Überhitzung und Unterkühlung einfach erklärt

Für die Prüfung zum EU-F-Gas-Zertifikat A1 — und für die tägliche Fehlersuche — lassen sich Überhitzung und Unterkühlung jeweils in einem einzigen Satz zusammenfassen. Diese Erklärung von AC Service Tech erläutert beide Begriffe. Lernen Sie die Definitionen, bevor Sie Ihre Prüfung zum Zertifikat A1 ablegen.

Zuerst den Kreislauf nachvollziehen

Damit die beiden Begriffe verständlich werden, müssen Sie zunächst den Weg des Kältemittels durch den Kreislauf verfolgen und seinen Zustand an jeder Stelle benennen können. Das Video fasst es in einem Atemzug zusammen:

„Dampf mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur strömt in den Verdichter. Anschließend tritt Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur aus — am heißesten Punkt des Kreislaufs.“

Von dort geht es weiter:

1. Verdichteraustritt — Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur am heißesten Punkt der gesamten Anlage.
2. Verflüssiger — der Dampf gibt Wärme ab, bis er einen Sättigungszustand erreicht, in dem Dampf und Flüssigkeit gleichzeitig vorliegen. Er gibt weiter Wärme ab, bis er vollständig flüssig ist. Danach sinkt seine Temperatur als Flüssigkeit weiter. Diese letzte Temperaturabnahme ist die Unterkühlung.
3. Flüssigkeitsleitung und Filtertrockner — der Trockner nimmt verbliebene Feuchtigkeit aus der Anlage auf und schützt so das Drosselorgan vor Säurebildung und Eisverstopfung.
4. Drosselorgan — ein starker Druckabfall verwandelt die Flüssigkeit mit hohem Druck und hoher Temperatur in Kältemittel mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur, das ungefähr zu 80% aus Flüssigkeit und zu 20% aus Flashgas besteht.
5. Verdampfer — das Gemisch nimmt Wärme auf, durchläuft den Sättigungsbereich in der Mitte des Rohrregisters und wird vollständig zu Dampf. Jeder weitere Temperaturanstieg nach diesem Punkt ist Überhitzung.
6. Saugleitung — Dampf mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur kehrt zum Verdichter zurück, und der Kreislauf beginnt erneut.

Diese Abfolge ist ein zentraler Bestandteil des Themas Thermodynamik in der EU-Ausgabe. Sie bildet außerdem eine Grundlage für die Kenntnisse und praktischen Fertigkeiten, die bei der Prüfung zum Zertifikat A1 für Dichtheitskontrollen und die Befüllung erforderlich sind.

Überhitzung in einem Satz

„Überhitzung ist der Temperaturanstieg des dampfförmigen Kältemittels im Verdampferrohrregister.“

Das ist die gesamte Definition. Sie eignet sich so gut als Merkhilfe, weil es im Verdampfer nur einen Bereich gibt, in dem reiner Dampf vorliegt — nach dem Sättigungsbereich, nahe dem Austritt. Wenn Sie also von Dampf im Verdampfer sprechen, sprechen Sie von Überhitzung.

Für die Messung benötigen Sie zwei Werte:

• Saugdruck, der mithilfe einer Druck-Temperatur-Tabelle oder einer App für das jeweilige Kältemittel in die Sättigungstemperatur umgerechnet wird.
• Leitungstemperatur am selben Punkt, gemessen mit einem fest angeklemmten und isolierten Fühler.

Überhitzung = gemessene Leitungstemperatur − Sättigungstemperatur.

Wie das Video erläutert, ist in der Praxis selten ein Messanschluss direkt am Verdampferaustritt vorhanden. Deshalb messen wir am saugseitigen Serviceventil beim Verdichter. So erhalten wir die Gesamtüberhitzung — die Überhitzung im Verdampfer zuzüglich der weiteren Erwärmung durch die Wärmeaufnahme der Saugleitung auf dem Rückweg. Auf diesem Wert beruhen die meisten Befülldiagramme der Hersteller.

Unterkühlung in einem Satz

„Unterkühlung ist die Temperaturabnahme des flüssigen Kältemittels im Verflüssigerrohrregister.“

Hier gilt dieselbe Logik spiegelbildlich. Im Verflüssiger gibt es nur einen Bereich, in dem reine Flüssigkeit vorliegt — nach dem Sättigungsbereich. Flüssigkeit im Verflüssiger bedeutet daher Unterkühlung. Messen Sie am Serviceventil der Flüssigkeitsleitung, denn dort können Sie sowohl den Druck als auch die Temperatur zuverlässig erfassen.

Unterkühlung = Sättigungstemperatur (aus dem Druck der Flüssigkeitsleitung) − gemessene Temperatur der Flüssigkeitsleitung.

Warum ist das so wichtig? Weil das Drosselorgan für die Zufuhr einer durchgehenden Flüssigkeitssäule ausgelegt ist:

„Sie brauchen Unterkühlung, um sicherzustellen, dass das Kältemittel beim Erreichen des Drosselorgans vollständig flüssig ist und kein Dampf vorliegt. Ist Dampf vorhanden, arbeitet es nicht besonders effizient.“

Dampfblasen, die ein Expansionsventil oder Kapillarrohr erreichen, verringern den Massenstrom und führen zu einer Unterversorgung des Verdampfers. Die Anlage verliert Kälteleistung, der Saugdruck sinkt, und der Zustand wird leicht als zu geringe Füllmenge fehlgedeutet. Tatsächlich kann eine unzureichende Unterkühlung durch eine Verengung der Flüssigkeitsleitung oder einen teilweise verstopften Trockner die Ursache sein. Die Unterkühlung bestätigt außerdem, dass sich genügend Kältemittel im Verflüssiger angesammelt hat, um das Ventil gleichmäßig zu versorgen.

Beachten Sie den einprägsamen Unterschied, auf den das Video hinweist: Unterkühlungswerte stehen üblicherweise auf dem Typenschild des Geräts. Die Sollüberhitzung dagegen müssen Sie anhand der Bedingungen am jeweiligen Tag nachschlagen.

Überhitzung schützt den Verdichter

Auf diesen Punkt kommen Prüfer immer wieder zurück. Flüssiges Kältemittel ist praktisch nicht komprimierbar. Gelangt Flüssigkeit in den Verdichter, drohen Flüssigkeitsschläge, Schäden an der Ventilplatte, das Auswaschen des Schmieröls aus den Lagern und bei hermetischen Verdichtern ein Motorbrand, der schließlich eine F-Gas-Rückgewinnung erforderlich macht.

„Bei vorhandener Überhitzung wissen Sie, dass Dampf in den Verdichter gelangt. Beträgt die Überhitzung dagegen null oder auch nur ein oder zwei Grad, könnte beim Erreichen des Verdichters noch etwas Flüssigkeit in ihn gelangen.“

Eine gemessene Überhitzung von null bedeutet nicht „gerade eben trocken“. Sie bedeutet, dass sich das Kältemittel an diesem Punkt noch im Sättigungsbereich befindet. Dem Dampf könnte also Flüssigkeit beigemischt sein, ohne dass Sie feststellen können, wie viel. Nur eine ausreichende Überhitzungsreserve gibt Ihnen Sicherheit.

TEV-Anlagen und Anlagen mit fester Drosselöffnung

Wie Sie befüllen, hängt vollständig vom eingebauten Drosselorgan ab:

Thermostatisches Expansionsventil (TEV/TXV)

• Das Ventil regelt seinen Öffnungsgrad selbstständig, um die Überhitzung auf dem Sollwert zu halten, sofern die Füllmenge korrekt ist.
• Da das Ventil die Überhitzung konstant hält, eignet sie sich nicht als Maß für die Befüllung. Deshalb befüllen Sie nach Unterkühlung und verwenden den Wert auf dem Typenschild.
• Messen Sie am Serviceventil der Flüssigkeitsleitung am Außengerät.

Kolbendrossel, feste Drosselöffnung oder Kapillarrohr

• Es findet keine Regelung des Öffnungsgrads statt. Deshalb verändert sich die Überhitzung mit der Last und den Umgebungsbedingungen.
• Sie befüllen nach Überhitzung, gemessen am saugseitigen Serviceventil.

„Bei einem thermostatischen Expansionsventil regelt das Ventil selbst die Überhitzung. Bei einer Kolbendrossel, einer Drosselöffnung oder einem Kapillarrohr müssen Sie die Kältemittelfüllmenge dagegen anhand der Überhitzung prüfen.“

Die Sollüberhitzung ändert sich mit dem Wetter

Der häufigste Fehler beim Befüllen von Anlagen mit fester Drosselöffnung ist die Verwendung eines festen Werts. Die Sollüberhitzung ist keine Konstante. Sie wird anhand der Außen-Trockenkugeltemperatur und der Innen-Feuchtkugeltemperatur für die Bedingungen am jeweiligen Tag aus einem Befülldiagramm abgelesen.

• Draußen heiß und innen feucht → hohe Verdampferlast → hohe Sollüberhitzung.
• Draußen kühl, innen kühl und trocken → geringe Verdampferlast → niedrige Sollüberhitzung.

Wenn Sie eine Anlage an einem heißen, feuchten Nachmittag auf einen hohen Überhitzungswert befüllen und dieselbe Anlage anschließend an einem kühlen, trockenen Morgen läuft, kann die Überhitzung zusammenbrechen. Dann kann Flüssigkeit zum Verdichter zurückgelangen. Das Video benennt die Folgen deutlich:

„Sie müssen den Wert anhand der Außentemperatur und der Feuchtkugeltemperatur für diesen Tag im Sollüberhitzungsdiagramm einstellen … damit an einem kühleren Tag keine Flüssigkeit in den Verdichter gelangt. Das ist sehr wichtig.“

Der zweite Grund ist die Effizienz. Bei übermäßiger Überhitzung leistet ein Teil des Verdampfers keine nutzbare Arbeit. Die Kälteleistung sinkt, und der Verdichter läuft heißer als vorgesehen.

Warum dies für die Einhaltung der F-Gas-Vorschriften wichtig ist

Messungen von Überhitzung und Unterkühlung unterstützen die Fehlersuche und den korrekten Umgang mit Kältemitteln. Diese Tätigkeiten sind für Pflichten gemäß Verordnung (EU) 2024/573 relevant:

• Art. 4 verpflichtet Betreiber, Vorkehrungen zur Vermeidung von Leckagen zu treffen und erkannte Lecks unverzüglich zu reparieren. Auffällige Überhitzungs- oder Unterkühlungswerte können auf ein Leck, eine Verengung oder eine fehlerhafte Füllmenge hinweisen, deren Ursache untersucht werden muss.
• Art. 5 legt die Anforderungen an Dichtheitskontrollen fest. Für Einrichtungen, die diesen Kontrollen unterliegen, gelten bei Gasen aus Anhang I Schwellenwerte von 5 Tonnen, 50 Tonnen und 500 Tonnen CO2-Äquivalent. Die maximalen Kontrollintervalle betragen jeweils 12, 6 und 3 Monate. Für Gase aus Anhang II Abschnitt 1 gelten entsprechende Schwellenwerte von 1 kg, 10 kg und 100 kg. Diese Intervalle verdoppeln sich, wenn ein funktionsfähiges Leckage-Erkennungssystem installiert ist. Für bestimmte gekennzeichnete hermetisch geschlossene Einrichtungen gelten Ausnahmen.
• Art. 8 verlangt die Rückgewinnung von F-Gas-Kältemitteln aus ortsfesten Kälte-, Klima- und Wärmepumpenkreisläufen durch entsprechend zertifiziertes Personal. Wird eine Anlage überfüllt, um einen ungünstigen Überhitzungswert zu korrigieren, erhöht sich die Kältemittelmenge, die später zurückgewonnen werden muss. Ebenso steigen die möglichen Emissionen im Fall einer Leckage.
• Art. 10 der Verordnung (EU) 2024/573 sowie Art. 3–4 und Anhang I der Durchführungsverordnung (EU) 2024/2215 legen Zertifizierungsanforderungen und die in der Prüfung mindestens nachzuweisenden Fertigkeiten und Kenntnisse fest. Das Zertifikat A1 umfasst Dichtheitskontrollen, Rückgewinnung, Installation, Instandhaltung, Wartung, Reparatur und Außerbetriebnahme im Zusammenhang mit F-Gasen und Kohlenwasserstoffen, ohne Begrenzung der Füllmenge. Den Aggregatzustand und Zustand des Kältemittels vor der Befüllung zu bestimmen, gehört zur praktischen Prüfung.

Wiederholen Sie diese Konzepte für die Prüfung zum EU-F-Gas-Zertifikat A1 anhand der Themen Thermodynamik, Prüfungen vor Inbetriebnahme, Lecksuche und Umgang mit Kältemitteln. Sie sollten beide Definitionen wiedergeben, den jeweiligen Messpunkt benennen und erklären können, welche Messgröße zur Beurteilung der Füllmenge verwendet wird.

Prüfungstipp: Wird in einer Frage ein TEV erwähnt, denken Sie an Unterkühlung. Wird ein Kapillarrohr, eine Drosselöffnung oder eine Kolbendrossel erwähnt, denken Sie an Überhitzung. Mit dieser einfachen Zuordnung lässt sich eine überraschend große Zahl von Multiple-Choice-Fragen lösen.

Kurzübersicht zum Wiederholen

	Überhitzung	Unterkühlung
Zustand des Kältemittels	Dampf	Flüssigkeit
Bauteil	Verdampfer	Verflüssiger
Tritt auf	Nach dem Sättigungsbereich	Nach dem Sättigungsbereich
Messpunkt	Saugseitiges Serviceventil (Gesamtüberhitzung)	Serviceventil der Flüssigkeitsleitung
Schützt	Verdichter vor Flüssigkeitsrücklauf	Drosselorgan vor Flashgas
Befüllung danach bei	Fester Drosselöffnung, Kolbendrossel, Kapillarrohr	Thermostatischem Expansionsventil
Sollwert aus	Befülldiagramm (Außen-Trockenkugeltemperatur + Innen-Feuchtkugeltemperatur)	Typenschild des Geräts

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Arbeiten Sie das Thema Thermodynamik durch und absolvieren Sie anschließend eine Übungsprüfung mit Zeitbegrenzung. Lesen Sie die Erklärungen zu allen falsch beantworteten Fragen. Die App ist eine unabhängige Lernhilfe, steht in keiner Verbindung zu einer Zertifizierungsstelle und ersetzt weder einen anerkannten Schulungskurs noch eine Prüfung.