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Klimaanlage

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Kältemittel, Steuerung, Regelung
Heizung, Klimaanlage
Kompressor, Kondensator, Expansionsventil, Verdampfer

 

Allgemeine Beschreibung

Klimaanlagen gehören heute zu den wichtigsten Sonderausstattungen in einem Kraftfahrzeug. In vielen Modellen werden Klimaanlagen bereits als Serienausstattung angeboten; besonders bei höher wertigen Automobilen. Klimaanlagen gibt es schon seit langer Zeit in Kraftfahrzeugen. Begonnen wurde die Integration in den U.S.A. ; dort wurden seit 1938 Klimaanlagen für Fahrzeuge von den Herstellern NASH und STUDEBAKER angeboten. Seit den 1960'er Jahren finden sich vermehrt Klimaanlagen im Ober- und Luxusklassesegment.


Eine Klimaanlage hat grundsätzlich immer die Aufgabe einen abgeschlossenen Raum auf ein bestimmtes Temperaturniveau zu bringen. In heutigen Ober- und Luxusklassenmodellen wird diese Aufgabe nochmals erschwert, da hier sogenannte Klimazonenanlagen angeboten werden, die in der Lage sind das Temperaturniveau getrennt für beide Fahrzeugseiten oder sogar für alle vier Hauptsitzplätze zu regulieren. Man unterschiedet zwischen verschiedenen Bauformen von Klimaanlagen:

  • Manuelle Klimaanlage

  • Automatische Klimaanlage

    • Klimazonenautomatik

      • 2-Zonen-Automatik
      • 4-Zonen-Automatik

Der Konstruktionsaufwand ist, im Gegensatz zu einem Fahrzeug ohne Klimaanlage, um unerlässliche Komponenten erweitert. So müssen folgende Komponenten im Gesamten in einem Fahrzeug untergebracht werden:

Das Zusammenspiel dieser Komponenten ermöglicht den Insassen eines Fahrzeugs eine angenehme Fahrzeuginnentemperatur. Aber auch für die Sicherheit spielen Klimaanlagen eine wichtige Rolle; durch den starken Trocknungseffekt durch die am Verdampfer vorbeiströmende Luft werden beschlagene Scheiben bei eingeschalteter Klimaanlage in kürzester Zeit wieder frei.

 

Um einen einwandfreien Betrieb sicherzustellen, muss eine Klimaanlage regelmäßig gewartet werden. Die Trocknerflasche ist hierbei das Hauptverschleißteil, da sich eine Anlage niemals technisch 100%ig abdichtet lässt. So findet immer ein minimaler Austausch zwischen Kältemittel und Umgebungsluft statt, wodurch sich Luftfeuchtigkeit im System sammelt. Die Luftfeuchtigkeit wird von der Trocknerflasche abgefiltert und gespeichert. Ist der Speicher voll, muss diese gewechselt werden, da sonst der Kompressor durch Vereisung Schaden nehmen kann. Durch die regelmäßige Wartung ist ebenfalls sichergestellt, dass sich immer die korrekte Menge an Kältemittel und Kompressoröl im System befindet.

 

In einigen Fällen kommt es vor, dass eine Klimaanlage unangenehmen Geruch produziert. Das liegt an dem Kondenswasser, das sich im Betrieb außen am Verdampfer bildet. Daher sind im Geläsekasten entsprechende Ablaufvorrichtungen installiert, die das Wasser nach außen transportieren. So findet man nach dem Abstellen des Fahrzeugs häufig Wasserflecken auf der Fahrbahn. Das ist ganz normal und muss so sein. Sind diese Abläufe verstopft, kann es zu Schimmelbildung am Verdampfer oder im Gebläsekasten führen. Auch unzureichende Trocknung der Anlage verursacht dieses Phänomen. Präventive Abhilfe kann durch vorzeitiges Ausschalten der Anlage erreicht werden; hierzu etwa fünf Minuten vor Fahrtende die Klimaanlage ausschalten. Ist der Prozess bereits zu weit fortgeschritten, helfen nur noch Desinfektionsmaßnahmen, die in vielen Werkstätten durchgeführt werden kann. Vorsicht ist bei der Desinfektion in Eigenregie geboten, da die einzusetzenden Mittel sehr giftig sind.

 

Das Kältemittel darf nicht in die Umwelt gelangen. Daher sind Reparaturen an einer Klimaanlage, bei denen das System geöffnet werden kann, für nicht sachkundiges Personal und / oder nicht vorhandenes Werkzeug untersagt.

 

Funktionsbeschreibung

Eine Klimaanlage ist ein geschlossenes System. In den Leitungen befindet sich das Kältemittel , das durch seine chemischen und physikalischen Eigenschaften letzten Endes für die Kühlung verantwortlich ist. Das Kältemittel befindet sich unter einem verhältnismäßig geringen Druck in der Anlage.

 

Wird die Anlage eingeschaltet, wird von dem Klimabedienteil oder dem Schalter ein Signal gesendet. Bei aufwendigen Anlagen ist ein zusätzliches Steuergerät verbaut, das die Verwaltung des Systems übernimmt. In der Regel sind separate Steuergeräte nur bei Fahrzeugen mit Klimaautomatik verbaut. Ansonsten ist auch eine Verwaltung über ein zentrales Steuergerät möglich. Manuelle Klimaanlagen kommen unter Umständen ohne ein weiteres Steuergerät aus.


Ist das Signal auf EIN gesetzt, wird auf der einen Seite der Magnetkupplung des Klimakompressors ebenfalls ein Signal EIN gesendet, damit die Kupplung anzieht und die Welle des Kompressors mechanisch mit dem Riementrieb des Motors verbunden wird. Auf der anderen Seite erhält auch das Motorsteuergerät das EIN-Signal der Klimaanlage, da durch den nun größeren mechanischen Widerstand des Kompressors der Motor mehr Leistung aufbringen muss.

 

Dreht sich der Kompressor wird das Kältemittel auf der Ausgangsseite verdichtet und gelangt unter hohem Druck in den Kondensator. Durch den hohen Druck erhöht sich einerseits die Temperatur des Kältemittels, andererseits ändert es seinen Aggregatzustand von gasförmig auf flüssig. Im Kondensator wird das Kältemittel runtergekühlt und bleibt flüssig mit einem hohen Druck.
Es fließt weiter zur Trocknerflasche, wo es gereinigt und Wasser abgefiltert wird. Druck und Temperatur und Aggregatzustand haben sich hier nicht verändert.


Der nächste Punkt ist das Expansionsventil bzw. die Drossel. Je nach Ausführung ist eine der beiden Komponenten verbaut, wobei sich die Anlage wesentlich besser steuern lässt, wenn ein Expansionsventil genutzt wird. Das Expansionsventil sorgt dafür, dass der aufgebaute Druck des Kompressors bis zu diese Stelle gehalten wird. Erst hinter dem Expansionsventil kann sich das Kältemittel wieder entspannen. Das Expansionsventil regelt die Menge an Kältemittel, die den Hochdruckbereich verlässt, abhängig vom Druck in der Anlage. Hierdurch werden Vereisung und Fehlfunktionen vermieden.


Verlässt das Kältemittel das Expansionsventil tritt es in den Verdampfer ein, wo es sich aufgrund des fehlenden Gegendrucks entspannen kann. Durch die Entspannung ändert es seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig. Bei dieser Verdampfung entzieht das Kältemittel seiner Umgebung, also dem Verdampfer, sehr viel Wärmeenergie. Der außen am Verdampfer vorbeigeführten Luft wird ebenfalls Wärmeenergie entzogen, da die Materialien immer bestrebt sind einen Energieausgleich zu schaffen. Die abgekühlte Luft wird dem Innenraum zugeführt.


Bei Fahrzeugen mit Klimaautomatik ist hierbei der Wärmetauscher der Heizung ebenfalls im Betrieb. Das heißt, dass die Luft so weit wie möglich abgekühlt wird, um dann im nächsten Schritt von der Heizung auf die gewünschte Temperatur gebracht zu werden. Handelt es sich um eine Mehrzonenanlage muss die Luft in mehreren Stufen aufgeheizt und verteilt werden. Diese Regelung übernimmt dann ein Klimaanlagensteuergerät.

 

Um die Klimaanlage gegen Schäden zu schützen sind mehrere Druckschalter installiert. Der Druck des Kältemittels im System wird permanent überwacht. Im Kältemittel ist darüber hinaus Kompressoröl beigemischt. Ist der Druck der Anlage zu gering sind die Fließeigenschaften unter Umständen beeinträchtigt, so dass der Kompressor Schaden nehmen könnte. Ein zu hoher Druck hingegen kann unter Umständen Dichtungen versagen lassen.

  • Niederdruckschalter

    Der Niederdruckschalter verhindert das Einschalten der Klimaanlage, wenn der Systemdruck zu gering ist. Bei Kältemittelverlust sinkt der Druck in der Anlage unter Umständen auf einen Schwellenwert. Ist dieser Wert unterschritten ist ein Einschalten blockiert. Wichtige Fließeigenschaften des Kompressoröls sind nicht mehr gewährleistet.
  • Hochdruckschalter

    Der Hochdruckschalter verhindert das Einschalten der Klimaanlage, wenn der Systemdruck zu groß ist. Bei Überbefüllung oder zu großer Hitze, aber auch nach Ausfall des Lüfters steigt der Druck in der Anlage möglicherweise über einen Schwellenwert. Ist dieser Wert überschritten ist ein Einschalten blockiert. Dichtungen oder flexible Leitungen könnten hier im Betrieb Schaden nehmen.

 

 
 
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