Ausgleich der Menge an Flüssigkeit und Dampf
Das Entspannungsorgan ist eine weitere wichtige Komponente einer Kälteanlage. Wir wollen uns in diesem Abschnitt jetzt etwas näher damit beschäftigen.
Wozu dient ein Entspannungsorgan in einem Kühlkreislauf?
Das Entspannungsorgan, entweder das Kapillarrohr oder das Expansionsventil, haben die Funktion, den Druckunterschied zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich aufrechtzuerhalten (bzw. Verdichter und Verdampfer). Dieses Element sorgt dafür, dass der Durchfluss des Kältemittels beschränkt wird, dadurch wird das Kältemittel von einer geheizten Flüssigkeit bei Hochdruck zu einer gekühlten Flüssigkeit bei Niederdruck.
Von hier aus erreicht das Kältemittel den Verdampfer und nun beginnt die Wärmeabsorption, wie im Artikel über Verdampfer erklärt, der in diesem Abschnitt in der Ausgabe des Clubs 116 erschienen ist (Dezember 2013).
Wie funktioniert das Entspannungsorgan?
Unabhängig davon, ob das Gerät mit einem Kapillarrohr oder einem Expansionsventil ausgestattet ist, besteht die Funktionsweise darin, den Durchgang des Kältemittels zu behindern. Wir wollen uns das nun einmal beim Kapillarrohr vor Augen führen. Dieses Element hat einen sechs- oder siebenmal kleineren Innendurchmesser als das Rohr. Wir können uns das Rohr wie eine siebenspurige Autobahn vorstellen, die plötzlich von einer bestimmten Stelle an nur noch eine Fahrspur durchlässt. Das nennen wir eine Verengung.
Mit dem Expansionsventil gestaltet sich das Verfahren etwas anders, aber die Auswahl von Ventilöffnung und die Windungszahl dienen dazu, die gewünschte Verengung für das Gerät anzupassen. Das Kältemittel wird durch die Verengung gezwungen, seine Temperatur und den Druck zu vermindern, sodass die erforderlichen Bedingungen erreicht werden, damit das Kältemittel im Verdampfer verdampft.
Der Hauptunterschied zwischen Kapillarrohr und Expansionsventil ist, dass im ersten Fall der Druckausgleich auftritt, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist, je nach der Stillstandszeit, sodass hier ein LST-Kompressor (Kompressor mit niedrigem Anlaufmoment) zum Einsatz kommen kann, während beim Expansionsventil immer ein HST-Kompressor (Kompressor mit hohem Anlaufmoment) verwendet werden muss.
ALLGEMEINE LEITLINIEN FÜR DIE AUSWAHL
Die Auswahl des geeigneten Entspannungsorgans orientiert sich an der korrekten Temperatur oder dem Druck im Niederdruckbereich. Der Grund dafür ist, dass für denselben Kompressor die Anpassungen im Kapillarrohr für ein Gefriergerät nicht mit denen übereinstimmen, die für ein Kühlgerät angemessen wären. Das Entspannungsorgan unterscheidet sich auch je nach der Kälteleistung des Kompressors und dem Kältemittel.
a) Kapillarrohr
Bei einem Gerät mit Kapillarrohr verliert das Kältemittel aufgrund der Reibung mit den Innenwänden des Rohrs an Druck (Druckabfall). Aus diesem Grund sind sowohl der Innendurchmesser als auch die Länge des Kapillarrohrs ausschlaggebende Faktoren.
Die Auswahl des richtigen Kapillarrohrs hängt von der zu erwartenden Kältemitteltemperatur im Niedrigdruckbereich und der Kompressorkapazität ab. Die Berechnung der bestmöglichen Wahl des Durchmessers und der Länge des Kapillarrohrs ist kompliziert. Um die Arbeit des Installateurs zu vereinfachen, stellt Embraco ein spezielles Handbuch mit Leitlinien für Kompressoren zur Verfügung, das Hinweise dazu gibt, welches Kapillarrohr verwendet werden soll.
b) Expansionsventil
Das Expansionsventil dient dazu, eine konstante Überhitzung im Verdampfer zu erzeugen. Für gewerbliche Kühlgeräte werden normalerweise zwei Ventilarten verwendet, wie im Kasten auf dieser Seite erläutert wird.
Bei der Auswahl der Öffnung für das Expansionsventil muss Folgendes berücksichtigt werden:
- die gewünschte Temperatur oder der Druck, der im Niederdruckbereich herrschen soll,
- der Durchsatz des Kompressors und des Kältemittels.
Nach der Wahl der Öffnung muss die Anzahl der Windungszahlen des Ventils angepasst werden, dadurch wird der Druck auf die Feder geregelt. Diese Anpassung muss bei eingeschaltetem System erfolgen, um eine kontinuierliche Überhitzung des Verdampfers zu erzeugen.
Es muss daran erinnert werden, dass jeder Ventilhersteller sein eigenes Bedienungshandbuch hat, das konsultiert werden muss, um das Modell, die Öffnung und die Windungszahl zu bestimmen, die für den Kühlkreis am besten geeignet sind.
Welches ist besser: Expansionsventil oder Kapillarrohr?
Wenn sie richtig eingestellt sind, sorgen beide Geräte für einen guten Betrieb der Kälteanlage. Das Expansionsventil erhält den Druckunterschied während Stopps und ermöglicht so einen Wärmeaustausch, sobald der Kompressor anläuft. Es ist jedoch mit höheren Kosten verbunden.
Das Kapillarrohr dagegen kostet weniger, es erlaubt den Druckausgleich, dabei benötigt es einen Motor mit niedrigem Anlaufmoment, auch wenn einige Sekunden vergehen, bis der Wärmeaustausch beginnt.
Jedes Entspannungsorgan hat seine Vor- und Nachteile, daher muss jeweils abgewägt werden, welches am besten für Ihre Kühlanlage geeignet ist.
ARTEN VON EXPANSIONSVENTILEN
Thermostatisches Expansionsventil: Es handelt sich um einen mit einem in der Kälteanlage zirkulierenden Gas ähnlichen Gas befüllten Behälter, er wird direkt am Austritt des Verdampfers installiert. Der Betrieb ist von der Druckdifferenz zwischen dem Ventilbehälter und dem Verdampfereinlass abhängig, er wird durch eine Feder eingestellt, die durch die Windungszahl angepasst wird. Wenn der Druck im Behälter ansteigt, erlaubt die Membran einen größeren Durchgang des Kältemittels zum Verdampfer. Wenn die Temperatur im Behälter fällt, kommt es zur entgegengesetzten Bewegung und die Membran begrenzt den Durchgang von Kältemittel. Somit dient das Ventil dazu, eine Temperaturdifferenz zwischen dem Ein- und Austritt des Verdampfers zu erhalten.
Elektronisches Expansionsventil: Es verwendet einen Thermistor (Heißleiter), einen Temperatursensor, der an der Saugleitung des Kompressors installiert wird. Der Thermistor kommuniziert mit dem Mikroprozessor, der das elektronische Ventil in Bewegung versetzt und so jeweils eine Erhöhung oder Verringerung des Durchgangs des Kältemittels zum Verdampfer verursacht.
