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Diagnose und Fehlerbehebung: unzureichende Kühlleistung industrieller Kühlanlagen

Technical analysis: Troubleshooting industrial cooling system insufficient capacity: heat load calculation, flow balance

1. Problembeschreibung und Anwendungsbereich

Dieses Handbuch dient der Diagnose und Fehlerbehebung bei industriellen Kühlsystemen, die sich in einer unzureichenden Kühlleistung äußern. Zu den Hauptsymptomen gehören: erhöhte Prozesstemperatur, häufiges Ein-/Ausschalten des Kühlers, verringerte Kühleffizienz und erhöhter Stromverbrauch. Das Handbuch deckt die folgenden Gerätetypen ab: Industriekältemaschinen (Kompression und Absorption), Kühltürme, Trockenkühler, Wärmetauscher (Platten-, Rohrbündel- und Rohrwärmetauscher), Pumpstationen für die Kältemittelzirkulation und Kältemittelverteilungssysteme. Schweregradeinteilung:

  • Kritisch: Sofortiger Produktionsstopp, Gefahr von Schäden an Geräten oder Produkten. Erfordert sofortiges Eingreifen.
  • Erheblich: Verschlechterung der Produktqualität, erhöhte Betriebskosten, Störung des technologischen Prozesses. Benötigt dringend eine Diagnose.
  • Geringfügig: Erhöhter Stromverbrauch, leichte Abweichung von den optimalen Parametern. Erfordert geplante Diagnose und Optimierung.

2. Vorsichtsmaßnahmen

ACHTUNG! Beachten Sie vor der Durchführung von Diagnose- oder Reparaturarbeiten unbedingt die folgenden Vorsichtsmaßnahmen:

  • LOCKOUT/TAGOUT (LOTO): Bevor Sie auf interne Systemkomponenten zugreifen, stellen Sie sicher, dass die gesamte Stromversorgung gemäß den LOTO-Verfahren (DSTU EN 1037) unterbrochen und gesperrt ist. Überprüfen Sie die Spannungsfreiheit anhand der entsprechenden Anzeige.
  • PERSÖNLICHE SCHUTZAUSRÜSTUNG (PSA): Tragen Sie immer eine Schutzbrille/Gesichtsschutz, hitzebeständige Handschuhe, Sicherheitsschuhe und einen Overall. Verwenden Sie beim Arbeiten mit Kältemitteln spezielle Kryo-Handschuhe und einen Vollgesichtsschutz.
  • GESPEICHERTE ENERGIE: Kühlsysteme können gespeicherte Energie enthalten (Spannung in Kondensatoren, Kältemitteldruck, Federn, erhitzte Oberflächen, heißes Kühlmittel). Stellen Sie vor Arbeitsbeginn sicher, dass der Druck entlastet, Oberflächen gekühlt und elektrische Bauteile entladen sind.
  • KÄLTEMITTEL: Kältemittel können bei Kontakt mit Haut und Augen Erfrierungen verursachen und in geschlossenen Räumen giftig oder erstickend wirken. Sorgen Sie für ausreichende Belüftung. Lassen Sie das Kältemittel nicht in die Atmosphäre gelangen, verwenden Sie Rückgewinnungsstationen.
  • HEISSE OBERFLÄCHEN UND FLÜSSIGKEITEN: Kompressoren, Heißgasleitungen und einige Systemkomponenten können heiß sein. Vermeiden Sie den Kontakt ohne entsprechende PSA.
  • HOCHDRUCK: Kältemittelsysteme und Hydraulikkreisläufe arbeiten unter hohem Druck. Schrauben Sie Komponenten nicht ab, ohne vorher den Druck zu entlasten.

3. Notwendige Diagnosewerkzeuge

Werkzeug Spezifikation/Modell Messbereich Zweck
Digitales Kontaktthermometer Fluke 50 Serie II, Testo 905-T2 -50°C bis +250°C, Genauigkeit ±0,5°C Messung der Flüssigkeits-/Rohrleitungsoberflächentemperatur, Einlass/Auslass von Wärmetauschern, Delta T.
Infrarot-Thermometer (Pyrometer) Testo 830-T2, Fluke 62 MAX+ -30°C bis +500°C, Genauigkeit ±1,5°C Schnelle berührungslose Temperaturmessung von Oberflächen, Erkennung von Überhitzung/Unterkühlung.
Manometrische Station Testo 550, Fieldpiece SMAN460 Hochdruck: bis 60 bar; Niederdruck: bis 15 bar (von -1 bis 14 bar) Messung des Kältemittelsaug- und -austrittsdrucks, Berechnung von Überhitzung/Unterkühlung.
Durchflussmesser (Ultraschall/Cut-In) Flexim FLUXUS F601, Siemens Sitrans FUP101 0,1 m/s bis 20 m/s, DN 15-600 mm Messung des Volumenstroms von Kühlmittel in Rohrleitungen.
Vibrationsanalysator SKF Microlog, Fluke 805 FC Frequenzbereich 10-1000 Hz, Vibrationsgeschwindigkeit 0-500 mm/s Diagnose des Zustands rotierender Mechanismen (Kompressoren, Pumpen, Lüfter).
Wärmebildkamera FLIR T540, Testo 883 -20°C bis +650°C, Empfindlichkeit <0,03°C Visualisierung von Temperaturfeldern, Erkennung von Lecks, Verstopfungen, Überhitzung von Motoren.
Multimeter (mit Strommessfunktion) Fluke 87V, KYORITSU 2012R Spannung bis 1000 V AC/DC, Strom bis 1000 A AC/DC, Widerstand bis 50 MΩ Messung elektrischer Parameter von Motoren, Kompressoren, Steuerkreisen.
Wasserqualitätsanalysator Hach HQ40D, Hanna HI98194 pH-Wert: 0–14, Leitfähigkeit: 0–200 mS/cm, Trübung: 0–1000 NTU Beurteilung der Wasserzusammensetzung in Kühltürmen und geschlossenen Kühlkreisläufen, Kontrolle von Korrosion und Ablagerungen.
Vakuumpumpe CPS VP6D, Robinair 15500 Grenzvakuum: 15–25 Mikrometer Entfernung von Feuchtigkeit und nicht kondensierbaren Gasen aus dem Kühlkreislauf.
Kältemittelwaagen Fieldpiece MR45, Refco REF-METER-OCTO Genauigkeit ±5 g, maximales Gewicht bis 100 kg Genaue Dosierung des Kältemittels beim Befüllen der Anlage.

4. Checkliste für die Erstprüfung

Kontrollpunkt Aktionen Aufzeichnung/erwartetes Ergebnis
Sichtprüfung Überprüfen Sie alle Geräte (Kühler, Kühlturm, Pumpen, Rohrleitungen) auf sichtbare Schäden, Lecks, Verunreinigungen, Korrosion und ungewöhnliche Geräusche. Fotos, Mängelbeschreibung. Austritt von Öl, Kältemittel, Wasser. Sichtbare Ablagerungen an Kühltürmen/Wärmetauschern.
Anzeigen des Bedienfelds Notieren Sie alle aktuellen Messwerte auf dem Bedienfeld des Kühlers: Kompressor-Ansaug-/Auslassdruck, Verdampfer-/Kondensator-Einlass-/Auslass-Wassertemperatur, Kompressorstrom/-spannung, Fehlerstatus. Aktuelle Werte (bar, °C, A, B). Vergleichen Sie mit dem Herstellerstandard.
Unfallgeschichte und Warnungen Sehen Sie sich das Protokoll der Unfälle und Warnungen des Kühlmaschinensteuerungssystems für den letzten Zeitraum an. Achten Sie auf die Häufigkeit der Schutzaktivierungen und die Fehlerarten. Unfallcodes, Daten, Uhrzeit. Zum Beispiel „Niedriger Ansaugdruck“, „Hoher Auslassdruck“, „Motor überlastet“.
Servicehistorie Informieren Sie sich über die Daten der letzten Wartung: Datum, durchgeführte Arbeiten (Reinigung, Befüllung, Austausch von Komponenten). Datum der letzten Wartung. Abgeschlossene Arbeiten. Zum Beispiel: „Die letzte Reinigung des Kühlturms war vor 6 Monaten.“
Umgebungsbedingungen Notieren Sie die Umgebungslufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit. Bei Kühltürmen: Hindernisse für den Luftstrom. °C, %. Beispiel: „Die Lufttemperatur beträgt +30°C, der Kühlturm ist teilweise beschattet.“
Produktionslast Schätzen Sie die aktuelle und typische Wärmeproduktion des vom Kühlsystem bedienten technologischen Prozesses. Aktuelle Wärmeproduktion (kW/Mcal/h). Vergleichen Sie mit der Nennleistung des Systems.

5. Systematische Diagnostik (Entscheidungsschema)

WENN: Das System weist eine unzureichende Kühlleistung auf (erhöhte Temperatur des Kühlprozesses, häufiger Kühlzyklus).

  1. Elektrik- und Steuerungsprüfung:
    1. Spannung und Stromstärke des Kompressors/der Pumpen messen.
      • WENN: Der Strom ist deutlich höher als der Nennwert oder der Thermoschutz löst aus.
        • PROBLEM: Kompressor/Pumpe überlastet.
        • URSACHEN: Hoher Förderdruck, niedriger Saugdruck (für den Kompressor), mechanische Störungen, Spannungsabweichungen.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 1.
      • WENN: Der Strom ist deutlich niedriger als der Nennstrom, oder der Kompressor/die Pumpe startet nicht.
        • PROBLEM: Elektrische Störungen, Steuerungsprobleme.
        • URSACHEN: Schütz, Relais, Unterspannung, offene Motorwicklung, Sensorfehler.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 2.
    2. Überprüfen Sie die Einstellungen des Kühlerreglers/Steuerungssystems.
      • WENN: Solltemperatur, Hysterese oder andere Einstellungen weichen vom Design ab.
        • PROBLEM: Falsche Einstellungen.
        • URSACHEN: Menschliches Versagen, unbefugte Änderung.
        • PRÜFEN: Vergleichen Sie es mit der Dokumentation des Herstellers.
  2. Kältekreislaufprüfung (für Kompressionskühler):
    1. Saug- und Auslassdruck des Kompressors mit einer Manometerstation messen.
      • WENN: Der Ansaugdruck ist deutlich niedriger als normal (z. B. weniger als 3 bar für R134a bei 5°C Verdampfung) UND der Auslassdruck wird ebenfalls reduziert.
        • PROBLEM: Unzureichende Kältemittelfüllung.
        • URSACHEN: Kältemittelleck im System.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 3.
      • WENN: Der Saugdruck liegt deutlich unter dem Normalwert UND der Auslassdruck ist normal oder erhöht.
        • PROBLEM: Teilweise Verstopfung oder Verengung der Saugleitung (Filtertrockner, TRV, Rückschlagventil).
        • URSACHEN: Verstopfung des Trocknerfilters, falsche Einstellung/Fehlfunktion des TRV, Einfrieren des Verdampfers.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 4.
      • WENN: Der Förderdruck ist deutlich höher als normal (z. B. mehr als 18 bar für R134a bei 40 °C Verflüssigung).
        • PROBLEM: Kondensatorüberlastung, übermäßige Kältemittelfüllung, nicht kondensierbare Gase.
        • URSACHEN: Verunreinigung des Kondensators (Luft oder Wasser), Ausfall des Kondensatorlüfters/-pumpe, überschüssiges Kältemittel, Luft/Stickstoff im System.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 5.
    2. Messen Sie die Überhitzung der Kompressoransaugung und die Unterkühlung der Flüssigkeit am Kondensatorauslass.
      • WENN: Geringe Überhitzung (weniger als 3–5 °C) oder hohe Ansaugüberhitzung (mehr als 8–10 °C).
        • PROBLEM: Falsche Einstellung oder Fehlfunktion des TRV.
        • URSACHEN: Verstopfung, Fehlfunktion des Thermoballons, falsche Größe des TRV.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 4.
      • WENN: Geringe Unterkühlung (weniger als 2–3 °C) oder keine Unterkühlung.
        • PROBLEM: Unzureichende Kältemittelfüllung oder Verstopfung der Flüssigkeitsleitung.
        • URSACHEN: Undichtigkeit, Verstopfung des Filtertrockners.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 3.
  3. Prüfung des Kältemittelkreislaufs (Wasser, Glykol):
    1. Messen Sie die Temperatur des Kältemittels am Ein- und Auslass des Verdampfers/Prozessverbrauchers.
      • IF: Delta T (Einlasstemperatur - Auslasstemperatur) ist deutlich kleiner als die Auslegung (z. B. weniger als 3-5°C bei Nennlast).
        • PROBLEM: Geringer Kältemittelfluss durch den Verdampfer/Verbraucher.
        • URSACHEN: Teilweise Verstopfung des Wärmetauschers, Fehlfunktion/geringe Leistung der Pumpe, Verstopfung der Filter, Luftstaus.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 6.
      • WENN: Die Verdampfereinlasstemperatur ist deutlich höher als normal.
        • PROBLEM: Übermäßige thermische Belastung des Systems oder Probleme bei der Wärmeübertragung aus dem technologischen Prozess.
        • GRÜNDE: Erhöhung der Produktionslast, Fehlfunktion der Steuerventile der Verbraucher, Verschmutzung der Wärmetauscher der Verbraucher.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 7.
    2. Messen Sie den Kältemitteldurchfluss mit einem Durchflussmesser.
      • WENN: Der Durchfluss ist viel geringer als vorgesehen.
        • PROBLEM: Geringer Kältemitteldurchfluss.
        • GRÜNDE: Wie unter Punkt 3.a.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 6.
    3. Überprüfen Sie die Sauberkeit der Kühlmittelfilter und Wärmetauscher.
      • WENN: Filter verschmutzt sind, haben Wärmetauscher sichtbare Ablagerungen.
        • PROBLEM: Verstopfter Kühlmittelkreislauf.
        • URSACHEN: Unzureichende Filterung, mangelnde chemische Wasseraufbereitung, Korrosion.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 6.
  4. Überprüfung des Kühlwasserkreislaufs (für wassergekühlte Kondensatorkühler, Kühltürme):
    1. Messen Sie die Wassertemperatur am Einlass und Auslass des Kühlerkondensators.
      • WENN: Delta T deutlich niedriger als die Auslegung ist (z. B. weniger als 3–5 °C).
        • PROBLEM: Geringer Kühlwasserfluss durch den Kondensator.
        • GRÜNDE: Wie 3.a für Kühlmittel, gilt jedoch für Kühlwasser.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 8.
      • WENN: Die Wassertemperatur am Eintritt in den Kondensator ist deutlich höher als die Auslegungstemperatur.
        • PROBLEM: Unzureichende Kühlung im Kühlraum/Trockenkühler.
        • URSACHEN: Verschmutzung des Kühlturms (Düsen, Sprinkler), Ausfall der Kühlturmventilatoren, geringer Wasserdurchfluss durch den Kühlturm, übermäßige Wärmebelastung.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 9.
    2. Überprüfen Sie die Sauberkeit des Kühlraums/Trockenkühlers.
      • WENN: Sichtbarer Schmutz, Ablagerungen, verstopfte Düsen, Lüfter funktionieren nicht.
        • PROBLEM: Verringerte Kühleffizienz im Kühlraum/Trockenkühler.
        • URSACHEN: Mangelnde regelmäßige Wartung, hartes Wasser, biologische Kontamination.
        • VERIFIZIERUNG: Kapitel 6, Phase 9.

6. Störungs- und Ursachenmatrix

Symptom Wahrscheinliche Ursachen (nach Wahrscheinlichkeit geordnet) Diagnosetest Erwartetes Ergebnis bei der Bestätigung der Ursache
Phase 1: Überlastung des Kompressors/der Pumpe (hoher Strom, Schutzauslösung)
  1. Hoher Einspritzdruck (90 %)
  2. Mechanische Störungen des Kompressors/der Pumpe (8 %)
  3. Abweichung der Versorgungsspannung (2 %)
 Einspritzdruckmessung, Schwingungsanalyse, Spannungsmessung.
  1. Einspritzdruck >18 bar (R134a)
  2. Vibrationsrate >7,1 mm/s (ISO 10816-1 für große Maschinen)
  3. Spannung höher/niedriger als nominal ±10 %
Phase 2: Elektrische Fehler (Kompressor/Pumpe startet nicht, geringer Strom)
  1. Schütz-/Relaisfehler (40 %)
  2. Motorwicklungsfehler (30 %)
  3. Sensorausfall (20 %)
  4. Niedrige Versorgungsspannung (10 %)
 Überprüfung des Schützes mit einem Multimeter, Messung des Widerstands der Motorwicklungen, Überprüfung der Sensorsignale.
  1. Keine Kommutierung, hoher Kontaktwiderstand
  2. Offener Stromkreis oder Kurzschluss zwischen den Windungen (erhebliche Widerstandsabweichung)
  3. Kein Signal, falsche Anzeigen
  4. Spannung niedriger als Nennwert > 10 %
Phase 3: Unzureichende Kältemittelfüllung (niedriger Ansaugdruck, geringe Unterkühlung)
  1. Kältemittelleckage (95 %)
  2. Falsche Befüllung während der Installation/Wartung (5 %)
 Messung von Drücken und Temperaturen, Einsatz eines Kältemittel-Lecksuchers, Sichtprüfung auf das Vorhandensein von Ölspuren. Saugdruck <3 bar (R134a), Unterkühlung <2°C. Der Lecksucher funktioniert.
Phase 4: Verstopfung/Einschränkung im Kältemittel-Saugkreislauf (niedriger Saugdruck, hohe Überhitzung)
  1. Verstopfung des Filtertrockners (50 %)
  2. Fehlfunktion/falsche Einstellung des TRV (40 %)
  3. Teilweise Vereisung des Verdampfers (10 %)
 Messung des Druckabfalls am Filtertrockner, Sichtprüfung des TRV und des Verdampfers, Überhitzungskontrolle.
  1. Druckabfall >0,2 bar am Filter
  2. Instabile Überhitzung >10 °C oder niedrige Temperatur <3 °C
  3. Eis auf der Oberfläche des Verdampfers
Phase 5: Kondensationsprobleme (hoher Förderdruck, geringe Unterkühlung)
  1. Kondensatorverschmutzung (60 %)
  2. Ausfall des Kondensatorlüfters/der Pumpe (25 %)
  3. Zu hohe Kältemittelfüllung (10 %)
  4. Das Vorhandensein nicht kondensierbarer Gase (5 %)
 Sichtprüfung des Kondensators (Rippen, Düsen), Überprüfung der Funktion von Lüftern/Pumpen, Messung von Temperatur/Druck.
  1. Sichtbare Ablagerungen, verstopfte Lamellen/Düsen
  2. Lüfter funktionieren nicht/niedrige Geschwindigkeit. Einspritzdruck >18 bar.
  3. Unterkühlung <2°C. Einspritzdruck >18 bar.
  4. Instabile Drücke, zu hohe Einspritztemperatur.
Phase 6: Geringer Kältemittelfluss (niedriges Delta T, geringer Durchfluss)
  1. Verstopfung der Kühlmittelfilter (50 %)
  2. Fehlfunktion/geringe Leistung der Pumpe (30 %)
  3. Verstopfung des Verdampfers/Verbraucherwärmetauschers (15 %)
  4. Luftstaus im System (5 %)
 Druckabfallmessung an Filtern, Durchflussmessung, Sichtprüfung der Pumpe und des Wärmetauschers.
  1. Druckabfall >0,5 bar am Filter
  2. Verbrauch <80 % der Auslegung, Pumpengeräusch
  3. Sichtbare Ablagerungen im Wärmetauscher, niedriges Delta T
  4. Luftblasen im Ausgleichsbehälter, Geräusche in den Leitungen
Phase 7: Übermäßige thermische Belastung des Systems (die Temperatur am Einlass zum Verdampfer ist höher als normal)
  1. Steigerung der Produktionsauslastung (60 %)
  2. Fehlfunktion von Steuerventilen an Verbrauchern (30 %)
  3. Verschmutzung von Verbraucherwärmetauschern (10 %)
 Kontrolle des technologischen Prozesses, Überprüfung der Funktion von Regelventilen, Sichtprüfung der Wärmetauscher der Verbraucher.
  1. Die aktuelle thermische Belastung > der Nennleistung der Kältemaschine
  2. Das Ventil schließt nicht vollständig oder reguliert den Durchfluss nicht
  3. Verzögerung, reduziertes Delta T am Verbraucher
Phase 8: Geringer Kühlwasserfluss durch den Kondensator (niedriges Delta T am Kondensator)
  1. Verstopfung der Kühlwasserfilter (50 %)
  2. Fehlfunktion/geringe Leistung der Kühlturmpumpe (30 %)
  3. Verstopfung des Kondensatorwärmetauschers (15 %)
  4. Luftstaus im System (5 %)
 Druckabfallmessung an Filtern, Durchflussmessung, Sichtprüfung der Pumpe und des Kondensators. Wie in Phase 6, gilt jedoch für den Kühlwasserkreislauf.
Phase 9: Unzureichende Kühlung im Kühlturm/Trockenkühler (hohe Kondensatorwassertemperatur)
  1. Verunreinigung der Sprinkler/Düsen des Kühlturms (40 %)
  2. Fehlfunktion/ungenügende Drehzahl der Kühlturmventilatoren (30 %)
  3. Luftkurzschluss im Kühlturm (20%)
  4. Geringer Wasserdurchfluss durch den Kühlturm (10 %)
 Sichtprüfung des Kühlturms, Überprüfung der Funktion der Ventilatoren (Strom, Geschwindigkeit), Messung der Temperatur der Feuchtkugel.
  1. Ablagerungen, biologische Verschmutzung, ungleichmäßige Wasserverteilung
  2. Lüfter funktionieren nicht, reduzierte Drehzahl, hoher Motorstrom
  3. Heiße Luft vom Auslass des Kühlturms wird zum Einlass zurückgeführt
  4. Wasserverbrauch durch den Kühlturm <80 % der Auslegung

7. Analyse der Grundursachen von Störungen

7.1. Verschmutzung des Wärmetauschers (Kondensator/Verdampfer/Kühlraum)

Erklärung: Verschmutzungen können durch Kalkablagerungen (Kalziumcarbonat, Magnesium), Korrosionsprodukte (Metalloxide), biologische Ablagerungen (Algen, Schleim) oder mechanische Verunreinigungen (Sand, Schmutz) verursacht werden. Dies führt zur Bildung einer Isolierschicht auf den Wärmeaustauschflächen, die den Wärmeübergangskoeffizienten deutlich verringert.

So bestätigen Sie:

  • Messung des Druckabfalls am Wärmetauscher (für Wasserkreisläufe) – ein deutlicher Anstieg (mehr als 0,5 bar) deutet auf eine interne Verstopfung hin.
  • Sichtprüfung (nach der Demontage oder durch Inspektionsluken) – Vorhandensein sichtbarer Ablagerungen, Ablagerungen und biologischer Wucherungen.
  • Messung der Temperatur der Oberfläche des Wärmetauschers mit einer Wärmebildkamera – Erkennung kalter oder heißer Zonen, die auf eine ungleichmäßige Strömungsverteilung oder starke Verschmutzung hinweisen.

Potenzieller Schaden: Verminderte Kühlleistung des Systems, erhöhter Energieverbrauch, erhöhter Austrittsdruck des Kompressors (bei einem verschmutzten Kondensator), was zu dessen Überlastung, Überhitzung und vorzeitigem Verschleiß führt. Langfristig kommt es zur Zerstörung des Wärmetauschermaterials durch lokale Überhitzung/Unterkühlung und Korrosion unter Ablagerungen.

7.2. Unzureichende Kältemittelfüllung (Leckage)

Erklärung: Eine Verringerung der Kältemittelmenge im System ist normalerweise auf Undichtigkeiten aufgrund von undichten Verbindungen, Dichtungen, Rissen in Rohrleitungen oder Gerätedefekten zurückzuführen. Eine unzureichende Kältemittelmenge stört den Kühlkreislauf und verringert seine Effizienz.

So bestätigen Sie:

  • Saug- und Auslassdruck messen – beide Drücke sind niedriger als normal und der Unterschied zwischen ihnen kann gering sein.
  • Messung der Überhitzung an der Verdichtersaugseite – deutlich erhöhte Überhitzung (mehr als 8–10 °C).
  • Messung der Unterkühlung des Kondensatorausgangs – geringe Unterkühlung (weniger als 2–3 °C) oder keine Unterkühlung.
  • Verwenden Sie einen elektronischen Kältemittellecksucher, um das Leck zu lokalisieren.
  • Visuelle Suche nach Ölspuren an Rohrleitungen und Bauteilen (Kältemittel führt Öl mit sich).

Möglicher Schaden: Verminderte Kühlleistung, Überhitzung des Kompressors aufgrund unzureichender Kühlung des Motors mit dem Kältemittel, Beschädigung des Kompressors durch Ölmangel (Kältemittel überträgt Öl), erhöhter Stromverbrauch, Gefahr von Umweltschäden.

7.3. Niedriger Kühlmittel-/Kühlwasserdurchfluss

Erklärung: Verringerung des Volumenstroms von Kühlmittel durch den Verdampfer bzw. Kühlwasser durch den Kondensator. Mögliche Ursachen sind verstopfte Filter, Fehlfunktionen der Umwälzpumpe (Verschleiß, verstopftes Laufrad), Luftstaus im System, unsachgemäßes Öffnen des Absperrventils oder Ablagerungen in den Rohrleitungen/Wärmetauschern.

So bestätigen Sie:

  • Messung des Kühlmittel-/Wasserdurchflusses mit einem Durchflussmesser – die Indikatoren liegen deutlich unter den Designwerten.
  • Die Messung des Druckabfalls im Verdampfer/Kondensator liegt deutlich unter der Auslegung (bei geringem Durchfluss) oder deutlich höher (bei verstopftem Wärmetauscher).
  • Die Delta-T-Messung (Einlass-/Auslasstemperatur) ist deutlich niedriger als die Auslegung (weniger als 3 °C bei Nennlast).
  • Überprüfen Sie den Einlass- und Auslassdruck der Pumpe – Eine defekte Pumpe hat möglicherweise einen niedrigen Auslassdruck.
  • Sichtprüfung der Filter – sichtbare Verschmutzung.

Potenzieller Schaden: Verringerte Wärmeaustauscheffizienz, Vereisung des Verdampfers (bei geringem Kältemitteldurchfluss), erhöhter Verdichteraustrittsdruck (bei geringem Kühlwasserdurchfluss), Kavitation in Pumpen, erhöhter Energieverbrauch.

7.4. Nicht kondensierbare Gase im System

Erklärung: Das Vorhandensein von Luft, Stickstoff oder anderen Gasen, die bei den Betriebstemperaturen und -drücken des Kühlkreislaufs nicht kondensieren. Diese Gase gelangen meist bei der Installation, Reparatur (unzureichende Vakuumierung) oder durch Lecks in Niederdruckbereichen in das System. Sie sammeln sich im Kondensator an und verringern die effektive Wärmeaustauschfläche.

So bestätigen Sie:

  • Hoher Auslassdruck des Kompressors ohne proportionalen Anstieg der Kondensationstemperatur (gemäß den Tabellen für gesättigte Dämpfe).
  • Geringe Unterkühlung des Kältemittels am Kondensatoraustritt.
  • Pulsierender Einspritzdruck.
  • Langsame Wiederherstellung des Drucks nach dem Abschalten des Kompressors (wenn das System ausgleicht).

Möglicher Schaden: Erheblicher Anstieg des Förderdrucks, was zu einer Überlastung des Kompressors, erhöhtem Stromverbrauch, Auslösung von Hochdruckschutzvorrichtungen und erhöhtem Kompressorverschleiß führt.

8. Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Fehlerbehebung

8.1. Verfahren zur Reinigung von Wärmetauschern

  1. SICHERHEIT: Wenden Sie LOTO-Verfahren auf den Kühler und die Pumpen des entsprechenden Kreislaufs an. Lassen Sie den Druck aus dem Wasserkreislauf ab und entleeren Sie ihn.
  2. Mechanische Reinigung (für zerlegbare Rohrbündel- oder Plattenwärmetauscher):
    1. Demontieren Sie die Endkappen des Rohrbündelwärmetauschers oder demontieren Sie das Plattenpaket.
    2. Entfernen Sie mechanische Verschmutzungen mit Bürsten (für Rohre) oder speziellen Waschmaschinen (für Platten).
    3. Überprüfen Sie die Unversehrtheit der Dichtungen. Beschädigte ersetzen.
    4. Montieren Sie den Wärmetauscher und ziehen Sie die Schrauben mit dem vom Hersteller angegebenen Drehmoment an (z. B. 20–30 Nm für Rohrbündel).
  3. Chemische Reinigung (für alle Typen, insbesondere nicht zerlegbar):
    1. Wärmetauscher vom Rest des Systems isolieren.
    2. Schließen Sie die Pumpe an, um die Waschlösung umzuwälzen.
    3. Füllen Sie den Wärmetauscher gemäß den Anweisungen des Chemikalienherstellers mit einer speziellen chemischen Lösung (z. B. einer Säurelösung gegen Kalkablagerungen oder einem Biozid gegen biologische Ablagerungen).
    4. Lassen Sie die Lösung für die empfohlene Zeit (z. B. 2–6 Stunden) unter pH-Kontrolle zirkulieren.
    5. Lassen Sie die verbrauchte Lösung ab (entsorgen Sie sie gemäß den Umweltvorschriften).
    6. Spülen Sie den Wärmetauscher gründlich mit klarem Wasser, bis der pH-Wert neutral ist.
  4. Überprüfung: Starten Sie das System. Überprüfen Sie den Druckabfall am Wärmetauscher (er sollte im normalen Bereich liegen, zum Beispiel 0,1-0,2 bar). Kontrollieren Sie die Temperaturen.

8.2. Das Verfahren zum Auffinden von Lecks und zum Nachfüllen von Kältemittel

  1. SICHERHEIT: Wenden Sie LOTO-Verfahren an. Verwenden Sie PSA (Kryohandschuhe, Gesichtsschutz).
  2. Suchen Sie nach einem Leck:
    1. Untersuchen Sie mit Hilfe eines elektronischen Lecksuchers sorgfältig alle Verbindungen, Ventile, Lötstellen, Schweißnähte, Dichtungen, Sensorbefestigungspunkte.
    2. Verwenden Sie eine Seifenlösung, um kleine Lecks sichtbar zu machen.
    3. Wenn das Leck erheblich ist, stellen Sie die Dichtheit des Systems wieder her (Löten, Austausch von Dichtungen, Reparatur oder Austausch beschädigter Komponenten).
  3. Evakuierung:
    1. Verbinden Sie die Vakuumpumpe über die Messstation mit den Serviceanschlüssen des Systems.
    2. Vakuumieren Sie das System, bis ein tiefes Vakuum erreicht ist (250–500 Mikrometer oder weniger als 0,5 mbar).
    3. Schließen Sie die Ventile der Manometerstation und schalten Sie die Pumpe aus. Beobachten Sie den Druckanstieg 15–30 Minuten lang. Ein Druckanstieg von mehr als 50 Mikrometer weist auf ein Leck oder Feuchtigkeit im System hin. Wiederholen Sie ggf. das Staubsaugen oder die Lecksuche.
  4. Kältemittel nachfüllen:
    1. Verbinden Sie die Flasche mit dem Kältemittel mit der Manometerstation und stellen Sie die Flasche auf die Waage.
    2. Füllen Sie das Kältemittel in flüssiger Phase (durch die Flüssigkeitsleitung) ein, bis die erforderliche Masse gemäß dem Typenschild des Kühlers erreicht ist (Genauigkeit ±50 g). Bei Bedarf kann bei laufendem Kompressor in kleinen Portionen über die Saugleitung in der Gasphase nachgetankt werden, wobei die Überhitzung ständig überwacht wird.
    3. ACHTUNG: Eine Überfüllung kann zu einem Überdruck und einer Überlastung des Kompressors führen.
  5. Überprüfung: Starten Sie den Kühler. Kontrollieren Sie Drücke, Temperaturen, Überhitzung (5–7 °C) und Unterkühlung (4–6 °C). Überprüfen Sie das System erneut mit einem Lecksuchgerät.

8.3. Verfahren zur Wiederherstellung des Kühlmittel-/Kühlwasserflusses

  1. SICHERHEIT: Wenden Sie LOTO-Verfahren auf Pumpen und alle elektrischen Schaltkreiskomponenten an.
  2. Filter prüfen und reinigen:
    1. Filterbereich isolieren, Druck ablassen.
    2. Öffnen Sie das Filtergehäuse und entnehmen Sie das Filterelement.
    3. Reinigen oder ersetzen Sie das Filterelement.
    4. Montieren Sie den Filter und stellen Sie sicher, dass die Dichtungen richtig installiert sind.
  3. Überprüfung der Pumpe:
    1. Untersuchen Sie die Pumpe visuell auf Undichtigkeiten, Geräusche und Vibrationen.
    2. Überprüfen Sie den Einlass- und Auslassdruck der Pumpe.
    3. Wenn die Pumpe läuft, aber der Auslassdruck niedrig ist, ist das Laufrad möglicherweise verstopft (muss zerlegt und gereinigt werden) oder abgenutzt.
    4. Überprüfen Sie die elektrischen Parameter der Pumpe (Strom) – eine deutliche Abweichung weist auf eine Fehlfunktion hin.
    5. Ersetzen Sie die defekte Pumpe oder ihre Komponenten (Lager, Dichtungen).
  4. Luftstopfen entfernen:
    1. Öffnen Sie alle Luftventile (Entlüftungen) an den oberen Punkten des Systems.
    2. Halten Sie den Systemdruck aufrecht, bis keine Luft mehr entweicht und nur noch Wasser aus den Ventilen austritt.
    3. Stellen Sie sicher, dass die automatischen Entlüftungsöffnungen ordnungsgemäß funktionieren.
  5. Überprüfung: Starten Sie das System. Messen Sie den Kältemittel-/Wasserdurchfluss, den Druckabfall über den Wärmetauschern und Delta T. Alle Messwerte sollten innerhalb der normalen Grenzen liegen.

9. Vorsichtsmaßnahmen

Die Grundursache Präventionsstrategie Überwachungsmethode Empfohlenes Intervall
Verschmutzung des Wärmetauschers Regelmäßige chemische/mechanische Reinigung, Wasseraufbereitung, Einsatz von Filtern mit entsprechendem Filtergrad. Druckabfallkontrolle am Wärmetauscher, Analyse der Wasserqualität (pH-Wert, Härte, Leitfähigkeit, Gehalt an Schwebstoffen), Sichtprüfung. Vierteljährlich (Wasseranalyse), einmal alle 6–12 Monate (Reinigung), wöchentlich (Druckabfall).
Unzureichende Kältemittelfüllung (Leckage) Regelmäßige Prüfung auf Dichtheit, Wartung der Dichtungen, Minimierung von Vibrationen. Tägliche Überwachung der Drücke/Temperaturen, wöchentliche Sichtprüfung, Einsatz elektronischer Lecksucher. Wöchentlich (visuell), einmal alle 3-6 Monate (Lecksucher).
Niedriger Kühlmittel-/Kühlwasserdurchfluss Regelmäßige Reinigung von Filtern, Wartung/Austausch von Pumpen, Überwachung von Rohrleitungen. Druckabfallkontrolle an Filtern, Durchflussmessung, Pumpenstromüberwachung, Vibrationsanalyse von Pumpen. Wöchentlich (Filter), monatlich (Verbrauch), einmal alle 6–12 Monate (Vibration/Pumpenwartung).
Nicht kondensierbare Gase im System Hochwertiges Absaugen des Systems während der Installation/Reparatur, Beseitigung von Undichtigkeiten. Druck-/Temperaturregelung (Verhältnis), Flüssigkeitsunterkühlung. Monatlich (Parameterkontrolle).
Probleme mit Kondensation/Kühlturm Regelmäßige Reinigung des Kühlturms (Sprinkler, Düsen), Wartung der Ventilatoren/Pumpen des Kühlturms. Sichtprüfung, Kontrolle der Feuchtkugeltemperatur, Überwachung des Lüfter-/Pumpenmotorstroms. Monatlich (visuell), einmal alle 3-6 Monate (Reinigung).

10. Ersatzteile und Komponenten

Beschreibung der Komponente Spezifikation/Typ Wann ersetzen? Kategorie UNITEC
Kältemittel-Filtertrockner Größe entsprechend der Kältemaschinenleistung (z. B. DML 164) Bei einem erheblichen Druckabfall (>0,2 bar), nach größeren Reparaturen des Kältemittelsystems, bei Auftreten von Feuchtigkeit im System. Kühlautomatisierung
Thermoregulierendes Ventil (TRV) Typ und Leistung je nach Kältemaschine (z. B. Danfoss TGE, Sporlan S-Serie) Bei instabiler Überhitzung, Verstopfung, Fehlfunktion des Thermoballs, mechanischer Beschädigung. Kühlautomatisierung
Abdichtung (für Wärmetauscher, Ventile) Material (EPDM, NBR), Größe je nach Bauteil Bei Undichtigkeiten, bei der Demontage von Bauteilen, nach chemischer Reinigung. Dichtungsmaterialien
Druck-/Temperatursensoren Messbereich, Signaltyp (4-20mA, 0-10V) Bei falschen Messwerten kommt es zu Störungen im Betrieb der Automatisierung. Messgeräte
Umwälzpumpe (für Kühlmittel/Kühlwasser) Produktivität (m³/h), Förderhöhe (m), Typ (Zentrifugal, mehrstufig) Bei verminderter Leistung, erhöhter Vibration/Lärm, mechanischer Beschädigung, Verschleiß. Pumpausrüstung
Filterelemente für Wasser/Kühlmittel Filtergrad (μm), Größe, Material Bei Verschmutzung reduzierter Durchfluss, erhöhter Druckabfall. Filtersysteme
Kältemittel Typ (R134a, R407C, R410A) Wenn nach der Reparatur ein Nachtanken oder Volltanken erforderlich ist. Verbrauchsmaterialien
Schütz/Thermorelais Nennstrom, Spulenspannung, Größe Bei einer Fehlfunktion des elektrischen Teils kommt es zu einer grundlosen Aktivierung des Schutzes und einem Verklemmen der Kontakte. Elektrische Komponenten
Lager für Kompressor-/Pumpen-/Lüftermotoren Größe, Genauigkeitsklasse (z. B. SKF 6205-2RS1) Mit erhöhter Vibration, Lärm, Überhitzung, erheblichem Verschleiß. Mechanische Komponenten
Elektromotor (Kompressor/Pumpe/Lüfter) Leistung (kW), Drehzahl (U/min), Spannung (V) Bei Wicklungsbrüchen, Windungskurzschluss, starker Überhitzung, mechanischer Beschädigung. Elektromotoren

Suchen Sie nach diesen und anderen erforderlichen Komponenten im UNITEC-Katalog: www.unitecd.com/e-catalog/

11. Links

  • DSTU EN 378-1:2018 (EN 378-1:2016, IDT) Kühlsysteme und Wärmepumpen. Sicherheits- und Umweltanforderungen. Teil 1. Grundlegende Anforderungen, Definitionen, Klassifizierungen und Auswahlkriterien.
  • ISO 5149:2014 Kühlsysteme und Wärmepumpen – Sicherheits- und Umweltanforderungen.
  • EN 1037:1995+A1:2008 Sicherheit von Maschinen – Verhinderung eines unerwarteten Anlaufs.
  • ISO 10816-1:1995 Mechanische Schwingungen – Bewertung von Maschinenschwingungen durch Messungen an nicht rotierenden Teilen – Teil 1: Allgemeine Richtlinien.
  • Betriebs- und Wartungshandbücher von Geräteherstellern (OEM-Dokumentation).
  • Interne Wartungshandbücher für die Kältetechnik von UNITEC.

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