Viele Klimaanlagen und Kühlsysteme platzieren ihre Verflüssigungssätze aus zwei Hauptgründen im Freien. Erstens nutzt man so die kühlere Außentemperatur, um einen Teil der vom Verdampfer aufgenommenen Wärme abzuführen, und zweitens reduziert man damit die Lärmbelästigung.
Verflüssigungssätze bestehen üblicherweise aus Kompressoren, Verflüssigungsspulen, Außenlüftern, Schützen, Anlaufrelais, Kondensatoren und Halbleiterplatinen mit Schaltkreisen. Der Sammler ist in der Regel in den Verflüssigungssatz des Kältesystems integriert. Innerhalb eines Verflüssigungssatzes verfügt der Kompressor üblicherweise über eine Heizung, die an seiner Unterseite oder am Kurbelgehäuse befestigt ist. Diese Art von Heizung wird oft als Heizelement bezeichnet.Kurbelgehäuseheizung.
DerKurbelgehäuseheizung für KompressorEs handelt sich um einen Widerstandsheizer, der üblicherweise am Boden des Kurbelgehäuses befestigt oder in eine Vertiefung im Inneren des Kompressor-Kurbelgehäuses eingesetzt wird.KurbelgehäuseheizungenSie sind häufig an Kompressoren zu finden, bei denen die Umgebungstemperatur niedriger ist als die Betriebstemperatur des Verdampfers des Systems.
Das Kurbelgehäuseöl bzw. das Öl eines Kompressors erfüllt viele wichtige Funktionen. Obwohl das Kältemittel das Arbeitsmedium zur Kühlung ist, wird Öl benötigt, um die beweglichen mechanischen Teile des Kompressors zu schmieren. Normalerweise tritt stets eine geringe Menge Öl aus dem Kurbelgehäuse des Kompressors aus und zirkuliert mit dem Kältemittel im gesamten System. Mit der Zeit sorgt die optimale Kältemittelgeschwindigkeit in den Systemleitungen dafür, dass dieses ausgetretene Öl ins Kurbelgehäuse zurückfließt. Aus diesem Grund müssen sich Öl und Kältemittel gegenseitig lösen. Gleichzeitig kann diese Löslichkeit jedoch ein weiteres Systemproblem verursachen: die Kältemittelmigration.
Die Kältemittelmigration ist ein aperiodisches Phänomen. Dabei wandern flüssige und/oder gasförmige Kältemittel während des Abschaltzyklus des Kompressors in dessen Kurbelgehäuse und Saugleitungen zurück. Bei Kompressorausfällen, insbesondere bei längeren Stillständen, muss das Kältemittel dorthin transportiert werden, wo der Druck am niedrigsten ist. Flüssigkeiten fließen naturgemäß von Orten mit höherem Druck zu Orten mit niedrigerem Druck. Im Kurbelgehäuse herrscht üblicherweise ein niedrigerer Druck als im Verdampfer, da es Öl enthält. Die niedrigere Umgebungstemperatur verstärkt den niedrigeren Dampfdruck und trägt zur Kondensation des Kältemitteldampfes zu Flüssigkeit im Kurbelgehäuse bei.
Das gekühlte Öl selbst hat einen niedrigen Dampfdruck, und unabhängig vom Aggregatzustand des Kältemittels fließt es zum gekühlten Öl. Tatsächlich ist der Dampfdruck des gefrorenen Öls so niedrig, dass es selbst bei einem Vakuum von 100 Mikron im Kühlsystem nicht verdampft. Bei manchen gefrorenen Ölen liegt der Dampfdruck bei 5–10 Mikron. Besitzt das Öl keinen so niedrigen Dampfdruck, verdampft es bei niedrigem Druck oder Vakuum im Kurbelgehäuse.
Da Kältemittelmigration mit Kältemitteldampf einhergehen kann, kann sie sowohl bergauf als auch bergab erfolgen. Sobald der Kältemitteldampf das Kurbelgehäuse erreicht, wird er aufgrund der Mischbarkeit von Kältemittel und Öl vom Öl absorbiert und kondensiert darin.
Bei einem längeren geschlossenen Kreislauf bildet das flüssige Kältemittel eine streifenförmige Schicht am Boden des Öls im Kurbelgehäuse. Dies liegt daran, dass flüssige Kältemittel schwerer als Öl sind. Bei kurzen Kompressorabschaltzyklen hat das ausgetretene Kältemittel keine Zeit, sich unter dem Öl abzusetzen, sondern vermischt sich dennoch mit dem Öl im Kurbelgehäuse. Während der Heizperiode und/oder in den kälteren Monaten, wenn die Klimaanlage nicht benötigt wird, schalten Hausbesitzer häufig die Außeneinheit der Klimaanlage vom Stromnetz ab. Dadurch erhält der Kompressor keine Kurbelgehäusewärme mehr, da die Kurbelgehäuseheizung stromlos ist. In diesem langen Kreislauf tritt mit Sicherheit Kältemittel in das Kurbelgehäuse aus.
Sobald die Kühlsaison beginnt, kommt es, wenn der Hausbesitzer den Schutzschalter nicht mindestens 24 bis 48 Stunden vor Inbetriebnahme der Klimaanlage wieder einschaltet, aufgrund der anhaltenden Migration des nicht zirkulierenden Kältemittels zu starker Schaumbildung und Druckbildung im Kurbelgehäuse.
Dies kann dazu führen, dass der Ölstand im Kurbelgehäuse sinkt, Lager beschädigt werden und weitere mechanische Ausfälle im Kompressor auftreten.
Kurbelgehäuseheizungen dienen dazu, Kältemittelwanderung zu verhindern. Ihre Aufgabe besteht darin, das Öl im Kompressorkurbelgehäuse auf einer höheren Temperatur als dem kältesten Teil des Systems zu halten. Dadurch herrscht im Kurbelgehäuse ein etwas höherer Druck als im restlichen System. Das in das Kurbelgehäuse eindringende Kältemittel wird so verdampft und zurück in die Saugleitung gedrückt.
In den Ruhephasen stellt die Migration von Kältemittel in das Kompressorgehäuse ein ernstes Problem dar. Dies kann zu schweren Kompressorschäden führen.
Veröffentlichungsdatum: 25. September 2024