Ein Drucksensor auf der Hochdruckseite einer Kälteanlage zeigt im Stillstand plausible Werte. Sobald der Verdichter startet, beginnt das Signal jedoch zu schwanken. Ein daneben montiertes Manometer zittert sichtbar, während sich am Sensorgehäuse Kondenswasser bildet. Wenige Monate später fällt die Messstelle komplett aus.
Solche Probleme müssen nicht auf einen grundsätzlich ungeeigneten Drucksensor zurückzuführen sein. In Kälteanlagen treffen mehrere anspruchsvolle Bedingungen gleichzeitig aufeinander: hohe und niedrige Drücke, schnelle Druckänderungen, Verdichterpulsationen, kalte Rohrleitungen, Kondensation, Kältemittel und Kältemaschinenöl sowie hohe Anforderungen an die Dichtheit.
Eine zuverlässige Druckmessstelle muss deshalb als Gesamtsystem betrachtet werden. Messbereich, medienberührte Werkstoffe, Dichtungen, Prozessanschluss, Temperaturbereich, Überdruckfestigkeit und dynamisches Verhalten müssen zum tatsächlichen Einsatzpunkt passen.
Geeignete elektronische Messgeräte finden Sie unter Drucksensoren / Differenzdrucksensoren. Mechanische und digitale Druckanzeigen sind unter Manometer / Digitalmanometer zusammengefasst.
Inhaltsverzeichnis
- Hoch- und Niederdruckseite unterscheiden
- Messbereich und Überdruckfestigkeit richtig auswählen
- Kältemittelverträglichkeit richtig beurteilen
- Warum auch das Kältemaschinenöl berücksichtigt werden muss
- Verdichterpulsationen und Druckschwingungen
- Wann ist eine Dämpfung sinnvoll?
- Druckspitzen nicht mit normalem Betriebsdruck verwechseln
- Tiefe Temperaturen und Betauung
- Prozessanschluss und Einbaulage
- Leckdichtheit der Messstelle
- Serviceanschlüsse richtig nutzen
- Relativdruck, Absolutdruck und Kältemitteldaten
- Warum Druck allein nicht ausreicht
- Typische Fehlerbilder
- Empfohlener Ablauf bei der Sensorauswahl
- Kalibrierung und Funktionsprüfung
- Praxisbeispiel an einer Wärmepumpe
- Welche Produkte und Lösungen eignen sich?
- Fazit
- Häufige Fragen
Hoch- und Niederdruckseite unterscheiden
In einem Kältekreislauf herrscht nicht überall derselbe Druck. Für die Auswahl des Messgerätes muss deshalb zunächst geklärt werden, an welcher Stelle gemessen wird.
Auf der Hochdruckseite befinden sich typischerweise Verdichterausgang und Verflüssiger beziehungsweise Gaskühler. Hier können vergleichsweise hohe Betriebsdrücke, erhöhte Temperaturen und deutliche Druckpulsationen auftreten.
Die Niederdruckseite umfasst typischerweise den Bereich nach dem Expansionsorgan über den Verdampfer bis zur Saugleitung des Verdichters. Die Drücke sind niedriger, gleichzeitig können Rohrleitung und Messstelle sehr kalt werden.
Ein Sensor, der auf der Niederdruckseite problemlos funktioniert, ist deshalb nicht automatisch für die Hochdruckseite geeignet.
Auch innerhalb derselben Anlage können verschiedene Messbereiche erforderlich sein.
Messbereich und Überdruckfestigkeit richtig auswählen
Ein häufiger Fehler besteht darin, den Sensor nur nach dem normalen Betriebsdruck auszulegen.
Liegt der typische Hochdruck beispielsweise bei 25 bar, bedeutet dies nicht automatisch, dass ein Sensor mit einem Messbereich bis 25 bar die richtige Wahl ist.
Zu berücksichtigen sind zusätzlich:
- maximal zulässiger Anlagenbetriebsdruck,
- Anfahr- und Abschaltzustände,
- hohe Umgebungstemperaturen,
- Abtau- beziehungsweise Umschaltvorgänge,
- Ventilschaltungen,
- Verdichterpulsationen und
- kurzzeitige Druckspitzen.
Messbereich, zulässiger Überdruck und Berstdruck sind unterschiedliche Kenngrößen.
Ein Sensor kann beispielsweise einen kurzen höheren Druck überstehen, ohne dass dieser Bereich für eine dauerhafte Messung vorgesehen ist. Umgekehrt sollte der Messbereich auch nicht unnötig groß gewählt werden, weil dadurch die nutzbare Auflösung für den normalen Betriebsbereich schlechter werden kann.
Die richtige Auswahl orientiert sich deshalb am tatsächlichen Druckprofil der Anlage und den zulässigen Belastungen des konkreten Sensors.
Kältemittelverträglichkeit richtig beurteilen
Die Aussage „Edelstahl ist kältemittelbeständig“ reicht für eine vollständige Beurteilung nicht aus.
Zu einer Druckmessstelle gehören je nach Bauart:
- Messmembran,
- Prozessanschluss,
- interne Dichtungen,
- O-Ringe,
- Löt- beziehungsweise Schweißverbindungen und
- gegebenenfalls weitere medienberührte Werkstoffe.
Alle diese Komponenten müssen zum verwendeten Kältemittel passen.
Besonders günstig kann eine vollständig metallische beziehungsweise verschweißte Sensorkonstruktion sein, bei der auf eine zusätzliche Elastomerdichtung zwischen Messzelle und Prozessanschluss verzichtet wird.
Die Freigabe sollte dennoch immer für den konkreten Sensor und das eingesetzte Kältemittel geprüft werden.
Dies gilt besonders bei alternativen beziehungsweise natürlichen Kältemitteln und bei Kältemitteln mit besonderen Anforderungen hinsichtlich Druck, Brennbarkeit oder Materialverträglichkeit.
Warum auch das Kältemaschinenöl berücksichtigt werden muss
In einem realen Kältekreislauf kommt der Drucksensor häufig nicht ausschließlich mit reinem Kältemittel in Kontakt.
Ein Teil des Verdichteröls wird mit dem Kältemittel durch die Anlage transportiert. Abhängig von Messstellenposition und Betriebszustand kann deshalb auch Öl am Prozessanschluss des Sensors anliegen.
Bei der Werkstoffprüfung sollte daher nicht nur das Kältemittel betrachtet werden, sondern auch das verwendete Kältemaschinenöl beziehungsweise das tatsächlich vorhandene Kältemittel-Öl-Gemisch.
Besonders Dichtwerkstoffe können auf verschiedene Medienkombinationen unterschiedlich reagieren.
Eine Materialfreigabe sollte deshalb möglichst die reale Anwendung abbilden.
Verdichterpulsationen und Druckschwingungen
Ein Verdichter erzeugt keinen vollkommen statischen Druck.
Je nach Verdichterbauart, Drehzahl, Rohrleitung und Messstellenposition können dem mittleren Systemdruck mehr oder weniger starke Druckpulsationen überlagert sein.
Besonders auf der Druckseite des Verdichters können diese Schwankungen deutlich ausgeprägt sein.
Bei einem mechanischen Manometer äußert sich dies häufig durch einen stark schwingenden Zeiger.
Bei einem elektronischen Sensor können dagegen beispielsweise folgende Effekte auftreten:
- unruhiger Analogwert,
- ständig wechselnde SPS-Anzeige,
- unnötig häufiges Schalten von Grenzwerten,
- stark streuende aufgezeichnete Messwerte und
- erhöhte mechanische Belastung der Messzelle.
Wichtig ist zunächst festzustellen, ob tatsächlich eine Druckpulsation vorhanden ist oder lediglich ein elektrisches beziehungsweise EMV-Problem vorliegt.
Ein hochauflösender Datenlogger oder ausreichend schneller Drucksensor kann dabei helfen, das dynamische Drucksignal sichtbar zu machen.
Wann ist eine Dämpfung sinnvoll?
Wenn für die Regelung lediglich der mittlere Prozessdruck benötigt wird, kann eine mechanische oder elektronische Dämpfung sinnvoll sein.
Mögliche Maßnahmen sind beispielsweise:
- Druckstoßminderer beziehungsweise Snubber,
- Drosselbohrungen,
- geeignete Kapillarleitungen,
- flüssigkeitsgefüllte Manometer oder
- elektronische Filterung des Sensorsignals.
Eine Dämpfung reduziert schnelle Druckänderungen, bevor sie die Anzeige beziehungsweise Auswertung erreichen.
Das verbessert die Ablesbarkeit und kann die mechanische Belastung des Messgerätes reduzieren.
Allerdings gibt es einen wichtigen Nachteil:
Eine starke Dämpfung kann reale Druckspitzen verbergen.
Für eine Anlagenregelung kann genau das erwünscht sein. Für eine Ursachenanalyse an einem Verdichter wäre es dagegen möglicherweise falsch.
Vor der Auswahl eines Snubbers oder Filters sollte deshalb klar sein, ob der Mittelwert oder das tatsächliche dynamische Drucksignal benötigt wird.
Druckspitzen nicht mit normalem Betriebsdruck verwechseln
Pulsation und Druckspitze sind nicht dasselbe.
Eine Pulsation ist eine wiederkehrende Druckschwingung. Eine Druckspitze ist dagegen ein kurzzeitiges, möglicherweise einzelnes Ereignis.
Solche Spitzen können beispielsweise bei schnellen Ventilschaltungen, Umschaltvorgängen oder besonderen Betriebszuständen entstehen.
Ein langsam abtastendes Messsystem kann diese Ereignisse vollständig übersehen. Der Bediener sieht dann beispielsweise maximal 28 bar, obwohl die Messstelle kurzzeitig erheblich stärker belastet wurde.
Bei wiederholt beschädigten Sensoren sollte deshalb geprüft werden, ob die tatsächliche dynamische Druckbelastung bekannt ist.
Ein Sensor mit geeignetem Frequenzverhalten und ausreichender Abtastrate kann für eine Diagnose deutlich aussagekräftiger sein als ein stark gedämpftes Manometer.
Tiefe Temperaturen und Betauung
Auf der Niederdruckseite einer Kälteanlage kann der Prozessanschluss sehr kalt werden.
Die Temperatur wird über das Metall des Anschlusses teilweise bis zum Sensorgehäuse weitergeleitet. Befindet sich der Sensor gleichzeitig in warmer und feuchter Umgebungsluft, kann die Oberflächentemperatur unter den Taupunkt der Umgebung fallen.
Die Folge ist Kondensation.
Bei noch niedrigeren Temperaturen kann sich Eis beziehungsweise Reif bilden.
Damit entstehen zwei getrennte Anforderungen:
- Der medienberührte Teil muss die tatsächliche Kältemitteltemperatur vertragen.
- Gehäuse und elektrischer Anschluss müssen mit den Umgebungsbedingungen und möglicher Betauung zurechtkommen.
Ein hoher IP-Schutz allein beantwortet nicht automatisch alle Fragen zur dauerhaften Betauung. Konstruktion, Steckverbinder, Kabelabgang und Temperaturwechsel müssen gemeinsam betrachtet werden.
Besonders problematisch sind Temperaturzyklen. Ein Sensor kann während des Anlagenbetriebs stark abkühlen und beim Abschalten wieder erwärmt werden. Dadurch können sich wiederholt Kondensations- und Trocknungsphasen ergeben.
Prozessanschluss und Einbaulage
Die Einbaulage einer Druckmessstelle wird häufig ausschließlich danach ausgewählt, wo mechanisch noch Platz vorhanden ist.
Für eine zuverlässige Messung sollten jedoch auch Prozess und Rohrleitungsführung berücksichtigt werden.
Eine lange, dünne Stichleitung kann beispielsweise eine zusätzliche hydraulische beziehungsweise pneumatische Dämpfung erzeugen. Gleichzeitig kann sich darin Kältemittel oder Öl sammeln.
Eine sehr lange Adapterkette vergrößert dagegen den mechanischen Hebelarm und erzeugt zusätzliche potenzielle Leckstellen.
Wenn möglich, sollte die Messstelle daher:
- mechanisch stabil,
- mit möglichst wenigen Adaptern,
- mit geeignetem Prozessanschluss,
- gut zugänglich für Servicearbeiten und
- ohne unnötige mechanische Belastung
aufgebaut werden.
Die konkrete Einbaulage muss jedoch zum Anlagen- und Sensorhersteller passen. Für Kältekreise sollte keine allgemeine Einbauregel ohne Betrachtung des tatsächlichen Rohrleitungsverlaufs angewendet werden.
Leckdichtheit der Messstelle
Bei einer Kälteanlage ist eine kleine Leckage nicht nur ein Messproblem.
Kältemittelverlust kann die Anlagenfunktion und Effizienz beeinträchtigen. Je nach verwendetem Kältemittel kommen zusätzliche Umwelt- oder Sicherheitsanforderungen hinzu.
Jeder zusätzliche Adapter, jede Verschraubung und jeder Serviceanschluss erzeugt eine weitere mögliche Leckstelle.
Für dauerhaft installierte Sensoren ist deshalb eine Konstruktion mit möglichst wenigen Dichtstellen vorteilhaft.
Besonders zu prüfen sind:
- Gewindeart,
- Dichtprinzip,
- Dichtwerkstoff,
- Anzug beziehungsweise Montageverfahren,
- Rohrleitungsbelastung und
- Vibrationen.
Nach Montage oder Austausch eines Sensors sollte die Messstelle entsprechend dem vorgesehenen Verfahren der Anlage auf Dichtheit geprüft werden.
Serviceanschlüsse richtig nutzen
Für Wartung, Diagnose und Vergleichsmessungen besitzen Kälteanlagen häufig definierte Serviceanschlüsse.
Sie ermöglichen es, ein Referenzmanometer oder ein geeignetes elektronisches Druckmessgerät anzuschließen, ohne die dauerhaft installierte Messstelle demontieren zu müssen.
Das bietet mehrere Vorteile:
- Sensor und Anlagenanzeige können direkt verglichen werden.
- Der Prozessanschluss des fest eingebauten Sensors muss nicht geöffnet werden.
- Fehler in Sensor, Steuerung und Signalübertragung lassen sich besser voneinander unterscheiden.
Serviceanschlüsse müssen jedoch ebenfalls dicht und für das jeweilige Kältemittel sowie den maximalen Druck geeignet sein.
Auch beim An- und Abkuppeln sind die für die Kälteanlage vorgesehenen Arbeits- und Sicherheitsverfahren einzuhalten.
Relativdruck, Absolutdruck und Kältemitteldaten
Bei der Druckmessung muss eindeutig bekannt sein, ob ein Gerät Relativdruck oder Absolutdruck misst beziehungsweise anzeigt.
Ein Relativdrucksensor bezieht seinen Wert auf den Umgebungsdruck. Ein Absolutdrucksensor bezieht sich dagegen auf ein internes Vakuum als Referenz.
Diese Unterscheidung wird relevant, wenn Druckwerte mit thermodynamischen Kältemitteldaten beziehungsweise einer Druck-Temperatur-Beziehung verglichen werden.
Für eine korrekte Auswertung muss deshalb sichergestellt sein, dass Druckangabe und verwendete Kältemitteltabelle dieselbe Druckreferenz verwenden.
Besonders bei niedrigen Drücken können Verwechslungen zwischen bar absolut und bar relativ zu erheblichen Interpretationsfehlern führen.
Warum Druck allein nicht ausreicht
Der Druck ist eine der wichtigsten Messgrößen im Kältekreislauf, beschreibt den Anlagenzustand jedoch nicht vollständig.
Für viele Diagnoseaufgaben muss gleichzeitig die Temperatur an einer definierten Position gemessen werden.
Erst die Kombination aus Druck, Kältemitteldaten und tatsächlicher Rohr- beziehungsweise Kältemitteltemperatur ermöglicht beispielsweise eine weitergehende Beurteilung des Betriebszustandes.
Eine fehlerhafte Temperaturmessstelle kann dabei genauso irreführend sein wie ein falscher Druckwert.
Druck- und Temperaturmessung sollten deshalb möglichst zeitgleich und an technisch sinnvoll zugeordneten Messstellen erfolgen.
Typische Fehlerbilder
| Beobachtung | Mögliche Ursache | Sinnvolle Prüfung |
|---|---|---|
| Manometerzeiger zittert stark | Verdichterpulsation oder Vibration | Dynamischen Druck prüfen und geeignete Dämpfung bewerten |
| 4–20-mA-Signal schwankt nur bei laufendem Verdichter | Druckpulsation oder EMV-Einkopplung | Drucksignal mit Referenzmessung und elektrische Installation prüfen |
| Sensor fällt regelmäßig auf kalter Saugleitung aus | Betauung, Vereisung oder ungeeigneter Temperaturbereich möglich | Prozess- und Umgebungstemperatur sowie elektrischen Anschluss kontrollieren |
| Sensor zeigt nach Verdichterstart kurzzeitig Überbereich | Druckspitze beziehungsweise zu kleiner Messbereich | Dynamische Maximaldrücke erfassen |
| Messwert driftet nach Austausch des Kältemittels | Material- beziehungsweise Dichtungsverträglichkeit prüfen | Freigabe für Kältemittel und Öl kontrollieren |
| Fest eingebauter Sensor und Servicemanometer unterscheiden sich | Kalibrierabweichung, unterschiedliche Druckreferenz oder Messstellenposition | Beide Geräte unter gleichen Bedingungen vergleichen |
| Messstelle verliert Kältemittel nach Sensorwechsel | Falsches Dichtprinzip oder beschädigte Dichtung | Anschluss druckfrei prüfen und korrekt neu montieren |
| Messwert ist stabil, kurze Druckspitzen fehlen jedoch | Zu starke mechanische oder elektronische Dämpfung | Messkette und Filtereinstellungen kontrollieren |
Empfohlener Ablauf bei der Sensorauswahl
- Messstelle bestimmen: Hochdruck-, Niederdruck-, Saug- oder Druckseite eindeutig festlegen.
- Kältemittel erfassen: Konkreten Kältemitteltyp dokumentieren.
- Öl berücksichtigen: Verwendetes Kältemaschinenöl und mögliche Medienmischung berücksichtigen.
- Druckbereich bestimmen: Normalbetrieb, maximalen Betriebsdruck und mögliche Druckspitzen betrachten.
- Temperaturen prüfen: Mediums- und Umgebungstemperatur getrennt bewerten.
- Betauung berücksichtigen: Kalte Messstelle in warmer, feuchter Umgebung besonders betrachten.
- Werkstoffe prüfen: Alle medienberührten Werkstoffe und Dichtungen auf Eignung kontrollieren.
- Dynamik bewerten: Prüfen, ob Verdichterpulsationen oder schnelle Druckspitzen auftreten können.
- Dämpfung festlegen: Nur einsetzen, wenn der gewünschte Messwert dadurch nicht verfälscht wird.
- Prozessanschluss auswählen: Möglichst direkte und leckagearme Montage vorsehen.
- Ausgangssignal festlegen: Beispielsweise 4–20 mA, Spannung oder digitale Schnittstelle entsprechend der Steuerung.
- Prüfbarkeit vorsehen: Sinnvollen Service- beziehungsweise Referenzmesspunkt einplanen.
Kalibrierung und Funktionsprüfung
Drucksensoren und Manometer in Kälteanlagen sind teilweise erheblichen Temperaturzyklen, Vibrationen und Druckwechseln ausgesetzt.
Eine regelmäßige Vergleichs- beziehungsweise Kalibrierprüfung ist deshalb insbesondere bei qualitäts- oder regelungsrelevanten Messstellen sinnvoll.
Bei einer einfachen Funktionskontrolle kann ein geeignetes Referenzmessgerät über einen vorgesehenen Serviceanschluss angeschlossen werden.
Wichtig ist, dass beide Geräte tatsächlich denselben Druck erfassen und genügend Zeit zur Stabilisierung erhalten.
Bei einer vollständigen Kalibrierung wird der Sensor beziehungsweise das Manometer mit einer geeigneten Druckreferenz über mehrere Messpunkte geprüft.
Bei elektronischen Sensoren sollte dabei nicht nur der angezeigte Prozesswert betrachtet werden. Auch das elektrische Ausgangssignal beziehungsweise die komplette Messkette bis zur Steuerung kann relevant sein.
Nach einem Sensortausch sollte deshalb beispielsweise geprüft werden:
- Stimmt der Nullpunkt?
- Stimmt der Messbereich?
- Ist das Ausgangssignal korrekt skaliert?
- Stimmen Anzeige und SPS-Wert überein?
- Reagiert der Messwert plausibel auf Druckänderungen?
Praxisbeispiel an einer Wärmepumpe
An einer industriellen Wärmepumpe wird der Druck auf der Verdichterdruckseite mit einem kompakten 4–20-mA-Drucksensor überwacht.
Im Stillstand und bei geringer Leistung arbeitet die Messstelle einwandfrei. Bei hoher Verdichterleistung beginnt der angezeigte Druck jedoch stark zu schwanken. Mehrfach entstehen kurzzeitig Fehlermeldungen wegen Überschreitung des oberen Grenzwertes.
Zunächst wird vermutet, dass der Drucksensor defekt ist.
Eine Vergleichsmessung mit einem schnell erfassenden Druckmesssystem zeigt jedoch, dass tatsächlich deutliche periodische Druckpulsationen vorhanden sind. Zusätzlich treten während bestimmter Umschaltvorgänge kurze Druckspitzen auf.
Die ursprüngliche Messstelle war zu knapp ausgelegt. Der normale Betriebsdruck lag zwar innerhalb des Sensorbereichs, die dynamischen Belastungen wurden bei der Auswahl jedoch nicht berücksichtigt.
Für die Regelung wird anschließend ein Sensor mit geeignetem Druckbereich und ausreichender Überdruckfestigkeit eingesetzt. Eine abgestimmte Dämpfung reduziert die für die Regelung unerwünschten Pulsationen.
Für Diagnosezwecke bleibt zusätzlich ein Serviceanschluss verfügbar, an dem bei Bedarf ein schneller Referenzsensor angeschlossen werden kann.
Auf der kalten Saugleitung wird außerdem eine zweite Schwachstelle erkannt: Am elektrischen Steckverbinder des dort montierten Sensors bildet sich regelmäßig Kondenswasser.
Beim Austausch wird deshalb nicht nur auf Messbereich und Kältemittelverträglichkeit geachtet, sondern auch auf eine für die Kälteanwendung geeignete Konstruktion mit hoher Beständigkeit gegen Betauung.
Das Beispiel zeigt, warum die Auswahl eines Drucksensors in einer Kälteanlage nicht allein anhand der Angabe „0 … 40 bar, 4–20 mA“ erfolgen sollte.
Welche Produkte und Lösungen eignen sich?
WIKA R-1 – Drucksensor speziell für Kälteanlagen und Wärmepumpen
Der WIKA R-1 wurde speziell für Anwendungen in der Kälte- und Klimatechnik entwickelt.
Die Messzelle ist direkt mit dem Prozessanschluss verschweißt. Auf eine prozessseitige Elastomerdichtung wird verzichtet. Die medienberührten Bauteile bestehen aus CrNi-Stahl.
Die Konstruktion ist außerdem gezielt auf schwierige Umgebungsbedingungen mit Betauung ausgelegt.
Damit eignet sich der R-1 insbesondere für Anwendungen wie:
- Kälteanlagen,
- Wärmepumpen,
- Klimaanlagen,
- Verdichter und
- Verflüssiger.
Bei der konkreten Bestellung müssen Messbereich, Prozessanschluss, Ausgangssignal, elektrischer Anschluss und das tatsächlich eingesetzte Kältemittel abgestimmt werden.
WIKA 732.18 / 733.18 – Differenzdruckmanometer für die Kältetechnik
Die WIKA Typen 732.18 und 733.18 sind speziell für Kälteanlagen beziehungsweise Kompressoranwendungen vorgesehen.
Sie ermöglichen die Messung von zwei unterschiedlichen Drücken beziehungsweise eines Differenzdrucks und sind optional mit kombinierten Druck- und Temperaturskalen für Kältemittel erhältlich.
Die flüssigkeitsgefüllte Ausführung 733.18 ist besonders interessant bei dynamischen Druckbelastungen und Vibrationen. Die Gehäusefüllung dämpft die Anzeige und hilft gleichzeitig, Kondenswasser im Gehäuse zu vermeiden.
Druckstoßminderer und Zubehör
Bei stark pulsierenden Messstellen können zusätzlich geeignete Druckstoßminderer, Ventile und Anschlusskomponenten erforderlich sein.
Die Dämpfung sollte jedoch zur Dynamik des Prozesses und zur gewünschten Messaufgabe passen. Ein Bauteil, das für eine ruhige Betriebsanzeige optimal ist, kann für die Analyse schneller Druckspitzen ungeeignet sein.
Weitere elektronische Messgeräte finden Sie unter Drucksensoren / Differenzdrucksensoren. Mechanische und digitale Anzeigen sind unter Manometer / Digitalmanometer zusammengefasst.
ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von Druckbereich, Prozessanschluss, Werkstoffen, Ausgangssignal und Zubehör für Kälteanlagen, Wärmepumpen und industrielle Kühlprozesse.
Fazit
Druckmessstellen in Kälteanlagen müssen deutlich mehr aushalten als einen konstanten statischen Druck.
Auf der Hochdruckseite können Verdichterpulsationen, Druckspitzen und erhöhte Temperaturen auftreten. Auf der Niederdruckseite stehen dagegen häufig niedrige Temperaturen, Kondensation und Vereisung im Vordergrund.
Hinzu kommen die chemische Verträglichkeit mit Kältemittel und Kältemaschinenöl sowie hohe Anforderungen an die langfristige Dichtheit der Messstelle.
Der Sensor sollte deshalb nicht nur nach seinem nominellen Messbereich ausgewählt werden. Relevant sind ebenfalls Überdruckfestigkeit, Werkstoffe, Dichtprinzip, Temperaturgrenzen, Betauungsbeständigkeit, dynamisches Verhalten und Prozessanschluss.
Bei pulsierenden Messstellen kann eine Dämpfung sinnvoll sein. Sie darf jedoch nicht so stark ausgelegt werden, dass sicherheits- oder diagnosekritische Druckspitzen verborgen werden.
Auch die Kombination von Druck- und Temperaturmessung ist wichtig. Nur so lässt sich der Zustand eines Kältekreislaufs umfassender beurteilen.
Eine zuverlässige Messstelle entsteht damit aus dem Zusammenspiel von geeignetem Drucksensor oder Manometer, fachgerechter Montage, möglichst wenigen Dichtstellen und einer auf den tatsächlichen Anlagenbetrieb abgestimmten Messstrategie.
Häufige Fragen zur Druckmessung in Kälteanlagen
Welchen Drucksensor benötigt eine Kälteanlage?
Der Sensor muss hinsichtlich Messbereich, Überdruckfestigkeit, Temperatur, Kältemittelverträglichkeit, Prozessanschluss und Ausgangssignal zur konkreten Messstelle passen. Hoch- und Niederdruckseite können unterschiedliche Ausführungen erfordern.
Kann ich einen normalen industriellen Drucksensor für Kältemittel verwenden?
Nur wenn der Hersteller die verwendeten medienberührten Werkstoffe und Dichtungen für das konkrete Kältemittel beziehungsweise die reale Medienkombination freigibt. Speziell für Kältetechnik entwickelte Sensoren können hier Vorteile bieten.
Warum schwankt der Drucksensor bei laufendem Verdichter?
Eine häufige Ursache sind reale Druckpulsationen des Verdichters. Es sollten jedoch auch elektrische Störeinflüsse und die Installation der Messstelle geprüft werden.
Hilft ein Druckstoßminderer gegen Verdichterpulsationen?
Ja, eine geeignete Drossel beziehungsweise ein Snubber kann schnelle Druckänderungen dämpfen. Die Dämpfung verlangsamt jedoch gleichzeitig das Messsignal und kann kurze Druckspitzen verdecken.
Warum bildet sich Wasser auf dem Drucksensor?
Wenn der Sensor durch eine kalte Saugleitung unter den Taupunkt der Umgebungsluft abgekühlt wird, kondensiert Feuchtigkeit auf seiner Oberfläche. Bei noch tieferen Temperaturen kann sich Reif oder Eis bilden.
Ist IP67 automatisch ausreichend gegen Kondensation?
Nicht zwangsläufig. Schutzart, Gehäusekonstruktion, Steckverbinder, Kabelabgang, Temperaturzyklen und dauerhafte Betauung sollten gemeinsam betrachtet werden.
Muss neben dem Kältemittel auch das Verdichteröl berücksichtigt werden?
Ja. Öl wird in realen Kältekreisläufen teilweise mitgeführt und kann an der Messstelle anliegen. Die medienberührten Werkstoffe sollten deshalb zur tatsächlichen Medienkombination passen.
Warum sollte der Druckmessbereich nicht zu knapp gewählt werden?
Der normale Betriebsdruck bildet nicht zwangsläufig die maximale Belastung ab. Anfahrzustände, Umschaltungen, Pulsationen und Druckspitzen müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
Ist ein flüssigkeitsgefülltes Manometer bei einem Verdichter sinnvoll?
Bei Vibrationen und dynamischen Druckbelastungen kann eine Gehäusefüllung die Zeigerbewegung deutlich beruhigen. Ob dies für die konkrete Messaufgabe ausreicht oder zusätzlich eine Prozessdämpfung erforderlich ist, muss anhand der Anlage beurteilt werden.
Kann ich aus dem Druck direkt die Kältemitteltemperatur bestimmen?
Nur unter den dafür gültigen thermodynamischen Bedingungen und mit den korrekten Kältemitteldaten. Außerdem muss eindeutig sein, ob mit Absolut- oder Relativdruck gearbeitet wird. Für eine vollständige Anlagenbeurteilung ist zusätzlich eine tatsächliche Temperaturmessung erforderlich.