Druckluft-Fachbuch › Kapitel 6: Kompressorraum & Installation › Große Höhe und heißes Klima
Kapitel 6 · Thema 6.9
Aufstellung in großer Höhe und heißem Klima: Was mit Kompressor, Motor und Aufbereitung passiert
In großer Höhe ist die Luft dünner, in heißem Klima ist sie wärmer. Beides heißt: Pro Kubikmeter angesaugter Luft kommt weniger Luftmasse in den Kompressor, und Motor, Elektronik und Kühler werden schlechter gekühlt. Solche Anlagen sind immer Sonderfälle, die der Hersteller auslegen muss. Entscheidend ist dabei nicht die zulässige Umgebungstemperatur des Kompressors, sondern die höchste Temperatur, die im Raum an einem Sommertag bei Volllast tatsächlich entsteht.
Das Wichtigste auf einen Blick
| Punkt | Was gilt | Warum? |
|---|---|---|
| Luftdruck | sinkt mit der Höhe, auf 2.000 m auf rund 0,8 bar | Der Kompressor saugt dünnere Luft an und liefert weniger Luftmasse. |
| Druckverhältnis | steigt bei gleichem Betriebsdruck | Für 7 bar Überdruck rund 7,9 auf Meereshöhe, rund 11 auf 3.000 m. Das zulässige Druckverhältnis des Kompressors darf nicht überschritten werden. |
| Elektromotoren | ohne Einschränkung bis 1.000 m und 40 °C | Darüber kühlt die dünnere oder wärmere Luft den Motor schlechter, die verfügbare Leistung sinkt. |
| Umgebungstemperatur Kompressor | meist bis 40 °C, je nach Hersteller bis 46 °C | Einige Hersteller bieten auf Anfrage Kompressoren für noch höhere Temperaturen an. |
| Begrenzender Faktor | Elektrik und Elektronik | Steuerung und Frequenzumrichter erreichen ihre Grenze oft früher als die Mechanik. |
| Auslegung | alle Komponenten mit Leistungsreserve | Kompressor, Kühler und Kältetrockner sollten größer gewählt werden, damit keine Komponente am Maximum läuft. |
| Für den Hersteller | alle Betriebsdaten angeben | Höhe, höchste und niedrigste Temperatur, Luftfeuchte, Kühlmitteltemperatur, Betriebsdruck. |
Große Höhe: dünne Luft
Ein Verdrängerkompressor saugt bei jeder Umdrehung etwa dasselbe Volumen an. In großer Höhe steckt in diesem Volumen aber weniger Luft. Der Kompressor liefert also weniger Luftmasse und, auf den Bezugszustand umgerechnet, weniger Kubikmeter. Gleichzeitig muss er stärker verdichten, um denselben Überdruck zu erreichen, weil er bei niedrigerem Luftdruck anfängt. Das verändert Wirkungsgrad und Leistungsbedarf und kann das zulässige Druckverhältnis überschreiten.
Auch der Motor leidet: Die dünnere Luft kühlt ihn schlechter. Standardmotoren laufen ohne Einschränkung bis 1.000 m und 40 °C. Darüber sinkt die Leistung, die der Motor dauerhaft abgeben darf, und zwar schneller als die Leistung, die der Kompressor braucht. Darum gibt es für jede Kompressor-Motor-Kombination eine höchste zulässige Aufstellungshöhe.
Heißes Klima: die thermische Bilanz der ganzen Station
Bei Kompressoranlagen in heißem Klima werden viele Fehler gemacht, weil oft nur auf die zulässige Umgebungstemperatur des Kompressors geschaut wird. Tatsächlich entscheidet die thermische Bilanz der ganzen Station über Zuverlässigkeit und Lebensdauer.
| Bereich | Was passiert | Was hilft |
|---|---|---|
| Kühlluftführung | Der häufigste Fehler: Der Kompressor saugt seine eigene heiße Abluft wieder an. Ansaug-, Verdichtungsend-, Öl- und Druckluftaustrittstemperatur steigen. | Die Kühlluft muss den Raum verlassen können, ohne wieder angesaugt zu werden. |
| Ansaugluft | Warme Luft ist weniger dicht. Es gelangt weniger Luftmasse in den Verdichter, die Liefermenge sinkt, der spezifische Energiebedarf steigt. | Kühle Ansaugluft, zum Beispiel von außen auf der Schattenseite. |
| Öl | Bei öleingespritzten Kompressoren schmiert, dichtet und kühlt das Öl. Bei höherer Temperatur altert es schneller, Ablagerungen nehmen zu, die Viskosität sinkt. | Größere Kühler, Hochtemperaturöle, häufigere Ölwechsel nach Herstellerangabe. |
| Nachkühler und Trockner | Heiße Luft enthält mehr Wasserdampf. Mehr Kondensat, überlastete Kältetrockner, der Drucktaupunkt wird nicht mehr erreicht. | Aufbereitung für die tatsächlichen Bedingungen auslegen, mit Reserve. |
| Elektronik und Frequenzumrichter | Ihre Lebensdauer sinkt stark mit der Temperatur. Der Kompressor kann mechanisch noch problemlos laufen, während die Elektronik schon an ihrer Grenze ist. | Separate Schaltschrankkühlung, Wärmetauscher oder Klimageräte im Schaltschrank. |
| Motoren und Lager | Die Motorisolation altert schneller, die Fettlebensdauer der Lager sinkt, Wartungsintervalle werden kürzer. | Größere Motoren, höhere Isolationsklasse, Hochtemperaturfette. |
| Aufstellung im Freien | Direkte Sonne, UV-Strahlung, Sand und Staub, hohe Tagestemperaturen. | Sonnendach, zusätzliche Belüftung, bessere Filterung. |
Die Elektrik und Elektronik des Kompressors sind die begrenzenden Faktoren. Durch eine geeignete Kühlung muss sichergestellt werden, dass der Kompressor nie über die vom Hersteller zugelassene Höchsttemperatur hinaus betrieben wird. Sonst droht ein Totalausfall des Kompressors und damit der Druckluftversorgung.
Was passiert, wenn es falsch gemacht wird?
| Typischer Fehler | Folge |
|---|---|
| Nur auf die zulässige Umgebungstemperatur des Kompressors geschaut | Der Kompressor ist für 46 °C freigegeben, der schlecht belüftete Raum erreicht aber 52 bis 58 °C. Öl-, Elektronik- und Temperaturstörungen sind dann keine Kompressordefekte, sondern Aufstellungs- und Lüftungsfehler. |
| Kompressor saugt eigene Abluft an | Steigende Temperaturen, Störabschaltungen, schnellere Alterung. |
| Standardauslegung aus Mitteleuropa übernommen | Trockner überlastet, Drucktaupunkt nicht erreicht, zu viel Kondensat. |
| Höhe nicht berücksichtigt | Der Kompressor liefert deutlich weniger Luft als erwartet, der Motor wird überlastet. |
| Alle Komponenten genau auf Nennleistung ausgelegt | Keine Reserve, an heißen Tagen läuft alles am Limit. |
So rechnest du: Wie viel Luft liefert der Kompressor in der Höhe?
Worauf du außerdem achten solltest
Praxistipp
Leg die Station nicht für die zulässige Umgebungstemperatur des Kompressors aus, sondern für die höchste tatsächlich zu erwartende Raumtemperatur an einem Sommertag bei Volllast, einschließlich Wärmestau. Genau dort entstehen die meisten Probleme. Und gib jeder Komponente Reserve: Kompressor, Kühler und Kältetrockner sollten nicht schon im Normalbetrieb am Maximum laufen.
Häufige Fragen
Wie viel weniger Luft liefert ein Kompressor in großer Höhe?
Auf 2.000 m liegt der Luftdruck bei rund 0,8 bar. Ein Verdrängerkompressor liefert dort, umgerechnet auf 1 bar und 20 °C, gut 20 % weniger Luft als auf Meereshöhe.
Bis zu welcher Höhe können Standardmotoren ohne Einschränkung arbeiten?
Bis 1.000 m und 40 °C Umgebungstemperatur. Darüber kühlt die Luft schlechter, und die Motorleistung muss nach Herstellerangabe reduziert werden.
Bis zu welcher Umgebungstemperatur darf ein Kompressor laufen?
Meist bis 40 °C, je nach Hersteller bis 46 °C. Für höhere Temperaturen bieten einige Hersteller auf Anfrage Sonderausführungen an.
Was geht in heißem Klima zuerst kaputt?
Oft die Elektronik, zum Beispiel Steuerung und Frequenzumrichter. Sie erreicht ihre Grenze meist früher als die Mechanik des Kompressors. Darum braucht der Schaltschrank in heißen Regionen oft eine eigene Kühlung.
Roland Rau, Sachverständiger für Druckluft-Gesamtanlagen inkl. Peripherie (zertifiziert nach DIN EN ISO/IEC 17024), Geschäftsführer der Roland Rau Air-Expert GmbH. Mehr zum Autor
