Umrechnung des Fülldruckes
Bei einer ausgeführten Kaskadenkälteanlage wurde auf dem Typschild der Fülldruck der Niedertemperaturstufe angegeben und um die dazugehörige Umgebungstemperatur ergänzt. Wie passt man denn diesen Fülldruck an, wenn eine andere Umgebungstemperatur herrscht? Kann man hier mit dem idealen Gasgesetz den Druck auf die andere Temperatur umrechnen?
Bei der Beantwortung der Frage gehen wir davon aus, dass es sich um den „üblichen“ Aufbau einer Kaskadenkälteanlage handelt d.h. in der Niedertemperaturstufe befindet sich ein Gasexpansionsgefäß, welches das Anlagenvolumen so weit vergrößert, dass sich das Niedertemperaturkältemittel während der Stillstandsphasen gasförmig in der Anlage befindet.
Die Befüllung der Niedertemperaturstufe einer Kaskadenkälteanlage mit der korrekten Füllmasse kann tatsächlich über den Stillstandsdruck bei einer bestimmten Umgebungstemperatur erfolgen.
Da sich der Fülldruck auch nach der Umgebungstemperatur richtet, ist es wichtig, diese ebenfalls mit auf dem Typschild zu vermerken.
Soll die Befüllung nun bei einer anderen Temperatur erfolgen, so wird eine Umrechnung notwendig.
Bei der Verwendung der idealen Gasgleichung entstehen aber Fehler, weil sich viele Kältemittel – insbesondere bei hohen Drücken und/oder kleinen Überhitzungen - nicht wie ein ideales Gas verhalten.
Nun muss aber die Füllmasse bei solchen Anlagen sehr genau dosiert werden. Bei zu geringer Füllmasse wird die Kälteleistung nicht erreicht und bei zu hoher Füllmasse kann es gefährlich werden, weil die sich einstellenden Stillstandsdrücke die maximal zulässige Druckgrenze überschreiten können.
Für die Umrechnung auf andere Umgebungstemperaturen kann man von einer konstanten Dichte bzw. von einem konstanten spezifischen Volumen ausgehen. Da sich sowohl die Füllmasse, als auch das Anlagenvolumen nicht verändern werden, muss auch der Quotient aus beiden Größen konstant bleiben. Man kann also im log p,h-Diagramm des Kältemittels ins überhitzte Gebiet gehen und dort den auf dem Typschild gegebenen Punkt aus Fülldruck und Bezugstemperatur markieren. Nun verfolgt man die Linie konstanter Dichte bzw. konstanten spezifischen Volumens bis zu der gewünschten Temperatur und liest den Druck dort einfach ab. Alternativ kann man natürlich auch die Dampftafeln entsprechend verwenden.
Da auf diesem Wege der Realgascharakter des Kältemittels berücksichtigt wird, verhindert man den Fehler, der sonst bei der Verwendung der idealen Gasgleichung entstehen könnte.