{"id":4008,"date":"2026-04-25T08:00:00","date_gmt":"2026-04-25T06:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/g7itchme.wordpress.com\/?p=4008"},"modified":"2026-04-25T08:00:00","modified_gmt":"2026-04-25T06:00:00","slug":"zwei-temperaturen-ein-kreislauf-die-kunst-der-kalteverteilung-in-tk-und-mopro","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/technodidact.de\/en\/zwei-temperaturen-ein-kreislauf-die-kunst-der-kalteverteilung-in-tk-und-mopro\/","title":{"rendered":"Zwei Temperaturen, ein Kreislauf: Die Kunst der K\u00e4lteverteilung in TK und Mopro"},"content":{"rendered":"

Autor:<\/strong> DerSchneider<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Einleitung<\/h2>\n\n\n\n

Wer heute eingeschwei\u00dfte Tiefk\u00fchlpizza neben frischer Milch im selben Supermarktregal sieht, ahnt nicht, welche technische Meisterleistung dahintersteckt. Zwei v\u00f6llig unterschiedliche Temperaturwelten \u2013 hier -18\u202f\u00b0C, dort +4\u202f\u00b0C \u2013 werden von ein und demselben K\u00e4ltekreislauf versorgt. Was auf den ersten Blick wie eine simple Verzweigung aussieht, entpuppt sich bei genauerem Hinsehen als eine anspruchsvolle regelungstechnische Herausforderung.<\/p>\n\n\n\n

Dieser Artikel erkl\u00e4rt den K\u00e4ltekreislauf von Grund auf, steigert sich dann zu Zwei-Zonen-Systemen (TK f\u00fcr Tiefk\u00fchlung, Mopro f\u00fcr Molkereiprodukte) und beleuchtet die Ansteuerungskonzepte \u2013 von der einfachen Thermostatschaltung bis zur intelligenten elektronischen Regelung. Dabei werden historische Entwicklungen, aktuelle Kontroversen (z.\u202fB. K\u00e4ltemittel, Energieeffizienz) und zuk\u00fcnftige Trends ebenso angesprochen wie die handwerklichen und elektrotechnischen Realit\u00e4ten.<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

1. Der einfache K\u00e4ltekreislauf \u2013 ein thermischer Schwung<\/h2>\n\n\n\n

Bevor wir zwei Zonen verstehen, muss das Grundprinzip des \u201eeinfachen\u201c Kreislaufs sitzen. Die K\u00e4ltetechnik nutzt den physikalischen Effekt, dass ein Fluid (K\u00e4ltemittel) beim Verdampfen W\u00e4rme aufnimmt und beim Kondensieren W\u00e4rme abgibt.<\/p>\n\n\n\n

Die vier Hauptkomponenten im \u00dcberblick:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Komponente<\/th>Funktion<\/th>Zustand des K\u00e4ltemittels<\/th><\/tr><\/thead>
Verdichter<\/td>Druckerzeugung, Transport<\/td>Niederdruck-Gas \u2192 Hochdruck-Gas (hei\u00df)<\/td><\/tr>
Verfl\u00fcssiger<\/td>W\u00e4rmeabgabe an Umgebung<\/td>Gas \u2192 Fl\u00fcssigkeit (warm)<\/td><\/tr>
Expansionsventil<\/td>Druckabsenkung<\/td>Fl\u00fcssigkeit (hoher Druck) \u2192 nassdampf (niedriger Druck)<\/td><\/tr>
Verdampfer<\/td>W\u00e4rmeaufnahme aus K\u00fchlgut<\/td>Nassdampf \u2192 Gas (kalt)<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
\n

Anschaulich:<\/strong> Das K\u00e4ltemittel ist ein \u201eW\u00e4rmeschwamm\u201c. Der Verdichter dr\u00fcckt den Schwamm aus (hei\u00df, hoher Druck), der Verfl\u00fcssiger k\u00fchlt ihn ab. Dann wird der Schwamm im Expansionsventil \u201eaufgerissen\u201c (Druck f\u00e4llt), und im Verdampfer saugt er sich mit W\u00e4rme aus dem K\u00fchlraum voll.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Die Leichtigkeit dieses Prinzips tr\u00fcgt jedoch: Sobald zwei unterschiedlich kalte Verbraucher angeschlossen werden, entstehen komplexe Wechselwirkungen.<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

2. Das Dilemma zweier Zonen \u2013 Warum TK und Mopro nicht einfach parallel h\u00e4ngen<\/h2>\n\n\n\n

Ein Tiefk\u00fchllager (TK) ben\u00f6tigt eine Verdampfertemperatur von etwa -25\u202f\u00b0C bis -30\u202f\u00b0C (um bei Luft -18\u202f\u00b0C zu erreichen). Ein Mopro-K\u00fchlraum (f\u00fcr Milchprodukte, K\u00e4se, Joghurt) arbeitet dagegen mit einer Verdampfertemperatur von etwa -5\u202f\u00b0C bis 0\u202f\u00b0C. Der Druck im Verdampfer ist direkt mit der Temperatur verkn\u00fcpft: Je tiefer die Temperatur, desto niedriger der Siededruck.<\/p>\n\n\n\n

Druck-Temperatur-Beziehung (Beispiel mit K\u00e4ltemittel R404A):<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Verdampfertemperatur<\/th>Siededruck (absolut)<\/th><\/tr><\/thead>
-30 \u00b0C<\/td>ca. 1,5 bar<\/td><\/tr>
-5 \u00b0C<\/td>ca. 4,5 bar<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Schlie\u00dft man beide Verdampfer einfach parallel an einen gemeinsamen Verdichter an, so stellt sich der niedrigste ben\u00f6tigte Druck ein (ca. 1,5 bar). Der Mopro-Verdampfer w\u00fcrde dann bei viel zu tiefem Druck betrieben \u2013 er vereist, die W\u00e4rme\u00fcbertragung bricht zusammen, und das K\u00e4ltemittel verdampft nicht mehr vollst\u00e4ndig. Die Folge: Fl\u00fcssigkeitsschl\u00e4ge im Verdichter.<\/p>\n\n\n\n

L\u00f6sungsans\u00e4tze<\/strong> (historisch wie aktuell) lassen sich in zwei Grundarchitekturen teilen:<\/p>\n\n\n\n

2.1 Reihenschaltung (\u00e4lteres Verfahren, selten)<\/h3>\n\n\n\n

Das K\u00e4ltemittel durchl\u00e4uft zuerst den TK-Verdampfer (tiefer Druck), dann den Mopro-Verdampfer. Ein Druckhalteventil vor dem Mopro-Verdampfer hebt den Druck auf dessen Niveau an.
\u2192 Nachteil:<\/strong> schlechte Regelbarkeit, hohe Temperaturspreizung, ineffizient.<\/p>\n\n\n\n

2.2 Parallelschaltung mit Saugdruckregelung (Standard heute)<\/h3>\n\n\n\n

Beide Verdampfer werden parallel betrieben, aber jeder erh\u00e4lt seinen eigenen Expansionsventil-Druck. Der Saugdruckregler<\/strong> im Mopro-R\u00fccklauf (z.\u202fB. Typ Danfoss KVP) h\u00e4lt den Druck auf dem h\u00f6heren Niveau (ca. 4,5 bar), w\u00e4hrend der TK-Abgang ungedrosselt bleibt.<\/p>\n\n\n\n

Zone<\/th>Expansionsventil<\/th>Saugdruckregler<\/th>Verdampferdruck<\/th><\/tr><\/thead>
TK<\/td>Tiefer Druck (-30\u202f\u00b0C)<\/td>keiner<\/td>1,5 bar<\/td><\/tr>
Mopro<\/td>H\u00f6herer Druck (-5\u202f\u00b0C)<\/td>vorhanden, auf 4,5 bar eingestellt<\/td>4,5 bar<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
\n\n\n\n

3. Ansteuerung der zwei Regionen \u2013 Von der Thermostat-Ein\/Aus-Regelung zur elektronischen Pr\u00e4zision<\/h2>\n\n\n\n

Die reine Druckhaltung gen\u00fcgt nicht. Jede Zone muss ihre Solltemperatur unabh\u00e4ngig halten \u2013 das erfordert eine Leistungsregelung<\/strong> der Verdampfer.<\/p>\n\n\n\n

3.1 Klassische Thermostat-Ansteuerung mit Magnetventilen<\/h3>\n\n\n\n

Jeder Verdampfer bekommt:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Einen Temperatursensor (z.\u202fB. F\u00fchler im R\u00fcckluftstrom)<\/li>\n\n\n\n
  • Ein Thermostat (bimetallisch oder elektronisch)<\/li>\n\n\n\n
  • Ein\u00a0Magnetventil<\/strong>\u00a0(stromlos geschlossen) vor dem Expansionsventil<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    Funktion:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      \n
    • \u00dcberschreitet die Mopro-Temperatur den Sollwert (+4\u202f\u00b0C), \u00f6ffnet das Thermostat das Magnetventil \u2192 K\u00e4ltemittel flie\u00dft \u2192 K\u00fchlung aktiv.<\/li>\n\n\n\n
    • Unterschreitet die TK-Temperatur -18\u202f\u00b0C, schlie\u00dft das Magnetventil \u2192 K\u00fchlung stoppt.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Der Verdichter selbst wird meist von einem Druckschalter<\/strong> (Ein-\/Ausschalten bei Saugdruck-Untergrenze) oder einem einfachen Thermostat am k\u00e4ltesten Verdampfer gesteuert. Die Magnetventile arbeiten dann als \u201eLastschalter\u201c \u2013 sie unterbrechen den Massenstrom, ohne den Verdichter zu stoppen.<\/p>\n\n\n\n

      Schwachstelle:<\/strong> Taktet der Verdichter nicht, bleibt der Mopro-Kreis bei geschlossenem Magnetventil drucklos, w\u00e4hrend der TK-Kreis weiterl\u00e4uft. Das ist unkritisch. Problematischer ist, dass der Verdichter bei gleichzeitigem \u00d6ffnen beider Magnetventile schlagartig viel K\u00e4ltemittel f\u00f6rdern muss \u2013 daher h\u00e4ufig ein Druck\u00fcberwachungsventil<\/strong> oder eine Verdichter-Drehzahlregelung.<\/p>\n\n\n\n

      3.2 Moderne elektronische Ansteuerung (EEV + Regler)<\/h3>\n\n\n\n

      Heute setzt man auf elektronische Expansionsventile (EEV)<\/strong> mit Schrittmotor und einen \u00fcbergeordneten Regler (z.\u202fB. Carel ir33, Danfoss AK-CC 550). Diese Systeme arbeiten nach dem Prinzip der \u00dcberhitzungsregelung<\/strong> (Differenz zwischen Verdampfer-Austrittstemperatur und Siedetemperatur) und k\u00f6nnen die K\u00e4ltemittelmenge stufenlos anpassen.<\/p>\n\n\n\n

      Vorteile der EEV-Ansteuerung:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Pr\u00e4zise Temperaturhaltung (\u00b10,5\u202f\u00b0C statt \u00b12\u202f\u00b0C)<\/li>\n\n\n\n
      • Vermeidung von Fl\u00fcssigkeitsschl\u00e4gen (adaptive \u00dcberhitzung)<\/li>\n\n\n\n
      • Energieeinsparung durch geringere Verdichterlaufzeiten<\/li>\n\n\n\n
      • Integrierte Abtauung (Hei\u00dfgas, elektrisch)<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        Regelstrategie f\u00fcr zwei Zonen:<\/strong>
        Der zentrale Regler (z.\u202fB. SPS oder kaskadierter PID-Regler) misst beide Verdampfertemperaturen und die Saugdr\u00fccke. Er priorisiert die TK-Zone (weil dort das Auftauen sonst zu Produktsch\u00e4den f\u00fchrt). Bei gleichzeitigem K\u00e4ltebedarf wird die EEV-\u00d6ffnung der Mopro-Zone gedrosselt, damit der Saugdruck nicht unter das TK-Niveau f\u00e4llt. Alternativ wird ein Drehzahlregler am Verdichter<\/strong> (Frequenzumrichter) so angesteuert, dass der Saugdruck immer genau auf dem Niveau der aktivsten Zone liegt.<\/p>\n\n\n\n

        \n

        Typische Parametrierung:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

          \n
        • TK: Solltemperatur -18\u202f\u00b0C, Schaltdifferenz 2\u202fK, Abtauung alle 6 Stunden (Spitzenabtauung 20 min)<\/li>\n\n\n\n
        • Mopro: Solltemperatur +4\u202f\u00b0C, Schaltdifferenz 1\u202fK, Abtauung alle 8 Stunden (Hei\u00dfgas oder elektrisch)<\/li>\n\n\n\n
        • Priorit\u00e4t: TK zwingend \u2013 bei Bedarf wird Mopro-Magnetventil geschlossen, bis TK erf\u00fcllt.<\/li>\n<\/ul>\n<\/blockquote>\n\n\n\n
          \n\n\n\n

          4. Kontroversen und Herausforderungen in der Praxis<\/h2>\n\n\n\n

          4.1 K\u00e4ltemittelwahl \u2013 Treibhausgas vs. Sicherheit<\/h3>\n\n\n\n

          Lange Zeit dominierte R404A (Treibhauspotenzial GWP \u2248 3920). Neue EU-F-Gas-Verordnung erzwingt niedrige GWP-Werte. Alternativen:<\/p>\n\n\n\n

            \n
          • R449A<\/strong>\u00a0(GWP ~1400, aber brennbar?)<\/li>\n\n\n\n
          • R744 (CO\u2082)<\/strong>\u00a0\u2013 nur f\u00fcr transkritische Systeme geeignet, sehr hoher Druck<\/li>\n\n\n\n
          • Propan (R290)<\/strong>\u00a0\u2013 extrem effizient, aber brennbar (nur f\u00fcr Kleinanlagen)<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

            Die Umstellung auf nat\u00fcrliche K\u00e4ltemittel zwingt die Ansteuerungselektronik zu noch pr\u00e4ziserer Regelung, da z.\u202fB. CO\u2082 nahe am kritischen Punkt arbeitet.<\/p>\n\n\n\n

            4.2 Energieeffizienz \u2013 Teillastverhalten<\/h3>\n\n\n\n

            Zwei-Zonen-Systeme sind oft \u00fcberdimensioniert f\u00fcr Teillast. Eine moderne L\u00f6sung ist der parallele Verdichterverbund<\/strong> mit mehreren, kleineren Verdichtern, die bedarfsabh\u00e4ngig zu- oder abgeschaltet werden (z.\u202fB. Bitzer-Steuerung). Die Ansteuerung muss dann die Magnetventile der Zonen mit dem Verdichtermaster synchronisieren.<\/p>\n\n\n\n

            4.3 Digitalisierung \u2013 Industrie 4.0 trifft K\u00e4ltetechnik<\/h3>\n\n\n\n

            Immer mehr Anlagen besitzen IoT-F\u00e4higkeit: Die Regler melden Dr\u00fccke, Temperaturen und Energieverbrauch an eine Cloud (z.\u202fB. Carel Plantvisor). Dort wird mittels Machine Learning ein optimaler Schaltplan f\u00fcr die Magnetventile und Verdichterdrehzahlen errechnet. Auch die Vorhersage von Abtauzyklen (basierend auf Feuchtigkeit und T\u00fcr\u00f6ffnungsfrequenz) wird m\u00f6glich.<\/p>\n\n\n\n

            \n\n\n\n

            5. Fazit und Ausblick<\/h2>\n\n\n\n

            Der einfache K\u00e4ltekreislauf wird erst dann wirklich interessant, wenn er zwei unterschiedlich temperierte Zonen wie TK und Mopro gleichzeitig versorgen muss. Die L\u00f6sung liegt in einer durchdachten hydraulischen Verschaltung (Parallelbetrieb mit Saugdruckregelung) und einer intelligenten Ansteuerung \u2013 angefangen beim klassischen Magnetventil mit Thermostat bis hin zum vollautomatischen, cloudvernetzten EEV-System.<\/p>\n\n\n\n

            Die Zukunft geh\u00f6rt den adaptiven, lernenden Regelungen<\/strong>, die nicht nur Temperaturen halten, sondern auch Energieverbr\u00e4uche, Wartungsintervalle und K\u00e4ltemittelemissionen optimieren. F\u00fcr den Elektrotechniker bedeutet dies: Das einfache \u201eEin\/Aus\u201c verschwindet, die Programmierung von PID-Parametern und die Kommunikation \u00fcber Feldbusse (CAN, Modbus, BACnet) werden zur Kernkompetenz.<\/p>\n\n\n\n

            Wer heute eine K\u00e4lteanlage f\u00fcr Lebensmittel plant, sollte nicht mehr an der Ansteuerung sparen. Sie ist das Herzst\u00fcck, das aus einem einfachen K\u00e4ltekreislauf ein effizientes, sicheres und zukunftsf\u00e4higes Zweizonensystem macht.<\/p>\n\n\n\n

            \n\n\n\n

            Quellen<\/h2>\n\n\n\n
              \n
            • D\u00f6ring, E. (2018).\u00a0K\u00e4ltetechnik \u2013 Grundlagen, Anwendungen, Berechnungen<\/em>. Verlag Europa-Lehrmittel.<\/li>\n\n\n\n
            • VDI-Richtlinie 4640 (2022).\u00a0Thermische Nutzung des Untergrundes \u2013 Anlagen zur K\u00e4lteerzeugung<\/em>.<\/li>\n\n\n\n
            • Danfoss A\/S (2021).\u00a0Application Guide \u2013 Two-zone refrigeration with KVP and EEV<\/em>. Technische Dokumentation.<\/li>\n\n\n\n
            • Carel Industries S.p.A. (2023).\u00a0Controller for refrigeration \u2013 ir33 universal user manual<\/em>.<\/li>\n\n\n\n
            • Deutscher K\u00e4lte- und Klimatechnischer Verein (DKV) (2024).\u00a0F-Gas-Verordnung \u2013 Umsetzung in der Praxis<\/em>. DKV-Arbeitskreisbericht 2024-04.<\/li>\n\n\n\n
            • EU-Verordnung Nr. 517\/2014 (F-Gas-Verordnung) in der Fassung 2024.<\/li>\n<\/ul>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

              Autor: DerSchneider Einleitung Wer heute eingeschwei\u00dfte Tiefk\u00fchlpizza neben frischer Milch im selben Supermarktregal sieht, ahnt nicht, welche technische Meisterleistung dahintersteckt. Zwei v\u00f6llig unterschiedliche Temperaturwelten \u2013 hier -18\u202f\u00b0C, dort +4\u202f\u00b0C \u2013 werden von ein und demselben K\u00e4ltekreislauf versorgt. Was auf den ersten Blick wie eine simple Verzweigung aussieht, entpuppt sich bei genauerem Hinsehen als eine anspruchsvolle regelungstechnische […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[42,46,26],"tags":[442,2305,3657,4282,4678,6048,6940,7020],"class_list":["post-4008","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-elektrotechnik","category-industrie-4-0","category-mit-den-handen","tag-ansteuerung","tag-expansionsventil","tag-kaltekreislauf","tag-magnetventil","tag-molkereiprodukte","tag-saugdruckregler","tag-temperaturzonen","tag-tiefkuhlung"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/technodidact.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4008","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/technodidact.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/technodidact.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/technodidact.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/technodidact.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4008"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/technodidact.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4008\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/technodidact.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4008"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/technodidact.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4008"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/technodidact.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4008"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}