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Fachübungen 17 – Instandhalten und Entsorgen von kälte- und klimatechnischen Anlagen - Mechatroniker für Kältetechnik

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Einleitung

Du bearbeitest das Lernfeld 17: Instandhalten und Entsorgen von kälte- und klimatechnischen Anlagen im vierten Ausbildungsjahr. Der KMK-Rahmenlehrplan vom 15.03.2007 nennt dafür einen Zeitrichtwert von 80 Unterrichtsstunden. Du sollst Betriebsgrößen bewerten, Wartungen systematisch planen, Störungen eingrenzen, Reparaturentscheidungen begründen, die Demontage vorbereiten und Kunden fachgerecht beraten. Die Ausbildung zum Mechatroniker beziehungsweise zur Mechatronikerin für Kältetechnik dauert regulär 42 Monate und ist laut BIBB ein Monoberuf ohne Fachrichtungen. Die Ausbildungsordnung vom 20.07.2007 trat am 01.08.2007 in Kraft; ihre Abschluss-/Gesellenprüfung umfasst zwei zeitlich getrennte Teile. In Teil 2 werden unter anderem Kundenauftrag, Kälte- und Klimatechnik sowie Wirtschafts- und Sozialkunde geprüft. Der Kurs enthält eigene Übungsfälle, keine Originalprüfungsaufgaben. Prüfe im Einzelfall die aktuellen Informationen deiner zuständigen Kammer.

Sicherheitsgrenze: Alle Zahlen, Betriebsprotokolle, Kundenaufträge und Freigabeangaben auf dieser Seite sind synthetische Unterrichtsdaten. Keine Tabellenentscheidung und kein Quiz ist eine Maschinenfreigabe. Arbeiten an elektrischen Anlagen, druckbeaufschlagten Kältekreisen, brennbaren oder toxischen Kältemitteln, rückzugewinnenden Stoffen und Hebe-/Demontageeinrichtungen dürfen nur von hierzu qualifizierten Personen unter verantwortlicher fachlicher Anleitung und mit einer objektbezogenen Gefährdungsbeurteilung durchgeführt werden. Als Auszubildende analysierst und planst du hier auf Papier beziehungsweise anhand von Simulationen. Herstellerangaben, Sicherheitsdatenblätter, anwendbare Vorschriften und betriebliche Verfahren haben Vorrang.

Lernweg: Erst beschreibst du eine Anlage und erstellst einen Wartungsplan; danach wertest du Messwerte aus, entwickelst prüfbare Fehlerhypothesen, vergleichst Instandsetzung und Außerbetriebnahme und dokumentierst eine umweltgerechte Verwertungskette. Hilfen findest du in Kältetechnik, Instandhaltung, Kompressionskältemaschine, Kältemittel und im Berufsportal Ausbildung – Mechatroniker für Kältetechnik.

Instandhaltung planen und Anlagen verstehen

Instandhaltung, Inspektion, Wartung und Instandsetzung

Instandhaltung umfasst Maßnahmen zum Erhalt beziehungsweise zur Wiederherstellung eines funktionsfähigen Zustands. Inspektion beurteilt den Istzustand; Wartung verzögert den Abbau des vorhandenen Abnutzungsvorrats; Instandsetzung stellt einen definierten Sollzustand wieder her. Verbesserungen können beispielsweise wiederkehrende Störungsursachen vermindern. Vermische Begriffe nicht: Eine Sichtkontrolle ist noch keine abgeschlossene Reparatur und eine Wartung ersetzt keine notwendige Sicherheitsprüfung.

Der erste Blick gilt Auftrag und Dokumentenlage: Anlagenkennzeichnung, Kältemittelart, dokumentierte Füllmenge, Standort, Betriebsstunden, Wartungshistorie, Alarmchronik, Schalt- und Rohrleitungspläne, Herstellergrenzwerte, Prüfnachweise und bestehende Gefährdungsbeurteilung. Teile deine Planung in Vorbereitung, abgesicherte Durchführung durch Berechtigte, Dokumentation, fachliche Abnahme ein. Die genaue Häufigkeit einzelner Kontrollen ergibt sich nicht pauschal aus diesem Lehrtext, sondern aus Anlagenart, geltenden Verpflichtungen und konkreten Hersteller- und Betreiberbedingungen.

Schema: Kompressionskältekreis; die vier Hauptkomponenten bestimmen, an welchen Stellen Betriebsgrößen verglichen werden. Quelle: Wikimedia Commons, Jahobr nach Ilmari Karonen, CC0.

Wartungsplan als Arbeitsprodukt

Ein brauchbarer Wartungsplan nennt Bauteil, Beobachtung/Messgröße, Sollkriterium, Qualifikation, Intervallquelle, Nachweis und Eskalation. Die folgende Tabelle ist ein vollständig fiktives Planungsbeispiel. Sie ersetzt keine rechtsverbindliche Prüffrist und keine Herstellervorschrift.

Prüfobjekt	Informationsquelle und Beispielaufgabe	Entscheidungsregel für den Unterricht	Dokumentation
Wärmeübertrager und Luftweg	Herstellerplan; Sichtzustand und Luftstromtrend aus Historie vergleichen	Bei Auffälligkeit qualifizierte Prüfung/Reinigung veranlassen, keine eigenmächtige Manipulation	Beobachtung, Datum, Foto ohne Personenbezug
Sensorik und Regelung	Trendkurve und Sollwertliste	Plausibilität von Messstelle, Betriebsmodus und Referenz prüfen	Soll-Ist-Tabelle, Alarmprotokoll
Kältemittelkreislauf	Anlagendokumentation, erforderliche Prüf- und Sachkundenachweise	Leckverdacht melden und rechtmäßige Prüfung veranlassen; niemals Stoff ablassen	Prüfauftrag, Mess- und Stoffnachweise
Elektrische Einrichtungen	Schaltplan, Herstellerunterlagen und verantwortliche Elektrofachkraft	Elektrische Sicherheitsbewertung ausschließlich durch zuständige Fachkräfte	Prüfbericht, Freigabestatus
Kondensatführung	Betriebs- und Hygienevorgaben	Auffälligkeiten dokumentieren, geeignete Hygienemaßnahme planen	Mangelbeschreibung und Folgeauftrag

Typische Planungsfehler: Ein Wartungsintervall ohne Quelle erfinden; den geforderten Qualifikationsnachweis ignorieren; nur Messwerte ohne Betriebszustand notieren; ein nicht behobenes Risiko als „erledigt“ abhaken; eine Dichtheitskontrolle mit einer bloßen Sichtprüfung gleichsetzen.

Anlagenzeichnung und Prozesskette

Skizziere aus einem R&I-Fließbild die Reihenfolge Verdampfer → Verdichter → Verflüssiger → Drosselorgan → Verdampfer. Die Drossel ist im idealisierten Prozess näherungsweise isenthalp; die reale Anlage besitzt zusätzliche Druckverluste, Wärmeübertragung und Hilfsenergie. Grenzwerte und Messstellen sind anlagenabhängig.

Zusätzliches englischsprachiges Anlagenschema: Kaboldy, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Fachvideo auf Englisch: „Basic Refrigeration cycle – How it works“, The Engineering Mindset. Lernauftrag: Notiere zu jeder Hauptkomponente eine beobachtbare Messgröße. Das Video dient der Erklärung und nicht als Sicherheitsanweisung.

Betriebsgrößen messen und Daten beurteilen

Messwerte brauchen Bezugspunkte

Für eine belastbare Diagnose werden Messwert, Einheit, Messort, Zeitpunkt, Betriebsmodus, Messunsicherheit und der passende Referenzwert zusammen notiert. Eine einzelne Anzeige sagt selten genug aus. Beispielsweise kann eine verringerte Kälteleistung neben Kältemittelmangel auch durch verschmutzte Wärmeübertrager, ungenügenden Volumenstrom, defekte Fühler oder falsche Regelanforderungen entstehen. Vergleiche daher mehrere unabhängige Beobachtungen und berücksichtige mögliche Messfehler.

Überhitzung ist die gemessene Sauggastemperatur minus zur lokalen Messstelle passende Sättigungstemperatur. Für ein geeignetes reines Kältemittel ergibt sich im synthetischen Beispiel aus 2 °C minus minus 8 °C eine Überhitzung von 10 K. Unterkühlung ist Sättigungstemperatur auf der Flüssigkeitsseite minus gemessene Flüssigkeitstemperatur, beispielsweise 38 °C minus 33 °C gleich 5 K. Achtung: Bei zeotropen Gemischen sind Tau- und Siedepunkt entsprechend der Messaufgabe zu unterscheiden; die vereinfachte Rechnung gilt nicht unbesehen für jeden Stoff.

Fachgrafik eines log-p-h-Diagramms mit R290, TLK Energy GmbH, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0. Sie ist eine visualisierte Prozessdarstellung, keine Arbeitsanweisung für den Umgang mit brennbarem Propan.

Kälteleistung und Leistungszahl berechnen

Bei einem idealisierten stationären Vergleich lässt sich die Verdampfer-Kälteleistung aus Massenstrom und spezifischer Enthalpiedifferenz bestimmen: Q̇₀ = ṁ · (h₁ − h₄). Es gelten ṁ in kg/s und h in kJ/kg, daraus folgt kJ/s = kW. Für den Verdichter ergibt sich bei vereinfachter Betrachtung Ṗ_V = ṁ · (h₂ − h₁). Die kältemittelseitige theoretische Leistungszahl ist ε = (h₁ − h₄)/(h₂ − h₁). Die betriebliche elektrische Leistungszahl über ein definiertes Messintervall lautet dagegen COP_el = gemessene Kälteleistung / gesamte dabei berücksichtigte elektrische Eingangsleistung. Schreibe den Systemrand dazu: Verdichter allein, ganze Kältemaschine oder System inklusive Pumpen und Lüfter sind nicht gleich.

Rechenbeispiel mit rein synthetischen Stoffwerten: ṁ = 0,015 kg/s, h₁ = 400 kJ/kg, h₂ = 435 kJ/kg, h₄ = 250 kJ/kg. Dann Q̇₀ = 0,015 · (400 − 250) = 2,25 kW; theoretische Verdichterleistung Ṗ_V = 0,015 · (435 − 400) = 0,525 kW; theoretische kältemittelseitige Leistungszahl ε = 2,25 / 0,525 = 4,29. Misst ein Simulationsdatensatz für das betrachtete Gesamtaggregat stattdessen 0,75 kW elektrische Aufnahme, so ergibt sich COP_el = 2,25 / 0,75 = 3,00. Der Unterschied ist kein Rechenfehler, sondern zeigt die Bedeutung von Systemgrenzen und realen Verlusten.

Größe	Symbol	Beispiel	Häufiger Fehler
Massenstrom	ṁ	0,015 kg/s	kg/h ungeprüft als kg/s einsetzen
Verdampferdifferenz	h₁ − h₄	150 kJ/kg	falsche Zustandspunkte verwenden
Kälteleistung	Q̇₀	2,25 kW	Wärmeleistung mit elektrischer Leistung verwechseln
Gesamtaufnahme	P_el	0,75 kW	Lüfter und Hilfsaggregate ohne Hinweis ausklammern
Elektrische Leistungszahl	COP_el	3,00	dimensionslose Zahl als Prozent interpretieren

Vergleichsschema: WGisol, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0. Prüfe bei beiden Grafiken, welche Systemgrenzen dargestellt sind.

Diagramme lesen und aus Messreihen Schlüsse ziehen

Vergleiche stets vergleichbare Betriebszustände und nutze Zeitreihen statt Einzelwerte. Beispiel einer simulierten Trendbeobachtung:

Messzeitpunkt	Luft am Verflüssiger: Eintritt	Luft am Verflüssiger: Austritt	Elektrische Aufnahme	Hinweis
Montag	26 °C	35 °C	0,69 kW	Referenz bei vergleichbarer Last
Mittwoch	26 °C	38 °C	0,74 kW	Luftweg laut Foto stärker verschmutzt
Freitag	26 °C	39 °C	0,75 kW	Prüfauftrag zur Wärmeabgabe

Die steigenden Werte können eine Hypothese zur reduzierten Wärmeabgabe stützen; sie sind kein alleiniger Beweis für die Ursache. Es fehlen unter anderem Luftvolumenstrom, tatsächliche Last, Verdampfungs-/Verflüssigungsbedingungen und Sensorprüfung. Zeichne zur Auswertung ein eigenes Liniendiagramm mit Achsen, Einheiten und Messpunkten.

Störungen systematisch eingrenzen und Reparaturen planen

Von der Auffälligkeit zur überprüfbaren Hypothese

Eine systematische Fehleranalyse folgt der gedanklichen Kette Symptom → Betriebszustand sichern und beschreiben → Messdaten prüfen → konkurrierende Ursachen auflisten → sichere Prüfschritte durch Berechtigte planen → Befund bewerten → Maßnahme/Abnahme dokumentieren. Sicherheitsbezogene Auffälligkeiten haben Vorrang vor Energieoptimierung. Ein Alarm darf nicht durch bloßes Quittieren als behoben gelten.

Simuliertes Symptom	Mögliche Hypothesen	Sinnvolle zusätzliche Daten	Nicht zulässiger Kurzschluss
Kälteleistung sinkt	verunreinigter Wärmeübertrager, falscher Volumenstrom, Regelungsproblem, Leckage	Last, Luft-/Wasserstrom, Sensorvergleich, Historie	„Es fehlt sicher Kältemittel.“
Häufige Verdichterstarts	Regelparameter, zu geringe Last, defekte Fühler, Schutzfunktionen	Schalthistorie, Sollwerte, Fühlerplausibilität	Schutzschalter überbrücken
Hoher Energiebedarf	Wärmeabgabe erschwert, unpassende Sollwerte, geänderte Last	vergleichbare Last und Jahresdaten	allein anhand eines Stromwerts einen Defekt festlegen
Druckabfall über Filtertrockner	mögliche Verschmutzung, Messfehler, ungeeigneter Betriebszustand	freigegebene Messung, Temperaturvergleich, Wartungshistorie	Kältekreis ohne Fachfreigabe öffnen

Ein Filtertrockner dient dem Rückhalt von Partikeln und Restfeuchte; ein zugesetzter Filter kann zusätzlichen Druckverlust hervorrufen. Ein Schauglas mit Blasen beweist für sich keinen Kältemittelmangel. Ein elektrisches Messsignal kann wegen Sensorplatzierung, Kalibrierung oder Kommunikationsproblemen unplausibel sein.

Symbol für die Dokumentation von Wärmeübertragern: Snipre, Wikimedia Commons, gemeinfrei.

Erklärvideo auf Englisch: The Engineering Mindset zur Funktion elektronischer Expansionsventile. Achte auf den Hinweis des Herausgebers zu einer Korrektur in der Originalbeschreibung; prüfe die dargestellten Regelwirkungen kritisch.

Reparaturauftrag und Nachweis der Wirksamkeit

Ein vollständiger Reparaturplan enthält Ausgangsbefund, Gefährdungsbeurteilung, erforderliche Fachkunde, Komponenten- und Ersatzteilprüfung, Lieferfähigkeit, Verantwortlichkeiten, sichere Abfolge nach Herstellerunterlagen, Qualitätsmerkmale und nachfolgende Funktions-/Sicherheitsnachweise. Dieser Kurs gibt keine operativen Ventilstellungen, elektrischen Schalthandlungen, Druckwerte für Eingriffe oder Freigabesequenzen vor. Diese sind ausschließlich objekt- und personenabhängig durch qualifizierte Fachkräfte festzulegen.

Betriebswirtschaftliches Beispiel: Sinkt bei gleicher abgegebener Kälteleistung und gleicher betrachteter Betriebsdauer die simulierte elektrische Aufnahme nach einer fachgerecht abgenommenen Maßnahme von 0,75 auf 0,60 kW, vermindert sich die Aufnahmeleistung um 20 %. Für 1600 vergleichbare Betriebsstunden ergibt sich eine theoretische Einsparung von (0,75 − 0,60) kW · 1600 h = 240 kWh. Bei angenommenen 0,30 €/kWh wären dies 72 € pro Jahr. Diese Modellrechnung gilt nur bei unveränderter Nutzlast und Betriebszeit; reale Anlagen können abweichen.

Rückgewinnung, Demontage und Stoffstrommanagement

Rechtliche Einordnung zum Stand Oktober 2026

Die Verordnung (EU) 2024/573 ersetzt seit März 2024 das frühere F-Gase-Regelwerk (EU) 517/2014. In Deutschland ist nach Angaben des Umweltbundesamtes am 17.04.2026 eine neue Chemikalien-Klimaschutzverordnung zur Durchführung der EU-Verordnung in Kraft getreten. Betreiberpflichten, Rückgewinnung und Sachkunde sind deshalb gegen den aktuellen Rechtsstand und die konkreten Stoffe/Anlagen zu prüfen. Nach Artikel 8 der EU-Verordnung ist die Rückgewinnung fluorierter Treibhausgase aus den erfassten Kälte- und Klimaanlagen zu sichern; anschließend kommen je nach Stoff und Bedingungen Recycling, Aufarbeitung oder Zerstörung in Betracht. Niemals vorsätzlich in die Atmosphäre ablassen. Auch nichtfluorierte Kältemittel wie R290, CO₂ oder Ammoniak können erhebliche Brand-, Druck- oder Gesundheitsgefahren besitzen; ihre Anforderungen dürfen nicht ungeprüft aus F-Gas-Vorschriften abgeleitet werden.

Begriffe: Rückgewinnung ist die Entnahme und Sammlung für die weitere rechtmäßige Behandlung. Recycling bezeichnet eine einfachere Wiederverwendung nach grundlegender Reinigung; Aufarbeitung (Reclamation) ist die weitergehende Behandlung bis zu einer festgelegten Qualität; Zerstörung ist eine geeignete Behandlung zur endgültigen Beseitigung des Stoffes. Die zulässige Route wird nicht durch Bauchgefühl entschieden, sondern anhand Identität, Reinheit, Stoffrecht und befugter Annahmestelle.

Massenbilanz und Klimawirkung

Für eine rein rechnerische Abschätzung gilt t CO₂-Äquivalent = kg Kältemittel · GWP / 1000. Das GWP bezieht sich auf den angegebenen Bezugszeitraum und muss zur passenden Rechts-/Datenquelle gehören; die folgende Zahl ist ausdrücklich ein fiktiver Rechenparameter. Bei 2,40 kg Modellkältemittel und einem GWP von 1500 ergeben sich 3,60 t CO₂-Äquivalent. Werden bei einer simulierten Stilllegung 2,25 kg dokumentiert zurückgewonnen, beträgt die Differenz zur angegebenen früheren Füllmenge 0,15 kg oder 6,25 %. Das ist noch kein Nachweis einer Emission: Restmengen, vorangegangene Wartungen, Mess- und Dokumentationsunsicherheiten sind zu klären. Nur fachlich abgesicherte Bestands- und Stoffbilanzen können Aussagen über Verluste tragen. Ein GWP sagt für sich nichts über Toxizität, Entflammbarkeit oder sichere Handhabung.

Geordnete Demontage und getrennte Entsorgungswege

In einem Demontagekonzept werden vor Eingriffen Anlagenzustand, Stoffe, Gefährdungen, zuständige Fachpersonen, Verkehrs- und Transportwege, geeignete Gebinde/Etikettierung sowie Annahmebelege geklärt. Die praktische sichere Trennung oder Entnahme findet nur durch befugte Personen nach gültigen Vorschriften und Betriebsanweisungen statt.

Stoff- oder Bauteilgruppe	Dokumentationsziel	Mögliche fachlich zu prüfende Weitergabe
Kältemittel	Identität, Menge, Behälterbezug, zuständiger Betrieb	befugte Rücknahme/Aufarbeitung/geeignete Behandlung
Kältemaschinenöl	Ölart, mögliche Kontamination, Menge	zugelassene Sammel- und Entsorgungskette
Kälteträgerflüssigkeit	Zusammensetzung und Kennzeichnung	geeignete stoffbezogene Verwertung/Entsorgung
Elektrobauteile und Regelgeräte	Bauteilart, mögliche schadstoffhaltige Komponenten	regelkonformer Elektroaltgeräte- beziehungsweise Fachentsorgungsweg
Metalle und Wärmeübertrager	Material und Schadstofffreiheit	getrennte Wiederverwendung oder Recycling
Dämmstoffe	Materialtyp, gegebenenfalls schadstoffbezogene Einstufung	getrennte, entsprechend eingestufte Behandlung

Bauteilfoto als Grundlage für eine Trenn- und Wiederverwendungsanalyse: RomanM82, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Industrie-Informationsvideo „Rücknahmeprozess gebrauchter Kältemittel“ der Westfalen Gruppe, 2021. Unterscheide fachliche Aussage und kommerzielles Eigeninteresse; prüfe die aktuelle rechtliche Einordnung unabhängig über das Umweltbundesamt.

Kundenberatung und dokumentierte Übergabe

Eine gute Beratung vermeidet vorschnelle Schuldzuweisungen: Erkläre Befunde in einfacher Sprache, zeige Risiken und Unsicherheiten, lege fachlich begründete Handlungsoptionen mit Kosten und Umweltfolgen offen und unterscheide Empfehlung, Auftrag, Fachfreigabe und tatsächlichen Abschluss. Für einen Stilllegungsfall enthält die Übergabe einen Bericht zum Anlagenzustand, relevante Stoffnachweise, getrennte Entsorgungsbelege, Angaben zu verbliebenen Anlagenkomponenten und die Dokumentation ausstehender Verantwortlichkeiten. Eine „Freigabe“ in der Unterrichtsaufgabe ist nur ein Platzhalter und berechtigt zu keiner realen Handlung.

Berufstypischer Modellfall mit Musterlösung

Kundenauftrag: Kühlraum Nord, ausschließlich simuliert

Auftrag: Ein fiktiver Handwerksbetrieb soll für einen Kühlraum die Ursachen eines erhöhten Strombedarfs eingrenzen, eine wirtschaftliche Maßnahme bewerten und alternativ die geordnete Außerbetriebnahme vorbereiten. Es liegen keine personenbezogenen Daten und keine echten Freigaben vor.

Modellgröße	Datenwert oder Beobachtung
Nennfüllmenge laut alter Dokumentation	2,40 kg Kältemittel X; GWP = 1500 nur als Rechenannahme
Simulierter Massenstrom und Enthalpien	0,015 kg/s; h₁ = 400, h₂ = 435, h₄ = 250 kJ/kg
Gemessene elektrische Gesamtaufnahme	0,75 kW vor und angenommen 0,60 kW nach einer fachgerecht geprüften Verbesserung
Jährlich vergleichbare Laufzeit	1600 h; Strompreis 0,30 €/kWh
Verdampfungstemperatur bezogen auf Messstelle	−8 °C
Sauggastemperatur an passender Messstelle	+2 °C
Verflüssigungstemperatur bezogen auf Messstelle	+38 °C
Flüssigkeitsleitungstemperatur	+33 °C
Beobachtung und Störungsarchiv	Verschmutzung dokumentiert; 4 von 10 früheren Meldungen betrafen den Luftweg, 3 Kondensat, 2 Sensorik, 1 Kältekreis
Alternative Stilllegungsrechnung	2,25 kg später dokumentiert zurückgewonnen, Identität und Restmengen fachlich nachzuprüfen

Auftragsprodukte: (A) Zustands- und Fehlerhypothesenblatt; (B) nachvollziehbares Rechenprotokoll; (C) Reparatur- oder Optimierungsvergleich; (D) Entsorgungsplan mit Stoffstromtabelle; (E) verständlicher Kundenbericht. In dieser Übung werden keine realen Messgeräte, elektrischen Leiter, Stoffe oder Druckanlagen bedient.

Musterarbeitsprodukt A: Diagnose und Prüfplanung

Symptom: Stromaufnahme in vergleichbarem Betrieb erhöht; verschmutzter Luftweg und historische Häufung stützen die Hypothese „Wärmeabgabe beeinträchtigt“. Alternativen: geänderte Last, unplausibler Fühler, falscher Sollwert, unzureichender Volumenstrom, Kältekreisproblem. Geplante Nachweise: Vergleich unter gleicher Last, validierte Temperatur- und Luftstromdaten, Regelungstrend, Sichtdokumentation, erforderliche elektrische und kältemittelbezogene Prüfungen nur durch qualifizierte Fachkräfte. Entscheidungsregel: Ohne nachvollziehbare Befunde keine Teilebestellung und keine Stoffmengenänderung. Der Befund „verschmutzt“ wird nicht allein aus einer Verbrauchszahl abgeleitet.

Musterarbeitsprodukt B: Rechnung

Überhitzung: 2 − (−8) = 10 K. Unterkühlung: 38 − 33 = 5 K. Kälteleistung: 0,015 · (400 − 250) = 2,25 kW. Theoretische Verdichterleistung: 0,015 · (435 − 400) = 0,525 kW. Theoretische Leistungszahl: 2,25 / 0,525 = 4,29. Elektrische Leistungszahl vor der modellierten Maßnahme: 2,25 / 0,75 = 3,00. Elektrische Leistungszahl danach bei gleicher Kälteleistung: 2,25 / 0,60 = 3,75. Energieeinsparung: 0,15 · 1600 = 240 kWh/Jahr; Stromkosteneinsparung: 240 · 0,30 = 72 €/Jahr. Die angenommene Leistungszahl steigt relativ um 25 %, die elektrische Aufnahme sinkt um 20 %. Klimawirkungsindikator der dokumentierten Füllmenge: 2,40 · 1500 / 1000 = 3,60 t CO₂-Äquivalent. Mengenabweichung im Alternativfall: 2,40 − 2,25 = 0,15 kg, relativer Anteil 0,15 / 2,40 · 100 = 6,25 %. Aus der Differenz allein darf kein Leck oder tatsächlicher Emissionsvorgang behauptet werden.

Musterarbeitsprodukt C: Maßnahme und Entsorgungskonzept

Option Instandhaltung: eine qualifizierte Fachkraft prüft die Hypothese, plant eine sichere Verbesserung des Wärmeübergangs nach Herstelleranforderung, dokumentiert den Ist-/Sollvergleich und übernimmt erst danach die fachlich zulässige Abnahme. Bei 72 € modellierter Jahresentlastung muss eine Investition zusätzlich gegen tatsächliche Arbeits-, Material-, Stillstands- und Risikokosten beurteilt werden. Option Stilllegung: vor einer Demontage alle Stoffströme, Rückgewinnungszuständigkeit, Identität des Stoffes, Annahmestellen, Nachweise und Transportvorgaben dokumentieren. Im Unterrichts-Stoffstromblatt stehen: „Kältemittel X: 2,25 kg Rückgewinnung dokumentiert, Abweichung klären“, „Öl: Menge noch unbekannt – Analysen-/Entsorgungsweg festlegen“, „Wärmeübertrager: Wiederverwendung nur nach Eignungsprüfung“, „Elektrobauteile und Dämmung: separat einstufen“. Es gibt keine fingierte Entsorgungsquittung und keine realweltliche Betriebsfreigabe.

Beispiel-Kundentext: „Wir haben in einer simulierten Auswertung eine auffällige Wärmeabgabe und einen erhöhten Energiebedarf festgestellt. Die Ursache muss anhand vergleichbarer Betriebsdaten und vorgeschriebener Prüfungen abgesichert werden. Bei unveränderter Leistung und Laufzeit würde das angenommene Verbesserungsziel rund 240 kWh und 72 € pro Jahr einsparen. Falls die Anlage außer Betrieb genommen wird, ist die rückverfolgbare Rückgewinnung des Kältemittels und die getrennte Entsorgung weiterer Stoffe durch berechtigte Unternehmen zu organisieren. Eine tatsächliche Freigabe ist nicht Teil dieser Unterrichtsübung.“

Fachliches Bewertungsraster für den Modellfall

Kriterium	Volle Erfüllung	Teilweise Erfüllung	Punkte
Daten und Diagnoselogik	mindestens drei plausible Ursachen und überprüfbare Gegenproben, sauberer Umgang mit Unsicherheit	nur einzelne Ursachen oder fehlende Vergleichsbasis	0–5
Fachrechnung und Einheiten	sämtliche Enthalpie-, Leistungs-, Energie-, Kosten- und Massenrechnungen korrekt mit Rechenwegen	überwiegend richtig, aber mit kleinen Umrechnungsfehlern	0–6
Gefährdungs- und Rechtsbewusstsein	Qualifikation, F-Gas-Rechtsstand, Nichtfreigabe und Stofftrennung richtig berücksichtigt	einzelne Pflichten oder Grenzen übersehen	0–5
Arbeitsplanung und Nachweisführung	klare Zuständigkeiten, nachvollziehbarer Ablauf, Befund- und Belegliste	unsystematische Reihenfolge oder Dokumentationslücken	0–4
Kundenberatung und Transfer	verständliche, abgewogene Empfehlung mit nachvollziehbaren Grenzen	nur technische Zahlen ohne Entscheidungskontext	0–4

Gesamt: 24 Punkte. Für diesen Unterrichtsfall: 22–24 sehr sicher, 18–21 sicher, 13–17 teilweise sicher, 0–12 wesentliche Überarbeitung nötig. Das Raster ist kein Kammer-Prüfungsschlüssel. Eine Lösung kann fachlich anders formuliert und dennoch vollwertig sein, wenn Sicherheitsgrenzen, Nachweise und Rechenwege stimmen.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz: Fachwissen und Anwendung

Wähle bei jeder Frage die eine zutreffende Aussage. Nach den zehn Fragen findest du eine eigene fachliche Rückmeldungsübersicht.

Welche Angabe ist für einen prüffähigen Wartungsplan unverzichtbar? (Ein Sollkriterium mit Quelle und vorgesehener Dokumentation) (!Eine nur mündlich überlieferte unveränderliche Pauschalfrist) (!Eine Liste ungeprüfter Vermutungen ohne Verantwortlichkeiten) (!Die Aussage dass nach Sichtprüfung jede Sicherheitsprüfung entfällt)

Was beschreibt eine Inspektion im Rahmen der Instandhaltung? (Den Istzustand ermitteln und beurteilen) (!Unabhängig vom Befund jedes Bauteil austauschen) (!Den Kältemittelinhalt ungeprüft verändern) (!Die Betriebssicherheit allein durch Quittieren bestätigen)

Welche Überhitzung ergibt sich bei einer Sättigungstemperatur von minus acht Grad und Sauggas plus zwei Grad? (Zehn Kelvin) (!Sechs Kelvin) (!Minus zehn Kelvin) (!Achtzehn Kelvin)

Welche Kälteleistung folgt aus 0,015 Kilogramm pro Sekunde und 150 Kilojoule pro Kilogramm? (2,25 Kilowatt) (!0,225 Kilowatt) (!22,5 Kilowatt) (!150 Kilowatt)

Warum ist ein niedriger Saugdruck allein keine sichere Leckdiagnose? (Weil Last Volumenstrom Regelung und Messbedingungen ebenfalls wirken) (!Weil ein Druckwert grundsätzlich keine physikalische Bedeutung hat) (!Weil alle Kälteanlagen stets denselben Saugdruck besitzen) (!Weil bei einem Leck nie eine Temperaturänderung auftritt)

Wie hoch ist der elektrische COP bei 2,25 Kilowatt Kälteleistung und 0,75 Kilowatt Gesamtaufnahme? (Drei) (!Null Komma drei drei) (!Vier Komma zwei neun) (!Dreißig)

Was folgt unmittelbar aus einer Rückgewinnungsmenge unter der früher dokumentierten Füllmenge? (Eine Mengenabweichung muss geprüft und dokumentiert werden) (!Es ist damit zweifelsfrei eine Emission genau dieser Differenz bewiesen) (!Das Kältemittel darf ohne weiteren Nachweis beliebig abgegeben werden) (!Es besteht kein Bedarf an einer Stoffbilanz)

Welche Regelung ist im Oktober 2026 der maßgebliche EU-Rahmen für fluorierte Treibhausgase? (Verordnung der Europäischen Union 2024 Schrägstrich 573) (!Die aufgehobene Verordnung 517 von 2014 als alleiniger aktueller Rahmen) (!Eine betriebsinterne Empfehlung ohne Rechtswirkung) (!Eine ausschließlich auf Elektroaltgeräte bezogene Produktnorm)

Was gehört in einen geordneten Stilllegungsplan? (Getrennte Stoffströme geeignete Annahmewege und nachvollziehbare Belege) (!Das gleichzeitige Vermischen aller Stoffe in einem Sammelbehälter) (!Die unkontrollierte Freisetzung des Kältemittels) (!Das Weglassen der Angaben zum vorhandenen Kältemittel)

Welche Aussage zur Energieeinsparung ist rechnerisch richtig? (0,15 Kilowatt Minderaufnahme über 1600 Stunden ergeben 240 Kilowattstunden) (!0,15 Kilowatt Minderaufnahme ergeben immer 240 Kilowatt) (!Die Leistungszahl steigt genau um denselben Prozentsatz wie die Leistung sinkt) (!Ein Strompreis verändert die physikalische Kälteleistung)

Fachliche Rückmeldungen und Begründungen:

Wartungspläne sind nur kontrollierbar, wenn Sollzustand, Verantwortlichkeit und Belegquelle bekannt sind.
Die Inspektion stellt Befunde fest; Wartung und Instandsetzung sind andere Tätigkeiten.
Temperaturdifferenzen werden in Kelvin angegeben; 2 − (−8) = 10.
Kilogramm pro Sekunde mal Kilojoule pro Kilogramm ergibt Kilojoule pro Sekunde und damit Kilowatt.
Niedriger Saugdruck kann mehrere betriebliche Ursachen haben; erst zusätzliche Daten sichern die Eingrenzung.
Die elektrische Leistungszahl ist der Quotient aus Nutzkälteleistung und betrachteter elektrischer Leistung.
Die Mengendifferenz ist eine Prüfspur; ohne vollständige Bilanz ist keine Emission nachgewiesen.
Der aktuelle Rahmen ist die EU-Verordnung 2024/573; nationale Konkretisierungen und Sachkunde sind mitzudenken.
Stoffströme müssen getrennt erfasst und legalen Behandlungswegen zugeordnet werden.
Leistung mal Zeit ist Energie: 0,15 · 1600 = 240; Prozentänderungen von Leistung und COP haben verschiedene Bezugsgrößen.

Memory: Fachbegriff und Erklärung

Finde jeweils zwei zusammengehörige Karten. Jeder Begriff und jede Definition kommen nur einmal vor.

Wartungsplan	Dokument mit Maßnahmen, Zuständigkeiten und Prüfkriterien
Überhitzung	Differenz zwischen Sauggastemperatur und lokaler Sättigungstemperatur
Unterkühlung	Temperaturabstand der Flüssigkeit unter der zugehörigen Sättigungstemperatur
Rückgewinnung	Entnahme und Sammlung von Kältemittel zur weiteren Behandlung
Leistungszahl	Verhältnis von nutzbarer Kälteleistung zur betrachteten Leistungsaufnahme
Stoffstromnachweis	Rückverfolgbare Dokumentation von Art, Menge und Weitergabe eines Materials

Drag-and-drop: Planungsbegriffe zuordnen

Ordne die fünf textlichen Begriffe den zugehörigen Beschreibungen zu.

Gesuchter Fachbegriff	Beschreibung
Inspektion	Zustandsprüfung mit protokolliertem Istbefund
Instandsetzung	Wiederherstellung der geforderten Funktion nach Fehlerursache
Dichtheitsprüfung	Fachgerechte Beurteilung eines möglichen Stoffaustritts
Aufarbeitung	Weitergehende Behandlung eines zurückgewonnenen Kältemittels zu festgelegter Qualität
Kundenübergabe	Erläuterung der Ergebnisse und Aushändigung relevanter Nachweise

Kreuzworträtsel: Wichtige Begriffe

Trage jeweils das gesuchte Einzelwort ohne Leerzeichen ein.

Wartungsplan	Welches Dokument ordnet regelmäßige Instandhaltungsmaßnahmen und ihre Nachweise?
Dichtheit	Welche Eigenschaft beschreibt das Ausbleiben eines unerwünschten Stoffaustritts?
Überhitzung	Wie heißt die Temperaturdifferenz von Sauggas zu zugehöriger Sättigung?
Filtertrockner	Welches Bauteil bindet Restfeuchte und hält Partikel zurück?
Rückgewinnung	Wie heißt die gezielte Entnahme und Sammlung eines Kältemittels?
Entsorgung	Wie heißt der regelkonforme Umgang mit nicht weiter verwendbaren Abfällen?

LearningApps: Weitere Übungen suchen

Die folgende eingebettete LearningApps-Suche zeigt themenbezogene Drittanbieterübungen. Suche nach Aufgaben zu Instandhaltung und Kältemittelrückgewinnung und prüfe fachliche Richtigkeit, Jahr der Rechtsaussagen und Urheberhinweise selbst; konkrete Treffer werden hier nicht als geprüft ausgegeben.

Lückentext: Ablauf eines verantwortbaren Serviceauftrags

Ergänze die Fachbegriffe. Jeder Satz enthält höchstens eine Lücke.

Zu Beginn eines Serviceauftrags klärst du zuerst den

.

Der dokumentierte Istzustand entsteht durch eine

.

Eine geplante Maßnahme zum Erhalt der Funktionsfähigkeit heißt

.

Die Wiederherstellung der geforderten Funktion heißt

.

Beim Vergleich von Sauggas und lokaler Sättigung wird die

ermittelt.

Der Quotient aus Kälteleistung und elektrischer Leistungsaufnahme heißt

.

Aus einzelnen Messwerten entwickelst du zunächst eine überprüfbare

.

Vor Stoffarbeiten ist die erforderliche

nachzuweisen.

Das Entnehmen und Sammeln von Kältemittel nennt man

.

Ein Anlieferungsbeleg unterstützt die

.

Bei jeder dokumentierten Abweichung beschreibst du die bestehende

.

Dem Kunden erklärst du die fachlich begründete

.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben als Text, Tabelle, Diagramm, beschriftete Skizze oder kurzer Screencast. Keine Aufgabe erfordert praktische Arbeiten an einer realen Anlage; für Vorführungen gelten die Anweisungen qualifizierter Ausbildender.

Leicht

Wartungsplan: Erstelle eine einseitige Tabelle mit fünf Wartungs- oder Inspektionspunkten, ihren Nachweisen und den Quellen der Prüfkriterien. Lösungskriterium: Fachbegriff, Verantwortlichkeit und dokumentierbares Ergebnis sind getrennt.
Kompressionskältemaschine: Zeichne die vier Hauptkomponenten und beschrifte den Kältemittelfluss, Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe. Musterprodukt: beschriftetes Blockschema, keine Ventilbedienungsanleitung.
Überhitzung: Rechne für drei künstliche Wertepaarungen die Temperaturdifferenz aus und gib Kelvin an. Musterlösung für −8 °C zu +2 °C: 10 K; beschreibe die Messortbedingung.
Abfalltrennung: Ordne Kältemittel, Maschinenöl, Kupfer, Elektrogeräte und Dämmstoffe einer getrennten Nachweis- und Weitergabekette zu. Kriterium: keine unzulässigen pauschalen Entsorgungsbehauptungen.

Standard

Fehlerdiagnose: Erstelle aus der simulierten Trendtabelle mindestens drei konkurrierende Ursachen mit einem prüfbaren Datenbedarf und einem Ausschlusskriterium. Musterprodukt: Hypothesenmatrix.
Leistungszahl: Berechne aus den Enthalpiedaten des Modellfalls Kälteleistung, theoretische Verdichterleistung und elektrischen COP. Ergebnis: 2,25 kW, 0,525 kW und 3,00 mit unterschiedlichen Systemgrenzen.
Kundenberatung: Formuliere einen fachlich korrekten Kundenbrief mit Befund, Unsicherheit, sicherer nächster Maßnahme und zwei Optionen. Kriterium: keine fingierte Anlagenfreigabe.
Kältemittelrückgewinnung: Erstelle einen dokumentarischen Stoffstromplan für die Stilllegungsoption. Musterprodukt: Liste mit Stoffbezeichnung, Menge, offenem Prüfpunkt, zuständiger Fachstelle und Nachweis.

Schwer

Instandhaltungsstrategie: Entwickle für zehn fiktive Störmeldungen eine Pareto-Auswertung und leite einen priorisierten Wartungsplan mit Wirtschaftlichkeits- und Risikobegründung ab. Kriterium: Häufigkeit nicht mit Gefährdungsgrad verwechseln.
Wirtschaftlichkeit: Vergleiche eine fiktive Reparaturinvestition von 210 € mit 72 € modellierter jährlicher Stromersparnis, berechne die einfache statische Amortisation und diskutiere mindestens vier Grenzen. Musterlösung: rund 2,92 Jahre bei konstanten Voraussetzungen.
Kältemittel: Bewerte die 0,15 kg Mengenabweichung und 3,60 t CO₂-Äquivalent des Modellfalls. Trenne mathematische Aussage, Hypothese, erforderliche Stoffnachweise und tatsächliche Emissionsbehauptung.
Lebenszyklusanalyse: Erarbeite eine Entscheidungsvorlage „Reparieren, optimieren oder fachgerecht stilllegen“ mit mindestens sechs Kriterien und einem eigenen Bewertungsraster. Musterprodukt: gewichtet begründete Matrix mit offengelegter Unsicherheit.

Lernkontrolle

Begründe deine Ergebnisse nachvollziehbar und vergleiche sie anschließend mit den Bewertungsmerkmalen.

Diagnosematrix: Ein Sensor meldet einen auffällig hohen Verflüssigungswert; die Kälteleistung sinkt. Nenne drei alternative Erklärungen, je einen unabhängigen Gegencheck und die Sicherheitsgrenze. Erwartet: keine eindeutige Diagnose aus einem Einzelwert.
Fachrechnen: Eine Simulationsmaschine liefert 3,6 kW Kälteleistung bei 1,2 kW elektrischer Gesamtaufnahme. Berechne COP_el und erläutere den Systemrand. Musterlösung: 3,0 dimensionslos.
Energiebilanz: Die elektrische Leistungsaufnahme sinkt bei vergleichbarer Last um 0,10 kW für 1800 h. Rechne die Energieersparnis und bei 0,28 €/kWh den Kostenwert aus. Musterlösung: 180 kWh und 50,40 €; Annahmen nennen.
Klimawirkung: Eine fiktive Dokumentation nennt 3,0 kg bei GWP 1200. Berechne das CO₂-Äquivalent und erkläre, warum dies nicht die tatsächlich emittierte Menge ist. Musterlösung: 3,6 t CO₂-Äquivalent als Bestandsindikator.
Rückgewinnung: Ein Stilllegungsbogen enthält nur „Kältemittel entsorgt“. Erläutere mindestens fünf fehlende Angaben für einen plausiblen Stoffstromnachweis einschließlich Befugnis und Empfänger.
Kundenauftrag: Priorisiere aus den simulierten Störungen Luftweg, Kondensat und Sensorik; begründe, weshalb die statistisch häufigste Ursache nicht automatisch die gefährlichste ist.
Prüfungsstruktur: Ordne eine dokumentierte Fehlersuche mit Kundenkommunikation den Ausbildungs- und Prüfungszielen zu, ohne Originalaufgaben oder ungeprüfte Kammertermine zu behaupten.

Selbstkontrollraster: Fachbegriffe präzise (0–4), Rechenweg und Einheiten (0–4), begründete Gegenhypothesen (0–4), Recht/Sicherheit (0–4), Dokumentation und Transfer (0–4). Maximal 20 Lernkontrollpunkte. Überarbeite eine Aufgabe, wenn die Sicherheitsgrenze fehlt – auch dann, wenn die Rechnung richtig ist.

Lernnachweis

Deine digitale Lernmappe enthält (1) eine beschriftete Anlagen- und Messstellenskizze, (2) einen Wartungsplan mit Quellenangaben, (3) eine simulierte Messwert-/Diagrammauswertung, (4) ein Fehlerhypothesenblatt, (5) vollständige Rechenwege und Einheiten, (6) einen Reparatur-/Stilllegungsvergleich, (7) ein Stoffstromblatt mit offenen Nachweispunkten, (8) einen verständlichen Kundenbrief und (9) die reflektierte Selbstbewertung. Sämtliche Materialien nutzen Fantasiedaten. Exzellente Arbeiten trennen Messbefund, Schlussfolgerung, Unsicherheit, fachliche Maßnahme und rechtliche Zuständigkeit. Sie können eine kritische Rückfrage formulieren, Fachwissen auf eine andere Anlagenart übertragen und ihre Grenzen begründen. Ein Foto einer echten Anlage ist nicht nötig.

Muster einer abschließenden Reflexion: „Ich kann 2,25 kW Kälteleistung aus den angegebenen Zustandspunkten ableiten. Der simulierte Stromverbrauch ist wegen der gewählten Systemgrenze höher als die theoretische Verdichterleistung. Ich vermute eine verringerte Wärmeabgabe, würde aber andere Ursachen gezielt prüfen lassen. Im Rückgewinnungsbogen bezeichne ich die Mengenabweichung als Klärungsbedarf, nicht als nachgewiesenen Stoffverlust. Für echte Arbeiten brauche ich befugte Fachkräfte und gültige Nachweise.“

OER und Wikipedia

Fachliche und rechtliche Ausgangsquellen, geprüft für die Kursredaktion am 29.10.2026:

KMK-Rahmenlehrplan Mechatroniker/-in für Kältetechnik, besonders Lernfeld 17 auf Seite 25.
BIBB-Berufsprofil, Ausbildungsdauer, Monoberuf, Ausbildungsordnung.
Ausbildungsordnung Mechatroniker/-in für Kältetechnik vom 20.07.2007, einschließlich Struktur der Abschluss-/Gesellenprüfung.
Umweltbundesamt: EU-Verordnung 2024/573 über fluorierte Treibhausgase.
Umweltbundesamt: Nationale Regelungen, Aktualisierung Oktober 2026.
Umweltbundesamt: Rückgewinnung.
TWK Karlsruhe: Ausbildungsinhalte Service und Fehlersuche als fachliche Themenübersicht; kein OER-Lizenzversprechen für diesen Fremdtext.
Wikipedia: Kompressionskältemaschine, als Einstieg in das technische Grundprinzip, Fakten und Rechtslage stets durch Primärquellen ergänzen.

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Eingebundene Datei	Nachweis der Quelle	Urheber	Lizenz oder Rechtehinweis
File:Kompressorkuehlschrank.svg	Wikimedia Commons	Jahobr, nach Ilmari Karonen	CC0 1.0
File:Refrigerator-cycle1.svg	Wikimedia Commons	Kaboldy	CC BY-SA 3.0
File:Log ph Diagram.png	Wikimedia Commons	TLK Energy GmbH	CC BY-SA 4.0
File:Vapor Compression Cycle.png	Wikimedia Commons	WGisol	CC BY-SA 4.0
File:Plate heat exchanger.svg	Wikimedia Commons	Snipre	Gemeinfrei laut Dateiseite
File:Plate heat exchanger - dismantled pic01.jpg	Wikimedia Commons	RomanM82	CC BY-SA 4.0

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Eingebettete Video-URL	Quelle	Herausgeber	Rechte und Nutzung
https://www.youtube.com/watch?v=Uv3GfEQhtPE	Original-Fachbeitrag	The Engineering Mindset / Paul Evans	YouTube-Einbettung, Rechte beim Herausgeber
https://www.youtube.com/watch?v=LqUEIMl6bBM	Originalvideo zu elektronischen Expansionsventilen	The Engineering Mindset	YouTube-Einbettung, Rechte beim Herausgeber
https://www.youtube.com/watch?v=IquEmDLWbQc	Originalvideo Rücknahmeprozess	Westfalen Gruppe	YouTube-Einbettung, Rechte beim Herausgeber

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. Urheber Ilmari Karonen, Wikimedia Commons, gemeinfrei laut Dateiseite. Vergleiche die Darstellung und den Fluss der Energie mit deinem Kältekreislauf. Die Abbildung wird nur als Lehrschema genutzt, nicht als Bauanleitung.

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Verknüpfte Lernbereiche

Berufsportal: Mechatroniker für Kältetechnik

Transferverbindungen: In Physik nutzt du Energie- und Enthalpiebilanzen, in Mathematik Prozentrechnung und Diagrammauswertung, in Technik Wartungs- und Fehlersuchlogik, in Chemie Stoffeigenschaften sowie GWP, in Wirtschaftskunde Wirtschaftlichkeit und Dokumentation. Die Verweise sind thematische Lernpfade; ihre jeweiligen Seiteninhalte sind unabhängig zu prüfen.