Kupferrohrmaterialien für Gefrier- und Kühlleitungen
Für die Rohrleitungen von Gefrierschränken und Kühlhäusern werden kleine, bewährte -Kupfermaterialien verwendet. Die Wahl wird durch drei Anforderungen bestimmt: eine saubere und trockene Bohrung, die das Kältemittel nicht verunreinigt, zuverlässige Verbindungen bei Vibrationen und Temperaturwechseln und ein Rohr, das dicht bleibt und bei der Betriebstemperatur des Systems nicht korrodiert.
Die Materialien, die normalerweise bei Gefrierarbeiten verwendet werden, sind sauerstofffreie Kupferrohre, desoxidierte C12200-Kupferrohre mit hohem Phosphorgehalt, sauerstofffreie C10200-Kupferrohre und zinnbeschichtete (verzinnte) Kupferrohre für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen.
Zusammensetzung und Eigenschaften der gängigen Sorten
| Grad | Zusammensetzung | Schlüsseleigenschaften | Typische Verwendung im Gefrierschrank |
|---|---|---|---|
| Sauerstofffreies Kupferrohr | Kupfer mindestens 99,95 %, kein absichtliches Desoxidationsmittel | Sehr hohe Leitfähigkeit, gute Duktilität und Schweißbarkeit, keine sauerstoffhaltigen Einschlüsse, daher keine Versprödungsgefahr in reduzierenden Atmosphären | Kältemittelleitungen und kritische Kreisläufe, bei denen eine hohe Leitfähigkeit und Vakuumdichtheit erforderlich sind |
| C12200 DHP-Kupferrohr | Kupfer 99,9 % min. mit restlichem Phosphor aus der Desoxidation | Hohe Zugfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnetes Lötverhalten | Verbindungsleitungen, Wasser- und Soleleitungen, allgemeine Gefrierrohrleitungen |
| C10200 sauerstofffreies Kupferrohr | Kupfer mindestens 99,95 %, sauerstofffrei, ohne Desoxidationsmittel | Gute Kaltumformbarkeit, hohe Leitfähigkeit, keine Gefahr der Wasserstoffversprödung | Instrumenten- und Kabelkanäle, Halbleiter- und Präzisionsgeräte, hoch{0}reine Verbindungen- |
| Zinn-beschichtetes Kupferrohr | Kupferrohr mit einer aufgeklebten Zinnbeschichtung auf der Außenfläche | Verbesserte Korrosionsbeständigkeit bei feuchten und leicht aggressiven Bedingungen und einfacheres Löten | Kondensator- und Verdampferrohr, Niedertemperaturschlangen in feuchten oder küstennahen Installationen |
Zwei Klarstellungen sind sinnvoll, da sie in der Praxis häufig verwechselt werden. Sauerstoff-freies Kupfer mit der Bezeichnung C10200 weist einen Mindestkupfergehalt von 99,95 % auf, während die sauerstoff-freie Elektronikqualität C10100 einen Mindestkupfergehalt von 99,99 % aufweist; Lieferanten sollten nach dem tatsächlichen Kupfergehalt und dem Restsauerstoffgehalt gefragt werden, wenn es auf die Qualität ankommt. Zweitens enthält C12200 Restphosphor, der sich positiv auf das Löten auswirkt, jedoch die elektrische und thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu sauerstofffreiem Kupfer verringert. Dies bedeutet, dass das Rohr nicht in einer stark reduzierenden oder wasserstoffhaltigen Atmosphäre erhitzt werden sollte, da phosphordesoxidiertes Kupfer anfällig für Wasserstoffversprödung ist.
Normen und Lieferbedingungen
Kälte- und Klimaanlagenrohre werden normalerweise nach ASTM B280 für nahtlose Kupferrohre für den Klima- und Kältetechnik-Außendienst oder nach EN 12735-1 für nahtlose runde Kupferrohre für Rohrleitungssysteme in der Klima- und Kältetechnik bestellt. Wasser- und Soleleitungen können ASTM B88, GB/T 1527 oder EN 1057 entsprechen, während Rohre für den allgemeinen Gebrauch durch ASTM B68 und ASTM B75 abgedeckt sind. Die mechanischen Eigenschaften, Wandstärken und Toleranzen richten sich nach der Spezifikation für den bestellten Zustand.
Der Lieferzustand ist ebenso wichtig wie die Qualität. Kühlrohre werden in weichgeglühtem Zustand in Rollen zum Biegen vor Ort und in geraden Längen in hartem oder halbhartem Zustand für Steig- und Sammelrohre geliefert. Das Rohr sollte mit verschlossenen oder verschlossenen Enden, innen sauber und trocken ankommen und so gelagert und geschnitten werden, dass die Bohrung frei von Spänen, Feuchtigkeit und Staub bleibt. Bei Gefrierarbeiten ist der Restfeuchtigkeits- und Ölgehalt des Rohrs von entscheidender Bedeutung, da Wasser in einem Kältemittelkreislauf Säure bildet, an der Expansionsvorrichtung gefriert und zu einer Verkupferung der Kompressorteile führt.
Gängige Rohrleitungstypen und -größen
| Rohrtyp | Funktion | Übliches Material | Gängige Außendurchmesser |
|---|---|---|---|
| Kältemittelleitungen | Transportiert Kältemittel zwischen Kompressor, Kondensator, Expansionsgerät und Verdampfer | Sauerstoff-freies oder C12200-Rohr, verzinntes Rohr an exponierten oder feuchten Standorten | 6 mm, 8 mm, 10 mm und die entsprechenden Teilgrößen |
| Wassereinlass- und -auslassleitungen | Wasserkühlung und Kühlwasserrückführung | C12200- oder C10200-Röhre | 15 mm, 22 mm, 28 mm |
| Kabelkanal | Stromversorgung und Verbindungskabel zwischen Geräten | C10200-Röhre | 10 mm, 12 mm, 15 mm |
| Kontroll- und Kapillarleitungen | Druckmessung, Fühlerbirnen und Spülleitungen des thermostatischen Expansionsventils | Weichgeglühtes, sauerstofffreies Rohr | Kapillargrößen mit kleinem Durchmesser |
Der Rohrdurchmesser einer Kältemittelleitung wird durch den Druckabfall und die Kältemittelgeschwindigkeit auf der Ansaug-, Auslass- und Flüssigkeitsseite bestimmt, nicht durch Gewohnheit; Bei langen Laufzeiten oder bei Kältemitteln, die bei höherem Druck arbeiten, müssen sowohl der Durchmesser als auch die Wandstärke neu berechnet werden. Die Wandstärke muss für den Auslegungsdruck des verwendeten Kältemittels ausreichend sein, und für Kältemittel mit höherem{1}Druck sollte das Rohr nach der entsprechenden Liste und nicht nur nach einer Nenngröße bestellt werden.
Kältemittelkompatibilität und Systemsauberkeit
Kupfer ist mit den gängigen Kältemitteln, darunter R410A, R32, R134a, R404A und R744, sowie mit den damit verwendeten Mineral-, Polyolester- und Polyvinylether-Schmiermitteln kompatibel. Mehrere der neueren Kältemittel werden als leicht entflammbar (A2L) oder entflammbar (A3) eingestuft, was sich eher auf die Befüllung, Belüftung, Leckerkennung und die Anforderungen an den Geräteraum als auf das Kupferrohr selbst auswirkt. Die Konstruktion der Rohrleitungen und das Lötverfahren müssen jedoch weiterhin den Anweisungen des Geräteherstellers entsprechen.
Sauberkeit ist das wichtigste Feldproblem. Lötverbindungen sollten mit einer Stickstoffspülung hergestellt werden, wobei Kupfer-Phosphorfüller für Kupfer-auf-Verbindungen verwendet werden, der kein Flussmittel benötigt, und der entsprechende Silberfüller mit Flussmittel für Verbindungen mit Messing oder Stahl. Flussmittelrückstände müssen entfernt werden, da sie in einem geschlossenen Kreislauf korrosiv wirken. Nach der Herstellung sollten die Rohrleitungen einem Drucktest unterzogen, auf das vom Hersteller geforderte Vakuumniveau evakuiert und gehalten werden, um sicherzustellen, dass vor dem Befüllen keine Feuchtigkeit zurückbleibt. Feuchtigkeit und oxidierter Kalk sind die beiden häufigsten Ursachen für einen frühen Kompressorausfall in Gefrieranlagen.
Checkliste für Auswahl und Installation
Bestätigen Sie bei der Rohrauswahl die Qualität und den Kupfergehalt, die Härte und Wandstärke, die Sauberkeit der Bohrung, die Endkappe und das Werkszertifikat. Verwenden Sie bei der Installation nach Möglichkeit Biegungen anstelle von Fittings, schützen Sie das Rohr vor mechanischer Beschädigung und vor Kontakt mit unähnlichen Metallen, die galvanische Korrosion verursachen könnten, lassen Sie thermische Ausdehnung und Kontraktion bei langen Strecken zu, isolieren Sie Saugleitungen, um Kondensation zu verhindern, und stützen Sie Spulen und Steigleitungen ab, damit Vibrationen die Verbindungen nicht ermüden. Bei Tiefkühlräumen-sollten die Isolierung und die Dampfabdichtung durchgehend erfolgen, da Kondensation an kalten Rohren ein Korrosions- und Eis-Risiko für Schäden sowie einen Energieverlust darstellt.
FAQ
F: Welches Kupferrohr sollte für Gefrierkältemittelleitungen verwendet werden?
Für die meisten Gefrierrohre sind nahtlose C12200- oder sauerstofffreie Kupferrohre gemäß ASTM B280 oder EN 12735-1 geeignet. Wenn höchste Leitfähigkeit oder absolute Sauberkeit erforderlich sind, verwenden Sie sauerstofffreie Kupferrohre gemäß C10200 und ziehen Sie bei feuchten, küstennahen oder anderweitig leicht aggressiven Installationen verzinnte Rohre in Betracht.
F: Was ist der Unterschied zwischen C12200- und C10200-Röhren?
C12200 ist mit Phosphor desoxidiert und enthält einen kleinen Rest davon, was zu einem hervorragenden Lötverhalten bei einer leichten Verringerung der Leitfähigkeit führt. C10200 ist ohne Desoxidationsmittel sauerstofffrei, weist daher eine höhere Leitfähigkeit auf und besteht keine Gefahr einer Wasserstoffversprödung. Allerdings wird es nicht auf die gleiche Weise desoxidiert und ist in der Regel teurer.
F: Warum müssen Kühlrohrleitungen beim Löten mit Stickstoff gespült werden?
Eine Stickstoffspülung schließt Sauerstoff aus der Bohrung des heißen Rohrs aus und verhindert die Bildung von Kupferoxidablagerungen. In den Kreislauf freigesetzte Kalkpartikel können Kapillarrohre verstopfen, Ventilsitze beschädigen und den Kompressor verunreinigen. Daher gehört das Spülen zur Standardpraxis bei Kühlarbeiten.
F: Warum werden in Gefriersystemen verzinnte Kupferrohre verwendet?
Die Zinnbeschichtung schützt die Außenfläche vor atmosphärischer Korrosion in feuchter, salzhaltiger oder anderweitig aggressiver Umgebung und verbessert die Lötbarkeit. Es kommt häufig bei Kondensator- und Verdampferrohren sowie bei Niedertemperatur-Wärmetauschern vor, wo Kondensation und Küstenluft die Lebensdauer von blankem Kupfer verkürzen.
F: Welche Kupferrohrgrößen sind in Gefrierrohren üblich?
Kältemittelleitungen haben üblicherweise einen Außendurchmesser von 6 mm, 8 mm und 10 mm und entsprechende Teilgrößen; Wasser- und Kühlwasserleitungen haben üblicherweise 15 mm, 22 mm und 28 mm; Kabelkanäle haben üblicherweise 10 mm, 12 mm und 15 mm. Die endgültigen Größen müssen aus dem Druckabfall und der Kältemittelgeschwindigkeit des tatsächlichen Systems berechnet werden.
F: Können Armaturen aus Kohlenstoffstahl mit Kupferrohren verwendet werden?
Sie können verwendet werden, wenn eine geeignete Übergangsverbindung und eine Isolierung gegen galvanische Einwirkungen vorhanden sind. Für Kältemittelkreisläufe werden jedoch Anschlüsse aus Kupferlegierung oder Messing bevorzugt, da sie ungleiche Metalleffekte vermeiden und einfacher zu löten sind. Alle Stahlkomponenten in einem Kupferkreis sollten elektrisch isoliert und vor Feuchtigkeit geschützt sein.
