Bei Kälteanlagen, die mit gesättigten Ansaugtemperaturen unter dem Gefrierpunkt betrieben werden, bildet sich mit der Zeit zwangsläufig Reif an den Verdampferrohren und -rippen. Der Reif isoliert die zu übertragende Wärme vom Kältemittel und verringert so die Verdampfereffizienz. Daher müssen Anlagenhersteller bestimmte Techniken anwenden, um den Reif regelmäßig von der Rohrschlangenoberfläche zu entfernen. Zu den Abtaumethoden gehören unter anderem die Abtauung mit Luft, Strom und Gas (siehe Teil II der Märzausgabe). Änderungen an diesen grundlegenden Abtauverfahren erhöhen die Komplexität für das Servicepersonal. Bei korrekter Einrichtung erreichen alle Methoden das gewünschte Ergebnis: das Abschmelzen des Reifs. Ist der Abtauzyklus nicht korrekt eingestellt, können unvollständige Abtauungen (und eine verringerte Verdampfereffizienz) zu höheren Temperaturen im Kühlraum, Kältemittelrückfluss oder Ölstau führen.
Beispielsweise kann eine typische Fleischtheke mit einer Produkttemperatur von 1 °C eine Ablufttemperatur von ca. -2 °C und eine gesättigte Verdampfertemperatur von -6 °C aufweisen. Obwohl es sich um eine Mitteltemperaturanwendung mit einer Produkttemperatur über 1 °C handelt, liegen die Verdampferrohre und -rippen unter 1 °C, wodurch sich Frost ansammelt. Bei Mitteltemperaturanwendungen wird am häufigsten eine Abtauung außerhalb des Zyklus durchgeführt, Gas- oder Elektroabtauung ist jedoch nicht ungewöhnlich.
Kühlabtauung
Abbildung 1 Frostbildung
Abtauen im ausgeschalteten Zustand
Eine Off-Cycle-Abtauung funktioniert genau so, wie der Name schon sagt: Das Abtauen erfolgt durch Abschalten des Kühlkreislaufs, wodurch verhindert wird, dass Kältemittel in den Verdampfer gelangt. Auch wenn der Verdampfer unter 0 °C arbeitet, liegt die Lufttemperatur im Kühlraum über 0 °C. Bei abgeschalteter Kühlung erhöht sich die Oberflächentemperatur des Verdampfers, wenn die Luft weiterhin durch die Rohre/Lamellen des Verdampfers zirkuliert, wodurch der Reif schmilzt. Zusätzlich erhöht die normale Luftzufuhr in den Kühlraum die Lufttemperatur, was den Abtauzyklus zusätzlich unterstützt. Bei Anwendungen, bei denen die Lufttemperatur im Kühlraum normalerweise über 0 °C liegt, erweist sich die Off-Cycle-Abtauung als wirksames Mittel zum Schmelzen von Reifbildung und ist die gängigste Abtaumethode bei mittleren Temperaturen.
Wenn eine Abtauung außerhalb des Zyklus eingeleitet wird, wird der Kältemittelfluss mit einer der folgenden Methoden daran gehindert, in die Verdampferschlange zu gelangen: Verwenden Sie eine Abtauzeituhr, um den Kompressor auszuschalten (Einzelkompressoreinheit), oder schalten Sie das Magnetventil der Systemflüssigkeitsleitung aus, wodurch ein Abpumpzyklus eingeleitet wird (Einzelkompressoreinheit oder Multiplex-Kompressor-Rack), oder schalten Sie das Flüssigkeitsmagnetventil und den Saugleitungsregler in einem Multiplex-Rack aus.
Kühlabtauung
Abbildung 2 Typisches Abtau-/Pumpdown-Schaltbild
Abbildung 2 Typisches Abtau-/Pumpdown-Schaltbild
Beachten Sie, dass bei einer Anwendung mit einem Kompressor, bei der die Abtauzeituhr einen Abpumpzyklus einleitet, das Magnetventil der Flüssigkeitsleitung sofort abgeschaltet wird. Der Kompressor läuft weiter und pumpt Kältemittel aus der Niederdruckseite des Systems in den Flüssigkeitsbehälter. Der Kompressor schaltet sich ab, wenn der Saugdruck auf den Abschaltsollwert der Niederdruckregelung fällt.
In einem Multiplex-Kompressor-Rack schaltet die Zeitschaltuhr typischerweise die Stromversorgung des Magnetventils der Flüssigkeitsleitung und des Saugreglers ab. Dadurch bleibt ein bestimmtes Kältemittelvolumen im Verdampfer erhalten. Mit steigender Verdampfertemperatur steigt auch die Temperatur des Kältemittelvolumens im Verdampfer an und wirkt als Kühlkörper, der zur Erhöhung der Oberflächentemperatur des Verdampfers beiträgt.
Für eine Off-Cycle-Abtauung ist keine zusätzliche Wärme- oder Energiequelle erforderlich. Das System kehrt erst nach Erreichen einer bestimmten Zeit- oder Temperaturschwelle in den Kühlbetrieb zurück. Diese Schwelle liegt bei einer mittleren Temperaturanwendung bei etwa 8 °C oder 60 Minuten Auszeit. Dieser Vorgang wird je nach Herstellerempfehlung der Kühlvitrine (oder des Warmwasserverdampfers) bis zu viermal täglich wiederholt.
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ELEKTRISCHES ABTAUEN
Obwohl die elektrische Abtauung häufiger bei Niedertemperaturanwendungen eingesetzt wird, kann sie auch bei Mitteltemperaturanwendungen verwendet werden. Bei Niedertemperaturanwendungen ist eine Abtauung außerhalb des Zyklus nicht praktikabel, da die Lufttemperatur im Kühlraum unter 0 °C liegt. Daher ist zusätzlich zur Abschaltung des Kühlkreislaufs eine externe Wärmequelle erforderlich, um die Verdampfertemperatur zu erhöhen. Die elektrische Abtauung ist eine Methode, eine externe Wärmequelle hinzuzufügen, um die Reifbildung zu schmelzen.
Entlang des Verdampfers sind ein oder mehrere Widerstandsheizstäbe eingelegt. Wenn die Abtauzeituhr einen elektrischen Abtauzyklus einleitet, passieren mehrere Dinge gleichzeitig:
(1) Ein normalerweise geschlossener Schalter in der Abtauzeitschaltuhr, der die Verdampferlüftermotoren mit Strom versorgt, wird geöffnet. Dieser Stromkreis kann entweder die Verdampferlüftermotoren direkt oder die Haltespulen der einzelnen Verdampferlüftermotorschütze mit Strom versorgen. Dadurch werden die Verdampferlüftermotoren abgeschaltet, sodass die von den Abtauheizungen erzeugte Wärme ausschließlich auf der Verdampferoberfläche konzentriert wird, anstatt an die von den Lüftern umgewälzte Luft abgegeben zu werden.
(2) Ein weiterer normalerweise geschlossener Schalter in der Abtauzeituhr, der das Magnetventil der Flüssigkeitsleitung (und den Saugleitungsregler, falls vorhanden) mit Strom versorgt, wird geöffnet. Dadurch wird das Magnetventil der Flüssigkeitsleitung (und der Saugleitungsregler, falls vorhanden) geschlossen und der Kühlmittelfluss zum Verdampfer verhindert.
(3) Ein normalerweise offener Schalter in der Abtauzeitschaltuhr wird geschlossen. Dadurch werden entweder die Abtauheizungen (kleinere Anwendungen mit niedriger Stromstärke) oder die Haltespule des Abtauheizungskondensators direkt mit Strom versorgt. Einige Zeitschaltuhren verfügen über eingebaute Schütze mit höherer Stromstärke, die die Abtauheizungen direkt mit Strom versorgen können, sodass kein separater Schütz für die Abtauheizung erforderlich ist.
Kühlabtauung
Abbildung 3 Konfiguration der elektrischen Heizung, Abtaubeendigung und Lüfterverzögerung
Die elektrische Abtauung bietet ein effektiveres Abtauen als der Aus-Zyklus und dauert kürzer. Auch hier wird der Abtauzyklus zeit- oder temperaturabhängig beendet. Nach Beendigung des Abtauvorgangs kann es zu einer Abtropfzeit kommen; ein kurzer Zeitraum, in dem der geschmolzene Reif von der Verdampferoberfläche in die Auffangwanne tropft. Außerdem wird der Neustart der Verdampferlüftermotoren nach Beginn des Kühlzyklus für kurze Zeit verzögert. Dadurch wird sichergestellt, dass eventuell noch auf der Verdampferoberfläche vorhandene Feuchtigkeit nicht in den Kühlraum geblasen wird. Stattdessen gefriert sie und bleibt auf der Verdampferoberfläche haften. Die Lüfterverzögerung minimiert auch die Menge an warmer Luft, die nach Beendigung des Abtauvorgangs in den Kühlraum zirkuliert. Die Lüfterverzögerung kann entweder durch eine Temperaturregelung (Thermostat oder Klixon) oder eine Zeitverzögerung erreicht werden.
Die elektrische Abtauung ist eine relativ einfache Methode zum Abtauen in Anwendungen, in denen eine Off-Cycle-Abtauung nicht praktikabel ist. Dabei wird Strom zugeführt, Wärme erzeugt und der Reif schmilzt vom Verdampfer. Im Vergleich zur Off-Cycle-Abtauung hat die elektrische Abtauung jedoch einige Nachteile: Als einmalige Ausgabe müssen die zusätzlichen Anschaffungskosten für Heizstäbe, zusätzliche Schütze, Relais und Verzögerungsschalter sowie der zusätzliche Arbeits- und Materialaufwand für die Feldverdrahtung berücksichtigt werden. Auch die laufenden Kosten für zusätzlichen Strom sind zu erwähnen. Der Bedarf an einer externen Energiequelle zur Versorgung der Abtauheizungen führt im Vergleich zur Off-Cycle-Abtauung zu einem Nettoenergieverlust.
Das war es also zu den Methoden Off-Cycle-Abtauung, Luftabtauung und elektrische Abtauung. In der Märzausgabe werden wir die Gasabtauung im Detail besprechen.
Veröffentlichungszeit: 18. Februar 2025