HFC/HFO Rohrdimensionierung

Der Rechner dimensioniert die Rohrleitungen einer Kälteanlage mit HFKW- oder HFO-Kältemittel: Saugleitung, Flüssigkeitsleitung und Heißgasleitung. Die Anlage wird als ein Kreislauf gezeichnet: Verdichter → Heißgas → Verflüssiger → Filtertrockner → Schauglas → Expansionsventil → Verdampfer (parallel) → Saugleitung zurück zum Verdichter. Kältemittel wählen, Anlagendaten eintragen, die Anlage im Fließschema aufbauen und Rohrgrößen, Druckverluste (auch als Abfall der Sättigungstemperatur, K) und Materialliste ablesen. Die Leistung jedes Verdampfers bestimmt den Durchfluss in den Leitungsabschnitten, und die Rohre werden so gewählt, dass die Geschwindigkeit die Zielgeschwindigkeit nicht überschreitet.

1. Systemdaten

• Kältemittel wählen. Verdampfungs- und Verflüssigungstemperatur eingeben, beide als Taupunkt, sowie die Unterkühlung. Die Flüssigkeitstemperatur ist der Siedepunkt beim Verflüssigungsdruck minus Unterkühlung. Die Überhitzung beeinflusst den Massenstrom und die Dimensionierung der Saugleitung.
• Für Saugleitung und Flüssigkeitsleitung getrennte Zielgeschwindigkeiten eingeben. Eine höhere Zielgeschwindigkeit ergibt kleinere Rohre, eine niedrigere größere Rohre und geringeren Druckverlust.
• Installierte Verbundleistung und Verdichterleistung sind optional. Sie dienen dem Vergleich mit den Verdampferlasten und zur Anzeige der gesamten Wärmeabgabe.
• Unter „Erweitert – Zuschläge & Rohrmaterial“: Zusatzlänge für Formstücke (beeinflusst nur den Druckverlust, nicht die Rohrgröße), Rohrtyp, kleinste zulässige Rohrgröße und Isolierung pro Strang (für die Materialliste).
• Rohrtyp und Auslegungsdruck bestimmen zusammen, welche Größen zulässig sind — ⛔ in den Tabellen bedeutet, dass diese Größe dem eingegebenen Druck nicht standhält.

2. Verdampfer und Stichleitungen

• Mit „+ Verdampfer hinzufügen“ einen Verdampfer hinzufügen und Name und Leistung eingeben. Alle Verdampfer sind parallel zwischen Flüssigkeits- und Saugleitung geschaltet. Mit ▲ ▼ die Reihenfolge ändern, mit × eine Zeile entfernen.
• Ein Rohrstutzen ist eine einzelne Leitung (Flüssigkeit oder Saugleitung), an die andere Verdampfer angeschlossen werden können. Einem Saugstutzen eine Leistung geben, wenn er ein Verdampfer werden soll.
• Eine Berechnung = eine Kälteanlage (ein Verdichter oder Verbund und ein Verflüssiger). Tiefkühlung und Normalkühlung auf getrennten Anlagen teilen nie eine Flüssigkeitsleitung – getrennt berechnen.

3. Das Fließschema

• Einen Verdampfer ziehen, um ihn zu verschieben. Auf den Namen klicken, um ihn umzubenennen, und auf die Leistung, um sie zu ändern.
• Das Schema wird als übliches Kältefließschema gezeichnet: Der Verdichter fördert Heißgas hinauf zum Verflüssiger, die Flüssigkeitsleitung verläuft oben durch Filtertrockner und Schauglas, jeder Verdampfer hat sein Expansionsventil und die Saugleitung verläuft unten zurück zum Verdichter.
• Flüssigkeits- und Saugleitung lassen sich nach oben und unten ziehen – an der Leitung, dem Verflüssiger, dem Filtertrockner, dem Schauglas oder dem Verdichter anfassen. Der Verflüssiger folgt der Flüssigkeitsleitung, der Verdichter der Saugleitung; die Verdampfer bleiben stehen und ihre Rohre folgen. Ein Klick (ohne Ziehen) öffnet wie gewohnt Länge und Dimension der Leitung.
• Die Schaltflächen „Leitungen näher“ und „Leitungen auseinander“ ändern den Abstand zwischen Flüssigkeits- und Saugleitung; die Verdampfer wandern mit. Die Leitungen lassen sich auch einzeln ziehen.
• Auf eine Leitung klicken, um die Länge festzulegen, die Länge zu sperren oder die Rohrgröße manuell zu wählen. Ein ✎ in den Tabellen zeigt, dass die Größe manuell gewählt wurde.
• Rechtsklick auf eine Leitung, um an dieser Stelle einen Verdampfer oder eine Stichleitung hinzuzufügen.
• Der runde Anfasser an der Leitung eines Verdampfers lässt sich auf die gleichartige Leitung eines anderen Verdampfers ziehen, um sich dort anzuschließen, oder auf freie Fläche, um direkt am Strang anzuschließen. Die kleinen Quadrate werden am Rand des Verdampfers entlanggezogen, um die Eintrittsstelle der Leitung zu ändern.
• Verdampfer oder Leitung auswählen und Delete (Entf) drücken, um sie zu entfernen. Rückgängig mit „Rückgängig“ oder Strg/Cmd+Z.

4. Im Schema navigieren

• Hintergrund ziehen, um die Ansicht zu verschieben. Zoom mit den Schaltflächen, mit Strg/Cmd + Mausrad oder per Pinch-Geste auf dem Trackpad. A− und A+ ändern die Textgröße in der Zeichnung.
• „Neu zeichnen“ zeichnet die Zeichnung neu. „Zeichnung drucken“ druckt das Fließschema mit einer Zusammenfassung.
• Aktivieren Sie „90°-Bögen erzwingen“, damit alle Rohre in rechten Winkeln verlaufen; deaktivieren Sie es, um Rohre frei zu verbinden und zu ziehen.
• Aktivieren Sie „Parallele Leitungen erzwingen“, damit Rohre, die direkt von einer Stammleitung abgehen, genau auf Höhe des Verdampferanschlusses abzweigen und eine gerade Linie ohne Bogen bilden. Der Abzweig an der Stammleitung wandert dann mit, wenn Sie den Verdampfer oder seinen Anschluss verschieben.

5. Leistungsmesser

• Auf „Leistungsmesser hinzufügen“ und danach auf eine Leitung klicken. Der Leistungsmesser zeigt, wie viel kW auf jeder Seite des Punktes fließen.
• Den Punkt ziehen, um an anderer Stelle zu messen, das Feld ziehen, um die Anzeige zu verschieben, und auf × klicken, um den Leistungsmesser zu entfernen.

6. Ergebnisse lesen

• Die Karten oben zeigen die gesamte Kälteleistung, den gesamten Massenstrom und die Rohrgröße der drei Hauptstränge.
• Die Tabellen zeigen je Verdampfer und Rohrstrecke Leistung, gewählte Rohrgröße, Geschwindigkeit und Druckverlust (Δp). Das Programm wählt die kleinste Rohrgröße, die die Zielgeschwindigkeit einhält.
• ⚠ bedeutet, dass der Durchfluss ein größeres Rohr erfordert als die größte Größe in der Tabelle. 🚩 bedeutet, dass zwei Rohre oder Verdampfer denselben Namen haben.
• Materialliste und Isolierungsliste addieren die Rohrlängen je Dimension, ohne Zuschlag für Formstücke. Sie dienen als Grundlage für die Bestellung.

7. Speichern und Öffnen

• „Speichern“ und „Speichern unter…“ speichern die gesamte Anlage als Datei, „Projekt öffnen“ lädt sie wieder.
• In Chrome und Edge schreiben „Speichern“ und die automatische Speicherung (alle 5 Minuten) in dieselbe Datei, sobald einmal gespeichert wurde. Andere Browser laden jedes Mal eine neue Datei herunter.

8. Einheiten

• Unter „Optionen · Einheiten“ wählen Sie die Einheit für Temperatur, Überhitzung, Druck, Geschwindigkeit, Länge, Leistung und Massenstrom jeweils getrennt. Das ändert nur die Anzeige und Eingabe der Werte, nicht die Berechnungen.

9. HFC/HFO: Glide, Druckverlust in K, Steigleitungen und Heißgas

• Zeotrope Gemische (z. B. R407C, R448A, R449A, R454C, R455A) haben einen Glide: Beim selben Druck liegt der Siedepunkt unter dem Taupunkt. Temperaturen werden als Taupunkt eingegeben; Glide und Flüssigkeitstemperatur stehen unter den Temperaturfeldern.
• Der Druckverlust wird als Δp und als ΔT angezeigt, dem Abfall der Sättigungstemperatur: auf der Taulinie für Saug- und Heißgasleitungen, auf der Siedelinie für die Flüssigkeitsleitung. Übliche Richtwerte sind etwa 1 K für die Saugleitung und 0,5–1 K für Flüssigkeits- und Heißgasleitung.
• Klicken Sie auf eine Saugleitung und kreuzen Sie „Steigleitung“ an, wenn sie nach oben führt. Das Programm wählt dann eine Dimension mit ausreichender Gasgeschwindigkeit für den Öltransport (dimensionslose Gasgeschwindigkeit j*g ≥ 0,85) und zeigt die Mindestgeschwindigkeit in Klammern. ⇡🛢 bedeutet, dass selbst die kleinste zulässige Dimension nicht reicht — erwägen Sie eine Doppelsteigleitung.
• Die Heißgasleitung führt von den Verdichtern zum Verflüssiger und trägt den gesamten Massenstrom. Geben Sie Länge, Zielgeschwindigkeit und Heißgastemperatur ein (die Gasdichte wird beim Verflüssigungsdruck und dieser Temperatur berechnet) und kreuzen Sie „Steigleitung“ an, wenn sie nach oben führt.
• Die Auslegungsdrücke werden automatisch aus dem Kältemittel gesetzt (EN 378-2, Umgebung bis 32 °C), können aber unter „Erweitert – Zuschläge & Rohrmaterial“ geändert werden.
• Eine als Steigleitung markierte Leitung (Strömung über die ganze Länge nach oben) erhält das Gewicht der Flüssigkeits- oder Gassäule im Druckverlust, bei Flüssigkeit etwa 10 kPa pro Meter. Ein Verdampfer oberhalb des Maschinenraums ergibt eine steigende Flüssigkeitsleitung, einer darunter eine steigende Saugleitung. Die Kontrollkästchen stehen im Feld, das sich beim Klick auf eine Leitung öffnet.
• Entspricht der Druckverlust der Flüssigkeitsleitung zu einem Verdampfer mehr als der Unterkühlung, beginnt die Flüssigkeit vor dem Expansionsventil zu sieden (Flashgas). Der Rechner warnt dann mit ⚠; Unterkühlung erhöhen oder größere Rohre wählen.
• Gasleitungen werden mit der Expansion des Gases bei sinkendem Druck berechnet, sodass auch große Druckverluste stimmen. Die Berechnung wurde mit Danfoss Coolselector 2 verglichen und stimmt auf 1–3 %.
• Der Zuschlag „Zusätzliche Länge für Formstücke (%)“ soll Bögen und Ventile abdecken. Ein 90°-Bogen entspricht etwa 0,2 m Rohr, der Standardwert 30 % reicht also für viele Bögen.
• Füllmenge: Die Rohre werden automatisch berechnet; die übrige Füllmenge (Aggregat, Verflüssiger, Sammler, Verdampfer) eintragen. Bei brennbaren A2L-Kältemitteln (R32, R454B, R454C, R455A, R1234yf, R1234ze(E)) wird die Füllmenge nach EN 378-1:2016+A1:2020 Anhang C, Tabelle C.2 anhand von Aufstellungsbereich, Zugangsbereich und Volumen des kleinsten Raums geprüft. Bis m1 × 1,5 (= 6 m³ × UEG) ist immer zulässig. Die Prüfung ist ein Richtwert – nationale Regeln können strenger sein.