12°C – Die Abtauung der Verdampfer mit Heißgas

In industriellen Ammoniak Kälteanlagen ist die Heißgasabtauung die gängigste und effizienteste Methode zur regelmäßigen Abtauung der Luftkühler. Im Vergleich zu Alternativen wie Warmsole/Kaltsole oder elektrischen Heizungen bietet die Heißgasabtauung zahlreiche Vorteile.

Unser Beispiel bezieht sich auf eine überflutete Ammoniak-Kälteanlage, deren Luftkühler im Tiefkühlbereich betrieben wird. Dieser Luftkühler ist für ein 3-Leiter-System ausgelegt. Bei der Heißgasabtauung wird der Kältemittelkreislauf so umgeschaltet, dass Heißgas direkt von der Verbund- oder Einzelanlage in den Luftkühler geleitet wird. Dafür ist eine zusätzliche Leitung bis zu den Kühlstellen und eine spezielle Schaltung von Einzelventilen erforderlich.

Hinweis: Alle im Folgenden genannten Druckangaben dienen zur Veranschaulichung, können je nach Anlagenauslegung variieren und sind im absoluten Druck angegeben.

Für das hier beschriebene System werden Typenbezeichnungen von den Industriearmaturen der Firma Danfoss eingesetzt.

Umschaltung des Kältemittelkreislaufs

Während der Abtauperiode wird der Luftkühler temporär als "Kondensator" umfunktioniert. Ziel ist es, eine Verflüssigungstemperatur von ca. 12 °C (6,6 bar) zu erreichen. Der benötigte Druckausgleich erfolgt durch die gezielte Steuerung von Anstauventilen.

Einleitung der Abtauung

Das ICS-Ventil in der Flüssigkeit Vorlaufleitung wird geschlossen.

Das ICS-Ventil in der Pumpenrücklaufleitung wird ebenfalls geschlossen.

Das ICS-Ventil in der Heißgasleitung öffnet – allerdings in zwei Stufen, um Druckstöße zu vermeiden:

• Stufe 1: Ein parallel geschaltete Magnetventil sorgt für einen sanften Druckausgleich zwischen der Heißgasleitung (ca. 10 bar) und dem Saugdruck im Luftkühler (ca. 1 bar).
• Stufe 2: Nach Erreichen des Zielniveaus von 6,6 bar öffnet das ICS-Ventil vollständig, und die eigentliche Abtauung kann beginnen.

Funktionsweise der Abtauung

Von flüssig zu gasförmig

Das überhitzte Kältemittel (Heißgas) wird in den Luftkühler geleitet. Dabei schiebt das gasförmige Ammoniak die flüssige Phase aus dem Luftkühler heraus und führt diese über die Abtau-Ablaufleitung in die Pumpenrücklaufleitung.

Während des Prozesses nehmen die kalten Rohrleitungen des Luftkühlers die Wärme des Heißgases auf und übertragen diese an das außen anhaftende Eis. Das Eis schmilzt und läuft an den Lamellen ab. Sobald der Luftkühler vollständig eisfrei ist und alle Metallteile die Abtauendtemperatur von 10–12 °C erreicht haben, wird kaum noch Kältemittel kondensiert. Ein gleichmäßiges Geräusch des ICS-Ventils signalisiert das „hörbar“ das Ende der Abtauphase.

Abtropfzeit

Nach dem Abschluss der Abtauung schließt das ICS-Ventil in der Heißgasleitung und eine definierte Abtropfzeit beginnt. In dieser Phase kann das geschmolzene Eis vollständig über die Tropfwanne und die beheizte Tauwasserleitung aus dem Kühlraum abfließen. Ziel ist es, so wenig Feuchtigkeit wie möglich im oder am Luftkühler zu belassen.

Wiederaufnahme des Kühlbetriebs

• Sanfter Druckausgleich: 
  Der Druck im Luftkühler wird schrittweise von 6,6 bar auf den normalen Betriebsdruck von etwa 1 bar abgesenkt, bevor der reguläre Kühlbetrieb aufgenommen wird.
• Luftkühler abkühlen:
  Das ICS-Ventil in der Flüssigkeit Vorlaufleitung öffnet und flüssiges, kaltes Kältemittel strömt in den Luftkühler. Dabei gefriert die Restfeuchte.
• Lüfterverzögerung:
  Erst wenn der Luftkühler vollständig auf Betriebstemperatur heruntergekühlt ist, werden die Lüfter aktiviert, um eine gleichmäßige Luftzirkulation zu gewährleisten.

Wichtige Hinweise zur Abtauung in Tiefkühllagern

Während jeder Abtauphase gelangt unerwünschte Wärme in den Tiefkühlraum. Dies kann dazu führen, dass Feuchtigkeit an den kalten Oberflächen des Kühlraums kondensiert und gefriert.

Um dies zu minimieren, können Schotts oder Jalousieklappen an den Luftkühlern eingesetzt werden, die die Wärme während der Abtauphase im Gerät halten.

Die richtige Balance zwischen Abtaudauer und Abtauendtemperatur ist entscheidend:

Eine zu lange oder zu heiße Abtauphase kann dazu führen, dass Tauwasser verdunstet und als Nebel in den Kühlraum gelangt.

Diese Feuchtigkeit kann sich an Decken, Wänden und Regalen absetzen und im schlimmsten Fall zu wachsenden Eisansätzen führen.

Hier zeigen wir ein Beispiel eines Kühlraumes, bei dem die Abtauung nicht optimal läuft!