Auslegung kältemittelführender Rohrleitungen in Kälteanlagen
Berechnung
Frage Nach was richtet sich eigentlich der Rohrdurchmesser des Kupferrohres für Kältemittelleitungen? Wird dieser nach Gefühl ausgewählt oder gibt es eine Berechnungsgrundlage?
Antwort Der Rohrdurchmesser der Kältemittelleitungen sollte keinesfalls nach Gefühl oder nach den Anschlussdurchmessern von Bauteilen, wie Verdichter, Verdampfer etc., bestimmt werden, da die richtige Auswahl eine grundlegende Voraussetzung für den störungsfreien und effektiven Betrieb der Kälteanlage ist.
Die wichtigsten Einflussgrößen für die Rohrleitungsdimensionierung von Saug- und Druckleitung sind der Öltransport (Ölmitführung), der Druckverlust und die Strömungsgeschwindigkeit. Der Druckverlust ist umso größer, je kleiner der Rohrdurchmesser. Er beeinflusst die Kälteleistung durch Leistungsminderung bei steigender Druckdifferenz. Der Druckverlust in der Saugleitung sollte (umgerechnet in Kelvin) den Wert von 1 K nicht übersteigen (bei Leitungslängen bis ca. 30 m). Die Strömungsgeschwindigkeit sollte einerseits nicht zu hoch sein, da der Druckverlust mit dem Quadrat der Geschwindigkeit ansteigt. Andererseits darf die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu niedrig sein, da sonst der Öltransport gefährdet ist.
Bei der Dimensionierung der Flüssigkeitsleitung darf der Druckverlust ebenfalls nicht zu groß werden. Hier ist unter Berücksichtigung der weiteren Widerstände von Magnetventil, Filtertrockner, Höhendifferenz etc., darauf zu achten, dass die Unterkühlung des flüssigen Kältemittels ausreichend ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in den Rohrleitungen darf also weder zu hoch noch zu niedrig und die Rohrinnendurchmesser daher nicht zu groß oder zu klein sein.
Hilfsmittel für die Rohrleitungsdimensionierung findet man in Form von Nomogrammen, Tabellen oder Software. Wer sich eingehender mit dieser Thematik beschäftigen möchte, findet in dem Buch Projektierung von Kälteanlagen von Hans-Joachim Breidert eine ausführliche Darstellung.
Chemikalien-Klimaschutzverordnung
Verordnungen
Frage Zum 1. Juli 2011 sind die Übergangsfristen für die Einhaltung von spezifischen Kältemittelverlusten für Anlagen, die vor dem 1. Juli 2008 errichtet wurden, abgelaufen.
Antwort Die Verordnung zum Schutz des Klimas vor Veränderungen durch den Eintrag bestimmter fluorierter Treibhausgase kurz Chemikalien-Klimaschutzverordnung gilt ergänzend zur F-Gase-Verordnung* und enthält vor allem Regelungen zu deren praktischen Umsetzung in Deutschland.
Über die Anforderungen der F-Gase-Verordnung hinaus werden folgende prozentuale Grenzwerte für den zulässigen jährlichen spezifischen Kältemittelverlust ortsfester Anwendungen festgelegt:
Hermetisch geschlossene Systeme, die als solche gekennzeichnet sind und eine Kältemittel-Füllmenge von weniger als 6 kg enthalten, sind von dieser Regelung ausgenommen.
* Verordnung (EG) 842/2006
Wann ist welche Richtlinie anzuwenden?
Richtlinien
Frage In der Europäischen Union gibt es zahlreiche EG-Richtlinien, z. B. Maschinen-, Druckgeräte-, Niederspannungs- und EMV-Richtlinie. Wann ist welche Richtlinie wie anzuwenden?
Antwort In den Richtlinien ist geregelt, wann sie anzuwenden sind und welche Ausnahmen gelten. Dies soll am Beispiel der Druckgeräterichtlinie (DGRL) näher erklärt werden. Die DGRL gilt für die Auslegung, Fertigung und Konformitätsbewertung von Druckgeräten und Baugruppen mit einem maximal zulässigen Druck (PS) von über 0,5 bar. Dies hat zur Folge, dass praktisch alle Kälteanlagen in den Anwendungsbereich der DGRL fallen.
Folgende Ausnahmeregelung wird in der DGRL beschrieben: Nicht unter den Anwendungsbereich dieser Richtlinie fallen ... Geräte, die nach Artikel 9 dieser Richtlinie höchstens unter die Kategorie I fallen würden und die von einer der folgenden Richtlinien erfasst werden: ... (hier werden unter anderem die Maschinenrichtlinie und Niederspannungsrichtlinie genannt).
Eine Kälteanlage wird aus diversen Bauteilen/-gruppen (Sammler, Verdichter, Schalteinrichtungen, Verflüssigungssatz etc.) zusammengesetzt, die jeweils für sich genommen von deren Hersteller eine entsprechende CE-Kennzeichnung samt Konformitätserklärung erhalten, sofern sie unter eine EG-Richtlinie fallen und dies von der Richtlinie gefordert wird (z. B. elektrische Antriebe, die unter die Niederspannungsrichtlinie fallen). Für einzelne Bauteile wie Behälter und Rohrleitungen gilt dabei die DGRL.
Betrachtet man die Gesamtheit aller miteinander verbundenen Teile, kann man für die Konformitätsbewertung einer Kälteanlage die Maschinenrichtlinie anwenden. Nach Anhang I Ziff. 1.3.2 der Maschinenrichtlinie sind beim Betrieb Vorkehrungen gegen Bruchgefahr zu treffen darunter fallen auch Beanspruchungen durch Innendruck. Speziell werden hier starre und elastische Leitungen genannt, die Fluide (insbesondere unter hohem Druck) führen. Wenn die Kälteanlage als Ganzes von der Maschinenrichtlinie erfasst wird und alle enthaltenen Druckbehälter und Rohrleitungen höchstens unter Kategorie I der DGRL fallen, ist die DGRL nicht mehr anzuwenden.
Nun gilt für das Inverkehrbringen einer solchen Kälteanlage die Maschinenrichtlinie, d. h. die Formalismen hinsichtlich Prüfungen, Prüfstellen und Bescheinigungen werden von der Maschinenrichtlinie bestimmt und nicht von der DGRL. Bei der Herstellung der einzelnen Druckgeräte, also Behälter, Armaturen, Rohrleitungen usw., ist jedoch der Anhang I der DGRL zu beachten. Berechnung, Auslegung, Gefahrenanalyse, Werkstoffauswahl und Fertigung sind demnach entsprechend den Anforderungen dieses Anhanges durchzuführen.
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