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Jun 03, 2023

Gründe, warum TXVs zu wenig Kältemittel liefern

Wenn ein TXV zu wenig Kältemittel zuführt, leidet das gesamte Kühlsystem. Dem Verdampfer wird Kältemittel entzogen, was wiederum dazu führt, dass dem Kompressor kein Kältemittel mehr zur Verfügung steht. Der Kondensator wird

Wenn ein TXV zu wenig Kältemittel zuführt, leidet das gesamte Kühlsystem. Dem Verdampfer wird Kältemittel entzogen, was wiederum dazu führt, dass dem Kompressor kein Kältemittel mehr zur Verfügung steht. Auch dem Kondensator wird Kältemittel entzogen, da der Kompressor dem Kondensator überhitzten Kältemitteldampf zuführt. Der Großteil des Kältemittels befindet sich im Sammler und in der Flüssigkeitsleitung, und der Kältemittelmassenstrom im gesamten System wird stark reduziert. Der niedrige Massendurchsatz führt auch zu einer Stagnation des flüssigen Kältemittels am Boden des Kondensators, was zu etwas höheren Unterkühlungswerten des Kondensators führen kann.

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Wenn ein TXV zu wenig Kältemittel zuführt, kann dies an einer Einschränkung liegen, die folgende Ursachen haben kann:

Zu den Hauptsymptomen einer TXV-Unterversorgung mit Kältemittel gehören:

Hohe Überhitzungen des Kompressors und niedrige Saugdrücke führen dazu, dass Saugdämpfe mit geringer Dichte in den Kompressor gelangen, und der Kompressor wird durch die Drosselung des TXV teilweise ausgehungert. Diese Faktoren führen zu einer sehr geringen Belastung des Kompressors, da niedrige Massenströme des Kältemittels zu einer geringen Stromaufnahme führen.

Hohe Überhitzungen und Austrittstemperaturen des Kompressors werden durch einen Kältemittelmangel im Verdampfer und Kompressor verursacht. Der Kompressor erhält viel sensible Wärme vom Verdampfer und der Saugleitung, zusammen mit seiner Kompressionswärme und der Motorwärme. Wenn es mit Kältemittel gekühlt wird, wird der Kompressor aufgrund der fehlenden Kältemittelkühlung wahrscheinlich überhitzen.

Die Auslasstemperaturen des Kompressors spiegeln die gesamte im Verdampfer absorbierte latente Wärme, die Überhitzung des Verdampfers, die gesamte Überhitzung der Saugleitung sowie die gesamte Kompressionswärme und die vom Motor erzeugte Wärme am Kompressor wider. Bei der Entladungstemperatur sammelt sich die gesamte Wärme an und muss nun in der Entladungsleitung und im Kondensator abgeführt werden. Für Servicetechniker ist es von größter Bedeutung, diese Temperatur bei der Wartung und Fehlerbehebung einer Kühl- oder Klimaanlage zu messen. Messen Sie die Temperatur der Saugleitung, die in den Kompressor eintritt, und den Saugdruck an diesem Punkt und rechnen Sie sie in eine Sättigungstemperatur um. Der Unterschied zwischen beiden ist die Überhitzung des Kompressors.

Die Kompressorüberhitzung wird oft als Gesamtüberhitzung bezeichnet, da sie aus der Überhitzung der Saugleitung und des Verdampfers besteht. Kältemittelgekühlte Kompressoren sind darauf angewiesen, dass ihr Rückgas kühl genug ist, um ihre Motorwicklungen und Zylinderwände zu kühlen. Kompressoren sollten über eine ausreichende Kompressorüberhitzung verfügen, um sicherzustellen, dass bei Störungen des TXV keine Flüssigkeit zum Kompressor zurückfließt. Einige Kompressorhersteller verlangen jedoch, dass die Temperatur des Kompressorrücklaufgases nicht höher als 65 °F sein darf, da das Gas sonst nicht dicht genug für die Motorwicklung und Zylinderkühlung ist. Erkundigen Sie sich immer beim Hersteller des Kompressors nach den maximalen Rückgastemperaturen.

Wenn dem Verdampfer und dem Kompressor das Kältemittel fehlt, ist dies auch im Kondensator der Fall, da diese Komponenten in Reihe miteinander geschaltet sind (siehe Abbildung 1). Es wird nur wenig Wärme an die Umgebung um den Kondensator abgegeben, so dass der Kondensator bei niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck betrieben werden kann. Dies liegt daran, dass kein großer Temperaturunterschied zwischen der Umgebungs- und der Kondensationstemperatur erforderlich ist, um die geringe Wärmemenge abzuführen, die es vom Verdampfer, der Saugleitung und dem Kompressor erhält.

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ABBILDUNG 1: Wenn dem Verdampfer und dem Kompressor das Kältemittel fehlt, gilt dies auch für den Kondensator, da diese Komponenten in Reihe miteinander geschaltet sind. (Mit freundlicher Genehmigung von John Tomczyk)

Dieser Temperaturunterschied wird als Kondensatorsplit bezeichnet. Wenn im Kondensator große Wärmemengen abzuführen wären, würde der Kondensator Wärme ansammeln, bis die Kondensatoraufteilung hoch genug wäre, um diese große Wärmemenge abzugeben. Hohe Wärmebelastungen des Kondensators bedeuten große Kondensatoraufteilungen, während niedrige Wärmebelastungen des Kondensators niedrige Kondensatoraufteilungen bedeuten.

In diesem Fall ist die Wärmebelastung des Kondensators gering, da dem Verdampfer kein Kältemittel zur Verfügung steht und er keine Wärmelast aufnimmt, die er an den Kondensator abgeben könnte. Der größte Teil des Kältemittels befindet sich im Sammler, ein Teil im Kondensator. Aus diesem Grund ist die Unterkühlung des Kondensators etwas hoch und der Kältemitteldurchfluss durch das System wird aufgrund der Drosselung gering sein. Dies führt dazu, dass das im Kondensator befindliche Kältemittel länger dort verbleibt und stärker unterkühlt wird. Beachten Sie, dass eine Unterfüllung mit Kältemittel zu einer geringen Unterkühlung führt.

Wenn das TXV eingeschränkt ist und dem Verdampfer kein Kältemittel mehr zur Verfügung steht, wird der Verdampfer inaktiv und läuft mit hoher Überhitzung. Wie bereits erwähnt, führt dies zu einer hohen Überhitzung des Kompressors. Der 100 % gesättigte Dampfpunkt im Verdampfer steigt an der Verdampferschlange an und verursacht hohe Überhitzungen des Verdampfers. Außerdem wird dem Kompressor das Kältemittel entzogen und er gerät in einen Unterdruckzustand. Es ist die Menge und Geschwindigkeit des im Verdampfer verdampfenden Kältemittels, die den Saugdruck aufrechterhält. Eine kleine Menge verdampfendes Kältemittel führt in diesem Szenario zu einem niedrigeren Saugdruck.

Abhängig vom Schweregrad der Einschränkung im TXV kann es zu einem Kurzschluss des Kompressors am LPC kommen. Der niedrige Saugdruck kann dazu führen, dass der Kompressor vorzeitig abschaltet. Nach einer kurzen Ausschaltzeit steigt der Verdampferdruck aufgrund der geringen Kältemittelmenge langsam an, wodurch der Kompressor wieder eingeschaltet wird. Dieser kurze Zyklus kann so lange andauern, bis der Kompressor überhitzt. Kurze Zyklen belasten Steuerungen, Kondensatoren und Motorwicklungen.

Die Symptome eines unterversorgten TXV-Systems sind denen eines Systems mit zu geringer Kältemittelfüllung sehr ähnlich; Allerdings weist das unterladene System eine geringe Unterkühlung des Kondensators auf.

Servicetechniker verwechseln oft ein unterladenes System mit einem eingeschränkten Messgerät. Das Hinzufügen von Kältemittel zu einem System mit einer eingeschränkten Dosiervorrichtung führt nur dazu, dass die Unterkühlungsmenge des Kondensators so weit ansteigt, dass der Kopfdruck weiter ansteigt. Dies ist auf einen Mangel an Innenvolumen im Kondensator zur Aufnahme des hinzugefügten Kältemittels zurückzuführen. Auch der Sammelbehälter kann überlaufen, wenn zu viel Kältemittel eingefüllt wird. Aus Sicherheitsgründen ist der Sammler für einen Kältemitteldampfdruck von 25 % ausgelegt. Wenn ein Empfängersystem jemals übermäßig überladen wird, kann der Empfänger zu 100 % oder nahezu 100 % mit flüssigem Kältemittel gefüllt sein und so zu einem gefährlichen Druckbehälter mit übermäßig hohen Druckwerten werden. Wenn das System dann aus irgendeinem Grund abgepumpt wird, treten noch gefährlichere Drucke auf.

Ein System mit einem eingeschränkten Dosiergerät weist die gleichen Symptome auf wie ein System mit einer eingeschränkten Flüssigkeitsleitung. Dies liegt daran, dass das TXV tatsächlich Teil der Flüssigkeitsleitung ist, die am Auslass des Empfängers beginnt und den Filtertrockner, das Schauglas und alle anderen Komponenten umfasst, die sich zwischen dem Empfänger und dem TXV befinden.

Es ist sehr wahrscheinlich, dass der Filtertrockner durch die Ansammlung von Feuchtigkeit und/oder Schmutz beeinträchtigt wird und die gleichen Symptome hervorruft wie ein eingeschränkter TXV. Wenn der Filtertrockner jedoch ausreichend eingeschränkt ist, fühlt er sich manchmal kühl oder kalt an, wenn er vom Techniker berührt wird. Dieses Phänomen entsteht dadurch, dass ein Teil des flüssigen Kältemittels einen leichten Druckabfall erfährt und sich auf seinem Weg durch den Filtertrockner zu Dampf ausdehnt. Bei diesem Phänomen können auch Dampfblasen im Schauglas hinter dem Filtertrockner beobachtet werden. Aus diesem Grund ist es von größter Bedeutung, das Flüssigkeitsschauglas stromabwärts und nicht stromaufwärts vom Filtertrockner anzuordnen.

Diese Einschränkungen in der Flüssigkeitsleitung führen alle dazu, dass dem Verdampfer, dem Kompressor und dem Kondensator kein Kältemittel mehr zur Verfügung steht. Dies führt zu Symptomen wie niedrigem Ansaugdruck, hoher Verdampfer- und Kompressorüberhitzung, geringer Kompressorstromaufnahme und niedrigem Druck.

John Tomczyk ist emeritierter HVACR-Professor an der Ferris State University in Big Rapids, Michigan, und Mitautor von Refrigeration & Air Conditioning Technology, herausgegeben von Cengage Learning. Kontaktieren Sie ihn unter [email protected].