Die vielfältigen Aufgaben im Kälteanlagenbau reichen von der Projektierung und Planung über die Installation und Inbetriebnahme bis hin zur Wartung und Instandhaltung von kälte- und klimatechnischen Anlagen. Der zentrale Aspekt bei der Sicherstellung der Funktionsfähigkeit einer Anlage ist dabei stets die Frage nach den entsprechenden Drücken und Temperaturen des Kältemittels und speziell nach der Überhitzung und Unterkühlung des Systems. Aus diesen Parametern, die sich am besten messtechnisch feststellen lassen, kann dann der Betriebspunkt ermittelt und eine Aussage über die Betriebssicherheit und Effizienz einer Anlage abgeleitet werden. Dies gilt für nahezu alle Geräte in der Kältetechnik, unabhängig davon, ob es sich um eine Kälteanlage, eine Wärmepumpe oder ein Klimagerät handelt.
Damit ein klassischer Kältekreislauf funktioniert und Wärmelasten abgeführt werden können, muss gewährleistet sein, dass das Kältemittel Energie aufnimmt und sich zu diesem Zweck im gasförmigen und nicht im flüssigen Zustand befindet. Um dies sicherzustellen, wird die sogenannte Überhitzung bestimmt. Dieser Wert gibt an, wann die Sättigungstemperatur des Kältemittels über- bzw. unterschritten wird. Um die Überhitzung ermitteln zu können, erfolgt eine Messung der Drucklage sowie zusätzlich eine Messung der realen Kältemitteltemperatur (z. B. am Eingang zum Verdichter). Für eine zuverlässige Erfassungder genannten Betriebsparameter stehen mittlerweile viele kompakte Mess- und Prüfgeräte zur Verfügung.
Digitale Multifunktionalität
Seit Jahrzehnten ist hier die sogenannte analoge Monteurhilfe etabliert. Diese misst und zeigt die relevanten Drücke an, indem sie über Kältemittelschläuche mit der Anlage bzw. dem Gerät verbunden wird. Allerdings sind analoge Monteurhilfen konstruktionsbedingt ausschließlich für die Erfassung der Hoch- und Niederdrücke ausgelegt. Zur Bestimmung der Kältemitteltemperatur sowie für weitere Mess- und Überprüfungsaufgaben ist jeweils ein zusätzliches Messgerät erforderlich. Danach werden die gemessenen Werte in einzelnen manuellen Schritten erfasst, ergebnisorientiert interpretiert und dokumentiert.
Seit etwa acht Jahren kommt im Kältefachhandwerk zunehmend auch bei den Monteurhilfen die digitale Technik zum Einsatz. Hier werden verschiedene Betriebsparameter mit nur einem Gerät erfasst. So lassen sich mit einer digitalen Monteurhilfe sowohl Druck- als auch Temperaturwerte messen. Des Weiteren unterstützen in der Regel zwei Temperatureingänge eine gleichzeitige Berechnung und Anzeige der Überhitzung und der Unterkühlung des Systems. Zusätzlich kann auch die Temperaturdifferenz abgerufen werden. Der Wechsel zwischen den einzelnen Messaufgaben findet dabei schnell und einfach per Knopfdruck statt. Viele digitale Monteurhilfen unterstützten überdies mithilfe einer integrierten Vakuummessung die Evakuierung der Anlage. Darüber hinaus ist auch die Durchführung einer temperaturkompensierten Dichtheitsprüfung möglich.
Eine derartige Zusammenführung mehrerer Messaufgaben in lediglich einem Gerät verringert den Arbeitsaufwand deutlich, der notwendig ist, um alle erforderlichen Ergebnisse zu erhalten. Die Multifunktionalität digitaler Monteurhilfen verschafft somit Vorteile in der Handhabung und ermöglicht dadurch ein schnelles und effizientes Arbeiten vor Ort. Wichtige Hersteller digitaler Messtechnik, zu denen beispielsweise die Testo AG aus Lenzkirch gehört, haben überdies Geräte im Programm, die die erfassten Daten je nach Ausstattung nicht nur messen und anzeigen, sondern auch automatisch speichern und dokumentieren können. Damit werden Anwender in die Lage versetzt, präzise Echtzeitmessungen durchzuführen und die daraus resultierenden Ergebnisse unmittelbar grafisch darzustellen. Dies erleichtert die Suche nach Systemfehlern erheblich und stellt eine zeitnahe Beseitigung eventueller Störungen sicher.
Die Gerätebeschaffung und -bedienung ist trotz der zahlreichen technischen Anwendungsmöglichkeiten auf den typischen Umgang mit Werkzeugen in der Praxis ausgelegt. So sorgt ein robustes und stoßfestes Gehäuse für den sicheren Schutz während des Einsatzes vor Ort. Gleichzeitig lassen sich die Geräte über wenige, übersichtlich angeordnete Tasten einfach bedienen und intuitiv durch das Menü steuern.
Präzise Messergebnisse
Vor dem Hintergrund der aktuellen Diskussion um die Steigerung der Energieeffizienz von technischen Anlagen sowie die Reduktion von CO2-Emissionen erhält die Genauigkeit von Messergebnissen einen immer höheren Stellenwert. Aufgrund noch fehlender rechtlich bindender Vorgaben gibt es verschiedene Möglichkeiten, mit denen eine Aussage über die Energieeffizienz einer Anlage erfolgen kann. Zur Verfügung stehen unter anderem die Jahresarbeitszahl (JAZ), der Coefficient of Performance (COP) oder die Energy Efficiency Ratio (EER). Dementsprechend verwenden unterschiedliche Hersteller häufig auch unterschiedliche Angaben für ihre Kälte- und Klimasysteme. Doch unabhängig davon, mit welchem Verfahren der Wirkungsgrad der Geräte berechnet wird: Je präziser die Messergebnisse sind, umso verlässlicher kann die Energieeffizienz der Anlage bestimmt werden.
Darüber hinaus müssen für alle gebäudetechnischen Anlagen bestimmte Nachweispflichten eingehalten und Betriebsdaten dokumentiert werden. Die sogenannte F-Gase-Verordnung schreibt beispielsweise vor, dass Kälteanlagen in Abhängigkeit von ihrer Füllmenge in bestimmten Zeitintervallen überprüft werden sollen. Dabei ist der Kältemittel-Austritt aus der Anlage reglementiert und der Nachweis der ausgeführten Tätigkeiten sowie der Betriebspunkte durch den Betreiber bzw. den beauftragten Fachmann in der Regel ein Kältetechnikspezialist zu führen.
Zur Dokumentation der geleisteten Tätigkeiten sowie der gemessenen Parameter wird ein Anlagen-Logbuch geführt, in das alle Wartungen und Instandhaltungsmaßnahmen einzutragen sind. Eine Verpflichtung, dass sowohl die Messungen als auch die Dokumentation auf elektronischem Wege erfolgen muss, besteht hier allerdings nicht. In einer Vielzahl von Handwerksunternehmen werden die entsprechenden Messungen deshalb häufig mit analogen Geräten durchgeführt und die Werte manuell in das Logbuch eingetragen. Doch immer mehr Anlagenbetreiber und Hersteller fordern bereits einen elektronischen Nachweis und ein elektronisch erstelltes Abnahmeprotokoll für die durchgeführten Tätigkeiten an ihren Kälteanlagen oder Wärmepumpen. Dies resultiert aus der Erfahrung, dass eine elektronische Datenerhebung und -protokollierung Messfehler minimiert und sich damit positiv auf den Lebenszyklus und den Energieverbrauch der Anlage auswirkt.
Datenspeicherung mit PC-Anbindung
Zur Datenspeicherung und -verarbeitung verfügen moderne digitale Monteurhilfen wie beispielsweise das testo 570 über eine Schnittstelle zum PC. Mit einer speziellen Software können elektronisch dokumentierte Messergebnisse und -protokolle gespeichert und dem Kunden zur Verfügung gestellt werden. So stellt auch der Lenzkircher Messtechnik-Hersteller für umfangreichere Auswertungen zusätzlich eine PC-Software bereit. Diese erlaubt Online-Messungen sowie eine computergestützte Überwachung der Anlage über einen längeren Zeitraum hinweg und damit eine detaillierte Fehleranalyse, die mittels einzelner Messungen nicht realisierbar ist. Sporadisch auftretende Fehler oder Symptome können auf diese Weise messtechnisch besser erfasst werden. Das erleichtert und verkürzt die Fehlersuche und -behebung und trägt zu einem optimalen Betrieb der Anlage bei.
Darüber hinaus ist eine Live-Visualisierung von Messreihen in Form von Tabellen oder Grafiken sowie die Speicherung der entsprechenden Daten möglich, um einen zuverlässigen Überblick über die Betriebsabläufe zu erhalten. Für die Onlinemessung muss die Monteurhilfe lediglich an die kälte- und klimatechnische Anlage und einen Laptop gleichzeitig angeschlossen werden. Der Betriebsablauf kann dann entweder direkt vor Ort oder per WLAN-Verbindung an einem beliebigen PC abgelesen und dem Kunden anschaulich und leicht verständlich dargestellt werden.
Einfache Kältemittel-Updates
Während noch vor einigen Jahrzehnten die Anzahl der zur Verfügung stehenden Kältemittel recht überschaubar war, hat sich hier mittlerweile eine große Vielfalt in Abhängigkeit von unterschiedlichen Einsatz- und Anwendungsbereichen (z. B. in der Lebensmittelbranche) entwickelt. Auf analogen Monteurhilfen sind in der Regel drei bis fünf gängige Kältemittel hinterlegt, um jeweils die theoretische Verdampfungs-/Kondensationstemperatur anzuzeigen. Ist das Gerät nicht auf das Kältemittel ausgelegt, das sich in der zu prüfenden Anlage befindet, so muss die entsprechende Verdampfungs- und Kondensationstemperatur manuell mithilfe einer Berechnungstabelle ermittelt werden. Dies birgt allerdings Fehlerpotenzial und bedeutet zusätzlichen Zeitaufwand.
Digitale Messgeräte bieten hier eine umfassende Unterstützung, da auf ihnen die Daten nahezu aller gängigen Kältemittel standardmäßig gespeichert werden können. Gleichzeitig besteht jederzeit die Möglichkeit, das Gerät mit neuen Kältemitteln zu aktualisieren. Dafür stehen je nach Hersteller und Ausführung unterschiedliche Verfahren zur Verfügung. Zum einen kann die Monteurhilfe mit neuen Kältemitteldaten ausgestattet werden, wenn sie zum Service oder zur Kalibrierung eingesendet wurde. Zum anderen sind zahlreiche Daten bei nahezu allen führenden Herstellern in einem Downloadbereich auf der Webseite hinterlegt. Damit lassen sich neue Kältemittel komfortabel und einfach am eigenen PC abrufen und auf das Gerät aufspielen.
Fazit
Analoge Messgeräte sind seit Jahrzehnten ein bewährtes Instrument zur Messung der Betriebszustände von Kälte- und Klimaanlagen. Angesichts des Fortschritts der Technik, der Verarbeitung von Messdaten in der Informationstechnologie sowie der zunehmenden gesetzlichen Regelungsdichte im Hinblick auf die Verbesserung der Energieeffizienz und auf umweltrelevante Nachweispflichten bietet digitale Messtechnik für das Kältefachhandwerk eine attraktive Alternative. Digitale Monteurhilfen liefern nicht nur sehr exakte Messergebnisse und nehmen dem Anwender zahlreiche Arbeitsschritte ab, sondern können bei entsprechender Ausstattung auch komplexe Berechnungen übernehmen, Betriebsabläufe über längere Zeiträume erfassen und speichern sowie Daten direkt auf einen PC übertragen. Neue Software-Tools ermöglichen darüber hinaus die grafische Darstellung von Betriebsverläufen und das Updaten auf aktuelle Kältemittel. -
Kälte-Contracting für ein Rechenzentrum
Zur Klimatisierung eines Rechenzentrums in Niederaußem wird die RWE Energiedienstleistungen GmbH erstmals auf Contracting-Basis eine Kälteerzeugungsanlage bereitstellen und betreiben. Damit werden die empfindlichen Elektronikkomponenten des Rechenzentrums rund um die Uhr vor Überhitzung geschützt. Die Kälteerzeugungsanlage besteht aus drei ölfreien Turbo-Flüssigkeitskühlsätzen mit einer Gesamt-Nennkälteleistung von 2,2 Megawatt. Die gesamte Anlage arbeitet unterstützend mit freier Kühlung, die unter anderem das Kältepotenzial der Außenluft nutzt und so den Primärenergiebedarf deutlich senkt.
Da IT-Komponenten empfindlich auf Stromschwankungen reagieren können, wie sie durch das Einschalten von leistungsstarken Kälteerzeugern verursacht werden, sind beim Anlaufen der Anlagen Stromspitzen zu vermeiden. Die elektronische Regelung der eingesetzten Radialturboverdichter schafft hier die notwendige Sicherheit, indem sie den Anlaufstrom gleichmäßig und moderat reguliert.
Für den wirtschaftlichen Betrieb der Kälteerzeugungsanlage kommen zwei Pufferspeicher mit einem Volumen von je 7 000 Litern zum Einsatz. Eine intelligente Steuerung (Kältemanager) koordiniert die drei Kälteaggregate untereinander und verbessert dadurch den Wirkungsgrad der Gesamtanlage. Bei Wartungsarbeiten oder einer Störung an einem Kühlaggregat springen automatisch die anderen beiden Geräte ein und stellen so die benötigte Kühlleistung weiterhin sicher und zuverlässig zur Verfügung. Darüber hinaus optimiert der Kältemanager den Einsatz der Pumpen, wodurch sich zusätzliche Energie einsparen lässt.
