Dichtheitsprüfung von Kältekreisläufen
Wichtig für Mensch, Natur und Wirtschaftlichkeit
Die Regularien zur Dichtheit von Kühl- und Kältemitteln werden immer strikter. Kein Wunder, denn im Kontext der globalen Erderwärmung fällt der Blick immer häufiger auch auf das immense Treibhauspotenzial von Kältemitteln.
Um die Vorschriften zu erfüllen und die Kohlenstoff-emissionen zu senken, wächst die Nachfrage an verbesserte, energieeffiziente HVAC-R-Systeme (heating, ventilation, air conditioning and refrigeration) sowie deren Qualitäts- und Produktivitätsstandards. Unterstützung finden diese Ansprüche in modernen Lecksuchsystemen, die die Dichtheit von Kühl- und Kältekreisläufen präzise gewährleisten.
Grundlegende Funktionsweise der Kälte- und Klimatechnik
Ein kaltes Bier aus dem Kühlschrank oder angenehme 20 Grad im Büro: Kälte-und Klimatechnik begegnet den Menschen täglich. Während der Kühlschrank einen kleinen, isolierten Raum kühlt, halten Klimaanlagen das eigene Zuhause, Büroräumlichkeiten oder einen Supermarkt auf einer angenehmen Temperatur. Zu verdanken ist dies einem seit langem bekannten physikalischen Prinzip: dem Wechsel von gas- und flüssigförmigen Aggregatzuständen.
Flüssigkeiten, die sich in den gasförmigen Zustand ausdehnen, entziehen der umgebenden Substanz oder Fläche Wärme. Im industriellen Bereich wird dieser Prozess durch Kältemittel unterstützt. Diese verdampfen oder sieden bei viel niedrigeren Temperaturen als Wasser und ermöglichen, Wärme schneller ihrer Umgebung zu entziehen. Zusammengefasst besteht der Kältekreislauf im Wesentlichen aus Kompressor, Verdampfer, Verflüssiger, Entspannungsventil und verschiedenen Verbindungspunkten. Dazu gehören beispielsweise Schweißnähte und Verschraubungen zwischen den einzelnen Bauteilen. Jede dieser Komponenten muss einer Dichtheitsprüfung unterzogen werden, damit das komplette System effizient und nachhaltig über den gesamten Lebenszyklus funktioniert. Das beträchtliche Treibhauspotenzial (engl.: Global Warming Potential (GWP)) von Kältemitteln ist Grundlage immer strikterer Regularien und Normen in der Kälte- und Klimatechnik.
Regularien und Normen in der Kälte- und Klimatechnik
Die Dichtheit von Kühl- und Kältesystemen wird mittels eines Massenverlusts, der über eine bestimmte Zeit erfolgt, beschrieben. In der Kälte- und Klimatechnik wird die Einheit Gramm pro Jahr (g/a) für den Verlust des Kältemittels in einem System verwendet. In Privathaushalten sowie kleineren Restaurants und Geschäften wird ein Kältemittelverlust von 2 bis 5 g/a geduldet. Wird der Kältemittelverlust in eine äquivalente Leckrate mit 100% Prüfgaskonzentration umgerechnet, entspricht dies einer Leckrate von 1-5 · 10-5 mbar· l/s. Damit ist eine Grenzleckrate beim Dichtheitsprüfprozess in der Produktion definiert. In kommerziellen Einsatzgebieten, wie beispielsweise Hotels, Bürogebäuden und Krankenhäusern, unterscheiden sich die Systeme in ihrer Größe und Komplexität von privaten Anwendungen. Dadurch haben diese Systeme eine höhere Anfälligkeit für Undichtigkeiten. In der Summe ist hier ein maximaler Kältemittelverlust von 5 bis 15 g/a erlaubt. Im Industriebereich beträgt die Summe der potenziellen Leckagen einen Kältemittelverlust von 15 bis 30 g/a. Dies betrifft chemische Prozesse, die großangelegte Prozesskühlung, etwa bei der Herstellung von Lebensmitteln oder Pharmazeutika, einsetzen.
Den Anforderungen von Regularien und Normen folgend, müssen Kältekreisläufe so dicht wie möglich gehalten werden. Denn bereits kleinste Lecks von 10 μm (zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Querschnitt von 40 μm) können immense Schäden verursachen. Dazu zählen unter anderem:
- Reduzierte Systemleistung
- Erhöhter Energiebedarf
- Überhitzung
- Beschädigung und Versagen des Kompressors
Diese Schäden erhöhen Ausfallzeiten sowie Betriebskosten für Kältemittel, Service, Strom – um nur einige zu nennen. Hinzu kommen negative Auswirkungen auf den Umsatz, das Unternehmensimage und allem voran: die Beschleunigung des Klimawandels.
Gleichzeitig stellen die zunehmend strikteren Regularien und Normen die Industrie vor eine immer größere Herausforderung. Auf internationaler Ebene wird die Vereinbarung von Kingali angewendet. In Europa gilt die europäische F-Gas Verordnung - EU Nr. 517/2014. Diese bildet den Ursprung der verschiedenen Regularien und beinhaltet die Einschränkung von verschiedenen Kältemitteln, welche einen hohen GWP aufweisen. Bis zum Jahr 2030 werden verschiedene Kältemittel durch eine Schritt-für-Schritt-Reduktion verboten, was einen hohen Aufwand für Zulieferer und Hersteller mit sich bringt: Das gesamte System muss überarbeitet werden, um eine effiziente und gleichzeitig kostengünstige Arbeitsweise des Gesamtsystems zu gewährleisten.
Dies ist nur ein Auszug.
Den vollständigen Anwendungsbericht können Sie als PDF-Datei herunterladen.
