kältemittel transportiert also nicht nur Wärme durch die Anlage, sondern kühlt auch den Motor. Jede Verunreinigung des Kältemittels durch Feuchtigkeit, Säuren oder Schmutzpartikel gefährdet diese Wicklungen.

2. Verflüssiger — Wärme an die Außenluft abgeben

Heißes Druckgas strömt in das Rohrregister des Verflüssigers. Außenluft wird über das Register geblasen und entzieht dem Kältemittel Wärme. Während das Kältemittel Wärme abgibt, kondensiert es vom dampfförmigen in den flüssigen Zustand. Beim Austritt aus dem Verflüssiger sollte es als unterkühlte Flüssigkeit mit hohem Druck und hoher Temperatur vorliegen — vollständig flüssig und mit einer Temperatur knapp unter seiner Sättigungstemperatur.

Die Unterkühlung ist ein zentrales Konzept für die F-Gas-Prüfung. Bei einer korrekt befüllten Anlage mit thermostatischem Expansionsventil wird üblicherweise ein bestimmter Unterkühlungswert am Verflüssigeraustritt angestrebt. Seine Messung gehört zu den Standardverfahren zur Überprüfung der Füllmenge.

3. Flüssigkeitsleitung — Filtertrockner und Serviceventile

Die unterkühlte Flüssigkeit durchströmt:

• Das Serviceventil der Flüssigkeitsleitung — einen Anschlusspunkt für Druckmessungen oder zum Absperren
• Den Filtertrockner — er bindet Wasserdampf und hält Schmutzpartikel zurück

„Die Aufgabe des Filtertrockners besteht darin, jeglichen Wasserdampf in der Anlage aufzunehmen… damit sich der Wasserdampf in der Anlage nicht mit dem Kältemittelöl vermischt, was die elektrischen Wicklungen des Verdichters beschädigen könnte.“

Filtertrockner können nur eine begrenzte Menge an Feuchtigkeit aufnehmen. Nach jedem Öffnen der Anlage, nach Hartlötarbeiten oder dem Austausch von Bauteilen sollte der Filtertrockner erneuert und die Anlage fachgerecht evakuiert werden — diese Verfahren gehören zu den Themen Prüfungen vor Inbetriebnahme, Expansionsventile und Umgang mit Kältemitteln der EU-Ausgabe.

4. Drosselorgan — der Druckabfall

Die unterkühlte Flüssigkeit wird durch eine kleine Öffnung gedrückt — in diesem Fall durch eine Kolbendrossel, wobei auch thermostatische Expansionsventile (TEV) und elektronische Expansionsventile üblich sind. Der Druck fällt schlagartig ab und mit ihm die Sättigungstemperatur. Ein Teil der Flüssigkeit verdampft schlagartig, weil die umgebende Flüssigkeit nun wärmer ist als ihre neue Siedetemperatur.

In den Verdampfer gelangt ein Gemisch aus etwa 80 % Flüssigkeit und 20 % Flashgas — ein gesättigtes Gemisch. Dies ist der vorgesehene Zustand.

5. Verdampfer — Wärme aus dem klimatisierten Raum aufnehmen

Im Verdampfer ermöglicht der Phasenwechsel die Wärmeaufnahme durch das Kältemittel. Da das Kältemittel gesättigt ist, liegen Flüssigkeit und Dampf nebeneinander vor. Aufgenommene Wärme wird als latente Verdampfungswärme genutzt:

• Das Kältemittel siedet bei einer konstanten niedrigen Temperatur
• Die über das Rohrregister geblasene Raumluft gibt ihre Wärme an das siedende Kältemittel ab
• Am Ende des Rohrregisters ist die gesamte Flüssigkeit verdampft
• Anschließend überhitzt sich der Dampf auf eine Temperatur knapp oberhalb seiner Sättigungstemperatur

Das Kältemittel verlässt den Verdampfer als Dampf mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur — bereit, erneut in den Verdichter einzutreten und den Kreislauf von vorn zu beginnen.

Warum gesättigtes Kältemittel niemals in den Verdichter gelangen darf

Dies ist ein wichtiger Aspekt der F-Gas-Theorie und betrifft eine der häufigsten Ursachen für Verdichterausfälle in der Praxis.

„Dieser Verdichter ist ein Dampfverdichter. Es sollte kein gesättigtes Kältemittel in diesen Verdichter gelangen — gesättigt bedeutet hier, dass das Kältemittel noch etwas Flüssigkeit enthält. Das würde den Verdichter beschädigen.“

Flüssigkeit ist inkompressibel. Gelangt Flüssigkeit in die Verdichterzylinder, drohen:

• Flüssigkeitsschläge — gebrochene Ventile, Ventilzungen oder Pleuel
• Ölverdünnung — Kältemittel vermischt sich mit dem Öl im Kurbelgehäuse und beeinträchtigt die Schmierung
• Lagerschäden — sobald der Ölfilm seine Tragfähigkeit verliert

Ein ausgefallener Lüftermotor des Innengeräts oder ein verstopfter Filter ist ein häufiger Auslöser: Das Kältemittel kann im Verdampfer keine Wärme aufnehmen und verdampft deshalb nicht vollständig. Gesättigtes Kältemittel gelangt über die Saugleitung in den Verdichter und verursacht dort Flüssigkeitsschläge.

Der Zusammenhang zwischen Kältekreislauf und F-Gas-Pflichten

Das F-Gas-Recht konzentriert sich auf Umweltpflichten und nicht auf die Thermodynamik. Dennoch setzt der sichere Umgang mit Kältemitteln voraus, dass Sie die Vorgänge im Inneren der Anlage verstehen. Wichtige Zusammenhänge gemäß Verordnung (EU) 2024/573 sind:

• Art. 5 (Dichtheitskontrollen) — soweit regelmäßige Kontrollen vorgeschrieben sind, richtet sich ihre Häufigkeit bei Gasen aus Anhang I nach der Füllmenge in CO2-Äquivalent und bei Gasen aus Anhang II Abschnitt 1 nach der Füllmenge in Kilogramm. Ein installiertes Leckage-Erkennungssystem verlängert die Intervalle. Das Verständnis des Kreislaufs hilft Ihnen, mögliche Leckstellen zu erkennen
• Art. 8 (Rückgewinnung) — Betreiber müssen sicherstellen, dass F-Gase aus den Kreisläufen von Kälteanlagen, Klimaanlagen und Wärmepumpen durch entsprechend zertifizierte Personen zurückgewonnen werden. Das Verständnis des flüssigen und dampfförmigen Zustands unterstützt eine sichere Rückgewinnung
• Anhang I — führt F-Gase und ihre GWP-Werte auf; eine kompetente Fachkraft muss diese mit den Füllmengen tatsächlicher Anlagen in Beziehung setzen können. Anhang II Abschnitt 1 führt weitere Gase, einschließlich HFO, und ihre GWP-Werte auf

Wie F-Gas Exam Prep Sie dabei unterstützt

Der grundlegende Kältekreislauf bildet die Basis des Themas Thermodynamik in der EU-Ausgabe und unterstützt praktische Themen wie Prüfungen vor Inbetriebnahme, Lecksuche und Umgang mit Kältemitteln. Wenn Sie den Weg des Kältemittels durch den Kreislauf nachvollziehen und die Phasenwechsel erklären können, fällt Ihnen auch das Verständnis der übrigen Prüfungsinhalte leichter.

Die App F-Gas Pro – A1-Prüfungsvorbereitung unterstützt diese Vorbereitung auf iOS und Android:

• Über 540 prüfungsnahe Fragen zu 15 Themen, mit einer ausführlichen Erklärung zu jeder Antwort
• Übungsprüfungen mit Zeitbegrenzung und Üben nach Themen
• Lernkarten und Fortschrittsverfolgung
• 12 Rechner, ein Anlagenlogbuch und ein Erfahrungsprotokoll

Die App ist eine unabhängige Lernhilfe. Sie ist keiner Zertifizierungsstelle angeschlossen und ersetzt weder einen anerkannten Schulungskurs noch eine Prüfung.

Üben Sie den Kreislauf, bis Sie ihn skizzieren und jeden Phasenwechsel verständlich erklären können. Dieses Wissen unterstützt sowohl Ihre Vorbereitung auf das EU-Zertifikat A1 für F-Gase als auch Ihre praktische Arbeit.