Lecksuche an Wärmepumpen in der Fertigung

Unabhängig davon, ob sie für den privaten, gewerblichen oder industriellen Gebrauch bestimmt sind, erfordern diese Systeme eine strenge Dichtheitsprüfung, um die Anforderungen an die Produktlebensdauer, die Effizienz und die heutigen Umweltanforderungen zu erfüllen. Genaue Dichtheitsprüfungen, die sowohl während der Herstellung als auch während des Betriebs durchgeführt werden, spielen eine entscheidende Rolle bei der Vermeidung von Kältemittelverlusten.

Kältemittelgase wie R32, R290 oder R410 werden für die Wärmeübertragung im Kältekreislauf der Wärmepumpen verwendet. Einige Kältemittel haben große Auswirkungen auf die Umwelt, wenn sie in die Luft freigesetzt werden. Einige Gase sind entflammbar und stellen ein potenzielles Risiko für die Sicherheit von Personal und Eigentum dar. Darüber hinaus beeinträchtigen Kältemittelverluste die Wärmepumpeneffizienz und führen zu einem höheren Energieverbrauch.  

Neben dem Umweltaspekt ist die Vermeidung von Leckagen wichtig, um eine optimale Leistung zu erhalten und einen lang jährigen Betrieb der Wärmepumpen zu gewährleisten. Da diese Systeme darauf ausgelegt sind, Wärme effizient zu übertragen, können Leckagen ihre Wirksamkeit beeinträchtigen und zu teuren Reparaturen oder einem Austausch führen.

Durch die Prüfung von Wärmepumpen auf Leckagen werden Kosten und Unannehmlichkeiten sowohl für die Hersteller als auch für die Endnutzer minimiert.

Wärmepumpenbaugruppen bestehen aus einzelnen Komponenten wie Verdichtern, Wärmetauschern, Rohren und verschiedenen kleineren Bauteilen, die als Teil des Kältemittelkreislaufs ebenfalls die strengen Kriterien für die Leckrate erfüllen müssen.

Die Leckagen werden in der Regel durch mangelhafte Montage und Fertigung verursacht und führen sowohl kurz- als auch langfristig zu Undichtigkeiten, und damit zu Schäden an der Wärmepumpe. Typische Leckraten für Dichtheitsprüfungen in Fertigungsprozessen liegen zwischen 1 und 3 gr/Jahr, um die berechnete Lebensdauer der Wärmepumpe einzuhalten.

In der Vergangenheit wurde die Lecksuche in der Regel durch Druckbeaufschlagung des Systems mit Luft und Überwachung des Drucks über einen bestimmten Zeitraum durchgeführt. Ein Druckabfall wies auf ein mögliches Leck hin. Das Eintauchen der Wärmepumpe oder ihrer Komponenten in ein Wasserbad oder das Auftragen Lecksuchlösung auf Seifenbasis und die Suche nach enstehenden Blasen war eine einfache Methode, um Lecks beispielsweise nach einem Druckabfalltest zu lokalisieren.  

Bei diesen Methoden gibt es viele Probleme, angefangen bei der Empfindlichkeit. Druckabfallmessungen reagieren auch sehr empfindlich auf Temperaturschwankungen und können daher fehlerhafte Messungen ergeben. Die Blasenprüfung kann größere Lecks aufspüren, eignet sich aber nicht zum Aufspüren kleiner Lecks. Darüber hinaus ermöglichen die meisten dieser Technologien weder wiederholbare Ergebnisse noch eine Messung der Leckrate. In vielen Fällen haben die Hersteller eine Kombination dieser Methoden angewandt, um eine umfassende Dichtheitsprüfung zu gewährleisten und die Industrienormen zu erfüllen.  

Eine exakte Methode zur Lecksuche an Wärmepumpen setzt die Verwendung eines Prüfgases wie Helium oder Wasserstoff voraus. Indem man das System mit Prüfgas füllt und austretendes Gas aufspürt, lassen sich Lecks mit Hilfe von Lecksuchern leicht identifizieren und messen. Diese Methode liefert hocheffektive, wiederholbare Ergebnisse und ist heute der Industriestandard. Es handelt sich um eine trockene (das Teil muss nicht getrocknet und gereinigt werden), temperaturunabhängige und zerstörungsfreie Methode.

In der heutigen Wärmepumpenfertigung werden die einzelnen Komponenten vor der Endmontage in der Regel in einer Vakuumkammer strengen Prüfungen unterzogen. Diese Methode gewährleistet zwar die Qualität der einzelnen Teile, stellt aber eine Herausforderung dar, wenn es um die exakte Lokalisierung von Lecks geht, was zusätzliche manuelle Prüfungen und Nacharbeiten in späteren Produktionsphasen erforderlich macht.

Sobald alle Komponenten miteinander verbunden oder verschweißt sind, wird das Wärmepumpensystem mit Kältemittel befüllt. Nach dem Befüllen mit Kältemittel müssen die letzten Schweißverbindungen oder Füllöffnungen geprüft werden - ein Schritt, der zu einem früheren Fertigungszeitpunkt nicht möglich ist. Hierfür wird eine manuelle Prüfung mit einem Lecksuchgerät auf Kältemittelbasis mit der erforderlichen Empfindlichkeit durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle potenziellen Lecks vor der Inbetriebnahme der Anlage erkannt und repariert werden. 

INFICON verfügt über ein breites Portfolio an Leckdetektoren und bietet manuelle, automatische und halbautomatische Lecktestlösungen an, um den Anforderungen der Industrie gerecht zu werden. 

Das Multigas-Leckprüfgerät Ecotec E3000^® wurde speziell für anspruchsvolle Produktionsumgebungen konzipiert. Zahlreiche Ausführungsmerkmale erhöhen seine Bedienerfreundlichkeit und machen ihn unempfindlicher gegenüber falscher Verwendung und Betriebsfehlern.

Das Kältemittel-Lecksuchgerät HLD6000  ist ein kompaktes und leichtes Gerät. Es verwendet einen langlebigen Infrarotsensor mit hoher Empfindlichkeit und extrem kurzer Reaktionszeit, der speziell für die Erkennung von Kältemitteln entwickelt wurde. Zwei LED-Leuchten in der Schnüffelspitze vereinfachen die Lecksuche an schlecht beleuchteten Inspektionsstellen, erleichtern die präzise Leckortung und informieren den Benutzer durch Blinken, wenn die zulässige Leckagerate überschritten wird. 

Das Wasserstoff-Lecksuchgerät Sensistor^® Sentrac^®  ist ein modernes Lecksuchgerät für den industriellen Einsatz. Das Gerät erbeitet mit dem hochselektiven und empfindlichen Sensistor-Sensor und ermöglicht die flexible Lecklokalisierung in den Bereichen Produktion und Instandsetzung. Da es Lecks aller Größen lokalisiert und mit niedrigen wie hohen Hintergrundkonzentrationen von Prüfgas eingesetzt werden kann, ist es besonders vielseitig. Für manuelle, halb- oder vollautomatische Dichtheitsprüfungen. 

Das 3D Robotic Leak Testing System arbeitet mit einer 3D Kamera und einer speziell für diese Anwendung optimierten Software, um die Lötstellen millimetergenau zu lokalisieren. Ein Roboter führt den Roboterarm mit einer speziell für die Automatisierung entwickelten Schnüffelspitze an die Lötstelle und der Lecksucher führt die Dichtheitsprüfung durch. Das System übernimmt nicht nur die dynamische Lokalisierung, sondern beinhaltet auch eine optimierte Roboter-Bahnplanung mit Kollisionsüberwachung, um sicherzustellen, dass die Dichtheitsprüfung innerhalb der vorgegebenen Zykluszeit durchgeführt wird.

• Verbesserte Qualität  
• Alle Lecks werden entdeckt, auch in schwer zugänglichen Bereichen 
• Schnelle Reaktionszeit 
• Unabhängig von Temperaturschwankungen 
• Schnelle Lokalisierung der Leckposition 
• Keine Interpretation der Leckgröße durch den Bediener 
• Reparatur nur der relevanten Stellen (die oberhalb der Ausschussgrenze lecken) 
• Saubere und trockene Prüfmethode