1. Aufgaben der Klimaanlage

Praxiswissen Pkw-Klimaanlagen 1
1. Aufgaben der Klimaanlage
In erster Linie kommt der Klimaanlage die
Aufgabe zu, die Temperatur im Fahrzeuginnenraum bei entsprechend hohen Außentemperaturen auf ein für die Insassen
komfortables Niveau abzusenken. Mit
dem Abkühlungsprozess sinkt physikalisch bedingt allerdings nicht nur die Temperatur der Luft, sondern auch der darin
enthaltene Feuchtigkeitsanteil. Dieser Nebeneffekt trägt insbesondere bei Wetterlagen mit hoher Luftfeuchtigkeit (zum
Beispiel Schwüle) dazu bei, dass sich nicht
nur ein kühles, sondern auch ein ,trockenes’ und damit wohlbefindliches Innenraumklima einstellt. Darüber hinaus verhindert das Entfeuchten der Luft ein
Beschlagen der Scheiben.
Mit dem Klimatisieren des Fahrgastraums erhöht sich auch die aktive Sicherheit. Behält der Fahrer schließlich
aufgrund angenehmer Umgebungstemperaturen im wahrsten Sinne des Wortes ei-
1.0 Nicht mehr
wegzudenken: Moderne
Klimaanlagen gewährleisten ein angenehmes
Innenraumklima und tragen
zur Verkehrsicherheit bei.
Bild: Valeo
© Krafthand Verlag
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1 Aufgaben der Klimaanlage
Kühlmodul
Lithium-Ionen-Zellen
Batteriemanagementsystem
Kältemittelanschluss
Hochvoltanschluss
Zellspannungsüberwachung
nen ‚kühlen Kopf’, bleibt seine Konzentrationsfähigkeit länger erhalten. Wobei aus
gesundheitlichen Gründen (Erkältungsgefahr) darauf geachtet werden sollte, dass
die Temperatur in der Fahrgastzelle maximal 6 °C unter der Außentemperatur liegt.
1.1 Kühlungsbedürftig: Die im Bild
zu sehende Hochvoltbatterie des
Mercedes-Benz S 400 Hybrid ist in den
Kältemittelkreislauf integriert.
Bild: Mercedes-Benz
1.1 Zusatzaufgaben einer
Klimaanlage in Hybrid- und
Elektrofahrzeugen
Für die Funktionsfähigkeit von Hybridund Elektrofahrzeugen spielt das Thermomanagement und damit die Klimaanlage
eine maßgebliche Rolle. Bei vielen dieser
Fahrzeuge muss die Hochvoltbatterie während bestimmter Betriebsbedingungen gekühlt werden. Eine Aufgabe, die direkt oder
indirekt von der Klimaanlage (mit)erfüllt
wird. Auf welche Art und Weise dies erfolgt, findet sich im Abschnitt 4.7.
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Praxiswissen Pkw-Klimaanlagen 2
2. Physikalische Grundlagen
zur Kühltechnik
Beispiele aus dem Alltag:
Dieses Kapitel beschreibt die physikali1. Schmelzen von Eis: Nimmt man ein Stück
schen Vorgänge, die beim Kühlen und AbEis in die Hand, geht das ‚gefrorene Waskühlen von Umgebungsluft beziehungsser’ aufgrund des Temperaturunterschieds
weise flüssigen oder gasförmigen Medien
in den flüssigen Aggregatzustand über.
im Allgemeinen ablaufen. Diese theoretiDurch den Schmelzschen Grundlagen
vorgang wird der
sind notwendig, um
Physikalisch gesehen basiert das
Hand Wärme entzodas FunktionsprinKühlen beziehungsweise Abgen, was zur Abkühzip und die Abläufe
kühlen von Stoffen auf dem
lung führt.
in einer Klimaan2. Verdunstung
Entziehen und Abtransporlage zu verstehen.
von Flüssigkeit: Vertieren von Wärme. ResultieZudem kann der
dunstet auf der
Kfz-Profi mit dierend daraus gilt: Wärme fließt
sem HintergrundHaut
befindliche
immer vom wärmeren zum kältewissen Problemen
Flüssigkeit, entzieht
ren Stoff.
sie durch Übergang
beim Klimaservice,
bei Reparaturarbeiten und vor allem bei der mitunter
komplexen Fehlersuche vorbeugen. Denn
letztendlich gilt: Ohne grundlegende
Kenntnisse zum Aufbau und zur Funktionsweise eines Gesamtsystems, wird
die Fehlersuche meistens zur reinen
Glückssache.
!
2.1 Physikalische
Gesetzmäßigkeiten
Erreicht wird das Entziehen von Wärme
unter anderem, indem Flüssigkeiten beziehungsweise Gase ihren Aggregatzustand
von fest in flüssig und von flüssig in gasförmig ändern.
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2.0 Gesetzmäßigkeit zur Kühlung: Ändert ein Stoff
seinen Aggregatzustand von fest zu flüssig – im Bild
das Schmelzen von Eis in der Hand – und von flüssig
zu gasförmig, entzieht er der Umgebung Wärme.
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2 Physikalische Grundlagen zur Kühltechnik
in den gasförmigen Zustand dem Körper
Wärme. Ein Effekt über den der menschliche Organismus bei hohen Außentemperaturen und/oder Anstrengungen seine
Körpertemperatur regelt. Schließlich wird
über die Bildung von Schweiß und dessen
Verdunstung Wärme abtransportiert.
schnell (Sieden) vonstatten geht hängt von
der Höhe der Temperatur ab. Verdampft
eine Flüssigkeit, entzieht sie bei diesem
Vorgang der Umgebung Wärme.
Siedepunkt
Der Siedepunkt ist die Temperatur, bei der
ein Stoff (zum Beispiel Wasser oder ein
entsprechendes Kältemittel in der Klimaanlage) verdampft. Bei welcher Temperatur dies erfolgt, ist vom jeweils herrschenden Druck abhängig. Je höher der
Druck, desto höher der Siedepunkt und
umgekehrt. Beispielsweise beträgt die
Siedetemperatur von Wasser auf Meereshöhe (1,013 bar) 100 °C. Herrscht nur noch
ein Druck von 0,023 bar, verdampft Wasser
schon bei 20 °C. Senkt man den Druck auf
0,015 bar, liegt der Siedepunkt bei exakt
12,7 °C. Wie im Kapitel 7.5.2 ‚Absaugen,
Evakuieren’ gezeigt wird, spielt diese
2.2 Wichtige Begriffe zur Funktion
der Klimaanlage
Nachfolgend werden einige grundlegende
Begriffe, die zum Verständnis des Wirkprinzips einer Klimaanlage beitragen, erklärt.
Verdampfen
Als Verdampfen wird das Übergehen einer
Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand
durch Erwärmen bezeichnet. Ob dieser
Prozess langsam (Verdunsten) oder
P bar
1,3
1,2
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,1
flüssig
dampfförmig
0
20
2.1 Im Kontext:
Anhand der
Dampfdruckkurve von Wasser
lässt sich nachvollziehen, in
welchem Zusammenhang Siedepunkt und Umgebungsdruck
stehen.
Grafik: Krafthand
10
20
30
40
50
60
70
80
90
t °C
© Krafthand Verlag
Praxiswissen Pkw-Klimaanlagen 2
Gesetzmäßigkeit beim Entziehen von
Feuchtigkeit aus der Klimaanlage eine
zentrale Rolle.
Abkühlung durch Entspannung/
Ausdehnung (Expansion) von Gasen
Entspannt sich ein unter Druck stehendes
Gas (zum Beispiel Luft oder das Kältemittel) schlagartig (Volumenänderung),
sinkt zum einen der Siedepunkt. Zum anderen kühlt sich das entsprechende Medium durch das abrupte Ausdehnen ab. Beispielsweise dürfte jeder Kfz-Profi beim
Luftablassen aus einem Rad schon festgestellt haben, dass sich die dabei ausströmende Luft kühler anfühlt als die
Außentemperatur. Unter Umständen (entsprechende Außentemperaturen und hohe
Luftfeuchtigkeit vorausgesetzt) lässt sich
dabei sogar eine minimale Eisbildung am
Ventil beobachten.
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Bei der Klimaanlage führt das schlagartige Expandieren des Kältemittels zu
dessen Abkühlung und zu einem niedrigeren Siedepunkt. Diese beiden Gegebenheiten sind die Voraussetzung, dass es in den
gasförmigen Zustand übergehen und der
Umgebung Wärme entziehen kann.
Kondensieren
Das Wechseln von Gasen in den flüssigen
Aggregatzustand durch Abkühlung wird
als Kondensation bezeichnet. Bei der Klimaanlage wird dieser Effekt genutzt, um
verdichtetes und stark aufgeheiztes, gasförmiges Kältemittel zu verflüssigen.
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