Kältekreislauf-Grundlagen: Vier Bauteile, die jeder F-Gas-Techniker kennen muss

Bitten Sie zehn Ausbilder, den Kältekreislauf zu erklären, und Sie erhalten zehn unterschiedliche Einstiege. Doch ohne Fachjargon betrachtet arbeitet jede Anlage, mit der Sie je zu tun haben werden – ein Splitsystem im Wohnbereich, eine Verbundanlage im Supermarkt, ein Kühler oder eine Wärmepumpe – mit denselben vier Bauteilen, die dieselben vier Aufgaben erfüllen. Wenn Sie sich diese Aufgaben klar vorstellen können, haben Sie die Grundlage für Ihre EU-Prüfung zum F-Gas-Zertifikat A1 und für die Fehlersuche an realen Anlagen vor Ort.

Das sind die einfachsten Grundlagen, aber auf ihnen baut alles Weitere auf. Gehen wir sie praxisnah durch.

Die vier Bauteile – und was sie tatsächlich tun

Prägen Sie sich diese Reihenfolge ein, denn das Kältemittel durchströmt die Bauteile immer wieder genau so:

1. Verdichter – zur Druckerhöhung
2. Verflüssiger – zur Wärmeabgabe
3. Drosselorgan – zur Druckabsenkung
4. Verdampfer – zur Wärmeaufnahme

„Wir nehmen Wärme auf, setzen das Kältemittel unter Druck, erhöhen den Druck, führen die Wärme ab, senken den Druck und nehmen dann wieder Wärme auf – Druck erhöhen, immer wieder im Kreis.“

Wenn Ihnen unter Prüfungsdruck sämtliche Bauteilnamen entfallen, greifen Sie auf die einfache Beschreibung zurück: Druckerhöhung, Wärmeabgabe, Druckabsenkung, Wärmeaufnahme. Das ist der gesamte Kreislauf in vier Begriffen.

Das eine Gesetz, das Sie sich merken sollten: PV = nRT

Sie müssen kein Physiker sein, um ein guter Techniker zu sein. Aber das ideale Gasgesetz bildet hier die Grundlage für alles. Es lautet PV = nRT und lässt sich übersichtlich in zwei Seiten aufteilen:

• Druck und Volumen auf der einen Seite
• Masse und Temperatur (plus eine Gaskonstante) auf der anderen

Entscheidend ist nicht die Algebra, sondern der Zusammenhang. Wenn Sie eine dieser Größen ändern, ändern sich auch die anderen. Die Masse bleibt beim Umlauf des Kältemittels meist weitgehend konstant, doch Druck, Volumen und Temperatur beeinflussen wir fortlaufend.

Daraus ergeben sich die beiden Regeln, die sich der gesamte Kreislauf zunutze macht:

• Druck erhöhen → Temperatur erhöhen
• Druck senken → Temperatur senken

„Wenn wir etwas verdichten, zwingen wir es, einen kleineren Raum einzunehmen. Dadurch steigt der Druck … Wenn wir den Druck senken, ermöglichen wir ihm, einen größeren Raum einzunehmen, wodurch die Temperatur sinken kann.“

Was ein Kältemittel eigentlich ist

Kältemittel klingt exotisch, doch im Grunde ist es „einfach etwas, das wir ständig unter Druck setzen und wieder entspannen“, um die Temperatur zu beeinflussen – damit wir Wärme in das Fluid hinein und anschließend wieder aus ihm heraus transportieren können. Genau darum geht es.

Die ersten Anlagen nutzten Luft und Wasser, später kamen CO₂ und verschiedene giftige Gase zum Einsatz. Heute verwenden wir vergleichsweise sichere Fluide – allerdings kehrt die Branche wegen ihrer Umwelteigenschaften zu brennbaren und giftigen Alternativen wie Propan (R-290) und Ammoniak (R-717) zurück.

Für F-Gase ist das relevant. Synthetische HFKW sind starke Treibhausgase. Die Verordnung (EU) 2024/573 regelt wegen ihres hohen Treibhauspotenzials die Emissionsbegrenzung, Rückgewinnung und schrittweise Verringerung dieser Stoffe. Das EU-Zertifikat A1 umfasst auch den sicheren Umgang mit Kohlenwasserstoffen. Wer Kältemittel als Medium zur Wärmeübertragung versteht, erkennt leichter, warum Dichtheitskontrollen, Rückgewinnung und sachgerechter Umgang so wichtig sind. Diese Inhalte werden in den Themen Arbeits- und Gesundheitsschutz, Lecksuche und Umgang mit Kältemitteln behandelt.

Prüfungstipp: Die Prüfung zum EU-Zertifikat A1 gemäß Durchführungsverordnung (EU) 2024/2215 behandelt die Brennbarkeit von Kältemitteln und die Sicherheitsanforderungen für alternative Kältemittel. Dazu gehören geeignete Gasdetektion, Lecksuche, Lüftung und Wartungswerkzeuge für Arbeiten mit Kohlenwasserstoffen.

Dem Kältemittel durch den Kreislauf folgen

Der Verdichter – Druckerhöhung

Der Verdichter saugt Dampf unter niedrigem Druck durch die Saugleitung an – eine Leitung, die sich bei einer Klimaanlage tatsächlich kühl anfühlt. Er fördert ausschließlich Dampf. Indem er das Kältemittel in ein kleineres Volumen drängt, erhöht er den Druck deutlich und damit auch die Temperatur.

Scroll-, Rollkolben- oder Hubkolbenverdichter – die Bauart variiert, das Ergebnis bleibt gleich: Dampf tritt bei niedrigerem Druck und niedrigerer Temperatur ein und verlässt den Verdichter bei hohem Druck und hoher Temperatur. Dabei senkt der Verdichter zugleich den Druck auf der Saugseite und lässt das Fluid durch die gesamte Anlage zirkulieren.

Der Verflüssiger – Wärmeabgabe

Das heiße, unter hohem Druck stehende Gas strömt durch die Heißgasleitung in den Verflüssiger. Hier gibt das Kältemittel die Wärme ab, die wir durch die Druckerhöhung „zum Vorschein gebracht“ haben – entweder an Luft (in einem luftgekühlten Verflüssiger mit Aluminiumlamellen, wie beim Außengerät eines Splitsystems im Wohnbereich) oder an Wasser (in Platten- oder Doppelrohrwärmeübertragern in gewerblichen Anlagen sowie Anlagen mit Wasser oder Erdwärme als Wärmequelle).

Während es Wärme abgibt, verflüssigt sich das Kältemittel vom Dampf zur Flüssigkeit.

„Unabhängig vom Übergang zwischen Flüssigkeit und Dampf, vom Sieden, vom Verflüssigen – von all dem – gibt ein Verflüssiger Wärme ab.“

Interessanterweise ist eine Änderung des Aggregatzustands für den Wärmetransport nicht unbedingt notwendig – die ersten Maschinen erhöhten und senkten lediglich den Druck, ohne etwas zum Sieden zu bringen. Doch die Nutzung des Phasenwechsels zwischen Flüssigkeit und Dampf „erhöht die übertragbare Wärmemenge erheblich“. Deshalb spielt er in modernen Anlagen eine so große Rolle.

Das Drosselorgan – Druckabsenkung

Die vollständig verflüssigte Flüssigkeit strömt nun durch die Flüssigkeitsleitung zum Drosselorgan. Häufige Bauarten, denen Sie begegnen werden:

• Thermostatisches Expansionsventil (TEV) – regelt den Durchfluss anhand der Überhitzung
• Kapillarrohr – in Fensterklimageräten, kompakten Einzelraumklimageräten (PTACs) und Haushaltskühlschränken
• Drosselkolben / feste Drosselbohrung – ein Messingteil mit präziser Bohrung, häufig in älteren oder weniger effizienten Anlagen
• Elektronisches Expansionsventil (EEV / EXV) – wie ein TEV, aber elektronisch geregelt

Unabhängig von der Bauart bleibt die Aufgabe gleich: den Druck senken. Mit dem Druck sinkt auch die Sättigungstemperatur. Ein Teil der Flüssigkeit verdampft dabei sofort – dieser Dampf wird als Flashgas bezeichnet –, weil das Kältemittel auf einen deutlich niedrigeren Druck gedrosselt wurde. Das Drosselorgan „fügt keine Kälte hinzu“, sondern schafft die niedrigen Druckverhältnisse, die dem Verdampfer die Wärmeaufnahme ermöglichen.

Der Verdampfer – Wärmeaufnahme

Das nun kalte Gemisch unter niedrigem Druck tritt in den Verdampfer ein. Während Luft aus dem klimatisierten Raum über den Wärmeübertrager strömt, nimmt das kalte Kältemittel Wärme aus ihr auf – genau das tut der Wärmeübertrager im Innengerät Ihrer Klimaanlage im Kühlbetrieb. Das Kältemittel verdampft vollständig und strömt durch die Saugleitung zurück zum Verdichter. Der Kreislauf beginnt von vorn.

„Vor allem möchte ich, dass Sie sich dieses Bild einprägen – es nimmt Wärme aus dem Inneren des Raumes auf.“

Wärme und Temperatur

Eine feine Unterscheidung, die Sie für die Prüfung sicher beherrschen sollten: Wärme und Temperatur sind nicht dasselbe. Die Temperatur ist die mittlere Molekülgeschwindigkeit – also die Geschwindigkeit, mit der sich Moleküle im Durchschnitt bewegen. Indem wir das Volumen verändern, das dem Kältemittel zur Verfügung steht, verändern wir diese mittlere Geschwindigkeit und damit die Temperatur. Verdichten wir es auf einen kleineren Raum, werden die Moleküle schneller (wärmer); lassen wir es expandieren, werden sie langsamer (kühler). Wärme kann dann von warm nach kalt fließen – genau das ermöglicht eine Kälteanlage technisch.

Die drei Leitungen, die Sie sich merken sollten

Berufseinsteiger sollten sich frühzeitig zwei kurze Listen einprägen. Zuerst die Bauteile – Verdichter, Verflüssiger, Drosselorgan, Verdampfer – und dann die drei Hauptleitungen:

• Heißgasleitung – zwischen Verdichter und Verflüssiger (heißer Dampf unter hohem Druck)
• Flüssigkeitsleitung – zwischen Verflüssiger und Drosselorgan (Flüssigkeit unter hohem Druck)
• Saugleitung – vom Verdampfer zurück zum Verdichter (kühler Dampf unter niedrigem Druck)

In manchen Schemata sehen Sie zusätzlich eine „Expansionsleitung“ zwischen Drosselorgan und Verdampfer. Sie ist jedoch nicht überall eingezeichnet – bei Anlagen ohne Luftkanäle sitzt das Drosselorgan oft außen, weshalb diese Darstellung häufig fehlt. Die drei oben genannten Leitungen müssen Sie erkennen und unterscheiden können.

Wie F-Gas Exam Prep Sie dabei unterstützt

Das Verständnis des grundlegenden Kreislaufs hilft beim Umgang mit Drücken und Temperaturen, bei der Lecksuche, Rückgewinnung und Befüllung sowie bei Bauteilfehlern. F-Gas Pro – A1 Exam Prep unterstützt Sie auf iOS und Android bei der Vorbereitung auf die EU-Prüfung zum F-Gas-Zertifikat A1.

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Wiederholen Sie mit den Übungen nach Themen die vier Bauteile und ihre Funktionen. Prüfen Sie anschließend Ihr Verständnis mit Übungsprüfungen mit Zeitlimit. Die App ist eine unabhängige Lernhilfe, steht in keiner Verbindung zu einer Zertifizierungsstelle und ersetzt weder einen anerkannten Schulungskurs noch eine Prüfung.