In der Kälte- und Klimatechnik spielt die Unterkühlung (engl. subcooling) eine zentrale Rolle für die Effizienz, Betriebssicherheit und Leistungsfähigkeit von Kälteanlagen. Unter Unterkühlung versteht man den Zustand, wenn ein bereits vollständig verflüssigtes Kältemittel im Verflüssiger (Kondensator) oder in nachgeschalteten Bauteilen weiter abgekühlt wird, so dass seine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur liegt.

Die Unterkühlung (ΔtU) berechnet sich aus der Differenz zwischen der Kondensationstemperatur und Oberflächentemperatur der Flüssigkeitsleitung. 

• ΔtU = Unterkühlung in °C   t = Temperatur 
• 1 (im Bild unten)  tKondensation = Temperatur des Kältemittels direkt hinter dem Verflüssiger. entsprechend dem gemessenen Verflüssigungsdruck. 
• 2 (im Bild unten)  tFlüssigkeit =  Temperatur des Kältemittels direkt hinter dem Verflüssiger.

👉 Einfach gesagt:

Unterkühlung bedeutet, dass das Kältemittel nach dem Verflüssigen (also wenn es schon komplett flüssig ist) noch ein Stück weiter abgekühlt wird. Das ist wichtig, weil dadurch sichergestellt wird, dass wirklich nur Flüssigkeit zum -Expansionsventil kommt also keine Gasblasen in der Flüssigkeitsleitung sind. Durch die Unterkühlung sinkt zudem die Enthalpie (Wärmeinhalt) des Kältemittels, dadurch kann das Kältemittel im Verdampfer mehr Wärme aufnehmen. Was beudtet die Anlage hat eine höhere Kälteleistung bei gleichem Kältemittelmassenstrom.  So arbeitet die Anlage sicherer und effizient.

Beispiel:

• Das Kältemittel kondensiert bei 40 °C.
• Nach dem Verflüssiger hat es 35 °C.
  • 40-35 / Unterkühlung = 5 K.

Wo tritt Unterkühlung auf?

• Im Verflüssiger (Kondensator): Nachdem der gesamte Dampf verflüssigt ist (Latente Energie), kann das Kältemittel im unteren Teil des Verflüssigers weiter abgekühlt werden (Sensible Energie).
• Im Unterkühler
  • Ein zusätzlich eingebauter Wärmetauscher mit eigenem Expansionsventil. 
  • Ein Flüssigkeitsbehälter (Flüssigkeitsabscheider)
  • Saugleitungsunterkühler, die Flüssigkeitsleitung, wird im Gegenstrom durch die Saugleitung verlegt

Messung der Unterkühlung

1. Die Monteurhilfe wird an die Flüssigkeitsleitung angeschlossen ( ⚠️⚠️⚠️Hoher Druck und flüssiges Kältemittel⚠️⚠️⚠️)
2. Das Thermometer (der Temperaturfühler) wird auf das Kupferrohr der Flüssigkeitsleitung gelegt. 

3. Typische Größenordnungen

   • 2–6 K Unterkühlung in der Kältetechnik 
     • < 2 K: Risiko, dass sich Dampfblasen bilden.
     • > 8 K: Hinweis auf sehr große Kondensatorflächen oder zusätzliche Unterkühler – energetisch nicht immer sinnvoll.
   • 4-10 K in der Klimatechnik 
     • < 4 K: Risiko, dass die Anlage zu wenig Leistung hat
     • > 10 K: Hinweis auf defekten Unterkühler oder Überfüllung, kann zu Eisbildung kommen.

Technische Bedeutung

1. 💥Vermeidung von Gasblasen (Flash-Gas)
   • Im Flüssigkeitsrohr oder an der Drosselstelle könnten sonst bereits Gasblasen entstehen → ungenaue Einspritzung ins Expansionsventil.
   • Mit Unterkühlung bleibt das Kältemittel sicher flüssig.
2. 🔋 Erhöhung der Kälteleistung
   • Unterkühlte Flüssigkeit hat ein größeres Enthalpiedifferenzpotential im Verdampfer → mehr Wärmeaufnahme → bessere Ausnutzung des Verdampfers.
3. 💪Stabilerer Betrieb
   • Expansionsventile arbeiten zuverlässiger, da sie nur flüssiges Kältemittel erhalten.
4. ❌Verkleinert die Flüssigkeitsleitung und damit die Füllmengen von Kälte und Klimaanlagen 
5. 👉Zusammenfassung
   1. Unterkühlung = Abkühlen des flüssigen Kältemittels unter die Kondensationstemperatur.
   2. Nutzen: Flüssigkeitssicherheit, mehr Kälteleistung, stabiler Betrieb.
   3. Optimale Größenordnung: ca. 3–8 K.