Überblick
Expansionsorgane senken den Kältemitteldruck und dosieren den Kältemittelstrom zum Verdampfer. Die richtige Auswahl unterstützt Kälteleistung, Effizienz und Verdichterschutz. Diese Bauteile gehören zum Prüfungsstoff für das Zertifikat A1 gemäß Durchführungsverordnung (EU) 2024/2215 im Rahmen der Verordnung (EU) 2024/573.
Thermostatisches Expansionsventil (TEV / TXV)
Ein TEV hält die Überhitzung am Verdampferaustritt konstant und öffnet bei steigender Überhitzung.
- Kräfte an der Membran: Der Fühlerdruck öffnet das Ventil; der Verdampferdruck und die einstellbare Federkraft schließen es.
- Überhitzung: Austrittstemperatur minus Sättigungstemperatur beim Austrittsdruck. So ergeben 12 °C minus 5 °C eine Überhitzung von 7 K. Üblich sind 5–8 K, wobei die Herstellervorgaben maßgeblich sind.
- Falsche Einstellungen: Eine zu hohe Überhitzung führt zu einer Unterversorgung des Verdampfers, verringert die Kälteleistung und erhöht die Sauggastemperatur. Bei zu geringer Überhitzung drohen Flüssigkeitsrücklauf, Ölverdünnung und Verdichterschäden.
- Temperaturfühler: Befestigen Sie den Fühler sicher mit einer Schelle und dämmen Sie ihn. Halten Sie die vorgeschriebene Position am Rohr ein, häufig die 4- oder 8-Uhr-Position; vermeiden Sie die Unterseite. Geht die Fühlerfüllung verloren, schließt das Ventil.
- Druckausgleich: Der innere Druckausgleich erfasst den Druck am Ventilaustritt. Der äußere Druckausgleich erfasst den Druck am Verdampferaustritt und gleicht erhebliche Druckverluste im Verdampfer oder Verteiler aus.
- Pendeln: Schwankungen der Überhitzung können durch Überdimensionierung, schlechten Fühlerkontakt, falsche Einstellung oder wechselnde Lasten entstehen.
Elektronisches Expansionsventil (EEV)
Ein EEV-Regler berechnet die Überhitzung mithilfe eines Temperaturfühlers am Austritt und eines Saugdruckmessumformers. Er steuert einen Schrittmotor oder ein pulsweitenmoduliertes Magnetventil an und ermöglicht so eine schnelle, präzise Regelung bei wechselnden Lasten. Zuverlässige Sensoren, eine Stromversorgung und die korrekte Programmierung sind unerlässlich.
Welches Expansionsorgan verwenden drehzahlgeregelte Wärmepumpen?
Hocheffiziente drehzahlgeregelte Wärmepumpen verwenden üblicherweise EEVs, da diese den Kältemittelstrom an Änderungen der Verdichterdrehzahl und der Betriebsbedingungen anpassen.
Kapillarrohre
Ein Kapillarrohr ist ein langes, enges Rohr mit festem Drosselwiderstand. Der Durchfluss hängt von den Rohrabmessungen und der Druckdifferenz ab. Es besitzt keine beweglichen Teile und keine aktive Überhitzungsregelung.
Kapillarrohre sind in Haushaltskühlschränken verbreitet und erfordern eine genaue Befüllung sowie Schutz vor Verstopfung. Sie können eine Kältemittelverlagerung im Stillstand nicht verhindern; eine Überfüllung erhöht das Risiko, dass beim Wiederanlauf Flüssigkeit mitgerissen wird.
TEV, EEV und Kapillarrohr im Vergleich
TEVs regeln die Überhitzung mechanisch; EEVs ermöglichen eine elektronische Modulation; Kapillarrohre bieten einen festen Drosselwiderstand.
Weitere Expansionsorgane sind:
- Automatisches Expansionsventil: Hält den Verdampfungsdruck gegen die Federkraft konstant; öffnet bei fallendem Druck und schließt bei steigendem Druck.
- Handexpansionsventil: Eine Bedienperson stellt die Öffnung der Ventilnadel ein und schließt das Ventil, wenn der Verdichter stoppt.
- Niederdruck-Schwimmerventil: Hält den Flüssigkeitsstand in einem überfluteten Verdampfer konstant, sodass die Wärmeübertragungsflächen benetzt bleiben.
Druckregler und Sicherheitsabschaltungen
- EPR: Hält den Verdampferdruck konstant und ermöglicht dadurch unterschiedliche Verdampfungstemperaturen in einem gemeinsamen Kreislauf.
- CPR: Begrenzt den Verdichtereintrittsdruck während der Abkühlphase und verhindert so eine Überlastung des Motors.
- Heißgas-Bypass: Führt bei geringer Last Heißgas von der Druckseite zu, um einen Mindestsaugdruck aufrechtzuerhalten.
- Druckschalter zur Abschaltung: Stoppen den Verdichter bei zu hohem Verdichtungsenddruck oder zu niedrigem Saugdruck. Hochdruckgeräte müssen üblicherweise manuell zurückgesetzt werden; Niederdruckgeräte setzen sich meist automatisch zurück.
- Öldifferenzdruckschalter: Vergleicht den Druck am Ölpumpenaustritt mit dem Kurbelgehäusedruck. Eine Anlaufverzögerung, im Prüfungsbeispiel etwa 45 Sekunden, ermöglicht den Aufbau des Öldrucks.
- Sicherheitsventil: Lässt bei gefährlichem Überdruck Kältemittel ab. Zwei an einem Wechselventil angeschlossene Sicherheitsventile ermöglichen einen Austausch bei aufrechterhaltenem Schutz. Leiten Sie das austretende Kältemittel sicher ins Freie ab. Beachten Sie für Einstellungen und Austauschintervalle die Anlagendokumentation. Berstscheiben und Schmelzpfropfen schließen nach dem Ansprechen nicht wieder.
Weitere Bauteile
- Filtertrockner: Entfernt Feuchtigkeit und Partikel und begrenzt dadurch die Eis- und Säurebildung. Tauschen Sie ihn nach dem Öffnen des Kreislaufs oder bei Verunreinigung oder Sättigung aus. Ein übermäßiger Druckabfall und eine Abkühlung am Austritt deuten auf eine Verengung hin. Spezielle Reinigungseinsätze für die Saugleitung entfernen nach einem Motorbrand Säuren.
- Schauglas: Zeigt den Zustand des flüssigen Kältemittels und den Feuchtigkeitsgehalt an. Blasen können auf eine zu geringe Füllmenge, eine vorgeschaltete Verengung oder unzureichende Unterkühlung hinweisen; allein sind sie nicht aussagekräftig genug.
- Flüssigkeitssammler: Speichert flüssiges Kältemittel.
- Magnetventil: Arbeitet mit einer elektromagnetischen Spule. Direkt wirkende Ausführungen heben den Verschlusskörper vom Hauptventilsitz ab; vorgesteuerte Ausführungen nutzen die Druckdifferenz. Beim Abpumpen wird die Flüssigkeitszufuhr geschlossen, und der Verdichter läuft bis zur Niederdruckabschaltung weiter.
- Ölabscheider: Führt Öl aus der Druckleitung zum Kurbelgehäuse zurück.
- Verteiler: Verteilt das Kältemittel auf parallele Verdampferkreise.
- Rückschlagventil: Verhindert eine Rückströmung.
- Serviceventil: In der hinteren Sitzstellung ermöglicht es den normalen Durchfluss und sperrt den Manometeranschluss; in der vorderen Sitzstellung sperrt es den Anlagenanschluss; in der Mittelstellung verbindet es alle Anschlüsse.
- Verschlusskappen: Dienen als zusätzliche Abdichtungen. Prüfen Sie weiterhin Verbindungen und Ventilspindeln auf Undichtheiten.
Prüfungstipp: Unterscheiden Sie zwischen Überhitzungsregelung, Druckregelung und Sicherheitsfunktionen. Prüfen Sie Fühlermontage, Flüssigkeitsversorgung und Sensoren auf Fehler, bevor Sie ein Ventil einstellen.
