Höchste Priorität

Die Anwendung

Die Druck- und Druckdifferenzmessung in der Kälte- und Klima- sowie Lüftungstechnik verdient höchste Priorität. Dennoch kann oft festgestellt werden, dass dieses Gebiet bei manchen Anlagen stiefmütterlich behandelt wurde. Gerade bei Systemen, die für lebensnotwendige Aufgaben oder kontinuierliche Industrieprozesse erstellt wurden, gilt die Drucküberwachung als das wichtigste Glied in der Kette der Überwachungsgeräte. Aber nicht nur bei solchen Anlagen, sondern auch bei Anlagen, die mit kon­stantem Druck arbeiten müssen, gilt es, eine möglichst genaue Druckmessung zu in­stallieren, die wiederum direkt in die Regelung der gesamten Anlage eingreift. Nun hat die Druck- und Druckdifferenzmessung eine wahre technische Revolution durchgemacht.

Die Geschichte

Die Druckmessung und insbesondere die Druckdifferenzmessung ist älter und traditionsreicher als die Lüftungs- und Klimatechnik überhaupt. Namhafte Wissenschaftler haben sich schon lange vor dem Mittelalter damit beschäftigt, Druck zu messen und vor allem den gemessenen Wert entsprechend anzuzeigen. Das wohl bekannteste Verfahren ist das U-Rohr (Bild 1), welches mit einer Flüssigkeit gefüllt wurde, die beiden Enden des U-Rohres wurden entsprechend an vorab bestimmte Messstellen angeschlossen. Da an diesen Messstellen in der Regel ein unterschiedlicher Druck herrschte, gab es eine Verschiebung der Flüssigkeitssäule. Durch diese Verschiebung konnte man die Druckdifferenz feststellen.

Da diese Differenz mit einem Längenmaß gemessen wurde, gab es lange Zeit Missverständnisse mit der Bezeichnung Druckdifferenz. Diese Schwierigkeiten be­-standen eben darin, dass die Druckdifferenz in jeweils unterschiedlichen Einheiten ausgedrückt wurde. Es hat lange gedauert, bevor diese Art der Messung von Konstrukteuren aufgegriffen wurde, damit ein Gerät entstand, welches einen Druck oder eine Druckdifferenz messen und auch gleichzeitig in beliebiger Einheit anzeigen konnte. Die wohl älteste Konstruktion ist die sogenannte Ringwaage. Diese Ringwaage-Druck- und Druckdifferenzmessgeräte (Bild 2) bestehen im Prinzip auch aus einem U-förmig gebogenen Ringkörper, welcher mit einer Sperrflüssigkeit gefüllt ist. Diese Geräte, die heute noch vor allem bei Klimaanlagen eingesetzt werden, sind betriebssicher und auch den VDI-Richtlinien gem. als Überwachungsorgan zugelassen. In der Lüftungs- und Klimatechnik jedoch finden diese Ringwaagen kaum noch Verwendung. Mit ein Grund hierfür ist die mittelbare Kontaktmöglichkeit der möglichst aufbereiteten Luft mit der eingefüllten Sperrflüssigkeit.

Die Konstruktion

Vor allem im Bereich des Niederdrucks musste eine Lösung gefunden werden, um ein Gerät für folgende Aufgaben zur Verfügung zu haben:

• Überwachung von Filtern im Klima- und Lüftungsbereich
• Kontrolle von Ventilatoren
• Überprüfung und Kontrolle von Jalousieklappen etc.
• Regelung und Überwachung des geringen Überdrucks in klimatisierten Räumen (Chipfertigung, Chirurgieabteilungen, Laborräume, Kernspinnanlagen etc. )
• die Möglichkeit, in Abhängigkeit des Anwendungsgebietes einen einstellbaren Regel- und Messbereich wählen zu können.

Eine weitere Option dieser Geräte war auch eine Regelgröße, wodurch es möglich wurde, diese Geräte auch in die gesamte Regeltechnik aufzunehmen. Aufgrund der vorher erwähnten Nachteile der einzufüllenden Sperrflüssigkeit, aber auch vielfach mit der Begründung der Überlastsicherheit, wurde nach anderen Konstruktionen gesucht. Bei der Suche nach der konstruktiven Lösung der Messaufgabe wurde ein Gerät mit einer sogenannten Messmembrane entwickelt. Hier wirkt der Druck bzw. der Differenzdruck auf eine geführte Membrane. Die hierdurch erzeugte Kraft wird durch eine Messfeder wegabhängig kompensiert. Die Bewegung der Membrane wird mittels eines Stifts aus dem Druckraum nach außen auf den Istwertanzeiger übertragen. Hierdurch entsteht gleichzeitig der Vorteil, dass sich der Nullpunkt jeweils einstellen lässt.

Darüber hinaus besteht bei dieser Kon­struktion der Vorteil, dass die Bewegung der Membrane von einem Differentialtransformator in ein elektrisches Signal übersetzt werden kann. Diese Geräte können auch mit Sollwertanzeigern ausgerüstet werden und sind insbesondere als Überwachungsorgan in Lüftungs- und Klima- sowie Kälteanlagen einsetzbar. Da die Messmembrane aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt werden kann, können die Geräte für vielfältige Medien eingesetzt werden. Bild 3 zeigt ein solches Gerät. Diese Ausführung kann mit einem Minimal/Maximal-Kontaktanzeiger ausgerüstet werden.

Die Baumasse

Das Resultat war eine Gerätekonstruktion, welche alle die hier genannten Aufgaben erfüllt. In der industriellen Anwendung können Drucküberwachungen im Bereich 0 6000 Pa geregelt und überwacht werden, mit einer Präzision von ein bis zwei Prozent vom Messbereich, der innerhalb dieses Bereichs wählbar ist. Für die Überwachung von luftgekühlten Verflüssigern oder Verdampfern eignen sich die Geräte gemäß Bild 4. Diese Ausführung hat eine vorteilhafte Dimension und ist natürlich in jeder Lage zu montieren.

Die Praxis

Bei Anlagen, wo nur eine Anzeige gewünscht wird, ist dieses Gerät relativ aufwendig, weshalb man nach neuen Lösungen suchte. Hierbei stellte man sich die Aufgabe, ein sehr kleines Gerät zu entwickeln, bei dem auch der Einsatz an Material minimal sein sollte. Das Ergebnis war ein Differenzdrucksensor. Dieses Gerät kann kleinste Drücke oder Differenzdrücke erfassen. Hier wird der zu messende Differenzdruck über zwei Anschlusstüllen auf die jeweilige Seite der geführten Membrane angeschlossen.

Die Auslenkung dieser Messmembrane wird von einer Messfeder wegabhängig kompensiert. Bei diesem Differenzdrucksensor setzt ein induktiver Wegaufnehmer mit einer Auswertelektronik die Membranauslenkung in ein elektrisches Spannungssignal um. Bei diesem Sensorgerät ist die Elektronik vom Druckraum getrennt. Dieser Sensor ist auch leicht zu handhaben und bequem zu montieren. Weitere Details gehen auch aus Bild 5 hervor. Da dieses Gerät sehr kompakt kon­struiert wurde und preisgünstig gefertigt werden kann, gilt es als Nachfolge des an­-fangs besprochenen U-Rohrenmessprinzips.

Bei den hier beschriebenen Geräten wurde eines noch nicht deutlich erwähnt: Dies betrifft die sogenannte Messspanne. Das Problem bei Druckmessungen in der Lüftungs- und Klimatechnik ist die Messspanne. Dies ist besonders bei der Reinraumtechnik der Fall. Hier werden z. B. Geräte mit einer Messspanne bis zu 0,1 mbar gewünscht. Konstrukteure von namhaften Druckmessgeräteherstellern griffen diese Aufgabe auf und es entstand ein Druckmessumformer, der diesen Anforderungen gerecht wurde. Bild 6 zeigt diese Konstruktion. Dieses Gerät erfüllt den Wunsch der Industrie und des Anlagenbaus in höchstem Maße. Ein Gerät, und damit den erforderlichen Druckbereich auswählen zu können! Bild 7 zeigt dieses Gerät, welches händeringend vom Anwendungsmarkt aufgenommen wurde. Der wohl herausragende Vorteil, einen Druckbereich aus dem Messbereich herauszuwählen, besteht vor allem darin, dass die Genauigkeit nicht davon beeinflusst wird.

Hinweis

In diesem Beitrag wurde insbesondere die Niederdruck-Messung und Differenzdruckmessung erläutert. Höhere Druckbe-­reiche, z. B. ab 1 bar, werden in der Regel mitsogenannten Drucktransducer-Mess­geräten gemessen. Diese haben dann Keramik oderMetallsensoren. Der Einsatz dieser Geräte erfüllt nicht direkt vergleichbare Aufgaben. Abschließend wird noch auf die Luftmengenmessung hingewiesen. Gerade die hier beschriebenen Geräte werden in Luftmengen-Mess- und Über­wachungseinrichtungen erfolgreich eingesetzt. Bild 7 zeigt hierzu ein praxisnahes Beispiel. -

Neuer Regler SH600 zur Steuerung von Flächensystemen

Der neue Regler SH600 (Bild) ist ein Produkt der modernen Technologieforschung von Eliwell:Komplette Flächenheiz- oder Kühlsysteme können damit optimal integriert und zuverlässig gesteuert werden bei maximalem Komfort und reduziertem Energieverbrauch. Gleichzeitig ist die Handhabung des SH600 für Installateur und Anlagenbauer extrem einfach. Seine selbst­adaptive Steuerung bringt beachtliche Vorteile im Hinblick auf Energieeinsparung. Obwohl ex­trem kompakt, verbindet der SH600-Regler die effiziente Warm- und Kaltwassererzeugung mit ökologischen Anforderungen und sorgt gleichzeitig für einen optimalen Feuchtigkeitsgrad. Der SH600-Regler ist in der Lage, sich an die inneren und äußeren Bedingungen anzupassen und die Dämmungs- und Wärmespeicherungsparameter des Gebäudes mit zu berücksichtigen.

Zu den Hauptmerkmalen der Anlage gehören die Kontrolle der modulierenden Mischventile bzw. der 3-Wege-Mischventile, die komplette Steuerung der Geräte für Flächenheizung und -kühlung nach 1 oder 2 Zonen einschließlich Be- und Entfeuchtung, die programmierbare Timerfunktion (tages- oder wochenweise), die Integration von Zonen-Heizung oder -kühlung und die integrierte Steuerung von zehn Raumventilen. SH 600 ist im 4 DIN Rail-Format verfügbar. Um den unterschiedlichen Anforderungen bei Installation und Nutzung gerecht zu werden, ist diverses Zubehör erhältlich, bestehend aus Transformatoren, Temperatur- und Feuchtigkeitssonden, Software Tools sowie mechanischen und elektronischen Thermostaten. Der SH600-Regler kann mit dem Überwachungsgerät SKW22 mit integrierten Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren installiert und mit anderen Instrumenten der Energy Flex-Serie verbunden werden. -

Kältemittelabsauggerät für große Anlagen

Mit dem Kältemittelabsauggerät ROREC Pro der Rothenberger Werkzeuge GmbH, Kelkheim, können Kälte­mittel der Typen CFC, HCFC und HFC abgesaugt werden. Steuerung und Kontrolle des Absaugvorgangs sind dabei in hohem Maße automatisiert. Zusammen mit den „serienmäßigen“ Leistungsdaten ist ROREC Pro ein leistungsstarkes „Kraftpaket“ für Wartungsarbeiten an Kältekreisläufen, speziell auch bei großen Kühlungs- und Klimaanlagen.

Herzstück des kompakten und leicht zu transportierenden Gerätes (19 kg) ist ein ölfreier Zwei-Kolben-Kompressor, der für hohe Ablaufleistungen sorgt. Sie betragen 0,52 kg/min (gasförmig), 2,89 kg/min (flüssig) und 7,27 kg/min im Push/Pull-Modus. Nebeneffekt der Zwei-Kolben-Technologie ist eine reduzierte Geräusch- und Vibrationsentwicklung. Daneben verfügt das Kältemittelabsauggerät über eine automatische Niederdruckabschaltung. Sobald das gesamte Kältemittel abgesaugt ist, schaltet sich das Gerät automatisch ab. Dies wird über eine grüne Kontrolllampe angezeigt. So läuft der Kompressor nie leer, was dessen Lebensdauer verlängert. Gleichzeitig muss der Absaugvorgang nicht ständig überwacht werden. Über die PURGE-Funktion (Selbstreinigungsmodus) werden Kältemittelrückstände im Gerät automatisch entleert. Ebenfalls für lange Lebensdauer ist der vierpolige 730 W-Motor ausgelegt. Dieser verfügt über ein erhöhtes Drehmoment. So wird, im Vergleich zu zweipoligen Motoren, die Drehzahl um die Hälfte reduziert.

Das robuste, leichte Kunststoffgehäuse schützt die Gerätekomponenten vor äußeren Einflüssen, wie Schläge oder Stöße. Besonderer Wert wurde bei der Entwicklung des ROREC Pro auf eine einfache Bedienung gelegt, beispielsweise für die kontrollierte Dosierung der Kältemittelzufuhr. Bei 38,5 bar Druck schaltet sich das Gerät über einen integrierten Hochdruckschalter automatisch ab. Anschließend kann der Hochdruckschalter über eine RESET-Taste zurückgesetzt werden. Doch bevor es dazu kommt, leuchtet bei zu hohem Druck im System eine rote Warnleuchte auf. Bevor tatsächlich die Hochdruckabschaltung ausgelöst wird, kann noch korrigierend eingegriffen werden. Gegen Überhitzung des Geräts schützt ein Thermoschalter.

Mit Glycerin gefüllte Manometer ermöglichen ein präzises Ablesen. Praktisch ist das integrierte Staufach, in dem das komplette Zubehör (Ölfilter und Ölfilteranschluss, Stromkabel, Tragegurt) untergebracht ist. Das handelsübliche Stromkabel kann abgenommen werden, was Kabelschäden vorbeugt. Im Notfall ist es schnell ausgetauscht.

Die ideale Ergänzung für alle Arbeiten an Kältemittelkreisläufen mit dem ROREC Pro Kältemittelabsauggerät ist das Schraderventil-Werkzeug von Rothenberger. Es ermöglicht, durch ein absperrbares Kugelventil, den Wechsel der Schraderventile selbst bei unter Druck stehenden Anlagen. Somit muss das Kältemittel, zum Beispiel bei Leckagen am Schraderventil selbst, nicht abgesaugt werden. Zur Serienausstattung des Schraderventil-Werkzeugs gehören ein 1/4" und ein 5/16" SAE Adapter. Damit können sowohl Arbeiten an allen herkömmlichen Kälteanlagen als auch an R 410 A-Anlagen durchgeführt werden. Bei schwer zu erreichenden Serviceventilen fungieren die Adapter als Verlängerung. -

Inhaber der Vritherm GmbH, Leinfelden-Echterdingen