Grundlagen der Klimatechnik

Physikalische Grundlagen

Die vier bekannten Zustände von Wasser gelten auch für Kältemittel in Klimaanlagen.

1. 1
   gasförmig (unsichtbar)
2. 2
   Dampf
3. 3
   flüssig
4. 4
   fest

   

Wird Wasser in einem Gefäß erhitzt (Wärmeaufnahme), ist aufsteigender Wasserdampf sichtbar. Wird der Dampf weiter erhitzt (Wärmeaufnahme), wird der sichtbare Dampf zu unsichtbarem Gas. Der Vorgang ist umkehrbar. Wird dem gasförmigen Wasser Wärme entzogen, bildet sich zuerst Dampf, dann Wasser und schließlich Eis.

1. 1
   Wärmeaufnahme
2. 2
   Wärmeabgabe

   

Wärmeübertragung

Jeder Stoff besteht aus einer Masse sich bewegender Moleküle. Die schnell bewegten Moleküle eines wärmeren Stoffes geben einen Teil ihrer Energie an die kühleren und damit langsameren Moleküle ab. Dadurch verlangsamt sich die Molekularbewegung des wärmeren Stoffes, während sich die des kälteren Stoffes beschleunigt. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis sich die Moleküle beider Stoffe mit gleicher Geschwindigkeit bewegen. Dann haben beide Stoffe dieselbe Temperatur, und es findet kein weiterer Wärmeaustausch statt.

Druck und Siedepunkt

Der in Tabellen angegebene Siedepunkt einer Flüssigkeit bezieht sich immer auf einen Luftdruck von 1 bar (14.5 psi). Ändert sich der auf eine Flüssigkeit wirkende Druck, ändert sich auch ihr Siedepunkt.

Beispielsweise siedet Wasser bei einer umso niedrigeren Temperatur, je niedriger der Druck ist.

Die Dampfdruckkurven von Wasser und Kältemittel R134a zeigen: Bei konstantem Druck wandelt Senkung der Temperatur Dampf in Flüssigkeit um (im Kondensator), und Senkung des Drucks bewirkt, dass das Kältemittel von flüssig zu Dampf wird (Verdampfer).

Dampfdruckkurve von Wasser

1. 1
   flüssig
2. 2
   Gasförmig
3. 3
   Dampfdruckkurve von Wasser
4. 4
   Auf die Flüssigkeit wirkender Druck in bar (psi)
5. 5
   Temperatur in ºC (ºF)

   

Dampfdruckkurve von Kältemittel R134a

1. 1
   Flüssigkeit
2. 2
   Gasförmig
3. 3
   Dampfdruckkurve von Kältemittel R134a
4. 4
   Auf die Flüssigkeit wirkender Druck in bar (psi)
5. 5
   Temperatur in ºC (ºF)

   

Dampfdrucktabelle Kältemittel R134a

Die Dampfdrucktabelle für jedes Kältemittel ist in der Fachliteratur für Kälteanlagentechniker veröffentlicht. Diese Tabelle ermöglicht es, den Dampfdruck zu bestimmen, der auf die Flüssigkeitssäule in einem Behälter wirkt, wenn die Temperatur des Behälters bekannt ist.

Da jedes Kältemittel eine eigene charakteristische Dampfdrucktabelle besitzt, lässt sich das Kältemittel durch Messung von Druck und Temperatur identifizieren.

Hinweis

Bei Absolutdruck entspricht 0 bar/psi dem absoluten Vakuum. Der normale Umgebungsdruck (Überdruck) entspricht einem absoluten Druck von 1 bar (14,5 psi). Der Nulldruck entspricht bei den meisten Manometern einem absoluten Druck von 1 bar (14,5 psi) (angezeigt als -1 bar (-14,5 psi) unterhalb von 0 bar/psi).