Die Firma Lahntechnik GmbH wurde von der Berufsschule in Neuwied beauftragt, eine innovative Demonstrationsanlage für die Ausbildung im Bereich Kältetechnik zu entwickeln. Die Anlage soll nicht nur die Funktionsweise und Komponenten greifbar machen, sondern auch als voll funktionsfähige Kälteanlage mit integrierten Fehlersuchmöglichkeiten überzeugen.
Denn innerhalb eines Kälteaggregates läuft ein komplexer Kreislauf ab, der auf dem Prinzip der Wärmeübertragung basiert. Dieser Prozess, auch Kältekreislauf genannt, basiert auf 4 Hauptschritten:
- Verdichtung
Der Kompressor saugt gasförmiges Kältemittel an und verdichtet es. Dabei erhöhen sich Druck und Temperatur des Kältemittels erheblich. - Kondensation
Das nun heiße, gasförmige Kältemittel gelangt in den Kondensator (Verflüssiger). Hier wird die Wärme an die Umgebung abgegeben, wodurch das Kältemittel abkühlt und sich verflüssigt. - Expansion
Das flüssige Kältemittel durchläuft ein Expansionsventil, wo der Druck stark reduziert wird. Dadurch kühlt das Kältemittel weiter ab und geht teilweise in den gasförmigen Zustand über. - Verdampfung
Im Verdampfer nimmt das kalte Kältemittel Wärme aus der Umgebung auf und verdampft vollständig. Dieser Prozess erzeugt die gewünschte Kühlwirkung.
Die von Lahntechnik entwickelte Demonstrationsanlage beeindruckt mit einem 1-kreisigen Kältekreis, ausgestattet mit einem drehzahlgeregelten Verdichter und Ventilatoren an Verdampfer und Verflüssiger, die in 25%-Schritten gesteuert werden können. Zum Einsatz kommen außerdem ein Kältemittelsammler, ein Filtertrockner, ein Flüssigkeitsabscheider und zahlreiche Schaugläser, strategisch an verschiedenen Punkten im Kältekreis platziert.
Für die Einspritzung bietet die Anlage eine flexible Lösung: Man kann zwischen einem herkömmlichen thermostatischen Expansionsventil und einer Kapillarrohr-Einspritzung wechseln, um die Unterschiede beider Systeme anschaulich darzustellen.
Zur Fehlersimulation wurden zusätzlich zwei elektronische Expansionsventile integriert, die eine Vielzahl von Fehlerbildern realistisch nachstellen können.
Ein besonderes Highlight dieser Anlage sind die Rohrstrecken aus Glas, die an ausgewählten Stellen eingebaut wurden. Dadurch lassen sich der Verdampfer, der Verflüssiger und kurze Abschnitte nach den Einspritzsystemen live beobachten, was den Blick in die Prozesse innerhalb der Rohre ermöglicht.
Um die Vorgänge noch anschaulicher zu machen, sind sowohl der Verdampfer als auch der Verflüssiger mit einer Hintergrundbeleuchtung ausgestattet. Diese hebt die Temperaturbereiche hervor und macht die Abläufe in den Glasrohren der Wärmeübertrager besonders gut sichtbar.
Die Anlage verfügt über eine Siemens SPS (S7-1200-Baureihe) mit einem 7“-Display (KTP 700). Bei der Entwicklung der Bedienoberfläche lag der Fokus auf einer einfachen und intuitiven Handhabung, abgestimmt auf die Wünsche unseres Kunden. Die elektrischen Komponenten sind auf zwei Schaltschränke verteilt:
Der größere Schaltschrank enthält die gesamte Steuerung der Anlage, während der kleinere eine speziell entwickelte Simulationsumgebung bietet. Diese ermöglicht es den Schülern, Messungen bei simulierten Fehlern durchzuführen, ohne die eigentliche Anlage außer Betrieb setzen zu müssen. Dabei entsprechen die messbaren Signale den realen Betriebswerten der Anlage, was eine praxisnahe Lernerfahrung sicherstellt.
Denn visualisierte Darstellungen unterstützen Schüler dabei, komplexe Vorgänge leichter zu begreifen und machen das Lernen zugleich unterhaltsam.
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