Im Betrieb von Kälteanlagen neigt die Oberfläche des Verdampfers zur Vereisung. Ist die Vereisung zu dick, beeinträchtigt dies die Kühlleistung, weshalb ein rechtzeitiges Abtauen erforderlich ist. Aufgrund der unterschiedlichen Temperaturbereiche unterscheiden sich die Steuerungskomponenten für das Abtauen von Niedertemperatur- und Mitteltemperatur-Kälteanlagen. Zu den gängigen Abtauverfahren zählen das Abtauen im Stillstand, das Abtauen durch Eigenwärme und das Abtauen mithilfe externer Geräte.
Bei Mitteltemperatur-Kälteanlagen liegt die Betriebstemperatur des Verdampfers in der Regel unter dem Gefrierpunkt, während sie im abgeschalteten Zustand darüber liegt. Daher wird bei Mitteltemperatur-Kälteanlagen wie Kühlvitrinen üblicherweise das Abtauverfahren im abgeschalteten Zustand angewendet. Im Betrieb beträgt die Temperatur in der Vitrine etwa 1 °C, die Temperatur des Verdampfers ist in der Regel etwa 10 °C niedriger. Beim Abschalten der Anlage ist die Lufttemperatur in der Vitrine höher als der Gefrierpunkt, der Ventilator des Verdampfers läuft weiter und die Abtauung erfolgt direkt durch die warme Luft in der Vitrine. Die Abtauung kann auch zeitgesteuert oder ereignisgesteuert erfolgen. Bei der zeitgesteuerten Abtauung wird der Kompressor für eine bestimmte Zeit abgeschaltet. Während dieser Zeit taut die Luft in der Vitrine den Verdampfer ab. Abtauzeit und -dauer werden durch einen Timer entsprechend den eingestellten Parametern gesteuert. Der Kompressor schaltet sich in der Regel ab, wenn der Gefrierschrank die geringste Wärmelast aufweist. Mit dem Abtau-Timer lassen sich mehrere Abtauzeiten innerhalb von 24 Stunden einstellen.
Bei Tieftemperatur-Kälteanlagen liegt die Betriebstemperatur des Verdampfers unter dem Gefrierpunkt, weshalb ein zeitgesteuertes Abtauverfahren erforderlich ist. Sinkt die Lufttemperatur im Gefrierfach deutlich unter den Gefrierpunkt, muss dem Verdampfer Wärme zum Abtauen zugeführt werden. Diese Wärme stammt in der Regel aus der internen Wärme des Systems und der externen Wärmezufuhr.
Die Abtaumethode mit interner Wärme wird allgemein als Heißluftabtauung bezeichnet. Dabei wird der heiße Dampf des Kompressors genutzt, um das Abgasrohr des Kompressors mit dem Einlass des Verdampfers zu verbinden und so lange zu strömen, bis die Eisschicht am Verdampfer vollständig geschmolzen ist. Diese Methode ist wirtschaftlich und energiesparend, da die zum Abtauen benötigte Energie aus dem System selbst stammt.
Bei einem einsträngigen Verdampfer und einem T-förmigen Expansionsventil kann das Heißgas direkt zum Abtauen in den Verdampfer gesaugt werden. Bei mehreren Leitungen muss Heißdampf zwischen Expansionsventil und Kältemittelverteiler eingespritzt werden, um eine gleichmäßige Verteilung des Heißdampfs auf die einzelnen Leitungen des Verdampfers und somit ein gleichmäßiges Abtauen zu gewährleisten.
Der Auftauvorgang wird in der Regel durch einen Timer gestartet. Je nach Gerät oder Zustand wird der Timer unterschiedlich eingestellt, um einen erhöhten Energieverbrauch oder eine falsche Temperatur der Lebensmittel durch zu lange Auftauzeiten zu vermeiden.
Die Beendigung des Abtauvorgangs kann zeit- oder temperaturabhängig erfolgen. Bei einer temperaturabhängigen Beendigung muss ein Temperaturfühler installiert werden, der prüft, ob die Verdampfertemperatur den Gefrierpunkt überschreitet. Wird dies festgestellt, wird die Heißdampfzufuhr zum Verdampfer sofort unterbrochen, um den Normalbetrieb des Systems wiederherzustellen. In diesem Fall wird üblicherweise gleichzeitig ein mechanischer Timer installiert, der den Abtauvorgang anhand des elektrischen Signals des Temperaturfühlers beendet. Der grundlegende Ablauf der einzelnen Komponenten ist wie folgt: Beim Erreichen der eingestellten Abtautemperatur schließt der Timerkontakt, das Magnetventil öffnet, der Lüfter stoppt, der Kompressor läuft weiter und Heißdampf wird dem Verdampfer zugeführt. Sobald die Spulentemperatur einen bestimmten Wert erreicht, schalten die Thermostatkontakte, der X-Anschluss des Timers wird getrennt und der Abtauvorgang beendet. Sinkt die Spulentemperatur auf einen bestimmten Wert, schalten die Thermostatkontakte erneut und der Lüfter startet wieder.
Während des Heißdampf-Abtauvorgangs muss der Timer den Betrieb der folgenden Komponenten gleichzeitig koordinieren:
1) Das Heißdampf-Magnetventil muss geöffnet werden;
2) Der Verdampferlüfter schaltet sich ab, da die kalte Luft sonst nicht effektiv enteist werden kann.
3) Der Kompressor muss ununterbrochen laufen;
4) Wenn der Abtauabschaltschalter den Abtauvorgang nicht beenden kann, muss der Timer auf die maximal zulässige Abtauzeit eingestellt werden.
5) Die Kondensatablaufheizung ist eingeschaltet.
Andere Kälteanlagen nutzen eine externe Wärmequelle zum Abtauen, beispielsweise durch die Installation eines elektrischen Heizgeräts in der Nähe des Verdampfers. Auch diese Abtaumethode wird über einen Timer gesteuert. Da die Abtauleistung von einem externen Gerät abhängt, ist sie weniger wirtschaftlich als die Heißluftabtauung. Bei langen Rohrleitungen ist die Effizienz der elektrischen Heizungsabtauung jedoch relativ höher. Bei langen Heißdampfleitungen neigt das Kältemittel zur Kondensation, was zu einer sehr langsamen Abtaugeschwindigkeit führt. Im schlimmsten Fall kann flüssiges Kältemittel in den Kompressor gelangen, einen Rückfluss verursachen und diesen beschädigen. Der thermische Abtau-Timer muss die folgenden Komponenten steuern:
1) In den meisten Fällen schaltet sich der Verdampferlüfter ab;
2) Der Kompressor hört auf zu laufen;
3) Die elektrische Heizung wird eingeschaltet;
4) Die Kondensatablaufheizung ist eingeschaltet.
Der in Verbindung mit dem Timer verwendete Temperatursensor ist üblicherweise ein einpoliger Umschalter mit drei Anschlussdrähten, einem stromführenden und einem stromlosen Kontakt. Steigt die Spulentemperatur, wird der stromführende Kontakt bestromt; sinkt sie, wird der stromlose Kontakt bestromt.
Um eine zu lange Abtauzeit oder eine Überlastung des Kompressors nach dem Abtauen zu vermeiden, kann ein Abtau-Abschaltschalter, auch Lüfterverzögerungsschalter genannt, in das System eingebaut werden. Der Temperaturfühler des Abtau-Abschaltschalters befindet sich üblicherweise am oberen Ende des Verdampfers. Sobald die Eisschicht auf der Spule vollständig geschmolzen ist, erfasst der diskrete Temperatursensor des Abtau-Abschaltreglers die Abtauwärme, schließt die Kontakte des Reglers und aktiviert das Abtau-Abschalt-Magnetventil. Das System kehrt in den Kühlbetrieb zurück. Verdampfer und Lüfter starten dabei nicht sofort, sondern erst nach einer Verzögerung, um die Restwärme an der Spule abzuführen und eine Überlastung des Kompressors durch zu hohen Saugdruck nach dem Abtauen zu verhindern. Gleichzeitig wird vermieden, dass der Lüfter feuchte Luft auf die Lebensmittel im Kühlraum bläst.
Veröffentlichungsdatum: 24. Januar 2022
