Anna Katharina Petereit

In der Kältetechnik gewinnt das natürliche Kältemittel CO₂ als Ersatzstoff für die FCKW infolge des steigenden Umweltbewusstseins zunehmend an Bedeutung. Der Einsatz von CO₂ wird dabei sowohl für industrielle Kälteanlagen als auch bei Kleinanlagen für den Automobilbereich verfolgt. Dabei ist es für den Betrieb solcher Anlagen wichtig, eine hohe Zuverlässigkeit des Prozesses sowie einen minimalen Wartungsaufwand zu gewährleisten. Allerdings kann in Kältekreisläufen mit CO₂ als Kältemittel nicht ausgeschlossen werden, dass diese absolut wasserfrei sind. Das Wasser kann in den Kälteprozess bei der Druckprüfung der Anlage, bei der Befüllung sowie beim Betrieb über den Restfeuchtegehalt des Kompressor Öls eingetragen werden. Dieses Wasser kann sich in bestimmten Anlagenteilen sammeln und so zur Verschlechterung des Betriebsverhaltens führen. Dabei kann das Wasser als flüssige oder feste Phase abgeschieden werden. Innerhalb der festen Phase unterscheidet man Wassereis und Hydrat. Dieses Hydrat oder Wassereis kann zur Verblockung der Anlage führen. Zudem kann eingetragenes Wasser zu einer Veränderung des Betriebsverhaltens in den Wärmeübertagern der Kälteanlage führen.
Neben den Auswirkungen auf das Betriebsverhalten können auch Materialunverträglichkeiten durch feuchtes CO₂ auftreten. Zur Vermeidung dieser Probleme muss sichergestellt werden, dass ein Grenzwert nicht nur bei der Befüllung, sondern über den gesamten Betrieb eingehalten wird. Hierfür ist zunächst zu klären, welche Grenzkonzentrationen zulässig sind und welche Strategien bezüglich des Betriebs und der Wartung sich aus der möglichen Wasserabscheidung ergeben.

Im Institut für Thermische Verfahrenstechnik wurde daher eine CO₂-Kälteanlage aufgebaut, mit der der Einfluss von Wasser auf das Betriebsverhalten untersucht wird. Dabei soll insbesondere das Verständnis über Transport-, Lösungs- und Entmischungsprozesse von Wasser in CO₂ verbessert werden, sowie die Auswirkungen von Wasser auf die Leistung und das Betriebsverhalten der Wärmeübertrager erforscht werden. Zudem soll auch der Einfluss von Kältemaschinenölen auf die aufgeführten Vorgänge bestimmt werden.