Überhitzung und Unterkühlung erklärt: Zwei Messgrößen, die jeder F-Gas-Techniker beherrschen muss

Fragen Sie einen Raum voller Kältetechniker, was Überhitzung ist, und Sie werden überraschend unterschiedliche Antworten erhalten. Einige werden die Formel fehlerfrei aufsagen. Andere werden auf ihre Schuhe schauen. Wie es im Video heißt:

„Die meisten Menschen in der Heizungs-, Lüftungs- und Klimabranche sind mit Überhitzung und Unterkühlung nicht vertraut. Dabei ist es wichtig, darüber Bescheid zu wissen.“

Das ist noch freundlich ausgedrückt. Überhitzung und Unterkühlung sind keine optionalen Extras – diese beiden Messwerte zeigen Ihnen, ob eine Anlage richtig befüllt ist, ob das Expansionsorgan seine Aufgabe erfüllt und ob dem Verdichter ein schwerer Schaden droht. Für alle, die sich auf die Prüfung für das EU-F-Gas-Zertifikat A1 vorbereiten, gehören sie zum geforderten theoretischen Wissen. In der praktischen Prüfung müssen die Teilnehmenden außerdem Anlagenmesswerte erfassen und interpretieren. Das zugehörige Thema in der EU-Version der App heißt Thermodynamik.

Bauen wir das Verständnis von Grund auf auf, genau wie im Video – mit einem Kessel Wasser.

 

Beginnen Sie mit Wasser, nicht mit Kältemittel

Erhitzen Sie einen Topf Wasser bei Atmosphärendruck, steigt die Temperatur stetig an: 20 °C, 50 °C, 80 °C. Bei 100 °C steigt sie nicht weiter. Die gesamte weiterhin zugeführte Energie wird nun dafür verwendet, den Aggregatzustand des Wassers von flüssig zu dampfförmig zu ändern, statt seine Temperatur zu erhöhen. Das ist latente Wärme. Während dieses Vorgangs bleibt das Wasser beharrlich auf seiner Siedetemperatur.

Erhitzen Sie weiter, nachdem jeder Tropfen verdampft ist, steigt die Temperatur wieder. Dieser Dampf ist nun überhitzt.

„Das Erhitzen von Wasser über seinen Siedepunkt hinaus ist die Überhitzung.“

Die Formel ist erfreulich einfach:

Überhitzung = aktuelle Temperatur − Siede- bzw. Sättigungstemperatur

Beträgt die gemessene Dampftemperatur 107 °C und der Siedepunkt 100 °C, ergibt sich eine Überhitzung von 7 K.

Unterkühlung ist der umgekehrte Vorgang. Nehmen Sie Dampf mit 120 °C und kühlen Sie ihn ab. Bei 100 °C beginnt er, wieder zu Flüssigkeit zu kondensieren. Er bleibt bei 100 °C, bis der gesamte Dampf flüssig geworden ist. Kühlen Sie die Flüssigkeit unter diesen Punkt ab, entsteht Unterkühlung:

Unterkühlung = Verflüssigungs- bzw. Sättigungstemperatur − aktuelle Temperatur

Eine Flüssigkeit mit 90 °C bei einer Verflüssigungstemperatur von 100 °C ergibt 10 K Unterkühlung.

„Unterkühlung ist der umgekehrte Vorgang zur Überhitzung. Das heißt, Unterkühlung tritt beim Verflüssigungsprozess auf, so wie Überhitzung beim Verdampfungsprozess auftritt.“

 

Das Wort, das alle vergessen: Sättigung

Hier verlieren Prüfungsteilnehmende Punkte. Im Wasserbeispiel beträgt der Siedepunkt 100 °C, weil wir Atmosphärendruck angenommen haben. Ändern Sie den Druck, ändert sich auch der Siedepunkt – das ist der wichtigste Zusammenhang in der Kältetechnik.

R-134a hat nicht „einen“ Siedepunkt. Es hat einen Siedepunkt für jeden Druck. Bei etwa 3,5 bar Überdruck siedet es bei ungefähr 8 °C; bei 0,6 bar Überdruck siedet es bei ungefähr −15 °C. Genau deshalb können wir ein Kältemittel im Verdampfer eines Kühlraums bei −10 °C verdampfen und in einem in der Sonne stehenden Verflüssiger bei +45 °C verflüssigen lassen. Wir ändern nicht das Kältemittel, sondern nur den darauf wirkenden Druck.

An einer realen Anlage messen Sie die Sättigungstemperatur daher nie direkt. Sie messen den Druck mit einem Manometer und ermitteln daraus die Sättigungstemperatur anhand einer P–T-Tabelle oder der auf dem Manometer aufgedruckten Skala. Anschließend messen Sie mit einem Fühler die tatsächliche Rohrtemperatur. Die Differenz zwischen beiden Werten ist Ihre Überhitzung oder Unterkühlung.

• Überhitzung: Saugdruck → Sättigungstemperatur; mit der gemessenen Saugleitungstemperatur am Verdampferaustritt vergleichen.
• Unterkühlung: Verdichtungsenddruck/Druck auf der Hochdruckseite → Sättigungstemperatur; mit der gemessenen Temperatur der Flüssigkeitsleitung am Verflüssigeraustritt vergleichen.

Prüfungstipp: Überhitzung und Unterkühlung sind Temperaturdifferenzen. Geben Sie sie daher in Kelvin (K) an, nicht in Grad Celsius. Eine Überhitzung von 7 K ist korrekt; „7 °C Überhitzung“ ist eine ungenaue Ausdrucksweise, die Prüfenden auffallen wird.

 

Warum Überhitzung den Verdichter schützt

Übertragen wir die Theorie nun auf den Kreislauf.

Der Verdichter hat die Aufgabe, den Druck des Kältemitteldampfs zu erhöhen. Nur das kann er leisten.

„Wir können nur Dampf verdichten. Wir können keine Flüssigkeit verdichten. Flüssigkeit ist nicht komprimierbar.“

Gelangt flüssiges Kältemittel über die Saugleitung zurück in den Zylinder, versucht der Kolben, ein Fluid zu verdichten, dessen Volumen sich einfach nicht verringern lässt. Die Folge ist ein hydraulischer Stoß – üblicherweise Flüssigkeitsschlag genannt. Er bricht Ventilplatten, verbiegt Pleuelstangen und zerstört Druckventile. So wird aus einem Serviceeinsatz besonders schnell ein Verdichtertausch.

Überhitzung ist die Sicherheitsreserve, die das verhindert. Liegt die Temperatur des Kältemittels beim Austritt aus dem Verdampfer 6 K über seiner Sättigungstemperatur, wissen Sie sicher, dass auch der letzte Tropfen verdampft ist. Denn oberhalb der Sättigungstemperatur können Flüssigkeit und Dampf nicht nebeneinander bestehen. Der Überhitzungsmesswert belegt, dass ausschließlich Dampf zum Verdichter strömt.

Dabei kommt es auch auf das richtige Maß an:

• Zu geringe Überhitzung (oder gar keine) – Flüssigkeitsrücklauf, Ölverdünnung, Gefahr von Flüssigkeitsschlägen und ein Verdichter mit kurzer Lebensdauer.
• Zu hohe Überhitzung – der Verdampfer wird mit zu wenig Kältemittel versorgt, sodass ein großer Teil seiner Wärmeübertragerfläche keinen Nutzen bringt. Die Kälteleistung sinkt, die Effizienz nimmt ab und die Verdichtungsendtemperaturen steigen so weit, dass sich das Öl zersetzt.

Eine gut eingestellte Anlage mit Direktverdampfung arbeitet typischerweise mit etwa 5–8 K Überhitzung am Verdampferaustritt. Ein thermostatisches oder elektronisches Expansionsventil regelt dazu die Kältemittelzufuhr.

Der an der Saugleitung befestigte TEV-Fühler führt genau die oben beschriebene Messung durch, mechanisch und kontinuierlich. Der Fühlerdruck drückt das Ventil auf, während Verdampferdruck und Überhitzungsfeder es zudrücken. Das Ventil stellt sich dort ein, wo diese Kräfte im Gleichgewicht stehen – bei der eingestellten Überhitzung.

 

Warum Unterkühlung das Expansionsorgan schützt

Am anderen Ende des Kreislaufs gilt genau die entgegengesetzte Anforderung.

„Das Kältemittel darf nur im flüssigen Zustand zum Expansionsventil gelangen. Nur dann erhalten wir gut gekühlte Luft aus dem Verdampfer.“

Das Expansionsventil ist für die Dosierung von Flüssigkeit dimensioniert und ausgelegt. Treffen zusammen mit der Flüssigkeit Dampfblasen ein – sogenanntes Flashgas –, strömt durch das Ventil ein Gemisch mit deutlich geringerer Dichte. Dadurch bricht der Kältemittelmassenstrom zum Verdampfer ein. Der Verdampfer wird unterversorgt, die Kälteleistung sinkt und gleichzeitig steigt die Überhitzung, was die Diagnose erschwert.

Unterkühlung gewährleistet eine durchgehende Flüssigkeitssäule. Kühlen Sie die Flüssigkeit einige Kelvin unter ihre Verflüssigungstemperatur ab, erhält sie eine Reserve: Sie kann über die Flüssigkeitsleitung etwas Wärme aufnehmen oder durch einen Filtertrockner und eine lange Steigleitung etwas Druck verlieren, ohne dass Flashgas entsteht.

Bei einer Anlage mit TEV gehört die Unterkühlung außerdem zu den zuverlässigsten Anhaltspunkten für die Füllmenge. Grundsätzlich gilt:

Gemessene Unterkühlung	Übliche Interpretation
Sehr gering oder null	Zu geringe Füllmenge oder eine Verengung vor der Messstelle
Normal (typischerweise ~4–8 K)	Korrekte Füllmenge und freie Flüssigkeitsleitung
Hoch	Überfüllung oder ein Problem am Verflüssiger – verschmutzter Wärmeübertrager, ausgefallener Ventilator, nicht kondensierbare Gase

Das Schauglas liefert dazu eine schnelle Sichtkontrolle – Blasen bedeuten meist, dass keine Unterkühlungsreserve mehr vorhanden ist. Ein numerischer Unterkühlungsmesswert zeigt Ihnen jedoch, wie viel Reserve Sie haben. Das kann ein Schauglas nicht leisten.

 

Beide Messwerte gemeinsam interpretieren

Für sich allein sagt keiner der beiden Werte viel aus. Die Diagnose ergibt sich aus ihrer Kombination:

1. Geringe Überhitzung, hohe Unterkühlung – Überfüllung oder zu starke Kältemittelzufuhr durch das Expansionsventil.
2. Hohe Überhitzung, geringe Unterkühlung – zu geringe Füllmenge oder eine Verengung, die den Verdampfer unterversorgt.
3. Hohe Überhitzung, hohe Unterkühlung – eine Verengung zwischen Verflüssiger und Verdampfer: ein verstopfter Filtertrockner, eine geknickte Flüssigkeitsleitung oder ein Ventil, das durch einen Defekt geschlossen bleibt.
4. Geringe Überhitzung, geringe Unterkühlung – ein Ventil, das zu viel Kältemittel zuführt, oder ein Verdichter, der nicht richtig fördert.

Die Interpretation gemessener Anlagenparameter ist Teil der praktischen Prüfung für das EU-F-Gas-Zertifikat A1. Sie müssen Messgeräte sicher einsetzen und erklären können, was die Messwerte bedeuten.

 

Der Zusammenhang mit F-Gasen

Diese Messungen unterstützen die Anforderungen zur Emissionsvermeidung der Verordnung (EU) 2024/573.

• Art. 4 verpflichtet Betreiber, alle notwendigen Vorkehrungen zu treffen, um die unbeabsichtigte Freisetzung fluorierter Treibhausgase zu verhindern und sicherzustellen, dass Leckagen unverzüglich repariert werden. Eine Befüllung allein nach dem Manometerdruck, ohne Berücksichtigung von Überhitzung oder Unterkühlung, kann zu einer falschen Füllmenge oder wiederholtem Nachfüllen führen, das eine Leckage verdeckt.
• Art. 5 legt die Anforderungen an Dichtheitskontrollen anhand von Schwellenwerten in CO2-Äquivalent für Gase in Anhang I und massenbezogenen Schwellenwerten für Gase in Anhang II Abschnitt 1 fest. Art. 7 verlangt Aufzeichnungen für Einrichtungen, die diesen Kontrollen unterliegen, einschließlich der hinzugefügten und zurückgewonnenen Mengen.
• Art. 10 legt die Zertifizierungsanforderungen fest. Die Durchführungsverordnung (EU) 2024/2215 definiert die Zertifikate und Prüfungsanforderungen. Das Zertifikat A1 umfasst Dichtheitskontrollen, Rückgewinnung, Installation, Reparatur, Instandhaltung, Wartung und Außerbetriebnahme von Einrichtungen innerhalb seines Geltungsbereichs, die F-Gase oder Kohlenwasserstoffe verwenden, ohne Begrenzung der Füllmenge. Das Erfassen und Interpretieren von Messwerten gehört zu den geforderten Kompetenzen.

Eine Anlage immer wieder nachzufüllen, weil „Blasen im Schauglas waren“, ohne die Unterkühlung zu verstehen, ist nicht nur fachlich mangelhaft. Es führt zu unnötigem Kältemittelverlust – genau das soll die Verordnung verhindern.

Kernaussage: Eine Anlage anhand von Überhitzung und Unterkühlung statt nach Gefühl zu befüllen, dient ebenso der Leckagevermeidung wie der Anlagenleistung.

 

Was Sie für die Prüfung mitnehmen sollten

Das Video endet mit einer kompakten Liste, die Sie sich einprägen sollten:

• Überhitzung ist das Erwärmen einer Flüssigkeit über ihren Siede- bzw. Sättigungspunkt hinaus.
• Unterkühlung ist das Abkühlen von Dampf unter seinen Verflüssigungs- bzw. Sättigungspunkt.
• Überhitzung findet im Verdampfer (und in der Saugleitung) statt.
• Unterkühlung findet im Verflüssiger (und in der Flüssigkeitsleitung) statt.
• Kältemittel darf nur als Dampf in den Verdichter eintreten, weil nur Dampf verdichtet werden kann.
• Kältemittel darf nur als Flüssigkeit in das Expansionsorgan eintreten, weil das Ventil für Flüssigkeit ausgelegt ist.

Ergänzen Sie dazu den Punkt, den das Wasserbeispiel unauffällig ausblendet: Die Sättigungstemperatur hängt vom Druck ab. Deshalb beginnt jede Berechnung von Überhitzung oder Unterkühlung mit einem Druckmesswert, aus dem anhand einer P–T-Tabelle für das konkrete Kältemittel in der Anlage die Sättigungstemperatur ermittelt wird.

 

Wie F-Gas Exam Prep Sie dabei unterstützt

Die Vorbereitung auf die Prüfung für das EU-F-Gas-Zertifikat A1 erfordert ein Verständnis der Thermodynamik. F-Gas Pro – A1 Exam Prep, erhältlich für iOS und Android, unterstützt Sie beim Lernen mit:

• Über 540 prüfungsnahen Fragen aus 15 Themengebieten, darunter Thermodynamik, mit einer ausführlichen Erklärung zu jeder Antwort.
• Übungsprüfungen mit Zeitbegrenzung, um das Beantworten von Fragen innerhalb einer vorgegebenen Zeit zu üben.
• Lernkarten und Übungen nach Thema, um Konzepte zu wiederholen und Bereiche mit weiterem Lernbedarf zu erkennen.
• 12 Rechnern zur Unterstützung technischer Berechnungen.

Arbeiten Sie die Fragen zum Thema Thermodynamik durch, bis Sie aus Überdrücken die Sättigungstemperaturen ermitteln und Überhitzung sowie Unterkühlung sicher berechnen können. Die App ist eine unabhängige Lernhilfe. Sie ist keiner Zertifizierungsstelle angeschlossen und ersetzt weder einen anerkannten Lehrgang noch eine Prüfung.