Einfrieren für die schnelle Reparatur
Nicht immer hat man die Möglichkeit mal eben das Wasser einer Heizungsanlage abzulassen und gemütlich das defekte Thermostatventil auszuwechseln.
Besonders in Mehrfamilienhäusern ist der Aufwand zum Ablassen und späteren Befüllen oft entschieden zu hoch. Denn abschließend müsste ja jede betroffene Wohnung betreten werden um eine ordentliche Entlüftung der Heizkörper vorzunehmen. Besser und wirtschaftlicher kann es daher sein die Umwälzpumpe und den Kessel im Keller abzuschalten und dann den Vor- und Rücklauf des defekten Teilstücks einzufrieren. Also, Gefrierfach nahe ans Ventil rücken und warten? Wohl kaum. Es gibt vorbereitete clevere Lösungen der Industrie, die das Einfrieren zu einem Kinderspiel werden lassen. Funktion sowie Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Systeme werden hier vorgestellt.
Wie es grundsätzlich funktioniert
Die am Markt üblichen Verfahren basieren allesamt auf dem Prinzip der Verdunstungskälte oder besser Verdampfungswärme. Eingesetzt werden dazu leicht flüchtige Stoffe oder eben Stoffe die unter normalen Umgebungsbedingungen gasförmig vorliegen. Ein solcher Stoff ist beispielsweise CO2, Kohlenstoffdioxid, auch Kohlendioxid genannt. Unter normalen Bedingungen ist dieser Stoff gasförmig und bereits mit 0,03 % in der Luft enthalten. Würde man Luft herunterkühlen entzieht man den Teilchen der Luft Energie. Die Schwingungen der in der Luft enthaltenen Teilchen nehmen dabei immer mehr ab, so auch das Kohlendioxid. Die CO2-Teilchen der Luft verlieren bei Abkühlung auf eine Temperatur von -78,5 °C so viel an Bewegungsenergie, dass diese flüssig werden. theoretisch könnte man also in CO2 auch baden, aber wahrscheinlich nur einmal. Fängt man aber das flüssige CO2 ein und füllt es in Flaschen ab, so bleibt es auch bei normalen 20 °C noch flüssig, vorausgesetzt die Flasche hält den dann ansteigenden Druck aus. Entlässt man dann dieses unter hohem Druck stehende CO2, so haben die Teilchen den Drang wieder gasförmig zu werden. Aber dazu brauchen diese Teilchen das, was man ihnen vorher zur Verflüssigung entzogen hat, nämlich Wärmeenergie. Die holen sich die Teilchen, wie selbstverständlich aus der Umgebung. Die Umgebung wird also abgekühlt, um den Prozess des Siedens dieses flüssigen CO2 zu ermöglichen. Würde man also diesen Strahl von flüssigen CO2 auf einen warmen Gegenstand sprühen, so würde dieser abgekühlt, maximal auf -78,5 °C, dann würde sich eine Pfütze von flüssigem CO2 auf dem Gegenstand bilden. Aber so weit braucht man ja nicht runter um den Zweck des Einfrierens einer wasserführenden Leitung zu erreichen.
Ein leicht flüchtiger Stoff ist auch Alkohol. Die kühlende Wirkung erspürt man wenn man ein alkoholhaltiges Rasierwasser benutzt. Die zur Verflüchtigung notwendige Wärmeenergie wird dann nämlich der Gesichtshaut entzogen.
Einfachstes Einfrieren
Man könnte also ein unter normalen Umgebungsbedingungen gasförmigen Stoff in eine Sprühdose füllen. Will man ein wasserführendes Rohr einfrieren, so könnte man diesem durch Einsprühen mit dieser Flüssigkeit die Wärmeenergie entziehen, wobei die Flüssigkeit wieder gasförmig wird. Solche ein Produkt gibt es beispielsweise vom Werkzeughersteller Rothenberger und dieser bezeichnet es als Rofrost Handy. Rothenberger liefert als Zubehör auch eine isolierende Manschette oder Schelle. Die legt man vorbereitend um das einzufrierende Rohr und verhindert so, dass die Umgebung den Nachschub an Wärmeenergie liefert, denn nur das Rohr soll ja einfrieren. Für den vereinzelten Gebrauch ist das sicherlich ausreichend wirtschaftlich. Für häufigere Einsätze greift man da lieber auf größere und dadurch billigere Kühlmittel zurück.
Häufigeres Einfrieren
Will man das relativ kostengünstige CO2 in großen Stahlflaschen nutzen, so hält die Industrie auch hierfür entsprechendes Werkzeug bereit. Beispielsweise der Hersteller Rems bietet mit seinem Einfriergerät Rems Eskimo ein Werkzeug zu diesem Zweck an. Durch das Anlegen von vorbereiteten Manschetten um das jeweilige Rohr ist die Vorbereitung schnell zu erledigen. Dann lässt man das CO2 punktuell an diesen Manschetten austreten. Unter Zischen des dann gasförmigen CO2 kühlt die Leitung runter und der Eispfropfen verschließt das Rohr gegen das unter Druck stehende Wasser.
Noch ein Schritt weiter
Rems geht noch einen Schritt weiter. Dazu wurde der Prozess des Abkühlens durch Verdampfungswärme in einen Kreisprozess erweitert. Würde man nämlich das durch Sieden gasförmige CO2 wieder auffangen und es nochmals unter Druck setzen, so würde es sich nochmals nutzen lassen. Dazu entlässt man es natürlich gar nicht erst an die Umgebung austreten. Man schickt es, wie bereits beschrieben, zu der Kühlstelle wo es innerhalb einer hohlen Manschette dampfförmig wird und so das Rohr kühlt. Dann leitet man dieses Gas zurück zu einem Kompressor. Dieser bringt es danach wieder auf hohen Druck. Man entzieht den zuvor gasförmigen Teilchen also wieder ihre Bewegungsenergie. Diese Energie wird einfach als Wärme abgeleitet. Der Druck wird so stark erhöht, dass das Gas wiederum flüssig wird und wieder in der hohlen Manschette verdampfen kann. Der Kreisprozess, der theoretisch auch mit CO2 zu machen wäre wird beim Hersteller Rems allerdings mit dem Kältemittel R-404A ausgeführt. Dieses Mittel ist energetisch günstiger und hat bessere Fleißeigenschaften die beispielsweise den Kompressor schonen. Das Prinzip ist aber das gleiche wie beim Umgang mit CO2. Rems nennt diese Maschine Rems Frigo 2 und Sie merken schon, dass wir Anlagenmechaniker diesen Kreisprozess auch zu anderen Zwecken und tausendfach einsetzen, nämlich bei der Wärmepumpe.
Hinweise und Tipps
Natürlich sind, wie immer, die Herstellerhinweise zu beachten.
Grundsätzlich gilt für sämtliche Einfrierprozesse, dass das Wasser innerhalb des Rohres nicht fließen darf. Die Kühlleistung, egal ob vom Rofrost Handy, dem Rems Eskimo oder dem rems Frigo 2 reichen in der Regel nicht aus um Minustemperaturen in einem fließenden Rohr zu erreichen.
Es ist hilfreich die Umgebungswärme vom Kühlort abzuschirmen und dazu reichen oft schon einfache Hilfsmittel wie Manschetten oder einfache Rohrisolierungen.
Beim Umgang mit den losen Gasen ist unbedingt auf eine gute Lüftung zu achten. CO2 gilt zwar als nicht giftiges Gas, aber wie bei vielen Dingen ist es die Dosis die es dann doch gefährlich machen kann. In der normalen Umgebungsluft ist die Konzentration mit 0,03 % bekanntlich ungefährlich. Über 8 % CO2-Anteil können jedoch tödlich wirken.
Der menschliche Körper kann auf Kälte und insbesondere auf extreme Kälte sehr stark reagieren. Der Umgang mit den losen Gasen wie CO2 sollte daher immer auch vorsichtig erfolgen. Gefrierbrand kann es nicht nur in der Kühltruhe geben, sondern auch beim unvorsichtigen Einfrieren von Rohren. Tragen Sie daher Handschuhe beim Umgang mit Einfriergeräten.
Filme zum Thema
Sie können sich einige interessante Filme zum Thema ansehen:
http://www.youtube.com/watch?v=YnDaKiyywVA
http://www.youtube.com/watch?v=XeNZzaEzeqg
http://www.youtube.com/watch?v=_n1toLH0h9c
