Pump-Down vs. Pump-Out Steuerung in der Kältetechnik

In der gewerblichen und industriellen Kältetechnik ist die Art und Weise, wie eine Kälteanlage nach Erreichen des Sollwertes abschaltet, entscheidend für den Schutz des Verdichters. Man unterscheidet hierbei zwischen der kontinuierlichen Absaugschaltung (Pump-Down) und der einmaligen Absaugschaltung (Pump-Out). Beide Verfahren nutzen ein Magnetventil in der Flüssigkeitsleitung, unterscheiden sich jedoch grundlegend in ihrem Verhalten während der Stillstandsphase.

Der Unterschied im Regelverhalten

• Pump-Down: Die Anlage überwacht den Niederdruck über einen Druckschalter auch während der Stillstandzeit (Thermostat OFF). Steigt der Druck im Verdampfer durch Undichtigkeiten am Magnetventil oder Wärmeaufnahme an, saugt der das Kältemittel aus dem Verdampfer und der Saugleitung erneut ab.
• Pump-Out: Der Verdichtern saugt nach dem Abschalten des Thermostats das Kältemittel aus dem Verdampfer und Saugleitung einmal ab. Danach bleibt der Verdichter gesperrt, unabhängig davon, wie stark der Druck im Stand ansteigt. Erst nachdem der Thermostat wieder über dem Sollwert ist, kann der Verdichter erneut einschalten. 

Grundlagen: Wie funktioniert der Kältekreislauf?

Bevor wir uns der genauen Funktion der Pump-Down und Pump-Out Schaltung widmen, schauen wir uns zuerst noch einmal den Kältekreislauf und seine Komponenten genauer an. Da Pump-Down und Pump-Out sehr häufig bei Kühlräumen und Kühlstellen eingesetzte wird, hier ein klassischer Kältekreislauf mit einem Verflüssigungssatz bei dem Verdichter und Verflüssiger in einem Kompletten Set verbaut sind.

1. Verdampfen: Im Verdampfer nimmt das Kältemittel Wärme aus der Umgebung (z. B. dem Kühlraum) auf. Dabei wechselt es seinen Zustand von flüssig zu gasförmig.
2. Verdichten: Der Verdichter saugt das gasförmige Kältemittel über die Saugleitung an und komprimiert es. Dabei steigen Druck und Temperatur stark an.
3. Verflüssigen: Das heiße Gas gelangt über die Heißgasleitung in den Verflüssiger. Dort gibt es die aufgenommene Wärme an die Außenluft ab und wird wieder flüssig. Der Sammler garantiert dass auch bei schwierigen Bedienungen immer flüssiges Kältemittel am E-Ventil vorhanden ist. 
4. Expandieren: Über die Flüssigkeitsleitung gelangt das Kältemittel zum Einspritzventil. Dieses drosselt den Druck (ähnlich einer Sprühdose), wodurch das Kältemittel vom Flüssigen in der Gasförmigen zustand übergeht und stark abkühlt und viel Energie aufnehmen kann. Nun beginnt der Prozess von vorne.
5. Zuständig für das Pump-down und Pump-out verfahren ist der Niederdruckschalter (1), der Thermostat (Regler) (2) und das Magnetventile  (3). Hier in einem Kältekreislauf ohne Verflüssigungssatz, sondern ganz konventionell mir getrennten Bauteilen. 

Das Pump-Down Verfahren (Kontinuierliche Absaugung)

Das Pump-Down-Verfahren ist die sicherste Methode, um Flüssigkeitsschläge und Kältemittelverschiebung zu verhindern. Wenn der Thermostat (1) ausschaltet, schließt das Magnetventil (3), und der Verdichter saugt den Niederdruckbereich leer, bis der Niederdruckschalter (2) bei einem eingestellten Wert abschaltet. Steigt der Druck durch ein intern Undichter Magnetventil oder Erwärmung über den eingestellten Druck des Niederdruckschalters, geht der Verdichter wieder so lange in Betrieb, bis das Kältemittel erneut abgesaugt wurde. Dies schützt die Anlage effektiv vor "wanderndem" Kältemittel, kann aber bei einem undichten Magnetventil,  starken Temperaturschwankungen oder langen Rohrleitungen zu häufigen, kurzen Starts (Takten gennant) führen.

Der Niederdruckschalter schaltet innerhalb seiner Differenz (blaue Linie) je nach Kältemitteldruck den Verdichter (rote Linie) EIN und AUS, auch wenn der Thermostat (grüne Linie) ausgeschaltet ist. 

Das Pump-Out Verfahren (Einmalige Absaugung)

Das Pump-Out-Verfahren wird oft gewählt, um das oben beschriebene Takten des Verdichters zu vermeiden. Der Ablauf beim Abschalten ist zunächst identisch: Der Thermostat (1) schaltet die Spannung des Magnetventils (3) aus, das Magnetventil schließt, und der Verdichter saugt das Kältemittel bis in den eingestellten Niederdruckbereich (2) ab. Der entscheidende Unterschied liegt in der Verriegelung: Sobald der Verdichter über den Niederdruckschalter abgeschaltet hat, verhindert eine elektrische Schaltung oder Software im Regler, dass der Verdichter erneut einschalten kann. Selbst dann nicht wenn der Druck im Verdampfer im Laufe der Zeit wieder ansteigt. Der Verdichter wird erst wieder "frei" gegeben wenn der Thermostat erneut einschaltet. Dies schont die Mechanik des Verdichters, erfordert jedoch eine absolut zuverlässiges Magnetventils, um eine Kältemittelverlagerung während der Aus-Zeit zu minimieren.

Der Niederdruckschalter schaltet innerhalb seiner Differenz (blaue Linie) je nach Kältemitteldruck den Verdichter (rote Linie) EIN und AUS. Ist der eingestellt Sollwert erreicht und der Thermostat (grüne Linie) schaltet das Magnetventil aus, bleibt der Verdichter auch aus, selbst wenn der Kältemitteldruck höher als die eingestellt Differenz ist. 

Die Folgen von taktenden Verdichtern