Grundlegende Kühlung: Den Kühlkreislauf verstehen

Bei der Fehlersuche in einem Kühlsystem ist es wichtig zu verstehen, wie der Kühlkreislauf das Ziel erreicht, einem Raum Wärme zu entziehen und die vom Kältemittel aufgenommene Wärme an den Außenraum abzugeben. Der gesamte Prozess ist eigentlich ganz einfach. Die Wärme muss dort abgeführt werden, wo sie unerwünscht ist, und dort deponiert werden, wo sie keinen Schaden anrichtet, in der Regel draußen. Dieser Kühlzyklus findet immer wieder statt und wird von einem Thermostat überwacht, der auf die gewünschte Temperatur eingestellt ist.

In diesem Artikel wird die Rolle untersucht, die jede Komponente im Prozess als Grundlage für den ordnungsgemäßen Betrieb spielt.

Der Kompressor ist eine Dampfpumpe, daher ist es wichtig sicherzustellen, dass keine flüssigen Kältemittel in den Einlass der Dampfpumpe gelangen. Um dies zu verhindern und den Gesamtbetrieb des Kompressors sicherzustellen, sind einige Komponenten in das System integriert.

Wenn der Kompressor startet, komprimiert er den Dampf und gibt Hochdruckgas mit hoher Temperatur über die Auslassleitung ab. Das Gas gelangt dann in die Verflüssigungsschlange, wo das Kältemittel kondensiert und dabei Wärme an die Außenluft abgibt – oder abgibt. Dadurch kann das Kältemittel seinen Zustand von einem Gas mit hoher Temperatur und hohem Druck in eine Flüssigkeit mittlerer Temperatur ändern.

Die Flüssigkeit mittlerer Temperatur verlässt den Auslass des Kondensators und wird zu einem Flüssigkeitssammler geleitet, wo sie durch ein Tauchrohr herausgedrückt wird. Normalerweise durchläuft es auch einen Filtertrockner in der Flüssigkeitsleitung, in dem alle Verunreinigungen im Kältemittel aufgefangen werden.

Das flüssige Kältemittel fließt weiter durch die Leitung, und in mechanischen Systemen mit einem thermostatischen Expansionsventil (TXV) öffnet sich ein Magnetventil, wenn Kühlung erforderlich ist, sodass das Kältemittel durch das Expansionsgerät fließen kann. In elektronischen Systemen übernimmt das elektronische Expansionsventil (EEV) sowohl die Aufgabe des Magnetventils als auch des TXV.

Das Expansionsgerät speist die Verteilerrohre, die das Kältemittel gleichmäßig durch den Rohrschlangendurchgang am Verdampferschlangeneinlass verteilen. Wenn das flüssige Kältemittel in den Verdampferschlangeneinlass eintritt, kommt es zu einem plötzlichen Druckabfall, der auch die Temperatur des Kältemittels erheblich senkt.

Das Kältemittel befindet sich im Weg der wärmeren Luft, die vom Verdampfergebläsemotor über die Spule gesaugt wird, und da sich die Wärme immer von einer heißeren Quelle zu einer kälteren Quelle bewegt, wird Wärme von der Luft auf das kältere Kältemittel übertragen. Während das Kältemittel weiterhin Wärme aus der Luft aufnimmt, ändert es seinen Zustand und verlässt die Spule als Dampf.

Die Hauptaufgabe des Expansionsgeräts (entweder TXV oder EEV) besteht darin, die Menge an Überhitzung zu steuern, d. h. die im Kältemittel vorhandene überschüssige Wärme, die über das hinausgeht, was für den Übergang vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand erforderlich ist. Das Kältemittel nimmt auf seinem Weg zurück zum Kompressor durch die Saugleitung zusätzliche Wärme aus der Umgebung auf. Diese Überhitzung ist notwendig, um sicherzustellen, dass nur Dampf in den Kompressor gelangt.

Bevor es den Kompressor erreicht, wird es wahrscheinlich einen Saugfiltertrockner geben, der alle Verunreinigungen abscheidet und den Weiterdurchfluss des Kältemittels ermöglicht. Möglicherweise gibt es auch einen Saugspeicher, bei dem es sich um einen Behälter handelt, der die verbleibende Flüssigkeit aufnimmt, damit sie sicher als Dampf verdampfen kann. Ein Rohr im Akkumulator leitet den Dampf dann zum Einlass des Kompressors.

Grundlegendes Diagramm des Kühlkreislaufsklicken um zu vergrößern

Der Kühlkreislauf muss unabhängig von der Außentemperatur stabil und konsistent sein. Wenn beispielsweise Hähnchen in einem Geschäft oder Restaurant bei einer Zieltemperatur von 34 °C gelagert werden, muss die richtige Temperatur eingehalten werden, unabhängig davon, ob die Außentemperatur 10 °C oder 110 °C beträgt. Unterschiedliche Temperaturen können das Kältemittel beeinflussen, aber Kopfdruckregelventile – entweder Einzel- oder Doppelsysteme – können diese Änderungen bewältigen, indem sie den Förderdruck künstlich erhöhen und so sicherstellen, dass die Flüssigkeit im Sammler immer über ausreichend Flüssigkeit für die Versorgung des Messgeräts verfügt .

In einem System mit einem Einzelkopf-Druckregelventil gelangt Kältemittel vom Kompressor – in Form eines heißen Gases – zum Einlass der Verflüssigungsschlangen, wenn es draußen warm ist. Vorausgesetzt, der Druck ist hoch genug, nimmt das Kältemittel den normalen Weg, verlässt den Kondensatorauslass und strömt von Anschluss „C“ zu Anschluss „R“.

Hinweis: Das Kältemittel strömt durch die Kondensatorschlange, und wenn es das letzte Drittel der Schlange erreicht, hat es sich von einem Hochtemperaturdampf in eine Flüssigkeit verwandelt.

Wenn die Außentemperaturen sinken, sinkt auch der Druck, und es ist möglicherweise nicht genügend flüssiges Kältemittel vorhanden, damit der Sammler das Expansionsgerät mit 100 % Flüssigkeit versorgen kann. In diesem Fall ermöglicht das Kopfdruckregelventil, dass das heiße Gas von Anschluss „D“ zu Anschluss „R“ strömt – direkt vom Auslassventil zum Empfänger unter Umgehung der Verflüssigungsschlange (siehe Abbildung 1). Dies trägt dazu bei, die im Flüssigkeitsbehälter verbleibende Flüssigkeit unter Druck zu setzen.

Abbildung 1klicken um zu vergrößern

Währenddessen ist der Weg zum Kondensatorausgang gesperrt. Der Kompressor leitet immer noch heißes Gas in den oberen Teil der Verflüssigungsschlange, so dass sich Flüssigkeit im unteren Teil der Schlange ansammelt. Während diese Stapelung stattfindet, kann das Kältemittel nirgendwo hin und der Druck in der Spule steigt. Sobald der Druck ausreichend ist, wird etwas Flüssigkeit aus dem Auslass der Verflüssigungsschlange in den Flüssigkeitssammler abgelassen.

In Systemen mit Doppelkopf-Druckregelventilen arbeiten zwei Ventile zusammen, um einen Pfad um die Verflüssigungsschlange herum bereitzustellen. Das ORI-Ventil, das bei steigendem Eingangsdruck öffnet, arbeitet mit dem ORD-Ventil zusammen, das bei steigendem Differenzdruck öffnet (siehe Abbildung 2). Das ORI-Ventil öffnet, wenn der Eingangsdruck des Ventils selbst ansteigt. Dieses Ventil ist normalerweise einstellbar und kann während der Installation am Auslass der Verflüssigungsschlange fein eingestellt werden. Der Druck der aus der Spule austretenden Flüssigkeit bestimmt, ob das Kältemittel fließen darf. Wenn der Druck hoch genug ist, öffnet es sich, oder es kann zurückgehalten werden, wenn der Druck nicht groß genug ist.

Figur 2klicken um zu vergrößern

In der Zwischenzeit ist ein Weg erforderlich, damit das Entladungsgas direkt in die Oberseite des Flüssigkeitsbehälters gelangen kann. Das ORD öffnet bei einem Anstieg des Differenzdrucks zwischen der Kältemittelleitung, die das ORI-Ventil verlässt, und der Auslassleitung, die vom Kompressor kommt. Erst dann gelangt das heiße Gas durch das Ventil in den Empfänger. Darüber hinaus füllt das vom Kompressor kommende Gas immer noch die Oberseite der Verflüssigungsschlange. Das ORI-Ventil hält und stapelt die Flüssigkeit, erhöht den Druck und wenn dieser hoch genug ist, gelangt die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter. Das TXV oder EEV funktioniert nur, wenn genügend Flüssigkeit vorhanden ist – und kein Dampf.

Diese Ventilsysteme sorgen dafür, dass unabhängig von der Jahreszeit oder den Umgebungsbedingungen eine konstante Temperatur aufrechterhalten wird. Durch die künstliche Erhöhung des Kopfdrucks kann das System seine Aufgabe erfüllen und 100 % Flüssigkeit für das Expansionsgerät erzeugen. Ohne diese Ventile würden diese Systeme nur bei warmen Umgebungsbedingungen laufen.

Dies ist der letzte Teil einer dreiteiligen Basic Refrigeration-Reihe. Lesen Sie den Rest, der auch Folgendes behandelt:

Um mehr über die Fehlerbehebung bei Kühlsystemen zu erfahren, können Techniker an einer persönlichen technischen Schulung in der Schulungseinrichtung von Heatcraft in Stone Mountain, Georgia, teilnehmen.