Lernfeld 6 · Prüfung Teil 1

Kältebedarf berechnen

Kältebedarf von Kühl- und Tiefkühlräumen berechnen: Transmission, Ware, Luftwechsel, innere Lasten und Verdichterlaufzeit.

13 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Bevor eine Kälteanlage ausgewählt wird, muss feststehen, wie viel Wärme sie aus dem Raum abführen soll. Diese Kältebedarfsberechnung setzt sich aus mehreren Wärmelasten zusammen. Die Transmission ist die Wärme, die durch Wände, Decke und Boden eindringt: $Q ˙ = U \cdot A \cdot Δ T$ . Für jede Fläche zählt die Temperatur auf ihrer Außenseite, also Halle, Außenluft mit Zuschlag für Sonnenstrahlung oder Untergrund. Gute Paneele haben kleine U-Werte; ein halber U-Wert halbiert die Transmission.

Die Ware bringt ebenfalls Wärme mit. Wird sie abgekühlt, gilt $Q = m \cdot c \cdot Δ T$ ; beim Gefrieren kommt die Erstarrungswärme dazu, und unterhalb des Gefrierpunkts ist $c$ deutlich kleiner. Obst und Gemüse atmen weiter und geben Atmungswärme ab. Dazu kommen der Luftwechsel durch Türöffnungen, bei dem warme und feuchte Luft einströmt, sowie innere Lasten wie Personen, Beleuchtung, Verdampferlüfter, Gabelstapler und die Abtauung.

Alle Lasten werden für einen Tag zum Tageskältebedarf in kWh addiert. Die Anlage soll aber nicht rund um die Uhr laufen: Sie braucht Zeit für die Abtauung und Reserve für heiße Tage. Deshalb teilt man durch eine geplante Laufzeit von meist 16 bis 20 Stunden und erhält die erforderliche Kälteleistung in kW. Nach ihr werden Verdichter und Verdampfer ausgewählt.

Das solltest du dir merken

Transmission je Fläche mit $U \cdot A \cdot Δ T$ berechnen.
Beim Gefrieren zusätzlich die Erstarrungswärme abführen.
Obst und Gemüse geben Atmungswärme ab.
Tageskältebedarf in kWh geteilt durch Laufzeit in h ergibt die Kälteleistung in kW.
Kilojoule durch Sekunden ergibt Kilowatt.

Formeln

Transmissionswärmestrom: $Q ˙ = U \cdot A \cdot Δ T$; $U$ Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m² K), $A$ Fläche in m², $Δ T$ Temperaturdifferenz in K
Wärmemenge der Ware: $Q = m \cdot c \cdot Δ T$; $m$ Masse in kg, $c$ spezifische Wärmekapazität in kJ/(kg K)
Erforderliche Kälteleistung: $Q ˙_{0} = \frac{Q _{Tag}}{t _{Lauf}}$; $Q_{Tag}$ Tageskältebedarf in kWh, $t_{Lauf}$ Verdichterlaufzeit in h

Typische Fehler in der Prüfung

Den Tageskältebedarf durch 24 h statt durch die geplante Laufzeit geteilt.
Bei Tiefkühlräumen die Temperaturdifferenz mit falschem Vorzeichen gebildet.
Die Abkühlzeit der Ware nicht in Sekunden umgerechnet.
Atmungswärme oder Erstarrungswärme vergessen.

Tipps aus der Werkstatt

Häufigster Prüfungsfehler: den Tageskältebedarf durch 24 h teilen. Geteilt wird durch die geplante Laufzeit, meist 16 bis 20 h, sonst fehlt Zeit für Abtauung und Reserve. Und bei Tiefkühlräumen aufpassen: 25 °C außen und −20 °C innen sind 45 K, nicht 5 K.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Kältebedarf berechnen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Mechatroniker/-in für Kältetechnik, Lernfeld 6 (Eine Kälte- und Klimaanlage planen). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.