Überblick
Der Verdichter erhöht Druck und Temperatur des aus dem Verdampfer kommenden Dampfes und ermöglicht dadurch die Wärmeabgabe im Verflüssiger sowie die Kältemittelzirkulation. Dieses Thema unterstützt die Vorbereitung auf das EU-Zertifikat A1 gemäß Verordnung (EU) 2024/573 und Durchführungsverordnung (EU) 2024/2215.
Verdichterbauarten
- Hubkolbenverdichter: Von einer Kurbelwelle angetriebene Kolben verdichten den Dampf pulsierend.
- Scrollverdichter: Eine Spirale steht still, während die andere eine kreisende Bewegung ausführt. Dadurch entsteht eine gleichmäßige, geräuscharme Verdichtung.
- Schraubenverdichter: Ineinandergreifende schraubenförmige Rotoren verdichten das Gas in aufeinanderfolgenden Zahnlückenräumen und liefern bei hohen Leistungen einen kontinuierlichen Volumenstrom.
- Drehschieberverdichter: Ein exzentrischer Rotor und bewegliche Schieber bilden sich verkleinernde Kammern. Geeignet für hohe Verdampfungstemperaturen und niedrige Druckverhältnisse, unter anderem in kleinen Klimaanlagen.
- Hermetische Verdichter: Ein verschweißtes Gehäuse umschließt Motor und Verdichter; Reparaturen im Inneren sind praktisch nicht durchführbar. Bei herkömmlichen hermetischen Hubkolbenverdichtern kühlt der Ansaugdampf den Motor im unter Niederdruck stehenden Gehäuse; das Druckgas wird durch eine separate Leitung abgeführt.
- Halbhermetische Verdichter: Ein verschraubtes Gehäuse ermöglicht Reparaturen an Motor, Lagern und Ventilen; das zurückströmende Kältemittel kühlt üblicherweise den Motor.
- Offene Verdichter: Ein externer Motor treibt den Verdichter über eine Kupplung und eine durch eine Wellendichtung geführte Welle an. Wärmezufuhr zum Ansaugdampf verringert dessen Dichte und die Kälteleistung. Große Anlagen verwenden offene oder halbhermetische Schraubenverdichter; für sehr große Leistungen werden auch Turboverdichter eingesetzt.
Ölmanagement
Schmieröl verringert Reibung, dichtet Spalte ab und führt Wärme ab. Verwenden Sie vom Hersteller freigegebenes, mit dem Kältemittel verträgliches Öl; bei HFKW und HFO ist POE üblich.
- Schauglas: Prüfen Sie den vorgeschriebenen Ölstand im Betrieb. Ein niedriger Ölstand deutet auf Ölverlust oder mangelhafte Ölrückführung hin; Überfüllung kann Schaumbildung begünstigen.
- Ölschaumbildung: Gelöstes Kältemittel verdampft bei einem Druckabfall aus dem Öl. Dadurch wird die Schmierung beeinträchtigt und es drohen Lagerschäden.
- Kurbelgehäuseheizung: Hält das Öl im Stillstand warm, um Kältemittelverlagerung und Ölverdünnung zu begrenzen. Halten Sie vor dem Start die vorgeschriebene Aufheizzeit ein.
- Ölabscheider: Entfernt Ölnebel aus der Druckleitung und führt das Öl zum Kurbelgehäuse zurück. Eine zuverlässige Ölrückführung verhindert Schmierölmangel an den Lagern und Ölansammlungen im Verdampfer, insbesondere bei langen Rohrleitungen.
Verdichterschutz
- Sicherheitsdruckbegrenzer: Schaltet bei übermäßig hohem Verdichtungsenddruck ab. Prüfen Sie auf Verflüssigerverschmutzung, eingeschränkten Luftstrom, nicht kondensierbare Gase oder eine hohe Umgebungstemperatur.
- Niederdruckschalter: Schaltet bei übermäßig niedrigem Saugdruck ab. Prüfen Sie auf Kältemittelmangel, Verdampfervereisung, Verengungen oder Fehler am Expansionsorgan.
- Öldifferenzdruckschutz: Überwacht die Differenz zwischen Ölpumpenförderdruck und Kurbelgehäusedruck anhand des vom Hersteller vorgegebenen Mindestwerts.
- Thermischer Überlastschutz: Trennt einen überhitzten Motor von der Stromversorgung.
- Flüssigkeitsabscheider in der Saugleitung: Fängt Flüssigkeit vor dem Verdichter ab und ermöglicht eine allmähliche Verdampfung sowie eine kontrollierte Ölrückführung.
Ermitteln Sie vor dem Neustart die Ursache einer Schutzabschaltung.
Häufige Fehler und Diagnose
- Flüssigkeitsschläge: Unzureichende Überhitzung, Starts mit angesammeltem flüssigem Kältemittel oder fehlerhafte Expansionsventile lassen Flüssigkeit in den Verdichter gelangen. Dadurch werden Ventile, Kolben und Pleuel beschädigt. Achten Sie auf die richtige Füllmenge und Überhitzung.
- Hohe Verdichtungsendtemperatur: Übermäßige Überhitzung, ein hohes Druckverhältnis oder mangelhafte Wärmeabgabe können das Öl zersetzen und Motoren beschädigen.
- Kurze Schaltzyklen: Häufige Starts belasten Wicklungen und Lager und verschwenden Energie. Prüfen Sie Auslegung, Füllmenge, Regelung und Luftstrom.
- Undichte Ventile: Rückströmung und erneute Expansion des Gases verringern den volumetrischen Wirkungsgrad, verlängern die Laufzeit und können die Stromaufnahme erhöhen.
- Betriebsstrom: Eine niedrige Stromaufnahme kann auf Unterfüllung hindeuten; eine hohe Stromaufnahme kann auf Überfüllung hindeuten. Bestätigen Sie den Befund durch Druck- und Temperaturmessungen.
- Elektrische Fehler: Prüfen Sie freigeschaltete Wicklungen auf Durchgang und Isolationswiderstand. Schalten Sie nach einem Motorbrand die Anlage ab und reinigen Sie vor dem Neustart den gemeinsamen Kreislauf; Säuren und Rückstände gefährden andere Verdichter.
Leistungsregelung
- Inverterantriebe: Passen die Drehzahl an den Bedarf an, verringern den Anlaufstrom und begrenzen die Schalthäufigkeit. Bürstenlose Gleichstrommotoren mit Neodymrotoren können zusammen mit elektronischen Expansionsventilen eingesetzt werden.
- Zylinderabschaltung: Hält ausgewählte Saugventile offen und verringert dadurch das wirksame Hubvolumen bei laufendem Motor.
- Regelschieber bei Schraubenverdichtern: Verändern das wirksame Verdichtungsvolumen zur stufenlosen oder stufenweisen Leistungsanpassung.
- Verdichterverbunde: Schalten mehrere Verdichter in einem Kreislauf stufenweise zu oder ab, passen die Leistung an die Last an und erhalten beim Ausfall eines Verdichters einen Teil der Leistung.
- Heißgasbypass: Führt Druckgas zur Saugseite zurück; im Vergleich zu einer bedarfsgerechten Leistungsreduzierung verschwendet dieses Verfahren Energie.
Effizienz und Betriebsbedingungen
Druckverhältnis = absoluter Verdichtungsenddruck ÷ absoluter Saugdruck. Höhere Druckverhältnisse erhöhen die Verdichtungsarbeit und die Verdichtungsendtemperatur. Durch die Rückexpansion des Gases im Schadraum sinkt zudem der volumetrische Wirkungsgrad.
Halten Sie den Saugdruck relativ hoch, den Verflüssigungsdruck niedrig und die Überhitzung auf dem kleinsten sicheren Wert. Dämmen Sie Saugleitungen gegen Wärmeeintrag und Kondenswasserbildung.
Beispiele für Nennbedingungen verwenden 18 K Überhitzung, 6 K Unterkühlung und eine Überhitzungsobergrenze von 20 K zur Sicherstellung der Motorkühlung. Beachten Sie die herstellerspezifischen Grenzwerte und Leistungskorrekturen.
Prüfungstipp: Unterscheiden Sie zwischen Flüssigkeitsschäden bei zu geringer Überhitzung und thermischer Überhitzung bei zu hoher Überhitzung des Ansaugdampfes. Verwenden Sie zur Berechnung des Druckverhältnisses absolute Drücke.
