Ein thermostatisches Expansionsventil (TEV) ist eine entscheidende Komponente in Kühl- und Klimaanlagen und dient dazu, den Kältemittelfluss in den Verdampfer zu regulieren. Das TEV stellt sicher, dass der Verdampfer über die richtige Kältemittelmenge verfügt, um einen effizienten Wärmeaustausch zu erreichen, und verhindert gleichzeitig, dass flüssiges Kältemittel zum Kompressor zurückfließt. Die Überhitzungseinstellung ist ein wesentlicher Parameter, um sicherzustellen, dass das TEV effektiv funktioniert.
Unter Überhitzung versteht man den zusätzlichen Temperaturanstieg eines Gases, nachdem es vollständig von der flüssigen in die gasförmige Phase übergegangen ist. Im Zusammenhang mit einem TEV ist Überhitzung die Temperaturdifferenz zwischen dem Kältemittelgas am Verdampferauslass und seiner Sättigungstemperatur, also der Temperatur, bei der das Kältemittel bei einem bestimmten Druck zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase übergeht. Die Überhitzungseinstellung ist das gewünschte Überhitzungsniveau, das das TEV für eine optimale Systemleistung aufrechterhalten sollte.
Das TEV erfasst die Überhitzung im System mithilfe eines temperaturempfindlichen Elements, das normalerweise mit einem Kältemittel oder einer anderen temperaturempfindlichen Substanz gefüllt ist. Dieses Element wird an der Saugleitung des Verdampferausgangs befestigt. Wenn sich die Temperatur des Kältemittelgases ändert, ändert sich auch der Druck im Sensorelement, was dazu führt, dass das TEV die Kältemitteldurchflussrate entsprechend moduliert.
Überhitzung
Die Verdampferüberhitzung ist die Differenz zwischen der Temperatur des Kältemittels am Ausgang des Verdampfers und der Verdampfungstemperatur (Sättigungstemperatur) an derselben Stelle. Die Formel zur Berechnung der Verdampferüberhitzung lautet:
Überhitzung = T_Kältemittelausgang – T_Sättigung
Wo:
- Unter Überhitzung versteht man die Überhitzung des Verdampfers, typischerweise gemessen in Grad Fahrenheit (°F) oder Grad Celsius (°C).
- T_refrigerant_exit ist die tatsächliche Temperatur des Kältemittels am Ausgang des Verdampfers oder der Saugleitung, gemessen in °F oder °C.
- T_saturation ist die Sättigungstemperatur des Kältemittels bei dem gegebenen Druck im Verdampfer, gemessen in °F oder °C.
Die richtige Überhitzungseinstellung hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Art des verwendeten Kältemittels, der gewünschten Verdampfertemperatur und der Anwendung (z. B. Klimaanlage, Kühlung oder Wärmepumpe). Normalerweise liegt die Überhitzungseinstellung bei Klimaanlagen zwischen 4,4 und 8,3 Grad Celsius, während sie bei Kühlsystemen etwas höher sein kann. Eine ordnungsgemäße Überhitzung stellt sicher, dass der Verdampfer effizient arbeitet, maximiert die Wärmeübertragung und verhindert, dass flüssiges Kältemittel in den Kompressor gelangt, was zu Schäden am Kompressor oder einer verringerten Systemleistung führen könnte.
Sowohl eine hohe als auch eine niedrige Überhitzung können sich negativ auf die Systemleistung und die Langlebigkeit des Kompressors auswirken. Eine hohe Überhitzung kann durch einen unzureichenden Kältemittelfluss durch das TEV verursacht werden, wodurch das Kältemittel im Verdampfer mehr Wärme absorbiert als nötig. Dieser Zustand kann zu einer verringerten Kühlleistung, einem erhöhten Energieverbrauch und höheren Auslasstemperaturen führen und möglicherweise die Lebensdauer des Kompressors verkürzen. Andererseits kann eine niedrige Überhitzung auf einen übermäßigen Kältemittelfluss durch das TEV hinweisen, was dazu führen kann, dass flüssiges Kältemittel in den Kompressor gelangt. Dieses als „Flüssigkeitsrückfluss“ bekannte Phänomen kann Schäden an den Ventilen und Lagern des Kompressors verursachen und schließlich zum Ausfall des Kompressors führen. Darüber hinaus verringert eine niedrige Überhitzung die Effizienz des Verdampfers, da die verfügbare Wärmeübertragungsfläche nicht vollständig genutzt wird. Daher ist es wichtig, die Überhitzungseinstellungen in Kühl- und Klimaanlagen zu überwachen und anzupassen, um eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten und mögliche Schäden an der Ausrüstung zu verhindern.
Messung und Einstellung der Überhitzung
Um die Überhitzung in einer Kälte- oder Klimaanlage zu messen und einzustellen, benötigen Techniker folgende Werkzeuge:
- Manometer- oder Verteilermanometer-Set: Ein Manometer oder ein Manometersatz wird verwendet, um den Kältemitteldruck am Verdampferauslass oder an der Saugleitung zu messen. Der Verteiler-Manometersatz umfasst normalerweise separate Manometer für hohe und niedrige Drücke sowie Schläuche zum Anschluss an die Serviceanschlüsse des Systems.
Das Foto zeigt ein Beispiel, bei dem das Niederdruckmessgerät an ein Schrader-Ventil am Auslass des Verdampfers angeschlossen ist und der Temperaturfühler die Temperatur in der Nähe dieses Punktes misst.
- Temperaturfühler oder Thermometer: Zur Messung der tatsächlichen Kältemitteltemperatur am Verdampferauslass oder an der Saugleitung ist ein Temperaturfühler oder ein Thermometer erforderlich. Es stehen verschiedene Arten von Temperaturfühlern zur Verfügung, wie z. B. Zangenfühler, Thermoelemente und Infrarot-Thermometer. Wählen Sie ein genaues und zuverlässiges Temperaturmessgerät, das für die jeweilige Anwendung geeignet ist.
- Druck-Temperatur-Diagramm (PT) oder Kältemittelschieber: Ein Druck-Temperatur-Diagramm oder ein Kältemittel-Rechenschieber hilft Technikern, den gemessenen Kältemitteldruck in die entsprechende Sättigungstemperatur umzurechnen. Diese Tools sind spezifisch für das im System verwendete Kältemittel und können in Form von gedruckten Diagrammen, mobilen Apps oder Online-Ressourcen gefunden werden.
- TEV-Einstellwerkzeug oder Schraubenschlüssel: Zum Ändern der TEV-Überhitzungseinstellung ist ein Einstellwerkzeug oder ein Schraubenschlüssel erforderlich. Das erforderliche spezifische Werkzeug hängt vom Design und Hersteller des TEV ab. Einige TEVs verwenden einen Innensechskantschlüssel (Inbusschlüssel), während andere möglicherweise einen kleinen verstellbaren Schraubenschlüssel oder ein vom Hersteller bereitgestelltes Spezialwerkzeug benötigen.
- Schutzausrüstung: Schutzbrillen und Handschuhe sind beim Arbeiten mit Kühl- und Klimaanlagen unerlässlich, um sich vor möglichen Verletzungen durch hohen Druck, kalte Temperaturen oder Kontakt mit Kältemitteln zu schützen.
- Stift und Papier oder digitales Notizgerät: Ein Stift und Papier oder ein digitales Notizgerät hilft Technikern bei der Aufzeichnung der Messwerte und Berechnungen und erleichtert so genaue Überhitzungseinstellungen.
Vorgehensweise zum Einstellen der Überhitzung:
Um die Überhitzung genau messen und einstellen zu können, muss das System laufen und vollständig geladen sein. Befolgen Sie diese Schritte, um die Überhitzung zu messen und einzustellen:
- Schalten Sie das System ein und warten Sie, bis es sich stabilisiert: Die Kälte- oder Klimaanlage muss über einen ausreichenden Zeitraum laufen, um sicherzustellen, dass sie einen stabilen Betriebszustand erreicht hat. Dies dauert normalerweise etwa 15–30 Minuten.
- Bringen Sie das Manometer oder den Manometersatz an: Schließen Sie das Manometer oder die Niederdruckseite des Verteilermanometersatzes an den Serviceanschluss an der Saugleitung in der Nähe des Verdampferauslasses an. Stellen Sie sicher, dass die Verbindungen fest und sicher sind.
- Saugdruck messen: Lesen Sie den Kältemitteldruck am Manometer oder am Verteilermanometersatz ab. Notieren Sie diesen Wert.
- Wandeln Sie den Druck in die Sättigungstemperatur um: Ermitteln Sie mithilfe eines Druck-Temperatur-Diagramms (PT) oder eines Kältemittel-Rechenschiebers speziell für das im System verwendete Kältemittel die entsprechende Sättigungstemperatur für den gemessenen Druck. Notieren Sie diesen Wert.
- Bringen Sie den Temperaturfühler oder das Thermometer an: Platzieren Sie den Temperaturfühler oder das Thermometer an der Saugleitung in der Nähe des Verdampferauslasses oder an der gleichen Stelle, an der die Druckmessung durchgeführt wurde. Stellen Sie für einen genauen Messwert sicher, dass der Temperaturfühler ordnungsgemäß mit der Saugleitung in Kontakt steht.
- Messen Sie die Kältemitteltemperatur: Lesen Sie die tatsächliche Kältemitteltemperatur vom Temperaturfühler oder Thermometer ab. Notieren Sie diesen Wert.
- Berechnen Sie die Überhitzung: Subtrahieren Sie die Sättigungstemperatur (T_saturation) von der tatsächlichen Kältemitteltemperatur (T_refrigerant_exit), um die Überhitzung zu bestimmen:Superheat = T_refrigerant_exit – T_saturation
- Vergleichen Sie die gemessene Überhitzung mit der gewünschten Überhitzungseinstellung: Wenn die gemessene Überhitzung im gewünschten Bereich für die spezifische Anwendung liegt, ist keine Anpassung erforderlich. Wenn die Überhitzung zu hoch oder zu niedrig ist, fahren Sie mit dem nächsten Schritt fort.
- Passen Sie die TEV-Überhitzungseinstellung an: Suchen Sie den TEV-Einstellschaft, der normalerweise von einer Schutzkappe abgedeckt ist. Entfernen Sie bei Bedarf die Kappe. Drehen Sie mit dem entsprechenden Einstellwerkzeug oder Schraubenschlüssel den Einstellschaft, um die Überhitzungseinstellung zu ändern. Im Allgemeinen erhöht eine Drehung des Schafts im Uhrzeigersinn die Überhitzung, während eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn die Überhitzung verringert. Nehmen Sie kleine Anpassungen vor und lassen Sie das System stabilisieren, bevor Sie die Überhitzung erneut überprüfen.
- Prüfen Sie erneut die Überhitzung: Nachdem Sie die Einstellungen vorgenommen und das System stabilisiert haben, wiederholen Sie die Schritte 2–7, um die neue Überhitzung zu messen. Passen Sie den TEV weiter an, bis die gewünschte Überhitzungseinstellung erreicht ist.
- Sichern und abschließen: Sobald die gewünschte Überhitzungseinstellung erreicht ist, setzen Sie die Schutzkappe wieder auf den TEV-Einstellschaft und trennen Sie das Manometer, den Temperaturfühler und alle anderen während des Verfahrens verwendeten Werkzeuge. Stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen und Armaturen fest und sicher sind.
Überhitzungsprotokolltabelle
Eine Überhitzungsprotokolltabelle ist ein hilfreiches Hilfsmittel für Techniker, um Überhitzungsmessungen und -anpassungen im Laufe der Zeit aufzuzeichnen. Dies ermöglicht eine einfache Überwachung der Leistung eines Kühl- oder Klimaanlagensystems und hilft, Trends oder potenzielle Probleme zu erkennen. Eine Beispieltabelle für ein Überhitzungsprotokoll könnte wie folgt aussehen:
Datum | Zeit | Saugdruck (PSI) | Sättigungstemperatur (°F) | Kältemitteltemperatur (°F) | Überhitzung (°F) | Anpassung vorgenommen | Techniker |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
2023-04-11 | 10.00 | 70 | 40 | 50 | 10 | Keiner | John Doe |
2023-04-18 | 14.00 | 68 | 38 | 47 | 9 | Keiner | Jane Smith |
2023-04-25 | 09.00 | 72 | 42 | 58 | 16 | -2 ° | John Doe |
Erläuterung der Tabellenspalten:
- Datum: Das Datum, an dem die Überhitzungsmessung durchgeführt wurde.
- Zeit: Der Zeitpunkt, zu dem die Überhitzungsmessung durchgeführt wurde.
- Saugdruck (PSI): Der gemessene Kältemitteldruck am Verdampferauslass oder in der Saugleitung, normalerweise angegeben in Pfund pro Quadratzoll (PSI).
- Sättigungstemperatur (°F): Die Sättigungstemperatur des Kältemittels beim gemessenen Druck, bestimmt mit einem Druck-Temperatur-Diagramm (PT) oder einem Kältemittel-Rechenschieber.
- Kältemitteltemperatur (°F): Die tatsächliche Kältemitteltemperatur, gemessen am Verdampferauslass oder an der Saugleitung.
- Überhitzung (°F): Der berechnete Überhitzungswert, der durch Subtrahieren der Sättigungstemperatur von der Kältemitteltemperatur ermittelt wird.
- Anpassung vorgenommen: Die an der TEV-Überhitzungseinstellung vorgenommene Anpassung, falls vorhanden. In dieser Spalte wird die Änderung der Überhitzungseinstellungen aufgezeichnet, z. B. „+1°“ für eine Erhöhung um 1°F oder „-2°“ für eine Verringerung um 2°F.
- Techniker: Der Name des Technikers, der die Überhitzungsmessung und -anpassung durchgeführt hat.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Verständnis und die Aufrechterhaltung der richtigen Überhitzungseinstellung in thermostatischen Expansionsventilen (TEV) für den effizienten Betrieb und die Langlebigkeit von Kühl- und Klimaanlagen von entscheidender Bedeutung sind. Durch Befolgen des empfohlenen Verfahrens zum Messen und Einstellen der Überhitzung können Techniker die Systemleistung optimieren und potenzielle Geräteschäden verhindern. Die regelmäßige Überwachung und Dokumentation der Überhitzungswerte gewährleistet einen proaktiven Ansatz bei der Systemwartung und kann Trends oder Probleme erkennen, die möglicherweise weiterer Aufmerksamkeit bedürfen.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The superheat setting directly affects the performance of a TEV by controlling the amount of refrigerant that enters the evaporator. If the superheat setting is too low, the TEV may not provide enough refrigerant, leading to reduced cooling capacity and efficiency. Conversely, if the superheat setting is too high, the TEV may allow too much refrigerant to enter the evaporator, resulting in increased energy consumption and potential system instability.
If the superheat setting is not properly adjusted, it can lead to several issues, including reduced system efficiency, increased energy consumption, and potential compressor damage. If the superheat setting is too low, the system may experience reduced cooling capacity, while a setting that is too high can cause the compressor to work harder, leading to increased energy consumption and wear on the system.
The saturation temperature of a refrigerant is determined by its pressure. At a given pressure, the refrigerant has a specific temperature at which it transitions between the liquid and gas phases. This temperature is known as the saturation temperature, and it is used as a reference point to calculate the superheat of the refrigerant.
Excessive superheat in a TEV can lead to reduced system efficiency, increased energy consumption, and potential system instability. High superheat can cause the refrigerant to expand too much, leading to reduced cooling capacity and increased pressure drops across the evaporator. Additionally, excessive superheat can also lead to increased compressor work, resulting in higher energy consumption and wear on the system.
The superheat setting can be adjusted to optimize TEV performance by monitoring the system’s operating conditions, such as temperature, pressure, and flow rates. The ideal superheat setting will depend on the specific system design, refrigerant type, and operating conditions. Adjusting the superheat setting may require trial and error, as well as consultation with system design specifications and manufacturer guidelines.
