Es dreht sich alles um das Temperatur/Druck-Verhältnis und darum, wie der Druck den Siedepunkt des Kältemittels beeinflusst. Wenn der Druck eines Kältemittels steigt, steigen auch die Temperatur und der Siedepunkt. Wenn der Druck sinkt, sinken auch die Temperatur und der Siedepunkt. Klimaanlagen (und einige Heizungsanlagen) machen sich dies zunutze, um die Luft in einem Gebäude zu kühlen (zu erwärmen).

Normales System

In einem normalen System komprimiert der Kompressor den Kältemitteldampf. Dies führt dazu, dass der Dampf sowohl eine hohe Temperatur als auch einen hohen Druck aufweist. Der heiße Dampf bewegt sich durch die Kondensatorspulen, wo ein Teil der Wärme an die Außenluft übertragen wird. Wenn der Dampf schließlich aus dem Kondensator herauskommt, handelt es sich um eine heiße Flüssigkeit. Die heiße Flüssigkeit bewegt sich durch die Flüssigkeitsleitung in das Gebäude zu den Verdampferrohrschlangen. Kurz bevor das heiße flüssige Kältemittel den Verdampfer erreicht, wird es durch eine Dosiervorrichtung gepresst. Die tatsächlich verwendete Vorrichtung hängt vom System ab, aber Kapillarrohre sind üblich.

Wenn die heiße Flüssigkeit durch die Messvorrichtung gepresst wird, fällt der Druck erheblich ab. Durch den Druckabfall sinken auch die Temperatur und der Siedepunkt der Flüssigkeit. Wenn Raumluft über die Verdampferrohrschlangen gepresst wird, nimmt das kalte flüssige Kältemittel in den Rohrschlangen Wärme aus der Luft auf. Die Wärme bringt das Kältemittel zum Sieden, wodurch es sich in einen Dampf mit niedrigem Druck verwandelt. Wenn das Kältemittel das Ende des Verdampfers erreicht, handelt es sich um einen kühlen Dampf. Der kühle Dampf wandert die Saugleitung hinunter und zurück zum Verdichter, wo der Kältekreislauf wieder beginnen kann.

Kältemittel mit niedrigem Druck

Wenn das Kältemittel im System niedrig ist, wird der Druck und damit die Temperatur des Kältemittels ebenfalls niedriger sein. In einem normalen System wird die Temperatur des Kältemittels am Anfang des Verdampfers genau um die Gefriertemperatur von Wasser (32°F) herum liegen. Wenn sich die Raumluft über die kühlen Rohrschlangen bewegt, kondensiert die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit auf den Rohrschlangen. Diese Kondensation tropft harmlos von den Rohrschlangen und in den Kondensatablauf.

Wenn das Kältemittel niedrig ist, wird die Temperatur des Kältemittels am Anfang der Verdampferrohrschlangen kälter sein als der Gefrierpunkt von Wasser (weniger als 32°F). Da die Rohrschlangen so kalt sind, wird die Kondensation, die sich auf den Rohrschlangen bildet, gefrieren. Wenn sich Eis auf den Rohrschlangen bildet, schränkt es den Luftstrom durch die Rohrschlangen ein. Aufgrund dieser Einschränkung kann das Kältemittel nicht so viel Wärme aus der Raumluft aufnehmen, die sich über die Rohrschlangen bewegt. Dies führt dazu, dass das Kältemittel später im Verdampfer zum Sieden kommt, wodurch sich weiter entlang der Rohrschlangen Eis bildet. Diese Situation schreitet weiter fort, bis der gesamte Verdampfer ein Eisblock ist. Sobald dies geschieht, beginnt das Kältemittel in der Saugleitung zu sieden. Dadurch sinkt die Temperatur in der Saugleitung, und genau wie im Verdampfer friert das Kondenswasser ein.

Schließlich arbeitet sich das Einfrieren bis zum Kompressor zurück, wo die Probleme erst richtig beginnen können. Wenn man das flüssige Kältemittel zu lange in diesem Zustand arbeiten lässt, kann es den Weg zurück zum Verdichter finden. Wenn dies geschieht, kann der Verdichter beschädigt werden.

Es sollte auch beachtet werden. Wenn das Kältemittelniveau zu tief sinkt, hört das System auf zu arbeiten. Dieses Problem tritt also nur an einem “Sweet Spot” auf, wo das Kältemittel zwar niedrig, aber nicht zu niedrig ist.

Zunächst einige Hintergrundinformationen. Die HVAC besteht aus einem geschlossenen Kältemittelkreislauf. An der Außenseite Ihres Hauses befinden sich ein Kompressor und Rohrschlangen. Der Verdichter verdichtet das Kältemittel, und der Verdichtungsprozess zwingt das Kältemittel, überschüssige Wärme abzugeben, die an die Spulen abgegeben wird. Im Inneren Ihres Hauses befindet sich eine Verdampfereinheit mit Rohrschlangen. Das Kältemittel strömt durch eine enge Öffnung und dehnt sich auf der anderen Seite als Gas aus (denken Sie an eine Spraydose). Der Prozess der Umwandlung in ein Gas absorbiert Wärme von den Rohrschlangen (die auf ihrem Weg in die Kanäle von der Rückluft überströmt werden).

Wenn die Kältemittelfüllstände zur Neige gehen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, diese Auswirkungen zu verstehen. Ich habe gesehen, dass dort weniger Kältemittel vorhanden ist, um Wärme aus dem Haus zu absorbieren, und dass der geschlossene Kreislauf zu kalt wird, nachdem er die geringe Wärme, die er nach außen abgibt, absorbiert hat. Aber für mich macht es mehr Sinn, mir die Auswirkungen des Druckabfalls in den Verdampferspulen vorzustellen. Je stärker der Druckabfall in diesen Schlangen ist, desto extremer wird der Temperaturunterschied, wenn sich das Kältemittel zu einem immer weniger dichten Gas ausdehnt. Bedenken Sie aber, dass immer noch weniger Kältemittel die Wärme bewegt, so dass das verbleibende Kältemittel zwar kälter, aber auch weniger effizient ist.

Zusätzlich hat diese niedrigere Temperatur des Kältemittels einen Nachteil. Sobald die Spulen unter den Gefrierpunkt fallen, kondensiert die Feuchtigkeit in der Rückluft, die über die Spulen strömt, nicht einfach und lässt das Kondensat aus dem Kondensatablauf abfließen (denken Sie an ein kaltes Trinkglas an einem feuchtheißen Tag, so sehen Ihre Spulen normalerweise aus). Stattdessen gefriert das Kondensat so lange, bis es zu einem festen Eisblock wird und keine Luft mehr durchströmen kann. Das gleiche Problem kann auftreten, wenn Sie Ihre HLK-Anlage bei zu niedriger Außentemperatur betreiben, so dass so viel Wärme durch die Außenschlangen abgeführt wird, dass beim Durchlaufen des Kältemittels durch den Verdampfer der Gefrierpunkt unterschritten wird. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, eine Klimaanlage für Ihr Haus nicht zu überdimensionieren, da sie die Luft zu schnell abkühlt und zum Einfrieren führt, und da sie nur für sehr kurze Zeiträume läuft, aber aufgrund dieser kurzen Laufzeiten nicht genügend Feuchtigkeit abführt, so dass Sie im Sommer sehr feucht werden.