Den Kältekreislauf verstehen: Schritt für Schritt zur F-Gas-Prüfung

Warum der Kältekreislauf für F-Gas-Techniker wichtig ist

Wenn Sie sich auf Ihr EU-F-Gas-Zertifikat A1 vorbereiten, ist der Kompressionskältekreislauf das wichtigste Konzept, das Sie verinnerlichen sollten. Jede praktische Aufgabe in Ihrer Prüfung — Rückgewinnung, Befüllung, Dichtheitskontrolle, Reparaturen durch Hartlöten und Inbetriebnahme — setzt voraus, dass Sie verstehen, wo sich das Kältemittel befindet, welchen Zustand es hat und warum. Die geltenden F-Gas-Vorschriften verlangen von qualifiziertem Personal einen fachkundigen Umgang mit fluorierten Treibhausgasen. Diese Fachkunde beginnt bei den Grundlagen.

Dieser Leitfaden erklärt den Kreislauf genau so, wie er in einer üblichen Klimaanlage abläuft. Der Aufbau orientiert sich an F-Gas-Schulungsunterlagen und dem Tutorial von AC Service Tech, das als Vorlage diente.

 

Die beiden Druckbereiche

Jede Anlage mit Direktverdampfung ist in zwei Druckbereiche unterteilt, die durch zwei zentrale Komponenten voneinander getrennt sind:

1. Der Verdichter — befindet sich oben im Anlagenschema und erhöht Druck und Temperatur.
2. Das Drosselorgan — üblicherweise ein thermostatisches Expansionsventil (TEV), ein elektronisches Expansionsventil (EEV) oder eine feste Drosselöffnung, befindet sich weiter unten und senkt den Druck vor dem Eintritt in den Verdampfer.

„In dieser Anlage trennen zwei Bauteile den Niederdruck vom Hochdruck — das eine ist der Verdichter oben, das andere das Drosselorgan unten.“

Alles zwischen dem Druckanschluss des Verdichters und dem Eintritt des Drosselorgans gehört zur Hochdruckseite. Alles zwischen dem Austritt des Drosselorgans und dem Sauganschluss des Verdichters gehört zur Niederdruckseite. Der Druckbereich, in dem Sie arbeiten, bestimmt, welchen Manometeranschluss Sie verwenden, wie Sie Ihre Messwerte auswerten und wie Sie das Kältemittel gemäß den F-Gas-Vorschriften zur Emissionsvermeidung handhaben.

 

Stufe 1: Verdichtung

Der Kreislauf beginnt damit, dass Dampf mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur in den Sauganschluss des Verdichters eintritt. Im Verdichter wird dem Kältemittel mechanische Arbeit zugeführt, sodass es als Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur austritt — tatsächlich ist die Druckleitung die heißeste Stelle der gesamten Anlage.

Für angehende F-Gas-Techniker ist dies aus folgenden Gründen wichtig:

• Die Verdichtungsendtemperatur ist ein wichtiger Indikator für den Zustand des Verdichters.
• Eine übermäßig hohe Heißgastemperatur ist ein häufiges Anzeichen für eine zu geringe Füllmenge, einen eingeschränkten Luftstrom oder ein fehlerhaftes Drosselorgan.
• Bei der Wartung darf Kältemittel aus Druckleitungen nicht in die Atmosphäre abgelassen werden. Nach Art. 4 Abs. 1 der Verordnung (EU) 2024/573 ist die absichtliche Freisetzung fluorierter Treibhausgase verboten, sofern sie für die vorgesehene Verwendung nicht technisch notwendig ist.

 

Stufe 2: Verflüssigung und Unterkühlung

Der heiße Dampf verlässt den Verdichter und tritt in das Rohrregister des Verflüssigers ein. Dort beginnt er, Wärme an die Umgebungsluft abzugeben (oder an Wasser bei Kaltwassersystemen).

Im Verflüssiger gibt es drei klar unterscheidbare Bereiche:

Bereich	Zustand	Was geschieht
Eintrittsbereich	Überhitzter Dampf	Sensible Abkühlung bis zur Sättigung
Mittlerer Bereich	Gesättigtes Gemisch (Dampf und Flüssigkeit)	Abgabe latenter Wärme — der größte Teil der Energieübertragung
Austrittsbereich	Unterkühlte Flüssigkeit	Sensible Abkühlung unter die Sättigungstemperatur

„Im Sättigungszustand überträgt das Kältemittel den größten Teil seiner Energie.“

Am Austritt liegt das Kältemittel vollständig als Flüssigkeit vor und ist kälter als seine Sättigungstemperatur. Die Differenz zwischen der Sättigungstemperatur und der tatsächlichen Temperatur der Flüssigkeitsleitung ist der Wert der Unterkühlung.

Ein unauffälliger Unterkühlungswert (bei vielen Splitsystemen typischerweise 8 bis 12 K, prüfen Sie jedoch immer die Herstellerangaben) zeigt Ihnen:

• Der Verflüssiger hat die erwartete Wärmemenge abgegeben.
• Das Drosselorgan wird durch eine durchgehende Flüssigkeitssäule versorgt.
• Bei einer Anlage mit TEV ist die Füllmenge grundsätzlich korrekt.

 

Stufe 3: Filtertrockner und Drosselorgan

Nach dem Verflüssiger durchströmt die Flüssigkeit den Filtertrockner. Seine Aufgaben sind einfach:

• Restfeuchtigkeit mithilfe eines Trockenmittels wie Molekularsieb oder aktiviertem Aluminiumoxid aufnehmen.
• Feine Partikel zurückhalten.
• Er hat eine begrenzte Feuchtigkeitsaufnahmekapazität — sobald er gesättigt ist, muss er ausgetauscht werden. Bauen Sie nach dem Öffnen einer Anlage für eine Reparatur stets einen neuen Trockner ein, wie es der fachgerechten Praxis entspricht. Die Zustandsprüfung eines Filtertrockners wird im Thema Expansionsventile der EU-Ausgabe behandelt.

Anschließend gelangt die Flüssigkeit zum Drosselorgan, wo ihr Druck gesenkt wird. Das Bauteil lässt nur einen kleinen, kontrollierten Kältemittelstrom in den Verdampfer gelangen. Da der Druck stark abfällt, sinkt auch die Sättigungstemperatur.

„Wenn Sie den Druck senken, sinkt auch die Temperatur.“

Das dabei entstehende Gemisch am Verdampfereintritt besteht aus etwa 80 Prozent Flüssigkeit bei niedrigem Druck und 20 Prozent Flashgas — ein kaltes Zweiphasengemisch, das nun seine Aufgabe erfüllen kann.

 

Stufe 4: Verdampfung und Überhitzung

Im Verdampfer nimmt das kalte Kältemittel Wärme aus dem klimatisierten Raum auf. Das Rohrregister enthält dieselben drei Bereiche wie der Verflüssiger, jedoch in umgekehrter Reihenfolge:

1. Eintritt — kalte Flüssigkeit und eine geringe Menge Flashgas.
2. Mittlerer Bereich — gesättigtes Gemisch, in dem der größte Teil der Wärmeaufnahme als latente Wärme erfolgt.
3. Austritt — überhitzter Dampf, vollständig verdampft und leicht erwärmt.

Prüfungstipp: An der Stelle im Verdampfer, an der der letzte Flüssigkeitstropfen verdampft, beginnt die Überhitzung. Der Temperaturanstieg zwischen dieser Stelle und dem saugseitigen Serviceventil ist die Gesamtüberhitzung.

Wenn Sie die Überhitzung am Serviceventil neben dem Verdichter messen, erhalten Sie die Gesamtüberhitzung. Dieser Wert dient bei Anlagen mit fester Drosselöffnung zur Überprüfung der Füllmenge und bei anderen Anlagen zur Kontrolle der korrekten TEV-Funktion. Eine zu geringe Überhitzung birgt das Risiko eines Flüssigkeitsrücklaufs zum Verdichter — eine der Hauptursachen für schwere Verdichterschäden. Eine zu hohe Überhitzung bedeutet, dass der Verdampfer mit zu wenig Kältemittel versorgt wird. Dadurch sinkt die Kälteleistung und der Verdichter überhitzt.

 

Der gesamte Kreislauf im Überblick

Der vollständige Kreislauf lässt sich so zusammenfassen:

1. Dampf mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur tritt in den Verdichter ein.
2. Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur verlässt den Verdichter und tritt in den Verflüssiger ein.
3. Wärme wird abgegeben; das Kältemittel durchläuft überhitzte, gesättigte und unterkühlte Bereiche.
4. Die Flüssigkeit durchströmt den Filtertrockner und anschließend das Drosselorgan.
5. Ein Zweiphasengemisch mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur tritt in den Verdampfer ein.
6. Wärme wird aufgenommen; das Kältemittel siedet, erreicht den Sättigungszustand und wird anschließend überhitzt.
7. Dampf mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur kehrt zum Verdichter zurück — und der Kreislauf beginnt erneut.

 

Zusammenhang zwischen Kältekreislauf und F-Gas-Pflichten

Das Verständnis des Kreislaufs unterstützt die praktische Arbeit gemäß der Verordnung (EU) 2024/573:

• Art. 4 (Vermeidung von Emissionen): Sie können Emissionen nur vermeiden, wenn Sie verstehen, wo sich das Kältemittel befindet, unter welchem Druck es steht und wie es sicher zurückgewonnen wird.
• Art. 5 (Dichtheitskontrollen): Der Vergleich von Druck, Temperatur sowie Überhitzungs- und Unterkühlungswerten mit den erwarteten Betriebsbereichen kann indirekte Dichtheitskontrollen unterstützen.
• Art. 8 (Rückgewinnung und Zerstörung): Die Unterscheidung zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite ist entscheidend, um Rückgewinnungsgeräte korrekt anzuschließen.
• Kältemittel nach Anhang I: GWP-Werte dienen zur Berechnung des CO2-Äquivalents für die HFKW-Quotengrenzen. Der praktische Umgang beruht jedoch weiterhin auf demselben oben beschriebenen thermodynamischen Kreislauf.

 

Wie F-Gas Exam Prep Sie dabei unterstützt

Die App F-Gas Pro – A1 Exam Prep unterstützt Sie bei der Vorbereitung auf die Prüfung für das EU-F-Gas-Zertifikat A1 gemäß Durchführungsverordnung (EU) 2024/2215. Sie bietet:

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Die App ist für iOS und Android verfügbar. Sie ist eine unabhängige Lernhilfe, steht in keiner Verbindung zu einer Zertifizierungsstelle und ersetzt weder einen anerkannten Schulungskurs noch eine Prüfung. Das Verständnis des Kältekreislaufs bildet die Grundlage für das weitere Lernen und die praktische Prüfung.