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KSP-22

Kontrollfragen für Kältesystemplaner

Kontrollfragen für Kältesystemplaner

482
5.0 (1)

Kartei Details

Karten 482
Lernende 23
Sprache Deutsch
Kategorie Technik
Stufe Berufslehre
Erstellt / Aktualisiert 03.11.2020 / 29.04.2025
Weblink
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Durch welche zusätzliche Ausrüstung kann bei einer Störung die Effizienz bei der Störungsbehebung gesteigert werden?

Fernanalyse, optionale Messstellen, spezifische Meldeleuchten für entsprechende Störungen

Durch welche zusätzliche Ausrüstung kann man sich als Hersteller vor ungerechtfertigten Garantieansprüchen bei Schäden durch Betreiberfehler schützen?

  • Eine ausführliche, eindeutige, verpflichtende Betriebsanleitung
  • Datenloger (Betriebsdaten aufzeichnen) 

Wann muss ein Sammler mit  mit Niveau-Anzeige ausgerüstet werden?

  • Gemäß Risikoanalyse
     
  • und Vorgaben der EN – 378 (6.2.7.3 Flüssigkeitstandanzeiger)
    KM-Menge:  A1 > 100kg    A2L-B2 > 25kg    A3+B3 > 2.5kg

Nennen Sie unterschiedliche Varianten einer lokalen Füllstand-Anzeige.

  • Lokale Niveau-Anzeige:
    - Ein oder auch mehrere Schauglaser
    - Bypass- oder Eintausch Schwimmer-Magnet-Niveauanzeiger (z.B. WEKA AG)
     
  • Fernüberwachung:
    - Niveau-Transmitter

Nennen Sie die Vorschriften für die Ausrüstung eines Sammlers mit Druckentlastungseinrichtungen?

  • Gemäß Risikoanalyse
    und Norm EN 378-2 (Flussiagramme A bis D)

Beschreiben Sie die Aufgaben des Sammlers.

  • Trennen von Gas und Flüssigkeit,
  • Unterkühlung des Kältemittels,
  • Ausgleichen von Lastschwankungen,
  • Auffangbehälter für die gesamte Kältemittelfüllmenge bei Pump-Down oder in Servicefall.

Nennen Sie mögliche Bauarten für für Sammler und vergleichen Sie die Vor- und Nachteile der
Bauarten.

Stehsammler und liegender Sammler

  • Vorteile Stehsammler : Auch kleine Kältemittelverluste durch Niveauänderungen
    besser festellbar, kleine Trennfläche zwischen Dampf-Flüssigzone und dadurch weniger Wärmetausch
    durch Phasenwechsel und mehr Tauschfläche zwischen Flüssigkeit und Umgebung
     
  • Vorteile liegender Sammler: Meist in Zusammenhang mit gesattelten Aggregaten (Verdichter direkt auf den Sammler montiert) oder als Rohrbündelverflüssiger (starke Unterkühlung durch Sammler möglich).

Welche Kältesysteme können ohne Sammler gebaut werden?

  • Kältesysteme mit nur einer Kühlstelle und geringer Schwankung der Füllgrade in den Wärmetauschern.
     
  • Kältesysteme, welche mit Kapillar-Einspritzung oder automatischem Expansionsventil arbeiten.
     
  • Kompakt-Wärmepumpen: Im Verflüssiger staut sich das nicht benötigte KM zurück.

Welches sind die Folgen, wenn ein Sammler zu klein oder zu gross gewählt wird?

  • Ausgleich der KM-Menge nicht möglich: Ein zu kleiner Sammler führt zu KM-Mangel im Winter es muss nachgefüllt werden. Im Sommer staut sich das KM in den Verflüssiger zurück und führt dadurch zu hohen Verflüssigungstemperaturen oder gar Hochdruckstörungen: Man muss wieder KM entnehmen, usw.
  • Gefährliche Flüssigkeitsdrücke im zu 100% gefüllten und beidseitig abgesperren Sammler oder Verlust von KM durch das Ansprechen des Überdruckventils.

Beschreiben Sie unterschiedliche Methoden zur Messung von Füllständen in Sammlern.

  • Nicht kontinuierliche Messung des Füllstandes mit einem oder mehreren Flüssigkeitsensoren oder Schagläsern
     
  • Kontinuierliche Füllstandmessung (z.B. mit Schwimmer und magnetischen, optischen oder kapazitiven Sensor)

Beschreiben Sie ein Verfahren zur einfachen, regelmässigen und automatischen Überwachung der
Kältemittelmenge einer Anlage (Alarm bei Kältemittelverlust).

Nach dem Absaugen aller Kühlstellen muss der Überwachungs-Niveauschalter ansprechen. Die Anlage
kann so gesteuert werden, dass dieser Zustand regelmässig eintritt.

Welche Richtwerte können bei der Auslegung von Flüssigkeitsabscheidern verwendet werden?

  • Das nötige Volumen des Flüssigkeitsabscheiders beträgt ca. 50 % des Anlagenvolumens (ohne Sammler)
     
  • Die Geschwindigkeit des Gases im Inneren des Siphons muss größer als 5 m/s sein, um das Öl
    am Boden des Siphons entfernen zu können.
     
  • Die Geschwindigkeit im Siphon darf 20m/s nicht überschreiten, um Druckverluste zu begrenzen.
     
  • Die Leistung der Anlage muss geringer sein als maximale zulässige Leistung des gewählten
    Abscheiders.
     
  • Die Leistung der Anlage muss höher sein als die minimal zulässige Leistung des gewählten
    Abscheiders, um die Ölrückführung zu gewährleisten.

Flüssigkeitsabscheider können mit und ohne internem Wärmetauscher eingesetzt werden: Wann eignet sich welcher Typ?

Flüssigkeitsabscheider ohne internen Wärmetauscher sind besonders geeignet für Anlagen:
 - die plötzlichen Änderungen der thermischen Belastung ausgesetzt sind
 - mit großen Rohrlängen in der Anlage
 - Betrieb mit umgekehrtem Kreislauf (4-Wege-Ventil, z. B. in Wärmepumpen).

Flüssigkeitsabscheider mit internem Wärmetauscher sind für Anlagen bestimmt:
 - mit geringer Überhitzung (Flüssigkeitskühler, Tieftemperaturvitrinen, ...
 - bei denen der Flüssigkeitsabscheider außerhalb des Gebäudes angebracht ist.

Beschreiben Sie, wie aus einem Flüssigkeitsabscheider das liegengebliebene Öl zum Verdichter zurückgeführt wird. Verwenden Sie dazu auch eine Skizze.

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Der Abscheider trennt Flüssigkeit vom Dampf: Mit einem innenliegenden U-Rohr wird der Dampf aus dem obersten Teil des Abscheiders abgesaugt und die Flüssigkeit bleibt im Behälter. Da das Öl meist eine höhere Dichte als das flüssige KM hat, befindet sich das Öl unten im Behälter. Dort hat das U-Rohr eine kleine Bohrung und somit nimmt der Saugdampf auch immer etwas Öl mit. 

Welche Aufgabe hat ein Abscheider?

Der Flüssigkeitsabscheider ist ein Behälter aus Metall, der dazu dient, die Flüssigkeit abzuscheiden, bevor sie den Verdichter erreicht.

Welche Vorschriften müssen beim Einsatz von Behältern beachtet werden?

Behälter sind entscheidende Druckgeräte, welche die Kategorie einer Anlage bestimmen. Ab einer festgelegten Grösse müssen diese zudem gemeldet und periodisch kontrolliert werden.

Wie wird entsprechend der Druckgeräte-Richtlinie die Kategorie eines Behälters bestimmt?

Die Kategorie wird aus PS (maximal zulässiger Druck) und Volumen des Behälters bestimmt:

  • Art. 4.3 Abs. 3 (PSxV max. 50)
  • Kategorie 1 (PSxV min. 50 max. 200)
  • Kategorie 2 (PSxV min. 200 max. 1000)
  • Kategorie 3 (PSxV min. 1000 max. 3000)
  • Kategorie 4 (PSxV über 3000)

Welche KM-Behälter fallen in der Regel unter die  Druckgeräteverwendungsverordnung (DGVV) und müssen entsprechend gemeldet und regelmässig inspiziert werden?

Nicht überhitzungsgefährdete Druckbehälter mit gasförmigem Inhalt mit einem Konzessionsdruck (PC) grösser als 2 bar und dem Produkt aus Druck und Inhalt (bar x Liter) grösser als 3000.

Ein grosses automatisches Tor einer Tiefkühlzelle mit 5.8 m2 Fläche hat einen U-Wert von 0.5 W/m2K.
Die entsprechende Wand hat einen U-Wert von 0.20 W/m2K und eine Gesamt-Fläche inkl. des Tores  von 15.8 m2.

Bestimmen Sie den mittleren U-Wert der gesamten Wand mit Berücksichtigung des schlechteren U-Werts des Tores. 

Mittlerer U-Wert = 0.3101 W/m2K.

Welche Vorteile hat eine Heissgasabtauung gegenüber einer elektrischen Abtauung?
 

  • Energieeinsparung: Es muss keine zusätzliche elektrische Energie eingesetzt werden.
  • Abtaugeschwindigkeit: Die Abtauwärme wird am Ort eingebracht, wo es am Meisten Eis hat.

Wann entscheiden Sie sich für eine elektrische Abtauung und wann kann auch mit Umluft abgetaut werden?

Elektrisch wird abgetaut, wenn Umluft nicht geht:

  • Umluft ist eine sehr energieeffiziente Art der Abtauung: Es braucht nur Ventilatorstrom und es wird nicht zusätzlich Wärme in die Kühlstelle gebacht, welche die Kälteanlage wieder abtransportieren muss.
  • Ist die Kühlraumluft zu kalt, kann man nicht mehr in der geforderten Zeit abtauen: unter +3° führt dies zu langen Abtauzeiten und TK-Räume kann man so gar nicht mehr abtauen.

Für eine industrielle Anlage mit überflutetem Verdampfer soll ein Schwimmer-Drosselorgan für die Niveauregelung im Abscheider ausgelegt werden:
Regime: Qo = 150kW, to = -10°C DTü_z =2 K, tc = 45°C DTu = 2 K

a) Bestimmen Sie die passenen Komponenten
b) bis zu welcher Verflüssigungstemperatur funktioniert die Variante
c) Skizzieren Sie einen entprechenden RI-Ausschnitt mit Sammler, Drosselung und Abscheider

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a)   PMFL 80-2 + SV 4

b)   47.2°C

c  siehe Bild

Die innen aufgestellte Wärmepume ist aus den Radiatoren im Schlafzimmer hörbar.

a)  Um welche Art von Schallübertragung handelt es sich dabei?

b)  Schlagen Sie mögliche Schallschutz-Massnahmen vor. 

a)  Schall wird als Körperschall übertragen.

b)  Fundament/Sockel für die Aufstellung der WP, Schwingungsdämpfer für die Befestigung der Verdichter, Schwingungsdämpfer/Schläuche bei den Anschlussleitungen zur Heizung, Schwingungsdämpfer in die KM-Leitungen, Muffler in der HG-Leitung, Sperrmassen an die Leitungen, fibrationsabsorbierende Rohrschellen und Befestigungsmaterialien.

Welche Funktion hat ein Muffler?

Er dämpft die Pulsationen (Druckschwankungen) in der Heissgasleitung, welche von den Verdichtern erzeugt werden.

Welche Vorteile haben elektronische Sicherheitsdruckbegrenzer?

Neben der Funktion des sicheren Abschaltens können solche Geräte gleichzeitig als Drucktransmitter den aktuellen Druck ermitteln und Mess- sowie Fehler-Signale ausgeben.

Nach welcher Norm müssen Berechnungen für Druckentlastungeinrichtungen und zugehörige Rohrleitungen ausgeführt werden?

Die rechnerische Bemessung von Druckentlastungseinrichtungen, zu- und abführenden Rohrleitungen und Wechselventilen, falls vorhanden, muss nach EN 13136 erfolgen.

Wodurch unterscheidet sich die Sorptionstechnik von der Kompressionstechnik?

Bei eine Sorptionskältemaschine wird das verdampfte Kältemittel nicht mit einem Verdichter abgesaugt, sondern durch einen zusätzlichen Stoff aufgesaugt und abtransportiert wird.

Wozu wird bei der Sorptionstechnik eine Wärmequelle mit hoher Temperatur benötigt und auf welche unterschiedlichen Arten dann diese bereitgestellt werden?

Mit der Wärmequelle muss das Kältemittel wieder aus der Sorptionslösung ausgetrieben werden.

Die kann 

  • Elektroeinsatz (Minibar)
  • Öl- oder Gasbrenner (militärische Anwendung)
  • Inustrielle Abwärme mit hoher Temperatur
  • Mit Sonnenkollektoren erzeugte Wärme (Vacuum-Kollektoren)

Wo im Sorptions-System wird Wärme aufgenommen und wie wird diese Wärme aus dem System abgeführt?

Wärmeaufnahme im Verdampfer und im Austreiber, 

Wärmeabgabe im Kühlkreislauf: im Absorber und im Verflüssiger

Wie funktioniert die thermoelektrische Kühlung und wo wird diese eingesetzt?

Ein spezielles Halbleiter-Bauteil (Thermoelement) wird mit Strom durchflossen und dadurch wird eine Seite warm und die andere Seite kalt:

Anwendungen: Kühlbox, Kühlen von elektronischen Bauteilen, etc. 

Wie funktioniert magneische Kühlung?

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Wird ein spezielles Material entmagnetisiert, so kühlt es sich ab und kann dadruch Wärme aus der Umgebung aufnehmen.
(siehe Bild)

Wie funktionieret Kühlen mit Gedächtnismetall?

Beim elastokalorischen Effekt wird durch die elastische Verformung eines Materials eine Temperaturänderung verursacht. Für ihren Prototyp wählten die Forscher ein Gedächtnismetall aus einer Nickel-Titan-Legierung. 

Nennen Sie fünf unterschiedlich funkionierende Thermometer.

Flüssigkeits-, Gasdruck-, Binetall-, Infrarot-, Widerstands- und Thermoelement-Thermometer

Bei einem Kältesystem mit überfluteter Verdampfung im Pump-Betrieb wird ca. doppelt so viel Kältemittel durch den Verdampfer gepumpt, als tatächlich verdampfen kann: Was wird damit bezweckt? 

Damit wird bezweckt, dass auch noch austrittsseitig im Verdampfer genügend flüssiges Kältemittel vorhanden ist, um mit einer Nassfilm-Verdampfung die Wärmetauscherfläche optimal ausnutzen zu können.

Ein Kältesystem hat 3 parallel angeschlossene, überflutete Verdampfer, welche je einen Volumenstrom von 2.5 m3/h benötigen und dabei einen Druckverlust von je 350 kPa verursachen. Auf welchen Volumenstrom und Förderhöhe muss die Kältemittelpumpe ausgelegt werden, wenn die Leitungen gesamthaft auch noch 150 kPa Druckverlust verursachen?

7.5 m3/h und 500 kPa

Wann spricht man von inirekter Verdampfung: Nennen Sie je zwei Vor- und Nachteile der indirekten Verdampfung.

Bei der inirekten Verdampfung wird Kaltwasser oder Kühlsole als Kälteträger in einem Chiller gekühlt und dann damit im Luftkühler, Flüssigkeitskühler oder bei industriellen Anlagen die Maschine gekühlt.

Vorteile:

  1. Die Füllmenge an Kältemittel wird stark reduziert.
  2. Das (ev. gefährliche) Kältemittel bleibt im Bereich Maschienenraum. 

Nachteile:

  1. Teuer: Viele zusätzliche Komponenten für den Sekundärkreislauf nötig
  2. Schlechtere Effizienz: Zusätzlich nötige Wärmetauscher-Temperaturdifferenz 

Erklären Sie die Aspekte der thermodynamischen Anomalie von Wasser und ihre technischen Bedeutungen.

  1. Beim Abkühlen erhöht sich bei Wasser wie bei allen anderen Flüssigkeiten die Dichte, jedoch nur bis auf 4°C, dann beginnt sich das Wasser wieder auszudehnen und daher hat 4°C warmes Wasser die grösste Dichte:
    => Dies muss bei der Schichtung von Kaltwasser-Speicher berücksichtigt werden.
    => Wasser gefriert von oben nach unten.
  2. Beim Gefrieren vergrössert sich das Volumen von Wasser um ca. 8%:
    => Wasserführende Leitungen und Behälter dürfen nie einfrieren, sonst werden sie zerstört.
    => Dies wird erreicht mit Begleit-Heizungen oder mit Frostschutznmittel.
  3. Je mehr Wasserdampf in der Luft ist, umso leichter wird (Druck/Temperatur gleich) die Luft:
    => Feuchte Luft steigt auf.

Unterteilen Sie Wärmepumpen entsprechend ihrer Wärmequelle und Wärmeabgabemedien:

  • Aussenluft-Luft-Wärmepumpe
  • Aussenluft-Wasser-Wärmepumpe
  • Erdsonde(Sole)-Wasser-Wärmepumpe
  • Erdregister(Sole)-Wasser-Wärmepumpe
  • Grundwasser-Wasser-Wärmepumpe
  • Abwärme(Luft/Wasser)-Wasser-Wärmepumpe

Wie kann der Verflüssigungsdruck geregelt werden? Nennen Sie mögliche Komponenten:

a) Komponenten regeln den Kältemittelstrom

b) Komponenten regeln den Luftstrom

c) Komponenten regeln den Flüssigkeitsstrom

a) Verflüssigerdruck-Regler (KVR, ...)

b) Druckschalter oder Drehzahl-Regler für den Verflüssiger-Ventilator

c) Wassersparventil, Regel-Ventile (2- oder 3-Weg) + Regler, Drehzahl-Regler für Pumpe

Wie kann der Saugdruck (Leistungsregelung) bei  Systemen mit Hubkolbenverdichtern geregelt werden? 

Nennen Sie mögliche Varianten:

a) beim Verdichter: Drehzahlveränderung, Zylinderabschaltung, Verbundregler, Schieber-Regelung bei Schraube, etc.

b) systemseitig: Saugdrosselung, Leistungsregler (KVC; ..) 

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