Fehlersuche

In der Folge behandeln wir generelle Strategien, wie man schnell und pragmatisch die Ursachen für Störungen in Kälteanlagen feststellen kann. Wenn nicht anders beschrieben, bezieht sich die Störungssuche immer auf Trockenexpansionssysteme mit einem thermostatischen Expansionsventil (oder auf elek­tronische Einspritzsysteme, die nach dem Überhitzungsprinzip arbeiten), einem Verdampfer zur Luftkühlung, einem luftgekühlten Verflüssiger und einem Verdichter mit Festdrehzahl.

Niederdruckstörung

Störungen auf der Niederdruckseite eines Kompressionskältekreislaufs zeigen oft die gleichen Symptome. So ist die Folge von zu wenig Wärmeübergang in den Verdampfer entweder eine zu tiefe Verdampfungstemperatur, oder gleich eine Niederdruckstörung über den Niederdruckschalter. Dieses Pressostat schaltet, wenn die Verdampfungstemperatur so tief absinkt, dass von einer Störung ausgegangen werden muss (Abpumpschaltungen lassen wir zunächst unberücksichtigt). Der zu geringe Wärmeübergang kann verschiedene Gründe haben. Es könnten ein oder mehrere Verdampferlüfter nicht in Betrieb sein. Hier sollte man prüfen, ob eventuell eine Sicherung gefallen, oder ein Überstromauslöser ausgelöst hat. Ist dies der Fall und kein Erdschluss vorhanden (es darf kein Durchgang vom Gehäuse zur Erde (gelb/grün) bestehen), dann sollte die Stromaufnahme im Betrieb geprüft werden. Sie darf nicht höher als der Nennstrom sein. Der Nennstrom ist auf dem Typenschild des Motors zu finden. Der Grund für das Absinken der Verdampfungstemperatur bei einem Verdampferlüfterausfall ist der geringere Luftdurchsatz und damit die höhere Verweildauer der Luft im Register. Dadurch wird auch die Temperaturdifferenz von Verdampfungstemperatur zur Luft geringer, bzw. die durchschnittliche Temperatur der Luft im Kühler sinkt und gibt weniger Wärme ab. Das thermostatische Expansionsventil muss seine Überhitzung konstant halten und spritzt weniger Kältemittel ein. Damit fällt die Verdampfungstemperatur.

Verdampfervereisung

Das gleiche Symptom tritt auch bei Vereisung des Verdampferregisters auf. Natürlich ist die Vereisung am Verdampfer einer Kälteanlage nichts Besonderes, falls sie aber zu stark ist, dann sollte geprüft werden, ob die Abtauung korrekt funktioniert. In den meisten Kälteanlagen sind elektrische Abtauheizungen verbaut. Dies sind rein ohmsche Widerstände. Um zu prüfen, ob die Heizungen funktionieren, kann man bei den meisten Kühlstellenreglern eine Abtauung per Hand einleiten. Die Amperezange zur Messung der Stromaufnahme bringt Aufschluss darüber, ob alle Abtauheizungen funktionieren. Trotzdem ist im Zweifel eine Prüfung der automatisch über Zeit eingeleiteten Abtauung bis hin zum Abtauende (das idealer Weise über Temperatur sein sollte) kein Luxus, können doch nicht komplett abgetaute Verdampfer zu Problemen führen. Wird dabei festgestellt, dass zum Ende des Kühlzyklus vor der Abtauung nur noch eine mangelhafte Kühlung stattfindet, so sollten die Abtauintervalle verkürzt werden. Dabei unbedingt darauf achten, dass die geänderten Zeiten nicht genau auf den Beschickungszeitraum fallen.  Bei ungenügender Abtauung mit Temperaturbeendigung kann die Versetzung des Abtaufühlers an die Stelle, an der sich bei der Abtauung immer das letzte Eis hält, zielführend sein. Auch eine leichte Anhebung der Abtauendtemperatur kann helfen. Sollte die Abtauung trotz Abtaufühlers stets über die Zeit beendet werden, so sollte geprüft werden, ob der Abtaufühler in Ordnung ist. Diese Fühler sind in der Regel Widerstandsfühler. Somit kann die Fehlersuche mittels Ohmmessgerät durchgeführt werden. Ein PT 1000-Fühler hat bei 0 °C einen Widerstand von 1000 Ohm. Sollte der Fühler keinen Durchgang haben (Widerstand unendlich), so ist er defekt.

Eis ist nicht der einzige Grund, der zu niedrigen Verdampfungstemperaturen oder gar zur Niederdruckstörung führen kann. Es könnte auch starke Verschmutzung des Registers bzw. eines entsprechenden Filters sein. Nach der Reinigung ist der ursprüngliche Betriebszustand wieder hergestellt.

Bei Kaltwassersätzen bzw. Solekühlsätzen gelten ähnliche Grundsätze. Sollte in diesen Systemen eine Niederdruckstörung auftreten, so ist dies meist auf zu wenig Durchsatz des zu kühlenden Mediums (hier Wasser oder Sole) zurückzuführen. Der Grund dafür kann eine Pumpe sein, die nicht funktioniert, oder ein Wärmeübertrager, der mit Schmutzablagerungen zugesetzt ist. Bei Kaltwassersätzen wird aufgrund der latenten Gefriergefahr des Wassers noch ein Strömungswächter im Wassersystem verwendet. Dieser schaltet ab, wenn die Pumpe nicht läuft oder keine Strömung im Rohr vorhanden ist.

Blockierende Komponenten

Weitere Gründe für eine Niederdruckstörung sind Kältemittelmangel oder ein geschlossenes Ventil zwischen Sammler und Verdichter. Bei Kältemittelmangel ist eine Lecksuche unabdingbar – nur Kältemittel nachzufüllen reicht nicht aus.

Bei der Erstinbetriebnahme, oder falls Fremdeingriffe nicht ausgeschlossen werden können, sollten die Absperrventile am Sammler bis hin zum Verdichter auf volle Öffnung geprüft werden. Ein geschlossenes Absperrventil oder auch ein Magnetventil in der Flüssigkeitsleitung, welches nicht öffnet, führt zu einer Niederdruckstörung. Sollte das Magnetventil nicht öffnen, ist zu prüfen, ob an der Klemmdose der Spule Spannung ansteht. Ist das der Fall und der Anker im Magnetventil zieht nicht an, so ist wahrscheinlich die Spule defekt. Zieht der Anker an, so liegt das Problem eher im Inneren des Magnetventils. Liegt keine Spannung am Magnetventil an, so sollte man den elektrischen Pfad bis zum Kühlstellenregler zurückverfolgen (Magnetventilspulen werden oft durch den Kühlstellenregler direkt und nicht über ein Schütz geschaltet, da sie keine große Schaltlast haben). Hat der Regler den Ausgang nicht geschaltet (Anschlüsse abklemmen und potentialfreien Kontakt für das Magnetventil auf Durchgang prüfen), so kann dies am momentanen Status der Regelung liegen (z.B. Status „nicht kühlen“), oder der Ausgang bzw. der Regler ist defekt. Ist das System als „pump down“ oder „pump out“ ausgeführt, so ist ein Abschalten über den Niederdruckschalter normal und geschieht bei jeder Thermostatabschaltung. In diesen Fällen ist das Magnetventil meist direkt mit dem Kühlausgang verbunden. Wird keine Abpumpschaltung verwendet, so geht der Kühlausgang entweder direkt auf den Verdichter – bei kleinen Leistungsgrößen – oder auf den Verdichterschütz.

Eine Niederdruckabschaltung muss aber nicht unbedingt auf ein geschlossenes Ventil zwischen Sammler und Verdichter zurückzuführen sein. Auch ein Filtertrockner, der sich zugesetzt hat, kann dafür eine Ursache sein. In besonders drastischen Fällen kann man einen verstopften Filtertrockner schon daran erkennen, dass sich nach dem Trockner an der Flüssigkeitsleitung Eis bildet. Das bedeutet, vor dem Filtertrockner herrschen normale Bedingungen für einstufige Kälteanlagen ohne Unterkühler – z.B. 40 °C und danach unter 0 °C. Damit ist klar, dass in der Flüssigkeitsleitung bereits eine Expansion stattfindet. Das ist nur der Fall, wenn der Querschnitt sehr stark verengt wird. Natürlich kann der Temperaturunterschied auch niedriger und damit weniger spektakulär sein. Das kann man durch eine Temperaturmessung vor und nach dem Filtertrockner feststellen. Durch den Austausch des Trockners ist das Problem schnell behoben.

Hochdruckstörung

In einer Standardkompressionskälteanlage gibt es neben dem Niederdruckschalter noch einen Hochdruckschalter. Dieser ist noch wichtiger, da er die Anlage vor zu hohen Drücken schützt. Damit ist er sicherheitsrelevant, da er damit ein Bersten der Anlage bei zu hohem Druck verhindert und somit auch Personen schützt. Tritt eine Hochdruckstörung auf, so ähnelt die Fehlersuche der auf der Niederdruckseite, nur mit umgekehrten Vorzeichen. Somit führt z.B. der Ausfall eines Verflüssigerlüfters zu steigenden Drücken und letztlich (je nach Umgebungstemperatur bzw. Jahreszeit) zum Abschalten über den Hochdruckschalter. Das geschieht bei sommerlichen Temperaturen natürlich eher als im Winterbetrieb. Auch hier ist der Grund für die Störung der zu geringe Durchsatz der Umgebungsluft durch den Verflüssiger. Das führt dazu, dass weniger Wärme an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Um die Wärmeabgabe zu steigern, bleibt dem System nur, den Verflüssigungsdruck anzuheben. Damit ergibt sich eine größere Temperaturdifferenz zur Umgebungsluft, was die Wärmeabgabe befördert. Meist reicht dies aber nicht aus und der Druck steigt so lange, bis das Hochdruckpressostat abschaltet. Auch ein verschmutzter Verflüssiger kann – besonders im Sommer – zu einer Hochdruckstörung führen. Auch hier hilft die Reinigung des Registers. Nicht selten wird ein Monteur im Sommer zu einer (Hochdruck-)Störung an eine Anlage gerufen, die jahrelang problemlos funktioniert hat und an der eine Einhausung für den Verflüssiger nachgerüstet wurde. Solche Maßnahmen sind in der Regel als Übermotivation anzusehen und sollten teilweise oder ganz zurückgebaut werden, wenn sie zu einem Luftkurzschluss oder zu unzureichendem Luftwechsel führen. Sollte ein wassergekühlter Verflüssiger verbaut sein, so kann eine Hochdruckstörung auch auf eine nicht funktionierende Pumpe oder einen verschmutzten Verflüssiger zurückzuführen sein.

Fazit

Mit diesem Überblick über verbreitete Störungen und der entsprechenden Fehlersuche schließen wir die Serie „Das 1 x 1 der Kältetechnik“ ab. Wir hoffen, die Lektüre war für Sie interessant und abwechslungsreich. Über Feedback  würden wir uns sehr freuen (einfach an die KKA-Redaktion adressieren).