Kernergebnis: Wechselbeziehung zwischen dem Abluftdruck und dem Kühlmitteldruck
Im tatsächlichen Betrieb von Schraubenkältemaschinen,Je höher der Austrittsdruck ist, desto höher steigt in der Regel auch der Förderdruck.Dies liegt daran, dass der Austrittsdruck (Kondensationsdruck) und der Speisedruck (Druck vor dem Expansionsventil) beide zur Hochdruckseite des Kältesystems gehören und in ihrer physikalischen Anordnung über den Kondensator, den Flüssigkeitssammler sowie die Flüssigkeitleitungen eng miteinander verbunden sind. Steigt der Gesamtdruck auf der Hochdruckseite des Systems, so erhöht sich zwangsläufig auch der Speisedruck entsprechend.
Grundbegriffe des Abluftdrucks und des Kühlmitteldrucks
Um die Beziehung zwischen beiden zu verstehen, muss zunächst klargestellt werden, in welcher Stellung sie sich im Kältekreislauf befinden und welche Funktion sie jeweils erfüllen:
- Abgasdruck: Bezeichnet den Druck des vom Kältemittelverdichter abgegebenen hochdruckigen Kältemitteldampfs beim Eintritt in den Verflüssiger. Er wird hauptsächlich von der Verflüssigungstemperatur sowie von der Temperatur und dem Durchfluss des Kühlmediums (Wasser oder Luft) beeinflusst.
- Hydraulikdruck: Bezeichnet den Druck des hochdrückenden flüssigen Kältemittels unmittelbar vor dem thermodynamischen Expansionsventil oder dem elektronischen Expansionsventil, nachdem es den Kondensator und den Flüssigkeitssammler durchlaufen hat.
Im Idealfall, wenn die Reibungsverluste in der Flüssigkeitsleitung außer Acht gelassen werden, entspricht der Zuführdruck im Wesentlichen dem Kondensationsdruck und liegt somit auf derselben Druckebene wie der Abgasdruck.
Warum führt ein Anstieg des Abgasdrucks zu einem Anstieg des Kältemitteldrucks?
Das Kältesystem bildet einen geschlossenen, zusammenhängenden Kreislauf; der Druckübertragung auf der Hochdruckseite kommt eine durchgängige Kohärenz zu. Steigt der Austrittsdruck, so nimmt in der Regel auch der Verflüssigungsdruck im Verflüssiger zu. Das hochverdichtete Kältemittelgas verflüssigt sich im Verflüssiger und gelangt anschließend entweder in den Flüssigkeitsspeicher oder wird direkt über die Flüssigkeitsleitung weitergeleitet. Da die gas‑flüssig‑Zweiphasen‑ bzw. rein flüssige Bereiche des Flüssigkeitsspeichers und der Flüssigkeitsleitung mit dem Verflüssiger kommunizieren, führt ein Anstieg des Verflüssigungsdrucks unmittelbar zu einem entsprechenden Anstieg des statischen Drucks auf der gesamten Hochdruckseite. Daher steigt an der zugehörigen Versorgungsstelle als Endpunkt der Hochdruckseite der Druck zwangsläufig mit dem Anstieg des Austrittsdrucks.
Potenzielle Risiken und Auswirkungen eines zu hohen Drucks
Zwar steigt mit dem Anstieg des Abgasdrucks auch der Förderdruck, doch heißt dies keineswegs, dass beides „je höher, desto besser“ ist. Ein Druckniveau, das den Auslegungsbereich überschreitet, zieht eine Reihe nachteiliger Folgen nach sich:
- Erhöhter Stromverbrauch des KompressorsEin zu hoher Austrittsdruck führt zu einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses des Kompressors, einem deutlichen Anstieg der Wellenleistung sowie zu einer Verringerung der System‑COP und damit zu höheren Betriebskosten.
- Die Regelung des Drosselorgans ist schwierig.Ein zu hoher Versorgungsdruck verändert den Druckunterschied zwischen Eintritt und Austritt des Expansionsventils. Ist dieser Unterschied zu groß, kann die Durchflusskennlinie des Expansionsventils von der Auslegungskurve abweichen, was zu Schwankungen der Kältemittelzufuhr, ungleichmäßiger Vereisung des Verdampfers oder einer unkontrollierten Überhitzung des Ansauggases führen kann.
- Sicherheitsrisiken des Systems: Ein langfristiger Betrieb unter übermäßig hohem Druck beschleunigt die Alterung der Dichtungen, erhöht das Risiko von Leckagen an den Rohrleitungsfittings und kann im Ernstfall sogar zur Auslösung des Hochdruckschutz‑Abschaltungssystems führen.
Empfehlungen für den betrieblichen Betrieb zur Aufrechterhaltung eines stabilen Systemdrucks
Um einen effizienten und sicheren Betrieb der Schraubenkältemaschine zu gewährleisten, sind der Austrittsdruck und der Kühlmitteldruck innerhalb der vom Hersteller vorgegebenen technischen Parameter zu halten. Im Rahmen der täglichen Wartung können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- Optimierung der KondensationseffizienzDie Wärmetauscherrohre des Kondensators sind regelmäßig zu reinigen, um Kalkablagerungen oder Staub zu entfernen; zudem ist sicherzustellen, dass die Ventilatoren des Kühlturms oder des luftgekühlten Kondensators einwandfrei laufen und der Kühlmediumdurchfluss sowie die Temperatur auf dem erforderlichen Niveau gehalten werden.
- Systemverunreinigungen beseitigenÜberprüfen Sie, ob sich im System nicht kondensierbare Gase (z. B. Luft) befinden; gegebenenfalls sind umgehend ein Vakuum zu erzeugen und die Luft abzuführen.
- Überwachung des LeitungswiderstandsPrüfen Sie regelmäßig, ob die Filter in der Versorgungsleitung verstopft sind und ob die Ventile vollständig geöffnet sind, um unnötige Druckverluste entlang der Leitung zu vermindern und einen stabilen Versorgungsdruck sicherzustellen.