Überblick
Der Verflüssiger gibt die im Verdampfer aufgenommene Wärme sowie die bei der Verdichtung zugeführte Wärme ab. Er nimmt über die Druckleitung des Verdichters überhitzten Dampf unter hohem Druck auf und führt dem Expansionsorgan Flüssigkeit unter hohem Druck zu. Die Funktionsweise des Verflüssigers gehört zum Prüfungsstoff für das Zertifikat A1 gemäß Durchführungsverordnung (EU) 2024/2215.
Verflüssigerbauarten
- Luftgekühlte Verflüssiger verwenden Ventilatoren, die Luft durch berippte Rohrregister saugen oder drücken. Aluminiumlamellen auf Kupferrohren sind üblich. Ausführungen für Küstengebiete können Kupferlamellen und Kupferrohre verwenden, um Salzkorrosion zu widerstehen.
- Wassergekühlte Verflüssiger umfassen Rohrbündel-, Rohrschlangen-, Koaxial- und Plattenbauarten. Bei Rohrbündelverflüssigern strömt normalerweise Wasser durch die Rohre und Kältemittel um die Rohre herum. Kompakte Plattenwärmeübertrager verwenden profilierte Platten und enge Strömungskanäle, um die Wärmeübertragung zu verbessern; sie werden auch in Kaskadensystemen eingesetzt.
- Schiffsverflüssiger können Rohre aus Kupfer-Nickel-Legierungen und Enddeckel aus Bronze verwenden, um Meerwasserkorrosion zu widerstehen.
- Verdunstungsverflüssiger kombinieren Wasser, das über Kältemittelrohrschlangen gesprüht wird, mit einem Luftstrom. Ein separater Kühlturm hingegen kühlt das von einem wassergekühlten Verflüssiger zurückströmende Wasser zur Wiederverwendung ab.
Der Verflüssigungsprozess
- Enthitzung: Der vom Verdichter kommende Dampf kühlt auf seine Sättigungstemperatur ab.
- Verflüssigung: Dampf wird zu Flüssigkeit und gibt dabei latente Wärme bei annähernd konstantem Druck ab. Reine Kältemittel verflüssigen sich bei konstanter Temperatur; zeotrope Gemische weisen einen Temperaturgleit auf.
- Unterkühlung: Die Flüssigkeit kühlt unter ihre Sättigungstemperatur ab. Dies hilft, Flashgas vor dem Expansionsventil zu vermeiden.
Die Unterkühlung entspricht der Sättigungstemperatur beim gemessenen Flüssigkeitsdruck abzüglich der tatsächlichen Flüssigkeitstemperatur. Verwenden Sie bei Gemischen den Siedepunktwert. Beispielsweise ergeben 40 °C − 33 °C eine Unterkühlung von 7 K. Typische Werte liegen bei 5–8 K, manchmal bei 5–10 K; halten Sie sich an den Sollwert des Herstellers.
Die Temperaturannäherung entspricht in diesen Fragen der Verflüssigungstemperatur abzüglich der Eintrittstemperatur des Kühlmediums. Der Auslegungsrichtwert für luftgekühlte Verflüssiger beträgt 15 K; dies ist kein allgemeingültiger Betriebsgrenzwert. Eine unerwartet große Differenz kann auf Verschmutzung oder eine unzureichende Verflüssigerleistung hinweisen.
Ein Flüssigkeitssammler hinter dem Verflüssiger speichert bei Laständerungen überschüssige Flüssigkeit und kann innerhalb seines zulässigen Fassungsvermögens den Pump-down-Betrieb unterstützen.
Verflüssigungsdruckregelung
Kalte Luft oder kaltes Wasser kann den Verflüssigungsdruck übermäßig absenken, sodass die Druckdifferenz am Expansionsorgan nicht mehr ausreicht.
- Regelung bei Luftkühlung: Ventilatordrehzahlregelung, Ein- und Ausschalten der Ventilatoren oder geregeltes Anstauen von Flüssigkeit im Verflüssiger verringern die Wärmeabgabe. Durch das Anstauen wird Flüssigkeit zurückgehalten, wodurch sich die für die Verflüssigung verfügbare Fläche verkleinert; geeignete Anlagen verwenden zusätzlich Heißgas-Bypassventile.
- Regelung bei Wasserkühlung: Eine Verringerung des Kühlwassermassenstroms verhindert, dass sehr kaltes Wasser den Verflüssigungsdruck zu stark absenkt.
- Druckabhängige Regelung: Sie misst die Regelgröße direkt und ist im Allgemeinen genauer. Eine temperaturabhängige Regelung nutzt den Druck-Temperatur-Zusammenhang des Kältemittels.
Verwenden Sie für einen effizienten Betrieb das kälteste verfügbare Kühlmedium und sorgen Sie für einen ungehinderten Durchfluss. Halten Sie dabei den für einen zuverlässigen Betrieb erforderlichen Mindestdruck aufrecht.
Nicht kondensierbare Gase
Luft, die durch unzureichende Evakuierung oder durch Leckagen in Anlagenteile mit einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks gelangt, kondensiert nicht. Ihr Partialdruck erhöht den Gesamtdruck auf der Hochdruckseite und beeinträchtigt die Wärmeübertragung.
Ein Druck oberhalb des erwarteten Sättigungsdrucks des Kältemittels kann auf eine Verunreinigung hinweisen. Vergleichen Sie Druck und Temperatur unter stabilen Gleichgewichtsbedingungen bei gleichzeitigem Vorliegen von Flüssigkeit und Dampf; die Temperatur der Flüssigkeitsleitung im laufenden Betrieb allein kann dies nicht bestätigen.
Verwenden Sie geeignete Kältemittel-Absauggeräte oder Entlüftungsgeräte für Kälteanlagen. Lassen Sie kältemittelhaltiges Gas nicht manuell ab. Die Verordnung (EU) 2024/573 verbietet die absichtliche Freisetzung von F-Gasen, wenn sie für die vorgesehene Verwendung technisch nicht erforderlich ist.
Instandhaltung und Leistung
- Luftstrom: Prüfen Sie die Sauberkeit der Lamellen, die Ventilatordrehzahl, die Drehrichtung, Geräusche und Strömungshindernisse. Halten Sie die erforderlichen Wandabstände ein und verhindern Sie, dass warme Austrittsluft wieder angesaugt wird.
- Reinigung: Schalten Sie die Anlage sicher frei. Verwenden Sie ein geeignetes Reinigungsmittel oder Wasser mit niedrigem Druck, ohne die Lamellen zu beschädigen.
- Wasserkreisläufe: Prüfen Sie Durchfluss, Kalkablagerungen, Korrosion und Wasseraufbereitung. Kalkablagerungen wirken wärmeisolierend. Die Wasseraufbereitung begrenzt mineralische Ablagerungen, biologisches Wachstum einschließlich Legionellen sowie Korrosion.
- Leckagen: Untersuchen Sie Ölspuren mit geeigneten Lecksuchverfahren. Innere Schäden auf der Wasserseite können dazu führen, dass Wasser in den Kältemittelkreislauf eindringt und Säurebildung sowie schwere Schäden verursacht.
Auswirkungen unzureichender Verflüssigerleistung
Eine unzureichende Wärmeabgabe erhöht den Verflüssigungsdruck, die Leistungsaufnahme des Verdichters und die Verdichtungsendtemperatur und verringert gleichzeitig die Kälteleistung. Ein Ventilatorausfall kann rasch eine Sicherheitsabschaltung wegen Hochdrucks auslösen.
Ein hoher Verflüssigungsdruck in Verbindung mit übermäßiger Unterkühlung deutet auf eine Überfüllung hin: Flüssigkeit nimmt Raum im Verflüssiger ein. Bestätigen Sie die Diagnose und gewinnen Sie überschüssiges Kältemittel zurück, um die Füllmenge zu korrigieren.
Prüfungstipp: Prüfen Sie Rohrregister, Luftstrom und Ventilatoren, bevor Sie die Füllmenge oder das Vorhandensein nicht kondensierbarer Gase untersuchen. Die Unterkühlung betrifft die Flüssigkeit am Verflüssigeraustritt; die Überhitzung betrifft den Dampf am Verdampferaustritt.
