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Aug 24, 2023

So diagnostizieren Sie teilweise eingeschränkte Filtertrockner

ABBILDUNG 1: Ein Ausschnitt eines Filtertrockners für Flüssigkeitsleitungen. (Mit freundlicher Genehmigung von Sporlan

ABBILDUNG 1: Ein Ausschnitt eines Filtertrockners für Flüssigkeitsleitungen. (Mit freundlicher Genehmigung der Sporlan Division, Parker Hannifin Corp.)

Filtertrockner dienen der Entfernung von Fremdstoffen aus Kühl- oder Klimaanlagen. Es ist bekannt, dass sie aufgrund von Feuchtigkeit, Schlamm, Schmutz oder Öl, die aufgrund schlechter Wartungspraktiken oder extremer Betriebsbedingungen in das System gelangt sind, eingeschränkt werden. Von all diesen Problemen ist es übermäßige Feuchtigkeit, die dazu führt, dass die meisten Filtertrockner verstopfen. Zu den Feuchtigkeitsquellen in Kühl- und Klimaanlagen gehören:

Zu den am häufigsten im Filtertrocknerbau verwendeten Materialien gehören aktiviertes Aluminiumoxid und Molekularsieb-Trockenmittel. Aktiviertes Aluminiumoxid wird zur Entfernung organischer Säuremoleküle aus Kühlsystemen verwendet. Anorganische Säuren wie Flusssäure und Salzsäure entstehen, wenn bestimmte Kältemittel und Wasser bei sehr hohen Betriebstemperaturen in einem Kühlsystem zersetzt werden. Dies wird oft als System-Burnout bezeichnet. Aktiviertes Aluminiumoxid wird häufig sowohl in Flüssigkeits- als auch in Saugleitungsfiltertrocknern zur Säurereinigung nach Systemausfällen verwendet.

Molekularsieb-Trockenmittel haben Wabenstrukturen mit gleichmäßig großen Hohlräumen. Sie können Moleküle aufgrund ihrer Polarität (Ladung) oder Größe selektiv absorbieren. Durch die richtige Auswahl des Filtertrockners kann Wasser absorbiert werden, während gleichzeitig größere Moleküle wie Kältemittel und Öle ungehindert passieren können. Die Oberfläche des Trockenmittels ist mit einer positiven Ladung, einem sogenannten Kation, beschichtet, das polarisierte Moleküle wie Wasser anzieht. Filtertrockner mit Molekularsieben halten Einfrierungen, Systemkorrosion und Säurebildung auf ein Minimum.

Im folgenden Beispielszenario verfügt das Kühlsystem über einen teilweise eingeschränkten Filtertrockner. Der Filtertrockner befindet sich in der Flüssigkeitsleitung der Kälteanlage, die sich zwischen dem Empfänger und dem Dosiergerät befindet. Da sich der Filtertrockner in der Flüssigkeitsleitung befindet, kann ein eingeschränkter Filtertrockner als Flüssigkeitsleitungsverengung bezeichnet werden. Abbildung 1 (oben) zeigt einen Ausschnitt eines Filtertrockners für Flüssigkeitsleitungen. Es ist wichtig zu beachten, dass jede Verengung oder Beschädigung der Flüssigkeitsleitung vom Auslass des Behälters zum Einlass des Messgeräts ähnliche Symptome hervorruft wie ein verstopfter Filtertrockner. Nehmen Sie in diesem Beispiel an, dass es sich bei dem Kühlsystem um ein TXV/Receiver-System handelt, das einen Filtertrockner und ein Schauglas verwendet. Das System verwendet R-134a als Arbeitskältemittel.

Beachten Sie den niedrigen Kopfdruck und die niedrige Kondensatoraufteilung bei der obigen Systemprüfung. Viele Servicetechniker gehen davon aus, dass der Kopfdruck ansteigt, wenn ein Teil der Hochdruckseite des Systems blockiert oder verstopft ist. Dies ist einfach nicht der Fall, insbesondere bei einem TXV/Receiver-System. Eine verstopfte Flüssigkeitsleitung führt dazu, dass dem Verdampfer kein Kältemittel mehr zur Verfügung steht, was zu niedrigen Verdampferdrücken führt.

Bei einem ausgehungerten Verdampfer fehlt auch dem Kompressor das Kältemittel, und der Kondensator kann nur wenig Wärme abgeben. Diese geringe abzuführende Wärmemenge führt zu einem niedrigen Kondensationsdruck und einer niedrigen Kondensationstemperatur. Der größte Teil des Kältemittels wird im Sammler gespeichert, wodurch ein abgepumptes Kühlsystem simuliert wird.

Zu den Symptomen eines teilweise verstopften Filtertrockners gehören:

Höhere Austrittstemperatur als normal: Hohe Austrittstemperaturen werden durch hohe Kompressorüberhitzungen und hohe Verdichtungsverhältnisse verursacht. Ein unzureichender Verdampfer aufgrund der Verengung der Flüssigkeitsleitung (Filtertrockner) führt zu hohen Überhitzungen. Hohe Verdichtungsverhältnisse aufgrund des niedrigen Verdampferdrucks führen zu hohen Verdichtungswärmen und hohen Austrittstemperaturen. Dabei wird davon ausgegangen, dass immer noch ein gewisser Massenstrom an Kältemittel durch das System fließt. Der Schweregrad der Einschränkung im Filtertrockner bestimmt, wie hoch die Austrittstemperatur sein wird. Wenn das System vollständig verstopft ist, pumpt der Kompressor das System herunter und bleibt ausgeschaltet oder schaltet manchmal kurzzeitig auf die Niederdruckregelung um.

Hohe Überhitzungen: Sowohl die Überhitzung des Verdampfers als auch des Kompressors wird hoch sein. Dies wird dadurch verursacht, dass dem TXV, dem Verdampfer und dem Kompressor aufgrund der Verengung der Flüssigkeitsleitung kein Kältemittel mehr zur Verfügung steht. Der größte Teil des Kältemittels befindet sich im Sammler, ein Teil im Kondensator.

Niedriger Verdampferdruck: Der niedrige Verdampferdruck wird dadurch verursacht, dass dem TEV und dem Kompressor das Kältemittel fehlt. Der Kompressor versucht, Kältemittel aus dem Verdampfer durch die Saugleitung anzusaugen, aber die Flüssigkeitsleitungsverengung verhindert, dass Kältemittel in den Verdampfer gelangt. Dies führt dazu, dass der Kompressor den Verdampfer in einen Niederdruckzustand versetzt.

Niedriger Verflüssigungsdruck: Da sowohl dem Verdampfer als auch dem Kompressor Kältemittel fehlt, gilt dies auch für den Kondensator. Eine verringerte Kältemittelzufuhr zum Verdampfer führt dazu, dass eine geringere Wärmelast an den Kondensator abgegeben wird. Der Kondensator wiederum muss seine Temperatur und seinen Druck nicht erhöhen, um Wärme abzugeben. Der größte Teil des Kältemittels befindet sich im Sammler.

Normale bis etwas hohe Kondensatorunterkühlung: Da der Kondensator eine geringe Wärmeabgabelast hat, kondensiert er nicht viel Dampf zu Flüssigkeit. Aufgrund des geringen Kältemittelflusses, der durch die Verengung im Filtertrockner verursacht wird, wird wahrscheinlich die gesamte Flüssigkeit im Kondensator eine Weile dort bleiben und unterkühlen. Der Ein- und Ausfluss des Sammlers ist ebenfalls eingeschränkt, da sich der größte Teil des Kältemittels im Sammler und ein Teil im Kondensator befindet. Wenn sich der Sammler in einer heißen Umgebung befindet, kann die Unterkühlung verloren gehen, da sich Kältemittel im Sammler befindet. Aus diesem Grund verfügen einige kommerzielle Systeme für bestimmte Situationen über Receiver-Bypasses. Empfängerbypässe sind nichts anderes als ein Magnetventil in der Flüssigkeitsleitung, das von einem Thermostat gesteuert wird und die Flüssigkeit um den Empfänger herum zur Flüssigkeitsleitung umleitet.

Niedrige Kondensatorsplits: Da der Kondensator etwas ausgehungert ist, kann der verhungernde Verdampfer nicht viel Wärme abgeben. Dies führt zu geringen Kondensatoraufteilungen. Denken Sie daran, dass die Aufteilung der Temperaturunterschied zwischen der Kondensationstemperatur und der Umgebungstemperatur ist.

Lokale Kältestelle oder Frost nach der Einschränkung: Wenn die Einschränkung stark genug ist, kann es am verengten Trockner zu einem Verdampfen von flüssigem Kältemittel kommen. Wenn Sie einfach mit der Hand über die Flüssigkeitsleitung und den Filtertrockner fahren, finden Sie möglicherweise eine lokale kalte Stelle. Ein Temperaturmessgerät an der Flüssigkeitsleitung etwa 12 Zoll vor dem Eingang des TXV sollte nicht kälter sein als die Umgebung, die es umgibt. Wenn ja, gibt es irgendwo stromaufwärts eine sichere Einschränkung.

Es gibt viele Situationen, in denen ein Filtertrockner teilweise verstopft ist und der Techniker mit seinen Händen keinen Temperaturunterschied spüren kann. Die Wahrheit ist, dass Menschen nur einen Temperaturunterschied von mehr als 10 °F über etwas hinweg erkennen können. Ein Filtertrockner in einem R-134a-System mit einer Kondensationstemperatur von 110 °F würde einen Druckabfall von etwa 20 psi benötigen, um einen Temperaturunterschied von 10 °F aufzuweisen. Viele Filtertrockner-Einschränkungen werden von Technikern nicht überprüft, da sie nur schwer durch Fühlen und Fühlen zu erkennen sind. Deshalb kann die Verwendung eines Schauglases eine große Hilfe bei der Diagnose dieses Problems sein (dazu später mehr).

Niedriger Ampereverbrauch: Da dem Kompressor durch die Verengung in der Flüssigkeitsleitung das Kältemittel entzogen wird, muss er beim Komprimieren der durch ihn strömenden Dämpfe nicht so stark arbeiten. Die geringe Dichte der Dämpfe aufgrund des niedrigen Verdampferdrucks erfordert weniger Arbeit vom Kompressor und erfordert eine geringe Stromaufnahme.

Kurzer Zyklus der Niederdruckregelung: Der LPC schaltet den Kompressor aufgrund der niedrigen Verdampferdrücke (Saugdrücke) ein und aus. Nach dem Ausschalten gelangt das Kältemittel langsam in den Verdampfer und schaltet den Kompressor wieder ein. Dieses Ein- und Ausschalten des Kompressors wird so lange fortgesetzt, bis das Problem behoben ist.

Die Verwendung eines Schauglases nach dem Filtertrockner hilft dem Techniker, und dasselbe Schauglas kann beim Laden des Systems hilfreich sein. Ein feuchtigkeitsanzeigendes Schauglas warnt den Techniker durch Farbveränderungen, wenn das System mit Feuchtigkeit verunreinigt ist. Bei einer Verengung der Flüssigkeitsleitung vor dem Schauglas kommt es mit Sicherheit zur Blasenbildung im Schauglas. Viele Techniker glauben, dass ein sprudelndes Schauglas nichts anderes als eine Unterfüllung mit Kältemittel bedeutet, aber das stimmt einfach nicht. Bei einigen Kühlsystemen kann es bei der Inbetriebnahme, wenn das System stark belastet ist, zu Blasen- und Blitzbildung im Schauglas hinter dem Sammler kommen. Diese Blasenbildung wird durch einen Druckabfall am Eingang des Auslassrohrs des Empfängers verursacht.

Auch bei schnellen Belastungsanstiegen kann es zur Blasenbildung kommen. Das TXV könnte bei steigender Last weit geöffnet werden und es könnte zu einem gewissen Flackern kommen, obwohl der Empfänger über ausreichend Flüssigkeit verfügt. Außerdem können plötzliche Änderungen in den Systemen zur Steuerung des Förderdrucks dazu führen, dass heißes Gas in den Behälter geleitet wird, um einen Druck aufzubauen, was dazu führt, dass im Schauglas Blasen entstehen, obwohl sich genügend Flüssigkeit im Behälter befindet, um eine Abdichtung am Auslass des Tauchrohrs des Behälters zu bilden. Ein Schauglas am Empfänger würde den Techniker in diesem Fall vor einer Überladung schützen, würde den Hersteller aber zunächst einmal etwas mehr Geld kosten. Ein Schauglas an der Flüssigkeitsleitung vor dem TXV würde auch dabei helfen, den Techniker darüber zu informieren, ob vor dem TXV ein Flüssigkeitsaustritt auftritt. Dieses Flackern könnte auf einen Verlust der Unterkühlung oder einen zu großen statischen und/oder Reibungsdruckabfall in der Flüssigkeitsleitung zurückzuführen sein, bevor diese das TXV erreicht.

Es gibt einen großen Unterschied zwischen einem Schauglas mit Blasenbildung und einem Schauglas mit geringer Durchflussrate. Wenn Blasen in der Flüssigkeit enthalten sind, ist dies ein Zeichen dafür, dass ein Druckabfall zu einem Verdampfen der Flüssigkeit führt, oder dass eine Unterfüllung mit Kältemittel dazu führt, dass Dampf und Flüssigkeit aufgrund fehlender Unterkühlung aus dem Empfänger austreten. Denken Sie daran, dass die Unterkühlung des Kondensators niedrig ist, wenn eine Unterladung zur Blasenbildung im Schauglas führt. Andernfalls könnte das sprudelnde Schauglas auf eine verstopfte Flüssigkeitsleitung, einen verstopften Filtertrockner, einen Verlust des Empfängers oder eine Unterkühlung der Flüssigkeitsleitung aufgrund einer heißen Umgebung oder zu große statische und Reibungsverluste in der Flüssigkeitsleitung hinweisen.

Andererseits ist ein Schauglas mit niedrigem Kältemitteldurchfluss ein Hinweis darauf, dass das System kurz vor dem Ausschalten steht, weil die Boxtemperatur auf einen ausreichend niedrigen Wert gesunken ist. Zu diesen Zeiten ist die Wärmebelastung des Systems am niedrigsten und die Kältemitteldurchflussrate durch das System ist am niedrigsten. Das Schauglas darf nur ¼ bis ½ gefüllt sein und keine Blasen enthalten. Diese Situation trifft insbesondere bei horizontalen Flüssigkeitsleitungen zu. Füllen Sie in diesem Fall kein Kältemittel nach, da das System dadurch überlastet wird. Die Überladung macht sich bei höherer Wärmebelastung bemerkbar. Aufgrund der geringen Wärmebelastung herrscht im System der niedrigste Ansaugdruck, sodass die Dichte der in den Kompressor eintretenden Kältemitteldämpfe am niedrigsten ist. Aufgrund der niedrigsten Verdampferdrücke ist das Kompressionsverhältnis hoch, was zu niedrigen volumetrischen Wirkungsgraden und damit zu niedrigen Kältemitteldurchflussraten führt. Normalerweise ist im Kondensator ausreichend Unterkühlung vorhanden, aber das Schauglas ist nur teilweise gefüllt. Verwechseln Sie also ein Schauglas mit niedrigem Kältemitteldurchfluss nicht mit einem Schauglas mit Blasenbildung, bei dem sich in der Flüssigkeit Blasen befinden.

Ein Schauglas hinter dem Filtertrockner ist eine gute Methode, um festzustellen, ob der Trockner aufgrund des Kältemittelaustritts aufgrund des zusätzlichen Druckabfalls im verengten Trockner zu verstopfen beginnt. Filtertrockner können mit Schrader-Ventilen (Druckhähnen) an den Ein- und Auslässen erworben werden.

Ein mit dem gleichen Messgerät gemessener Druckabfall von mehr als 2 psi bedeutet, dass der Trockner zu drosseln begonnen hat. Außerdem wird, wie bereits erwähnt, ein Schauglas direkt vor dem TXV dem Techniker sicher mitteilen, ob dort Flüssigkeitsaustritt auftritt. Nur weil das Schauglas Blasen wirft, bedeutet das nicht zwangsläufig, dass zu wenig Kältemittel vorhanden ist. Füllen Sie also nicht automatisch Kältemittel nach. Bei vielen Systemen ist der Behälter vollständig mit Flüssigkeit gefüllt, weil der Servicetechniker ständig Kältemittel nachfüllt und versucht, das Schauglas zu reinigen. Außerdem kann es bei vielen Kältemittelmischungen häufig zu leichten Blasenbildung im Schauglas kommen, da sie zwei, drei, vier oder sogar fünf verschiedene Kältemittel in derselben Mischung enthalten, die alle unterschiedliche Eigenschaften und Eigenschaften haben. Wenden Sie sich immer an den Hersteller der Kältemittelmischung, um detailliertere Informationen zum Verhalten der Kältemittelmischung zu erhalten.

Servicetechniker sollten immer bedenken, dass eine systematische Fehlerbehebung der einzige sichere Weg ist, die tatsächliche Ursache eines Systemproblems zu finden.

John Tomczyk ist emeritierter HVACR-Professor an der Ferris State University in Big Rapids, Michigan, und Mitautor von Refrigeration & Air Conditioning Technology, herausgegeben von Cengage Learning. Kontaktieren Sie ihn unter [email protected].