Eine Klimaanlage im Auto bietet nicht nur entsprechenden Komfort, sondern ist auch Grundlage für aktive Fahrsicherheit. Neben dem Klimatisieren des Innenraums, gerade im Sommer, hilft eine Klimaanlage auch im Winter oder an nasskalten Tagen bei beschlagenen Scheiben schnell für klare Sicht zu sorgen oder sie reinigt die Innenluft von Schadstoffen. Die starke Verunreinigung der Luft - insbesondere im zähflüssigen Stadtverkehr- tritt auch, durch das herkömmliche Lüftungssystem, im Innenraum des Fahrzeuges auf. Diese Beeinträchtigung der Insassen wird von einer Klimaanlage durch Filtern der Frischluftzufuhr verhindert. Diese Vorteile möchten immer mehr Fahrzeughalter für sich nutzen, was sich vor allem am Ausrüstungsgrad der Autos mit Klimaanlage zeigt.
Lesen Sie hier, was es bei der Benutzung, der Pflege und der Wartung zu beachten gibt.
Anlagetypen
Manuelle Anlagen
Bei manuellen Anlagen müssen Temperatur, Gebläse und Luftverteilung von Hand eingestellt werden. Wenn sich Aussentemperatur oder Fahrgeschwindigkeit ändern, müssen die Einstellungen korrigiert werden.
Temperaturgeregelte Anlagen
Temperaturgeregelte Anlagen halten die gewählte Innentemperatur konstant. Es müssen lediglich Gebläse und Luftverteilung an die Aussenbedingungen und die Fahrweise angepasst werden.
Vollautomatische Anlagen
Vollautomatische Anlagen halten nicht nur die eingestellte Temperatur konstant, sondern passen auch das Gebläse und die Luftverteilung an die momentanen Verhältnisse an.
Das Kühlprinzip
Klimaanlagen kühlen nicht indem sie Kälte produzieren, sondern sie entziehen der Umgebung Wärme. Das geschieht nach einem physikalischen Prinzip, nach dem eine verdampfende Flüssigkeit der Umgebung Wärme entzieht. Wir kennen diesen Effekt zum Beispiel vom Kühleffekt des Alkohols auf der Haut oder wenn ein schweissnasser Körper dem Wind ausgesetzt ist. Wenn die Flüssigkeit verdampft, wird dem Körper Wärme entzogen, so kann letztendlich der Mensch seine Körpertemperatur im Sommer oder bei körperlicher Anstrengung konstant halten. Nach diesem Prinzip funktionieren alle Klima- und Kältegeräte, wie Kühlschrank oder Gefriertruhe. Sie werden jedoch nicht mit Alkohol, sondern mit einem Kältemittel betrieben. Die marktübliche Spezifikation des Kältemittel ist R134a, 234yf oder R744.
Der Kühlkreislauf
Das Kältemittel zirkuliert im geschlossenen Kreislauf und wechselt dabei ständig zwischen flüssigem und gasförmigem Zustand. Hierbei wird dem Innenraum Wärme entzogen und mit dem Kühlluftstrom nach aussen abgegeben.
Die Arbeitsweise im Einzelnen
Der vom Motor über einen Riemen angetriebene Kompressor saugt das gasförmige (verdampfte) Kältemittel aus dem Verdampfer an und verdichtet es auf etwa 15 bar. Hierbei steigt die Temperatur des Kältemittels stark an. Vom Kompressor wird der Kältemitteldampf zum Kondensator/Verflüssiger gepumpt, der vor dem Motorkühler angeordnet ist. Im Kondensator wird das Kältemittelgas von der Aussenluft abgekühlt und dadurch verflüssigt. Die dem Fahrzeuginnenraum entzogene Wärme gelangt somit in die Umgebung. Anschliessend wird das flüssige Kältemittel im Trockner/Sammler gesammelt und von Feuchtigkeit sowie Schmutz befreit. Das Expansions-ventil regelt die Durchflussmenge des flüssigen Kältemittels für den Verdampfer.
Schematischer Aufbau einer Klimaanlage
Klimaanlage mit Expansionsventil
Klimaanlage mit Drosselventil
Mit chlorfreiem Kältekreislauf
Die Abkühlung des Kältemittels erfolgt durch Druckverlust (=Ausdehnung des Kältemittels) an der Drossel (Querschnittsverengung am Expansionsventil).
Das heisst:
Über das Expansionsventil bzw. das Drosselventil entspannt sich das Kältemittel und aufgrund des niedrigeren Drucks verdampft das von dort eingespritzte Kältemittel leichter. Zum Verdampfen wird Wärme benötigt. Sie wird der Innenraumluft entzogen, die mit dem Fahrzeuggebläse an den Verdampferlamellen vorbei ins Fahrzeug geblasen wird. Die abgekühlte Luft durchströmt den Innenraum. Das verdampfte Kältemittel wird erneut vom Kompressor angesaugt. Die Regelung sichert eine dauerhaft angenehme Temperatur, die sich aus der Differenz von Innen- und Aussentemperatur ergibt. Zur Klimatisierung sind jedoch zwei vom Temperaturniveau unterschiedliche Kreisläufe sowie eine Regelung erforderlich: Neben dem Kältemittelkreislauf ist auch ein Heizungskreislauf erforderlich.
Bauteile einer Klimaanlage
Bei den in Kfz-Klimaanlagen eingesetzten Verdichtern handelt es sich ausschliesslich um ölgeschmierte Verdichtungsverdränger. Der Kompressor saugt vom Verdampfer Kältemittel-Gas an (Flüssigkeit lässt sich nicht verdichten). Hier wird Kühlmittel mit niedrigem Druck, zu hohem Druck verdichtet und an den Verflüssiger weitergegeben. Der Verdichter ist leistungsmäßig so ausgelegt, dass im Leerlauf eine ausreichende Kälteleistung erreicht wird. Am Kompressor ist die Magnetkupplung angeflanscht. Sie wird über einen Keilrippenriemen vom Motor angetrieben und schaltet den Kompressor aus oder ein. Der Kompressor arbeitet nur bei eingeschalteter Klimaanlage.
Der Verflüssiger oder auch Kondensator genannt ist im übertragenen Sinn der Kühler der Klimaanlage. Er ist vor dem Motorkühler eingebaut, was eine ausreichende Kühlung sicherstellen soll. Der Aufbau des Verflüssigers ist vergleichbar mit dem Motorenkühler (Rohre mit Kühlrippen, Lamellen). Hier wird das gasförmige Kühlmittel gekühlt und dadurch verflüssigt. Die Wärme, die dem Fahrzeuginnenraum durch den Verdampfer entzogen wurde, wird durch den Luftstrom des fahrenden Fahrzeugs und des Ventilators nach aussen abgeführt. Der Sammler oder auch Flüssigkeitsbehälter dient als Vorratsbehälter und Ausgleichsgefäss für das Kühlmittel. Er besteht aus einem Sieb, für die Entfernung von Fremdkörpern und einem Trockner zur Absorption der Feuchtigkeit aus dem Kühlmittel. Da die Menge des zirkulierenden Kältemittels abhängig von der Wärmebelastung variiert, ist dieser Flüssigkeitsbehälter erforderlich.
Das Expansionsventil reguliert den Kältemittelstrom zum Verdampfer, abhängig von der Temperatur des Kältemitteldampfs. Es gelangt nur so viel Kältemenge in den Verdampfer wie situationsbedingt dort auch verdampfen kann. Das Expansionsventil ist Trennstelle zwischen Hoch- und Niederdruck.
In den Verdampfer wird das flüssige Kältemittel aus dem Expansionsventil gespritzt und dort verdampft. Die Wärme, die das Kältemittel zum Verdampfen braucht, wird der Umgebung (Innenraumluft) entzogen.
Ein Fahrzeuggebläse vor dem Verdampfer saugt Frischluft oder Umluft an und drückt sie durch den Verdampfer. Die abgekühlte Luft wird in den Fahrzeuginnenraum geblasen. Die Luftfeuchtigkeit setzt sich als Kondenswasser im Verdampfer ab und wird nach aussen abgeleitet. Dadurch wird das Klima im Inneren verbessert (trockenere Luft; Schwebeteilchen und Pollen in der Luft setzen sich im Kondenswasser ab) und beschlagene Scheiben werden frei.
Wartung und Pflege
Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten an Klimaanlagen werden immer wieder erforderlich sein, da:
- Schläuche undicht werden
- Kältemittel diffundieren kann (Nachfüllung erforderlich, Lecksuche)
- Verschraubungen sich lockern, Dichtungen altern und austrocknen
- Kondensator und Anschlussleitungen im steinschlag- und unfallgefährdeten Fahrzeugbereich liegen (bei Frontschäden Beschädigung des Kondensators)
- Wartungsanschlüsse leicht undicht werden können, z. B. durch Schmutz beim Anschluss der Serviceschläuche
- Bauteile der Klimaanlage einem gewissen Verschleiss unterliegen
- Feuchtigkeit eindringen kann
- Bakterien und schlechte Gerüche sich auf dem Verdampfer oder im Sammler bilden können
- Klimaanlagen sollten zudem alle 2 Jahre gewartet werden
Wichtig: Die richtige Menge Kompressoren-Öl!
Für die Schmierung, Kühlung und Dichtung der gleitenden und sich drehenden Teile muss der Kompressor die vorgeschriebene Menge Kompressorenöl enthalten. Dabei ist darauf zu achten, dass die vorgeschriebene Schmierölmenge bereitgestellt wird, denn:
- Zu wenig Öl hat ein Festfressen des Kompressors zur Folge.
- Zu viel Öl führt zu einer mangelhaften Kühlleistung der Klimaanlage (Behinderung des Wärmeübergangs) – der Abgabedruck des Kompressors steigt übermäßig an, was zu einer Beschädigung führen kann.
Hinweise für Arbeiten an einer Klimaanlage
1. Sauberkeit – jegliche Fremdstoffe, wie Luft, Feuchtigkeit oder Schmutz im Kreislauf, beeinträchtigen die Funktion der Klimaanlage.
2. Das Kältemittelöl ist stark hygroskopisch, d. h. es nimmt sofort die Feuchtigkeit aus der Luft auf. Deshalb den Behälter unbedingt verschlossen halten.
3. Kältemittelverluste an R134a-Klimaanlagen von 60 – 130 g/Jahr sind normal. Auch nach einer Betriebsdauer von zwei bis vier Jahren ist eine Unterfüllung der Klimaanlage normal. In diesen Fällen ist eine Nach- bzw. Neufüllung ohne das Erneuern von Bauteilen erforderlich.
