Fachübungen 1 – Analysieren von kälte- und klimatechnischen Anlagen und Prüfen von Funktionen - Mechatroniker für Kältetechnik

aiMOOC

Fachübungen 1 – Analysieren von kälte- und klimatechnischen Anlagen und Prüfen von Funktionen - Mechatroniker für Kältetechnik

QR-Code

Einleitung

Du lernst im ersten Ausbildungsjahr, wie du eine kälte- oder klimatechnische Anlage aus Unterlagen verstehst, ihre vier zentralen Komponenten erklärst, Messdaten rechnerisch auswertest und Auffälligkeiten begründet dokumentierst. Der Schwerpunkt liegt auf dem Analysieren, Vergleichen und fachlichen Begründen, nicht auf eigenständigen Eingriffen in Anlagen. Am Ende erstellst du ein nachvollziehbares Prüfprotokoll zu einem vollständig erfundenen Kühlraumfall.

Lehrplanbezug: Lernfeld 1 „Analysieren von kälte- und klimatechnischen Anlagen und Prüfen von Funktionen“, 1. Ausbildungsjahr, Zeitrichtwert 80 Unterrichtsstunden nach dem KMK-Rahmenlehrplan vom 15. März 2007. Die Ausbildungsordnung vom 20. Juli 2007 ist seit dem 1. August 2007 in Kraft. Das BIBB führt den Beruf als Monoberuf ohne Fachrichtungen mit 42 Monaten Ausbildungsdauer. Die Abschluss-/Gesellenprüfung ist in Teil 1 und Teil 2 gegliedert; dieser Lernkurs ist keine Originalprüfung und nennt bewusst keine ungeprüften Prüfungsgewichtungen oder -termine. Quellen: KMK-Rahmenlehrplan, BIBB-Berufsprofil, Ausbildungsordnung.

Sicherheitsgrenze: Alle Zahlen, Messprotokolle und Fälle sind synthetische Lernbeispiele. Du schaltest keine echte Maschine frei, öffnest keinen Kältemittelkreis, arbeitest nicht unter Druck, misst nicht an spannungsführenden Komponenten und hantierst nicht mit Kältemitteln. Gefahrstoff-, Elektro-, Druck-, Maschinen- und Gesundheitsarbeiten dürfen ausschließlich von dazu qualifizierten Personen nach Gefährdungsbeurteilung und unter geeigneter fachlicher Anleitung durchgeführt werden.

Berufliche Aufträge sicher verstehen und planen

Vom Kundenwunsch zur Analysefrage

Ausgangslage: In einem Modell-Kühlraum wird die Solltemperatur nicht erreicht. Ein professioneller Auftrag beginnt mit dem Klären der Kühlaufgabe: Welche Güter sollen wie kalt gelagert werden? Wie groß ist die Wärmelast? Welche Raum- und Außentemperaturen liegen vor? Was zeigen Bedienanzeige, Dokumentation und gegebenenfalls bereitgestellte Messwertlisten? Trenne stets Beobachtung („Anzeige +9 °C“), Sollwert („+4 °C“) und Vermutung („Tür könnte undicht sein“).

Der Beruf verbindet Kälte-, Klima-, Elektro- und Regelungstechnik. Im Lernfeld 1 reicht eine begründete Analyse anhand von sicheren Unterlagen und simulierten Daten aus. Für einen späteren realen Arbeitsauftrag sind Zuständigkeiten, persönliche Schutzausrüstung, Freigaben und einschlägige Regeln durch den Ausbildungsbetrieb festzulegen. Berufsportal: Ausbildung – Mechatroniker für Kältetechnik.

Phase	Leitfrage	Dokumentierbares Ergebnis
Auftrag klären	Was ist Soll und was ist Ist?	Neutrale Auftragsbeschreibung
Unterlagen lesen	Welche Bauteile und Messstellen sind dargestellt?	Beschriftete vereinfachte Skizze
Daten ordnen	Welche Größen und Einheiten liegen vor?	Messwert- und Quellentabelle
Bewerten	Welche Abweichungen sind sicher belegt?	Hypothesen mit Alternativen
Weitergabe	Was muss eine befugte Fachkraft prüfen?	Übergabeprotokoll ohne Betriebsfreigabe

Arbeitsorganisation, Kommunikation und Fachenglisch

Vereinbare im Lernteam Rollen für Dokumentationsprüfung, Rechnungsprüfung und Ergebnisvorstellung. Halte Herkunft, Zeitpunkt, Einheit und mögliche Messunsicherheit der Werte fest. Formuliere sachlich gegenüber Kundinnen und Kunden: „Die Raumtemperatur liegt im Beispieldatensatz über dem Sollwert; die Ursache ist noch nicht nachgewiesen.“ Fachenglisch: compressor = Verdichter, condenser = Verflüssiger, evaporator = Verdampfer, expansion valve = Expansionsventil, setpoint = Sollwert, reading = abgelesener Messwert. Eine englische Anleitung muss inhaltlich geprüft, nicht nur Wort für Wort übersetzt werden.

Grundschaltung und Wirkungszusammenhänge des Kältekreises

Vier Hauptbauteile und zwei Druckniveaus

Eine typische Kompressionskälteanlage transportiert Wärme von einem kälteren Bereich zu einem wärmeren Bereich. Dazu benötigt sie Antriebsenergie. Ein Kältemittel zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf: Verdampfer → Verdichter → Verflüssiger → Drosselorgan → Verdampfer. Zwischen Verdichterausgang und Drosselorgan befindet sich die Hochdruckseite; zwischen Drosselausgang und Verdichtereingang die Niederdruckseite. Die Bezeichnungen beschreiben Druckniveaus und keine festen, für alle Kältemittel gültigen Barwerte.

Bildauftrag: Verfolge die Fließrichtung und markiere gedanklich Hoch- und Niederdruckseite. Quelle: Wikimedia Commons, Kaboldy, CC BY-SA 3.0, englische Beschriftung.

Bauteil	Veränderung des Kältemittels im vereinfachten unterkritischen Kreislauf	Energiebeziehung
Verdampfer	Flüssig-dampfförmiges Gemisch nimmt Wärme auf; Kältemittel verdampft	Wärmeaufnahme aus dem Kühlraum
Verdichter	Dampf wird verdichtet; Druck und in der Regel Temperatur steigen	Zugeführte Antriebsarbeit
Verflüssiger	Heißer Dampf gibt Wärme ab und verflüssigt sich	Wärmeabgabe an die Umgebung
Drosselorgan	Druck sinkt; Teilverdampfung ist möglich	Drosselung ohne Nutzarbeit im einfachen Modell

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:

Schemafrage: Weshalb liegen Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe an verschiedenen Bauteilen? Quelle: Wikimedia Commons, WGisol, CC BY-SA 4.0 (englisch).

Videolernimpuls (Deutsch): „Der Kältekreislauf einfach erklärt“, Kältebro, veröffentlicht am 14.06.2026. Stoppe nach jeder der vier Stationen und erkläre die jeweilige Energieumwandlung.

Video laden

YouTube

YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie

Fortfahren Ausblenden

Zweites Fachvideo (Englisch): Danfoss Climate Solutions erklärt den Kältemittelkreislauf eines Kühlschranks. Notiere zu fünf Begriffen deutsche Fachübersetzungen. Es handelt sich um fremdes urheberrechtlich geschütztes Videomaterial, das lediglich über den Originalanbieter eingebettet wird.

Video laden

YouTube

YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie

Fortfahren Ausblenden

Aggregatzustände, Kältemittel und Abgrenzungen

Beim Verdampfen wird latente Wärme aufgenommen, ohne dass sich während eines idealisierten Phasenwechsels bei festem Druck die Sättigungstemperatur verändert. Sensible Wärme ändert die Temperatur einer Phase. Der exakte Zusammenhang von Druck und Sättigungstemperatur ist kältemittelabhängig; ohne Stoffdaten und Angabe, ob der Druck absolut oder relativ angegeben ist, darf aus „2 bar“ keine bestimmte Verdampfungstemperatur abgeleitet werden.

Kältemittel können unterschiedliche Umwelteigenschaften, Brennbarkeiten, Toxizitätsmerkmale und Druckniveaus besitzen. Es gibt keine „universelle sichere“ Arbeitsweise für alle Stoffe. Für reale Anlagen sind aktuelle Sicherheitsdatenblätter, Kennzeichnungen, Regeln und nachweislich befugte Fachkräfte maßgeblich. Dies ist ein Lese- und Bewertungsauftrag, keine Anleitung zum Umgang mit Kältemitteln. Weiterführend: Wärmepumpen und Kältetechnik – Kältemittel nach Eigenschaften einordnen.

Kälteanlage und Wärmepumpe unterscheiden

Beide nutzen häufig dasselbe thermodynamische Grundprinzip; der Nutzungszweck unterscheidet sich. Bei der Kälteanlage steht die Wärmeaufnahme am Verdampfer im Vordergrund, bei einer Wärmepumpe oft die nutzbare Wärmeabgabe am Verflüssiger. Die Abbildung zeigt das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe; Luft- bzw. Mediumspfeile sind nicht mit Wärmestrompfeilen gleichzusetzen.

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:

Quelle: Wikimedia Commons, Ilmari Karonen, gemeinfrei (Public Domain). Zur Vertiefung: Wärmepumpen und Kältetechnik – Den Kältekreis anschaulich erklären.

Wärmelehre, Druck und Fachrechnen

Größen, Einheiten und nachvollziehbare Rechenwege

Die Wärmelehre liefert Modelle, um Größen auf Plausibilität zu prüfen. Temperaturunterschiede werden in Kelvin (K) angegeben; ein Unterschied von 5 °C ist genauso groß wie 5 K. Ein Thermometer zeigt Temperatur, nicht direkt Wärmemenge. Druck entsteht durch Kraft pro Fläche. Leistung ist Energie je Zeit. Ein Wirkungsgrad ist das Verhältnis von nutzbarer und zugeführter Energie bzw. Leistung; er liegt bei einer entsprechend abgegrenzten realen Umwandlung unter 1. Die Leistungszahl einer Kältemaschine ist dagegen Kühlleistung geteilt durch zugeführte Antriebsleistung und kann größer als 1 sein, weil Wärme transportiert wird.

Größe	Formel im vereinfachten Modell	Einheitenhinweis	Beispiel
Druck	p = F / A	Pa = N/m²	300 N / 0,002 m² = 150 000 Pa = 150 kPa
Mechanische Arbeit	W = F · s	J = N·m	150 N · 2 m = 300 J
Leistung	P = E / t	W = J/s	1 800 J / 60 s = 30 W
Sensible Wärmemenge	Q = m · c · ΔT	kJ bei kg, kJ/(kg·K) und K	10 kg · 4,18 · 5 = 209 kJ
Kühl-Leistungszahl	ε = Q̇0 / P	dimensionslos	2,0 kW / 0,8 kW = 2,5

Rechenregel: Erst Größen mit Einheiten notieren, dann die passende Formel auswählen, Werte in konsistenten Einheiten einsetzen, rechnen, Ergebnis mit Einheit und sinnvoller Rundung angeben und am Schluss plausibilisieren. Der Wert c = 4,18 kJ/(kg·K) ist hier ein gerundeter Schulwert für flüssiges Wasser, nicht ein Wert für jedes Kühlgut. Bei Phasenwechsel ist Q = m·c·ΔT allein unzureichend, weil zusätzlich latente Energie zu berücksichtigen ist.

Durchgerechnetes Beispiel: Ein synthetischer Wasserbehälter mit 10 kg Wasser wird von 18 °C auf 13 °C abgekühlt. Temperaturdifferenz: 18 − 13 = 5 K. Wärmeentzug: Q = 10 kg · 4,18 kJ/(kg·K) · 5 K = 209 kJ. In 600 s entspricht das einer durchschnittlichen Entzugsleistung von Q/t = 209 kJ / 600 s = 0,348 kW (gerundet). Wärmeverluste und weitere Lasten wurden bewusst nicht berücksichtigt.

Fehlerquellen: Minuten mit Sekunden verwechseln; °C als absolute Temperatur in eine Gleichung einsetzen, die Kelvin erfordert; „Leistung“ mit „Energie“ verwechseln; bei Druck relative und absolute Angaben mischen; eine schulische Leistungszahl mit der tatsächlichen Anlagenkennzahl gleichsetzen.

Diagramme richtig lesen

Ein Druck-Enthalpie-Diagramm ordnet Zustandsgrößen des Kältemittels und seine Phasenbereiche. Es dient hier zum Erkennen von Achsen und Zustandspunkten; eine detaillierte Kreisprozessberechnung gehört in spätere Lernfelder und setzt geeignete Stoffdaten voraus. Die folgende offene Grafik zeigt ein Druck-Enthalpie-Diagramm des benannten Kältemittels R407C und ist kein universelles Diagramm für alle Kältemittel.

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:

Quelle: Wikimedia Commons, Jzana, CC0, englische Achsenbeschriftung.

Diagrammübung: Trage aus der folgenden frei erfundenen Zeitreihe Raumtemperatur gegen die Uhrzeit auf. Verwende eine gleichmäßig skalierte Temperaturachse und markiere den Sollwert mit einer waagerechten Linie. Unterscheide Trend und einzelne Momentwerte.

Uhrzeit	Raumtemperatur	Sollwert	Außentemperatur
08:00	+7 °C	+4 °C	+28 °C
09:00	+8 °C	+4 °C	+28 °C
10:00	+9 °C	+4 °C	+28 °C

Ergebnis: Die Raumtemperatur steigt in zwei Stunden um 2 K und liegt um 3 K, dann 4 K und zuletzt 5 K über Soll. Die drei Werte belegen eine Abweichung, nicht automatisch deren Ursache.

Raumklima, Feuchte und RI-Unterlagen

Relative Luftfeuchte und Behaglichkeit

Das Raumklima wird unter anderem durch Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftbewegung und Oberflächentemperaturen beeinflusst. Relative Luftfeuchte beschreibt das Verhältnis des tatsächlichen Wasserdampf-Partialdrucks zum Sättigungsdampfdruck bei der jeweiligen Temperatur. 50 % relative Feuchte bedeutet nicht, dass 50 % der Raumluft aus Wasser bestehen. Beim Abkühlen kann die relative Feuchte steigen; erreicht eine Oberfläche den Taupunkt, kann sich Wasser niederschlagen. Eine Feuchtebeurteilung braucht immer auch die Temperatur und die Aufgabenstellung.

Die psychrometrische Darstellung nutzt mehrere Luftzustandsgrößen. Hier nur das Grundprinzip und die Achsen erkunden; keine exakten Raumluftzustände ohne passende Eingabedaten ablesen. Quelle: Wikimedia Commons, ArthurOgawa, gemeinfrei (Public Domain), englische Beschriftung.

Synthetische Beobachtung	Fachliche Deutung	Nicht zulässiger Schluss
24 °C und 50 % r. F.	Temperatur und relative Feuchte sind zusammen dokumentiert	Die absolute Wassermenge sei unabhängig von der Temperatur
20 °C und 70 % r. F.	Höhere relative Feuchte trotz niedrigerer Temperatur ist möglich	Es liege zwingend ein Defekt der Klimaanlage vor
Kondenswasser an kalter Fläche	Taupunktunterschreitung ist eine plausible Erklärung	Die genaue Ursache sei ohne weitere Daten bewiesen

R&I-Fließbilder und Funktionsbeschreibungen

R&I bedeutet Rohrleitungs- und Instrumentenfließbild. Es zeigt Bauteile, Verbindungen, Mess-, Regel- und Sicherheitseinrichtungen mit vereinbarten Symbolen. Ein R&I-Schema ist keine maßstabsgetreue Raumzeichnung. Im Grundlagenunterricht kannst du den Fließweg verbal erläutern, Bauteilbezeichnungen übertragen und die Position von vorhandenen Messstellen zuordnen. Verbindliche Symboldeutungen sind aus der jeweiligen Legende und technischen Norm abzuleiten, nicht aus einer improvisierten Skizze.

Vereinfachte Funktionskette, kein normgerechtes R&I-Symbolbild:

Saugseite	Verdichter	Druckseite	Verflüssiger	Drosselorgan	Verdampfer
Niederdruckdampf	Druck- und Temperaturanstieg	Hochdruckdampf	Wärmeabgabe	Druckabsenkung	Wärmeaufnahme

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:

Vergleichsauftrag: Ordne dieser vereinfachten Anordnung die oben beschriebenen Aufgaben zu. Quelle: Wikimedia Commons, Shoji Yamauchi, CC BY-SA 4.0.

Fachvideo zum Anlagenaufbau (Deutsch): Kälte Eckert / derklimafachmann.de, „So funktioniert der Kältekreislauf einer Klimaanlage“. Vergleiche das Klima-Innengerät mit dem Kühlraumverdampfer. Das Video bleibt beim Urheber; die Einbettung ist keine OER-Lizenz.

Video laden

YouTube

YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie

Fortfahren Ausblenden

Prüfprotokolle aus vorliegenden Daten erstellen

Ein Protokoll muss die Herkunft der Daten, die Einheit und die Bedingungen nennen. Geeignete Spalten sind: Datum des fiktiven Versuchs, Messstelle, Sollwert, Istwert, Differenz, Interpretationsgrenze, offene Frage und Zuständigkeit. Druckwerte nur mit Angabe „absolut“ oder „relativ“ und dem zugehörigen Kältemittel sinnvoll vergleichen. Trenne Messabweichungen, Sensorunsicherheit und systembedingte Schwankungen. Eine Simulation liefert niemals eine Betriebserlaubnis.

Diagnose und vollständiger Modellfall

Fehlerhypothesen systematisch prüfen

Eine auffällige Raumtemperatur kann unter anderem von hoher Wärmelast, häufigen Türöffnungen, geringer Luftumwälzung, Vereisung, Regelungs- oder Sensorproblemen oder kältetechnischen Störungen beeinflusst werden. Aus einem Symptom folgt nicht genau eine Ursache. Prüfe zuerst die Konsistenz der bereitgestellten Unterlagen: Ist der Sollwert korrekt? Gehören die Messwerte zu demselben Zeitpunkt? Sind Vergleichswerte unter ähnlichen Bedingungen erhoben? Liegen echte Messungen oder bloße Anzeigen vor? Eine qualifizierte Fachkraft entscheidet über zulässige Prüfungen vor Ort.

Modellfall: Kühlraum K-01 – simulierte Abweichung

Auftrag: Ein rein fiktiver Kühlraum soll +4 °C erreichen, angezeigt werden um 10:00 Uhr +9 °C. Ein Übungsbetrieb stellt dir eine Zeitreihe und eine erfundene Sichtbeobachtung zur Verfügung. Er bittet um eine analytische Verdachtsdiagnose und ein Übergabeprotokoll, nicht um eine tatsächliche Freigabe oder Reparatur.

Alle Angaben sind synthetisch; es existiert keine reale Anlage K-01.

Größe / Beobachtung	Synthetischer Wert	Vergleich / Bedeutung
Kühlraum-Sollwert	+4 °C	Kundenanforderung
Anzeige 10:00 Uhr	+9 °C	5 K oberhalb des Sollwerts
Luft vor Verdampfer	+9 °C	Rechenbezugswert
Luft nach Verdampfer	+7 °C	Differenz 2 K
Referenz-Luftdifferenz	4–5 K	Nur fiktiver Vergleich derselben Modellanlage unter ähnlichen Bedingungen, kein Grenzwert
Türöffnungen in der letzten Stunde	25	Fiktive Vergleichsstunde: 3
Sichtnotiz	Türdichtung wirkt verformt	Verdacht, keine bestätigte Diagnose
Ware als Wasseräquivalent	60 kg	Vereinfachung der Übungsrechnung
Temperatur der Ware vor / nach geplanter Kühlung	13 °C / 5 °C	Geplante Kühlzeit 2 h
Elektrische Modellleistung	0,75 kW	Nur hypothetischer Rechenwert
Angenommene Kühl-Leistungszahl	2,5	Kein gemessener Betriebszustand

Schritt 1 – Datenlage: Die Ist-Soll-Differenz beträgt 9 − 4 = 5 K. Die Lufttemperaturdifferenz am Verdampfer beträgt 9 − 7 = 2 K. Sie ist niedriger als die ausdrücklich modellinterne Vergleichsspanne von 4–5 K, beweist jedoch allein weder einen Defekt noch eine Ursache.

Schritt 2 – Fachrechnung: Für das Wasseräquivalent gilt Q = m · c · ΔT = 60 kg · 4,18 kJ/(kg·K) · (13 − 5) K = 2 006,4 kJ. Über 2 h = 7 200 s wäre die erforderliche mittlere Leistung nur für diese Warenabkühlung 2 006,4 kJ / 7 200 s = 0,279 kW (gerundet). Nicht enthalten sind Infiltration, Transmission, Lüfter- und sonstige Wärmeeinträge. Die hypothetische Kälteleistung bei 0,75 kW Antriebsleistung und ε = 2,5 ergäbe 0,75 · 2,5 = 1,875 kW. Diese theoretische Zahl ist ausdrücklich kein Nachweis der realen Anlagenleistung.

Schritt 3 – Hypothesen: Häufige Türöffnungen und die verformte Dichtung stützen die Vermutung einer erhöhten Wärmezufuhr. Zu prüfen wären ebenso Luftumwälzung, Abtauung, Temperaturfühler und der tatsächliche Betriebszustand. Niedrige Lufttemperaturdifferenz ist mehrdeutig. Die Belege reichen nicht für eine definitive Fehlerursache.

Schritt 4 – Musterarbeitsprodukt, simuliertes Übergabeprotokoll:

Feld	Dokumentierte Aussage
Auftrag	Kühlraum K-01; rein fiktive Analyse wegen Nichterreichens von +4 °C
Feststellungen	Anzeige +9 °C; Abweichung +5 K; Luftdifferenz 2 K; 25 Türöffnungen in einer Stunde
Rechnung	2 006,4 kJ theoretischer Warenwärmeentzug; mittlere Waren-Kühllast 0,279 kW
Hypothese	Erhöhte Wärmezufuhr durch Türbenutzung bzw. möglicherweise undichte Dichtung; Alternativen offen
Empfehlung	Datengüte und Betriebsunterlagen durch verantwortliche Fachkraft bewerten; nur diese bestimmt sichere Folgeprüfungen
Entscheidung	Keine Maschinenfreigabe, keine Eingriffe und keine behauptete Fehlerbeseitigung

Fachliches Bewertungsraster (maximal 18 Punkte): Je Kriterium 0 = fehlt/falsch, 1 = Ansatz vorhanden, 2 = weitgehend korrekt, 3 = vollständig, korrekt und begründet.

Kriterium	Nachweis für 3 Punkte
Auftrag und Sicherheit	Kunde, Sollwert und Simulationsgrenze ausdrücklich beschrieben
Schema- und Bauteilwissen	Vier Kältebauteile und ihre Wirkungen korrekt zugeordnet
Rechenweg	5 K, 2 K, 2 006,4 kJ und 0,279 kW mit Einheiten nachvollziehbar
Interpretation	Abweichungen belegt, Modell-Leistungszahl nicht als Ist-Messung ausgegeben
Diagnosequalität	Plausible Hypothese plus mindestens zwei Alternativen, keine Scheinsicherheit
Übergabe	Übersichtliches Protokoll mit fachlicher Zuständigkeit und ohne Betriebsfreigabe

Beispielbewertung: 3 + 3 + 3 + 2 + 3 + 3 = 17 von 18 Punkten. Bei einer Lernleistung mit 15–18 Punkten ist der Fall sehr gut begründet, 11–14 zeigen sichere Grundlagen, 7–10 erfordern Nacharbeit und 0–6 eine erneute angeleitete Bearbeitung. Diese schulischen Orientierungsbereiche sind keine offiziellen Prüfungsnoten.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Fachwissen

Welche Aufgabe erfüllt der Verdampfer im vereinfachten Kompressionskältekreis? (Er nimmt Wärme aus dem zu kühlenden Bereich auf) (!Er erhöht den Dampfdruck mechanisch) (!Er verflüssigt Kältemittel durch Wärmeabgabe) (!Er ersetzt die elektrische Sicherheitsprüfung)

Rückmeldung: Im Verdampfer wird Wärme aufgenommen; die Druckerhöhung erfolgt im Verdichter.

Welche Reihenfolge entspricht der Fließrichtung ab dem Verdampferausgang? (Verdichter dann Verflüssiger dann Drosselorgan) (!Drosselorgan dann Verdichter dann Verflüssiger) (!Verflüssiger dann Verdampfer dann Verdichter) (!Verdampfer dann Drosselorgan dann Verdichter)

Rückmeldung: Nach dem Verdampfer folgt auf der Sauggasseite der Verdichter, dann die Hochdruckseite zum Verflüssiger.

Was beschreibt latente Wärme beim Phasenwechsel am besten? (Energie zum Ändern des Aggregatzustands) (!Energie ausschließlich zum Erhöhen der Drehzahl) (!Druckanstieg ohne Wärmeübertragung) (!Nur die Temperaturanzeige eines Sensors)

Rückmeldung: Bei einem idealisierten Phasenwechsel kann Energie ausgetauscht werden, ohne die Sättigungstemperatur zu verändern.

Welcher Druck entsteht bei 300 N Kraft auf einer Fläche von 0,002 Quadratmetern? (150 Kilopascal) (!15 Kilopascal) (!600 Kilopascal) (!0,15 Kilopascal)

Rückmeldung: Druck ist Kraft durch Fläche. 300 geteilt durch 0,002 ergibt 150000 Pascal und damit 150 Kilopascal.

Wie viel sensible Wärme muss das Modell aus 10 kg Wasser bei einer Abkühlung um 5 K ungefähr entziehen? (209 Kilojoule) (!20,9 Kilojoule) (!2090 Kilojoule) (!41,8 Kilojoule)

Rückmeldung: Die Modellformel lautet Masse mal spezifische Wärmekapazität mal Temperaturdifferenz.

Wie groß ist die Lufttemperaturdifferenz zwischen 9 Grad Celsius vor und 7 Grad Celsius nach dem Verdampfer? (2 Kelvin) (!16 Kelvin) (!2 Grad Kelvin pro Stunde) (!9 Kelvin)

Rückmeldung: Temperaturunterschiede kannst du in Kelvin ausdrücken; hier sind es 2 K.

Was ist bei 50 Prozent relativer Luftfeuchte richtig? (Die Feuchteangabe bezieht sich auf den Sättigungszustand bei der jeweiligen Temperatur) (!Die Luft besteht zur Hälfte aus flüssigem Wasser) (!Die Lufttemperatur beträgt automatisch 50 Grad) (!Der Taupunkt ist immer null Grad)

Rückmeldung: Relative Feuchte ist temperaturabhängig und keine Angabe eines Volumenanteils von flüssigem Wasser.

Welche Aussage zu einem R und I Fließbild ist korrekt? (Es stellt funktionale Verbindungen und Instrumentierung mit Symbolen dar) (!Es zeigt zwingend alle Rohrlängen maßstabsgetreu) (!Es ersetzt sämtliche Herstellerunterlagen) (!Es beweist automatisch den sicheren Zustand der Anlage)

Rückmeldung: R und I Fließbilder dienen der funktionalen Übersicht; Symbole sind mithilfe einer Legende zu prüfen.

Welche Schlussfolgerung ist aus 25 Türöffnungen und erhöhter Raumtemperatur im Modellfall zulässig? (Eine erhöhte Wärmezufuhr ist eine plausible noch zu prüfende Hypothese) (!Die Ursache ist zweifelsfrei ein defekter Verdichter) (!Alle Fühler sind ohne weitere Prüfung korrekt) (!Die Anlage darf unmittelbar freigegeben werden)

Rückmeldung: Beobachtungen stützen Hypothesen, ersetzen aber keinen Ausschluss anderer Ursachen.

Was ist für Auszubildende im beschriebenen Simulationskurs die korrekte Vorgehensweise? (Messdaten auswerten und offene Prüfungen an qualifizierte Fachkräfte übergeben) (!Eine echte Anlage ohne Freigabe öffnen) (!Kältemittel eigenständig nachfüllen) (!Unter Spannung an ungesicherten Bauteilen messen)

Rückmeldung: Der Kurs trainiert das sichere Analysieren von Daten, nicht gefährliche praktische Eingriffe.

Memory: Bauteil und Begriff zuordnen

Finde zusammengehörige Fachbegriffe und Definitionen. Jeder Begriff erscheint genau einmal.

Verdichter	Erhöht den Druck des Kältemitteldampfes
Verflüssiger	Gibt Wärme an die wärmere Umgebung ab
Verdampfer	Entzieht dem Kühlraum Wärme
Drosselorgan	Senkt das Druckniveau vor der Wärmeaufnahme
Leistungszahl	Verhältnis aus Kühlleistung und Antriebsleistung
Taupunkt	Temperatur bei der die Luft unter gegebenen Bedingungen Sättigung erreicht

Drag-and-drop: Messgrößen und Aussagen

Ordne genau fünf Fachbegriffe den passenden Aussagen zu.

Gesuchter Begriff	Zugehörige fachliche Aussage
Druck	Quotient aus Kraft und Fläche
Temperaturdifferenz	Differenz zwischen zwei Temperaturwerten
Sensible Wärme	Wärmeänderung mit einer Temperaturänderung
Latente Wärme	Energieübertragung bei einem Phasenwechsel
Relative Feuchte	Verhältnis zum temperaturabhängigen Sättigungszustand

Kreuzworträtsel: Fachsprache

Suche zu jeder Umschreibung das passende Fachwort.

Verdampfer	Welches Bauteil nimmt im Kühlkreis Wärme aus dem Kühlraum auf?
Verdichter	Welches Bauteil erhöht den Druck des Kältemitteldampfes?
Verflüssiger	In welchem Bauteil gibt der Dampf Wärme ab und kondensiert?
Drossel	Wie heißt die Druckabsenkung im Kreislauf in einem Wort?
Taupunkt	Wie heißt die Temperatur des beginnenden Tauwasserausfalls?
Feuchte	Welcher Oberbegriff beschreibt den Wasserdampfgehalt der Luft?

LearningApps

Suche interaktive Zuordnungen zu den Fachbegriffen. Prüfe bei jedem fremden Angebot die inhaltliche Richtigkeit; die Suchseite selbst ist keine bestimmte geprüfte Einzelübung.

Lückentext: Den Befund begründen

Setze pro Satz genau ein passendes Wort ein.

Ergänze die Fachbegriffe.

Im Kühlraum nimmt der Wärme auf.

Danach erhöht der den Druck des Kältemitteldampfes.

Die Wärme wird im an die Umgebung abgegeben.

Vor der Wärmeaufnahme reduziert das den Druck.

Der Unterschied zwischen zwei Temperaturen wird in angegeben.

Eine reine Änderung der Stofftemperatur heißt Wärme.

Die relative Luftfeuchte hängt auch von der ab.

Ein auffälliger Messwert begründet zunächst eine und nicht automatisch einen gesicherten Fehler.

Die fachliche Übergabe enthält einen begründeten ohne Maschinenfreigabe.

Offene Aufgaben

Leicht

1. Bauteil-Poster: Erstelle ein A4-Poster mit vier Bauteilen, je einer korrekten Funktion und eingezeichnetem Wärmefluss; nutze nur bereitgestellte Schemata.
2. Begriffslexikon: Erkläre in sechs eigenen Sätzen Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Drosselorgan, Hochdruckseite und Niederdruckseite.
3. Temperaturvergleich: Berechne zu +4 °C Soll die Abweichungen der Anzeigen +7 °C, +8 °C und +9 °C als Kelvin-Werte und notiere eine Einheit pro Ergebnis.
4. Sicheres Kundengespräch: Formuliere eine sachliche Antwort von etwa 70 Wörtern, die Befund, Unsicherheit und zuständige Fachkraft benennt.

Standard

1. Warenabkühlung: Rechne für 20 kg Wasseräquivalent von 15 °C auf 5 °C mit c = 4,18 kJ/(kg·K) Wärme und mittlere Leistung für 30 Minuten aus.
2. Messwertdiagramm: Erstelle aus der Zeitreihe 08:00 bis 10:00 ein Achsendiagramm, kennzeichne den Sollwert und schreibe eine überprüfbare Trendbeschreibung.
3. Schemavergleich: Ordne in zwei verifizierten Darstellungen die vier Hauptbauteile ein und kennzeichne Abweichungen zwischen schematischer und baulicher Darstellung.
4. Klima-Kurzbericht: Vergleiche 24 °C bei 50 % und 20 °C bei 70 % relativer Feuchte, beschreibe den Einfluss der Temperatur und formuliere Grenzen der Vergleichbarkeit.

Schwer

1. Hypothesenmatrix: Erstelle zum Modellfall eine Tabelle mit mindestens drei Fehlerhypothesen, stützenden Beobachtungen, fehlenden Belegen und sicheren nächsten Entscheidungsschritten.
2. Modellleistungszahl: Berechne mit 0,75 kW und einer angenommenen Leistungszahl 2,5 die hypothetische Kälteleistung und diskutiere drei Gründe, warum sie keine reale Messung ersetzt.
3. Qualitätsgesicherte Übergabe: Verfasse ein vollständiges synthetisches Prüfprotokoll samt Datenquellen, Rechenwegen, Risiken und Vermerk „Keine Freigabe“.
4. Transfer Wärmepumpe: Erstelle ein zweiminütiges Erklärvideo oder Storyboard, das den gleichen Kreislauf für Kühlraum und Wärmepumpe erklärt und den jeweiligen Nutzwärmestrom unterscheidet.

Lösungen und fachliche Kriterien der zwölf Aufgaben: Die Beispiele sind Musterkriterien, keine Hinweise zur praktischen Arbeit an Anlagen.

Aufgabe	Erwartetes Musterergebnis und Prüfkriterium
L1	Vier korrekt beschriftete Komponenten und ein schlüssiger Wärmepfad
L2	Sechs unterscheidbare Definitionen; Hochdruck- und Niederdruckniveau nicht als feste Barwerte
L3	Abweichungen +3 K, +4 K und +5 K; richtige Subtraktion und Einheiten
L4	„Die Anzeige liegt über Soll; Ursache unklar; Fachkraft prüft.“ ohne erfundene Betriebsfreigabe
S1	Q = 20 · 4,18 · 10 = 836 kJ; 1 800 s; mittlere Leistung 0,464 kW
S2	Punkte 7, 8, 9 °C; waagerechte Sollwertlinie +4 °C; Trend +2 K in 2 h
S3	Gleiche Funktionsfolge in beiden Bildern, bauliche Anordnung kann anders aussehen
S4	Relative Feuchte ist temperaturabhängig; aus zwei Prozentwerten allein folgt keine exakte Wasserdampfmasse
H1	Türnutzung, Dichtung, Luftzirkulation oder Sensorik als unterscheidbare Hypothesen mit Gegenprüfung
H2	Modell-Q̇0 = 1,875 kW; reale Effekte unter anderem Teillast, zusätzliche Wärmelasten und abweichender Betriebspunkt
H3	Klarer Befund, Rechenanlage, Hypothesen, Alternativen, Verantwortlichkeit und ausdrücklicher Nichtfreigabevermerk
H4	Identische Bauteilprinzipien; Kälteanwendung nutzt Verdampferleistung, Wärmepumpe hauptsächlich Verflüssigerleistung

Lernkontrolle

Übertrage das Gelernte auf neue, rein fiktive Situationen. Bewerte fachliche Herleitung und Begründung, nicht bloß ein Zahlenresultat.

1. Rechenkontrolle: Eine synthetische Ware mit Wasseräquivalent 15 kg kühlt um 6 K ab. Berechne Q bei c = 4,18 kJ/(kg·K) und gib die Einheit an.
2. Einheitenkontrolle: Eine Modellkraft von 500 N wirkt auf 0,005 m². Bestimme p in Pa und kPa und erläutere, warum das nicht automatisch ein Kältemitteldruck ist.
3. Kreislaufkontrolle: Begründe, warum eine Kälteanlage Wärme nach außen abgeben kann, obwohl der Kühlraum kälter als die Umgebung ist.
4. Feuchtekontrolle: Erkläre anhand eines kalten Fensters die Begriffe relative Feuchte, Taupunkt und Kondensation ohne konkrete Messdaten zu erfinden.
5. Befundkontrolle: Zwei Messreihen zeigen dieselbe hohe Raumtemperatur, aber unterschiedliche Türöffnungen. Formuliere zwei alternative Ursachenhypothesen und benenne fehlende Informationen.
6. Übergabekontrolle: Schreibe eine Vier-Satz-Übergabe, die die Grenzen des simulierten Befunds klarstellt und auf eine eigenständige Freigabe verzichtet.

Musterlösungen der Lernkontrolle: 1: 15 · 4,18 · 6 = 376,2 kJ. 2: 500/0,005 = 100 000 Pa = 100 kPa; ein mechanisches Beispiel liefert keinen Anlagenbetriebsdruck. 3: Antriebsarbeit ermöglicht Wärmetransport vom niedrigen zum höheren Temperaturniveau. 4: Kondensation kann auftreten, wenn die Oberflächentemperatur die Taupunkttemperatur erreicht oder unterschreitet. 5: Beispielsweise höhere Wärmelast durch Türen, ein Messfehler oder unzureichender Luftstrom; fehlend sind gleichzeitige Vergleichs- und Zustandsdaten. 6: Sollwert nennen, Istwert belegen, Ursache offenlassen, Prüfung an befugte Fachkraft übergeben.

Lernnachweis

Dein Lernportfolio enthält eine korrekt beschriftete Kreislaufskizze, ein Glossar mit mindestens zehn Fachbegriffen, drei vollständig gerechnete Aufgaben mit Einheiten, ein sauber skaliertes Zeitreihendiagramm, eine Hypothesenmatrix und das Übergabeprotokoll zum Modellfall. Ergänze eine kurze Selbstreflexion: Welche Aussage ist gesichert, welche bleibt eine Vermutung und welche Unterlage bräuchtest du zusätzlich?

Prüfbare Kompetenzkriterien: (1) Bauteile und Energiefluss fachlich korrekt erklären; (2) Angaben in Druck-, Temperatur-, Energie- und Leistungseinheiten sicher umrechnen; (3) Feuchte und Diagrammwerte nur mit Kontext deuten; (4) mindestens zwei Diagnosealternativen nennen; (5) Quellen, Sicherheitsgrenzen und fehlende Freigabeberechtigung dokumentieren. Die Lernprodukte dürfen mit Partnerfeedback und einer Lehrerprüfung verbessert werden. Es werden ausschließlich fiktive Anlagendaten verwendet.

OER und Wikipedia

Normative und berufskundliche Quellen:

• Kultusministerkonferenz – Rahmenlehrplan, Lernfeld 1 (amtliche curricular relevante Quelle, nicht pauschal als frei lizenzierter Text gekennzeichnet).
• BIBB – Berufsausbildungsprofil (amtliche Berufsinformation).
• KälteMechaAusbV – geltende Ausbildungsordnung (amtliche Rechtsquelle).
• Danfoss – How a refrigerator works (Herstellererklärung, nicht als OER lizenziert).
• Danfoss – Produktanimationen (ergänzende technische Darstellung, Rechte beim Anbieter).
• Wikipedia – Kältemaschine und Wikipedia – Luftfeuchtigkeit (weiterführende Artikel, Lizenz- und Versionsangaben der jeweiligen Seite beachten).

Einbindung eines passenden deutschen Wikipedia-Artikels:

Nachgewiesene Bildquellen, Urheber und Nutzungsrechte: Die folgenden Dateinamen wurden mit den jeweiligen Commons-Dateiseiten abgeglichen. Die Angaben zu Bildlizenzen gelten jeweils für das verlinkte Einzelwerk; die Wiedergabe erfolgt ohne Änderung.

Eingebettete Videos und Rechte: Die Videoinhalte bleiben beim jeweiligen Rechteinhaber, sind nicht Teil der OER-Eigenleistung und werden ausschließlich über deren YouTube-Adressen wiedergegeben.

Video	Originalquelle	Anbieter	Einordnung
https://www.youtube.com/watch?v=TRgSc6S1pBg	Kältekreislauf einfach erklärt	Kältebro – Kältetechnik simpel erklärt	Verlinkte Fremdinhalte, keine ausgewiesene freie Nachnutzungslizenz
https://www.youtube.com/watch?v=jMCdrE-4jBI	Kühlschrankgrundlagen	Danfoss Climate Solutions	Verlinkte Fremdinhalte, Rechte beim Anbieter
https://www.youtube.com/watch?v=SVvQ-nWe6fs	Kältekreislauf Klimaanlage	Kälte Eckert / derklimafachmann.de	Verlinkte Fremdinhalte, Rechte beim Anbieter

OER-Eigenanteil: Die textlichen Lernaufträge, erfundenen Tabellen, Rechenfälle und Musterlösungen dieses Kurses sind neu für diese Lernstrecke formuliert. Externe Quellen sind jeweils als Quellen, nicht automatisch als freie Lernmaterialien, gekennzeichnet. Aktualisiere technische Rechts- und Herstellerinformationen vor einem realen Einsatz.

Verknüpfte Lernbereiche

Der Kurs verbindet Naturwissenschaft, Mathematik, technische Kommunikation, Dokumentation, Umweltschutz und berufliche Handlungsfähigkeit.

Berufsportal Kältetechnik Wärmeübertragung und Grundschaltung Druck, Wärme und Leistung Raumklima und Behaglichkeit Technische Kommunikation Sicheres Analysieren Kältekreis in Bildern Kältemittel einordnen

Anschluss an die Ausbildung: Lernfeld 2 vertieft das Herstellen von Anlagenteilen, Lernfeld 3 die Prüfung elektrischer Anlagenteile, Lernfeld 5 die Wartung. Dieses erste Lernfeld schafft die begrifflichen und rechnerischen Grundlagen. Kein hier verlinkter weiterführender Lerninhalt ersetzt die erforderliche praktische Fachaufsicht.

aiMOOC Projekte

Schulfach+

aiMOOCs

aiMOOC Projekte