Klimatisierung von Fahrzeugen

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Chrysler Imperial von 1953 mit "Airtemp" System.

Die erste voll funktionsfähige Klimaanlage nach heutigem Prinzip soll von W.H.Carrier 1911 erfunden worden sein. Im Bereich der Autoklimaanlagen wurden diese zuerst 1938 von Nash, und im selben Jahr auch von Studebaker eingebaut.[1] Der grundsätzliche Aufbau ist seitdem im Wesentlichen unverändert, die Ansteuerung und Ausprägung sind jedoch immer weiter verbessert worden. Im Oberklassesegment waren Klimaanlagen in großen Stückzahlen erst seit den späten 1960er Jahren anzutreffen, heute gehören sie zum Standardumfang moderner Fahrzeuge.

Klimaanlagen kühlen die ins Auto hineinströmende Frischluft oder − wenn der Umluft-Schalter betätigt ist (was sich z. B. in langen Tunneln empfiehlt) − die Luft im Innenraum. In beiden Fällen wird der Luft beim Kühlen auch Feuchtigkeit entzogen. Das trägt speziell in der kühlen Jahreszeit dazu bei, von innen beschlagene Scheiben zu trocknen. Dies wiederum trägt zur Sicht und damit zur Verkehrssicherheit bei.

Allgemeines[Bearbeiten]

Taster mit Funktionsbeleuchtung und Drehsteller zum Einstellen der Luftmenge und Temperatur einer Klimaanlage (BMW)

Käufer können meist zwischen zwei Klimasystemen wählen: der manuell regelbaren Klimaanlage und der selbst regelnden Klimaautomatik. Bei der manuellen Variante kühlt die Anlage nur in der jeweils eingestellten Stufe bzw. Luftmenge. Kühlt der Fahrzeuginnenraum nun im Betrieb ab, muss am Drehschalter nachjustiert werden. Je nach wechselndem Raumklima muss also immer manuell nachgeregelt werden.

Bei der Klimaautomatik hingegen stellt der Kunde die gewünschte Temperatur ein, und die Technik sorgt mit Hilfe von Innenraumsensoren für eine gleich bleibende Kühlung und automatische Regelung. Klimaanlage und Gebläse arbeiten solange, bis die eingestellte Temperatur erreicht ist. Detektieren Sensoren eine Abweichung von der eingestellten Temperatur, wird Luftmenge und Kälteleistung automatisch angepasst.

Durch diese Art der Ansteuerung arbeitet eine Klimaautomatik meist effizienter, was zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs führt: Nur die jeweils erforderliche Leistung wird von der Anlage abgerufen, der (häufig) unnötige Dauerbetrieb wird vermieden.

Eine besondere Variante dieser Ausprägung stellt die Mehrzonen-Klimaautomatik dar: Die Klimaautomatiken in einigen Fahrzeugen ermöglichen eine separate Einstellung von Temperatur für Fahrer und Beifahrer (bei einigen kann man auch im Bereich der Rückbank eine eigene Temperatur wählen). Eher hochklassigere Fahrzeuge erlauben neben der Einstellung für die gewünschte Innenraumtemperatur auch die separate Einstellung von Luftverteilung und Luftmenge.

Einige Anlagen nutzen einen Sonnenstandssensor (auch: Solarsensor). Dieser ermittelt Einstrahlrichtung und -winkel der Sonne und führt zu einer Abkühlung der betroffenen Seite des Fahrzeugs oder des gesamten Fahrzeuginnenraums, um den Wärmeeintrag durch die Sonne zu kompensieren.

Funktion[Bearbeiten]

Allgemeines[Bearbeiten]

Schaubild einer Kompressionskältemaschine – A: Kondensator vor dem Kühler, B: Innen, I: Spritzwand zwischen Motor- und Innenraum, , 1: Kondensator, 2. Drossel, 3. Verdampfer, 4. Kompressor

Eine Klimaanlage funktioniert wie ein Kühlschrank. In einem Wärmetauscher wird durch einen kontinuierlich erzeugten Verdunstungsprozess ein Medium abgekühlt. Im Alltagsgebrauch ist dieser Effekt beispielsweise beim Leeren einer Sprühdose erlebbar, wobei die entstehende Verdunstungskälte des Treibmittels der Sprühdose Wärme entzieht und diese dadurch abkühlt. Dieser Effekt wird in der Klimaanlage mit Hilfe eines Kältemittels innerhalb eines geschlossenen Systems kontinuierlich erzeugt.

Das in einem geschlossenen Kreislauf und unter hohem Druck stehende flüssige Kältemittel wird durch ein Expansionsventil (2) in einen Raum mit niedrigerem Druck (blauer Kreislaufteil) entspannt. Dabei wird das flüssige Kältemittel in den Verdampfer (3) eingespritzt, es kann sich ausdehnen und wechselt den Aggregatzustand zu gasförmig. Das entsprechende Bauteil wird als Verdampfer (3) bezeichnet und ist in der Regel im Gebläsekasten hinter der Instrumententafel verbaut. Das Expansionsventil ist somit die Stelle, an der sich das Kältemittel in den Verdampfer (3) entspannt und diesen abkühlt.

Das Kältemittel besitzt bei Normaldruck einen eher niedrigen Siedepunkt (ca. −23 °C) und verdampft hier bereits bei niedrigen Temperaturen. Die für die Kabine zu kühlende Luft, die zur Kraftstoffeinsparung hauptsächlich aus bereits abgekühlter Umluft und maximal nur wenig warmer Außenluft besteht, wird nun außen an den Lamellen des Verdampfers (3) im Gebläsekasten vorbeigeleitet. Die für den Verdampfungsprozess des Kältemittels notwendige Wärme im Verdampfer (3) wird der vorbeiströmenden Luft entzogen und kühlt diese merklich ab. Gleichzeitig gibt die Luft durch Kondensation auch Feuchtigkeit ab, da kalte Luft weniger Feuchtigkeit binden kann als warme. Die abgekühlte Luft wird nun über die Ausströmer in den Fahrzeuginnenraum geleitet. Das entstehende Kondenswasser an den Lamellen des Verdampfers wird durch einen Schlauch nach außen geleitet. So erklären sich Wasserlachen aus Kondenswasser unter geparkten Fahrzeugen.

Klimakompressor mit Riemenscheibe.

Das durch die Verdunstung im Verdampfer (3) gasförmig gewordene Kältemittel wird nun zum Kompressor (4) weitergeleitet. Dieser stellt das Herzstück einer Klimaanlage dar, und sorgt für den Transport des Kältemittels im System. Der in der Regel vom Fahrzeugmotor durch Riemenantrieb angetriebene Kompressor saugt das gasförmige Kältemittel an und verdichtet es im roten Kreislaufteil stark (ca. 15 bar). Dabei steigt die Temperatur des Kältemittels auf ca. 56 °C.

Danach wird das komprimierte, gasförmige und heiße Kältemittelgas in einem nachgeschalteten Kondensator (1) abgekühlt um es zu verflüssigen. Dabei wird der aufgrund des hohen Drucks deutlich über −23 °C liegende Taupunkt des Kältemittels unterschritten, so dass sich dieses wieder verflüssigt. Die dabei entstehende Kondensationswärme wird, ähnlich wie beim Fahrzeugkühler, üblicherweise an die Außenluft abgegeben. Daher ist dieser im Regelfall im Karosserievorbau vor dem Fahrzeugkühler im Fahrtwind stehend verbaut und ähnelt diesem in Erscheinungsbild und Größe. In der Regel wird dieser durch einen Lüfter ergänzt, um z. B. bei Stau die nötige Wärmeabfuhr zu gewährleisten.

Bevor das Kältemittel nun wieder in den Verdampfer (3) gelangt, wird dem Kältemittel in einem Filtertrockner (nicht eingezeichnet) gegebenenfalls eingeschleppte Feuchtigkeit und Verunreinigungen (z. B. Abriebteile vom Kompressor) entzogen. Das gereinigte und verflüssigte Kältemittel gelangt nun wieder zum Expansionsventil (2). Hier wird das flüssige Kältemittel in den Verdampfer (3) eingespritzt. So schließt sich der Kreislauf aus Verdunstung und Kompression.

Fahrzeuge mit Klimaanlage verfügen heute meist auch über eine Außentemperaturanzeige mit Frostwarner. Der von Fahrtwind, Motorabwärme und direkter Sonneneinstrahlung entkoppelt verbaute Temperatursensor versorgt auch die Klimaanlagensteuerung mit der Außentemperatur. Aus der Differenz zwischen der einstellbaren Sollkabinentemperatur (meist +16 °C bis +30 °C) und der gemessenen Außentemperatur wird automatisch zwischen Heiz- und Klimabetrieb umgeschaltet sowie auch die anzufordernde Heiz- und Kälteleistung bestimmt. Bei eingeschalteter Lüfterautomatik wird daraus auch dessen Leistung optimal gesteuert.

So lange die Klimaanlagensteuerung weniger bis keine Kälte anfordert, wird mit geeigneten Mitteln dafür gesorgt, dass der Kompressor (4) weniger Druck aufbauen kann, somit widerstandsärmer über den Riemenantrieb mitläuft, den Verbrennungsmotor weniger bremst und damit ebenfalls weniger bis keinen zusätzlichen Kraftstoff verbraucht. Oft übernimmt auch diese Funktion das Expansionsventil (2), das dann nicht mehr vollständig schließt, sondern noch entsprechend geöffnet bleibt. Deshalb nennt man dieses Ventil auch "Drossel" (2).

Moderne Fahrzeuge verfügen oft auch über ein sogenanntes „Intelligentes Energiemanagement“. Neben der Hauptfunktion „bedarfsgerechte Batterienachladung“ erfüllen hochentwickelte Exemplare eine weitere Funktion: Sobald von Zusatzverbrauchern wie Lichtmaschine und Kompressor keine Maximalleistung angefordert wird, wird deren Betrieb von teuren Zeiten in solche verschoben, in denen Energie ungleich preiswerter zur Verfügung steht. Am billigsten ist diese während des Betriebs der Motorbremse. Hier steht Energie sozusagen als Abfallprodukt zur Verfügung. Der Motor soll maximal abgebremst werden, ohne Werkstattkosten für Bremsenverschleiß zu verursachen oder gar die Bremsflüssigkeit zum Sieden zu bringen. Stattdessen wird mit dem Energieüberschuss im Rahmen der Stromfestigkeit die Batterie mit Strom nachgeladen sowie der Verdampferkühlkörper bei reduzierter Lüfterleistung mit Kälte aufgeladen. Am zweitbilligsten ist Energie bei niedriger Motordrehzahl und hoher Drehmomentabnahme, da hier der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren maximal ist. Am zweitteuersten ist Energie bei hoher Motordrehzahl und am teuersten während des Leerlaufs, da es hier einzig auf die Erhaltung des selbständigen Verbrennungsmotorlaufs bei minimalem Treibstoffverbrauch ankommt. Hier wird der Energiekonsum von Zusatzverbrauchern zu Gunsten des Gesamtverbrauchs nach Möglichkeit reduziert oder ganz unterbunden. Zusatzverbraucher benötigen für deren Anpassung an diese Wechsel der Betriebsarten eine gewisse Verzögerungszeit.

Verbrauch[Bearbeiten]

Kraftstoffmehrverbrauch[Bearbeiten]

Die Verdichtung des Kältemittelgases benötigt Leistung. Der Betrieb des Klimakompressors erhöht daher den Arbeitswiderstand des Motors und somit auch den Verbrauch. Der Mehrverbrauch ist von der Geschwindigkeit weitgehend unabhängig und liegt bei sachgemäßer, nicht verbrauchsoptimierter Benutzung bei in Deutschland üblichen Außentemperaturen zwischen 0,2 und 0,5 l pro Stunde. Der absolute Mehrverbrauch pro gefahrenen km ist damit von der Geschwindigkeit abhängig, der prozentuale zusätzlich vom Durchschnittsverbrauch.

Verschiedene Verbraucherschutzorganisationen plädieren dafür, den Mehrverbrauch durch die Klimaanlage in den Fahrzeugdaten mit auszuweisen.

Verbrauchsoptimierte Benutzung von Fahrzeugklimaanlagen[Bearbeiten]

Klimaanlagen verursachen Betriebskosten für Kraftstoff und Werkstattkosten für Kühlmittelersatz und Verdichterwellenverschleiß. Die Verwendung der Klimaanlage sollte auch darauf achten, diese Faktoren gering zu halten. Daher sollte nur tatsächlich notwendiger Kühlbedarf erzeugt werden und jedes Verschwenden vermieden werden.

Bereits beim Parken sollte bei warmen Außentemperaturen ein Parkplatz bevorzugt werden, der vor dem beabsichtigten Fahrtantritt einige Zeit im Schatten liegt. Aufgestaute Hitze sollte zunächst über offene Türen und Fenster entlassen werden. Eine integrierte Standheizung bietet eventuell auch die Möglichkeit einer „Standlüftung“. Erst jetzt sollte die Klimaanlage eingeschaltet werden. Ausgereifte moderne Klimaautomatiken übernehmen einige dieser Schritte ggf. automatisch.

Im Sommer sollten die Lüftungsauslässe vorzugsweise dorthin gerichtet werden, wo die Kühle zuerst und am intensivsten wahrgenommen wird, also (je nach gesundheitlicher Verträglichkeit) vorzugsweise auf Gesicht, Hals, Achseln, Arme oder Oberkörper der anwesenden Insassen. Gegebenenfalls können Luftauslässe für nicht belegte Sitzplätze verschlossen werden.

Dann stellt man die Solltemperatur auf der Fahrerseite so hoch wie möglich mit minimaler Differenz von höchstens 5 Kelvin (= °C) unterhalb der gemessenen Außentemperatur, so dass der gerichtete Luftstrom nur dezent kühl, auf keinen Fall jedoch unangenehm kalt oder gar frostig erscheint. In der Praxis bedeutet das eine Sollkabinentemperatur von mindestens +22,5° C. Den ggf. vorhandenen Beifahrerregler stellt man zunächst identisch ein und reduziert nur bei anwesenden Mitfahrern ohne gerichteten Luftstrom (keine richtbaren Luftauslässe vorhanden oder keine gesundheitliche Verträglichkeit) die Solltemperatur dort etwas, wenn die Gesamttemperatur der Kabine auch nach einer Weile noch immer unangenehm warm erscheint.

Dabei wird automatisch sowohl die Kälteproduktion, als auch der dafür angemessene Luftstrom im optimalen Verhältnis bedarfsgerecht zurück geregelt, ohne etwas davon zu verschwenden.

Während des Betriebs selbstverständlich auch weder Fenster, noch Schiebedach oder gar Verdeck/Hardtop öffnen, da sonst warme Falschluft eindringen würde. Für Umstiege Türen wie beim Kühlschrank möglichst selten und nur kurz öffnen. Vor unvermeidbaren externen Unterhaltungen vorzugsweise aussteigen oder diese lieber durch ein geöffnetes Fenster als durch eine geöffnete Tür führen, da die kälteste Luft in der Kabine nach unten sinkt und wie Wasser entweichen würde.

Rechtzeitig vor Annäherung an mögliche Schlechtluftquelle vollständigen Umluftbetrieb aktivieren und dann lange vor Anlaufen der Scheiben auch das manuelle Deaktivieren nicht vergessen. Manche Fahrzeuge schalten bei Einlegen des Rückwärtsgangs maximal 12 Sekunden lang auf vorübergehenden Umluftbetrieb, um das Ansaugen der eigenen Abgase zu vermeiden. Umluftbetrieb schont stets auch den AC-Pollenfilter, der dadurch länger verstopfungsfrei bleibt und damit langfristig sowohl Luftqualität, als auch Strom- und Treibstoffersparnis fördert.

Fehlbedienung durch langfristig fehlangepasste Lüftungsleistung[Bearbeiten]

Mit der Klimaanlage kann nicht nur die Kabine, sondern unbeabsichtigt auch der Hohlraum hinter dem Armaturenbrett gekühlt werden. Dies geschieht, wenn eine sehr niedrige Sollkabinentemperatur (z. B. +16 °C) eingestellt ist und bei abgeschalteter Automatiklüftung der Luftstrom nur schwach einstellt bzw. abgeschaltet wird. Dabei wird bei der Fahrt der Verdampfer im Gebläsekasten unter dem Armaturenbrett stark abgekühlt, ohne diese Kälte angemessen in die Kabine zu fördern. Die Kälte wirkt stattdessen während und nach der Fahrt durch Wärmeleitung und Konvektion auf die Nachbarräume Kabine, Motorraum und außen. Diese im Allgemeinen fehlerhafte Einstellung verbraucht große Mengen an Treibstoff, Kältemittel und Lagerverschleiß, trotz nur mäßiger Kühlleistung in der Kabine - Motor- und Außenraum benötigen keiner Kühlung durch die Klimaanlage.

Diese Methode ist in entschärftem Ausmaß lediglich zu empfehlen, wenn nach Fahrtende im abgestellten Fahrzeug noch Insassen verweilen möchten. Der in der Kühlkörpermasse des Verdampfers gespeichert Kälteüberschuss wird verzögert an den Innenraum abgegeben.

Fehlbedienung durch langfristig abgeschaltete Klimaanlage[Bearbeiten]

Viele Nutzer glauben, mit einer ständig abgeschalteten Klimaanlage Betriebskosten sparen zu können (Kälte über Kompressor und Motorleistung aus Kraftstoff). Langfristig führt die Nichtbenutzung zu Schäden an der Anlage: Der Klimaanlagenkompressor wird auch bei abgeschalteter Anlage per Riemen vom Verbrennungsmotor angetrieben und lediglich drucklos gehalten. Ist die Anlage nun nie aktiv, können die Lager der Verdichterwelle zu wenig Schmierung erhalten, dadurch langfristig undicht werden und dann ständig Kühlmittel verlieren. Anschließende Abdichtung und Kühlmittelnachfüllung sind sehr teuer. Auch im Winter sollte die Klimaanlage daher nicht fest abgeschaltet bleiben. Stattdessen empfiehlt sich die Einstellung einer Solltemperatur, die über der gemessenen Außentemperatur liegt. Dabei wird die Steuerung zunächst ebenfalls keine Kälte anfordern und den Kompressor vorwiegend ohne Mehrverbrauch leer mitlaufen lassen. Da die Anlage nicht fest abgeschaltet ist, sollte die Steuerung zur Niedrighaltung der Pannenquote geeignete Gegenmaßnahmen wie z. B. einen entsprechenden „Pumpenkick“ veranlassen. Dabei wird in erforderlichen Mindestintervallen kurzzeitig Kälte angefordert, um die Verdichterwellenlager zu schmieren.

Fehlbedienung durch langfristig abgeschaltete Lüftung[Bearbeiten]

Eine (zusätzlich) ständig abgeschaltete Lüftung kann Betriebskosten sparen (Batteriestrom über Lichtmaschine aus Kraftstoff). Langfristig können jedoch Probleme entstehen: Alle Luftschächte des gesamten Gebläsekastens einschließlich Verdampferlamellen werden dann langfristig nicht mehr mit Luft gespült und unterliegen dauerhaft einem ähnlichen Temperaturverlauf wie außen. Dadurch kann im gesamten Lüftungskreislauf ein potenzieller Nährboden mit langer verfügbarer Wachstumszeit für z. B. Pilzbefall entstehen. Schon bei einmaliger Wiederinbetriebnahme (ggf. auch des Nachbesitzers) können somit Gesundheitsgefährdungen auftreten. Reinigung oder Austausch hinter dem Armaturenbrett sowie der Wiedereinbau sind arbeitszeitintensiv.

Wirkung[Bearbeiten]

Komfort und Sicherheit[Bearbeiten]

Klimabedienteil einer Klimaautomatik aus den 1970er Jahren (Mercedes-Benz W 123)

Der Nebeneffekt, der bei Einschalten der Klimaanlage das Beschlagen der Scheiben verhindert, liegt darin begründet, dass kältere Luft grundsätzlich weniger Feuchtigkeit enthalten kann als wärmere. Kleinere Wasserlachen unter dem Fahrzeug beim Parken sind auf das der gekühlten Luft durch Absenken des Taupunkts anfallende Luftfeuchtigkeit in Form von Wasser als auch bei vereisten Verdampfer durch „Abtauen“ des Verdampfers der Klimaanlage zurückzuführen.[1]

Durch Klimaanlagen wird häufig ein gesteigerter Komfort empfunden, was auch die Sicherheit fördert. Insbesondere bei hohen Temperaturen kann die Konzentration des Fahrers erheblich abnehmen. Früher noch als verzichtbarer Luxus abgetan, erlebten Kfz-Klimaanlagen in Deutschland in den 1990er Jahren einen regelrechten Boom. Heute gehört die Klimaanlage im Pkw zur Standardausstattung und sorgt nicht nur für kühle, sondern auch für saubere Luft im Innenraum durch einen entsprechenden Filter. Gereinigt wird die Luft mittels eines Kabinenluftfilters, auch bekannt unter den Bezeichnungen Pollen- oder Innenraumfilter. Nur durch den Einsatz hochwertiger Kabinenluftfiltersysteme gelingt es, die Passagiere vor Pollen, Dieselruß, Feinstaub, Ozon und anderen Reizgasen zu schützen. In bestimmten Fahrzeugklassen gilt heute ein Gebrauchtfahrzeug ohne Klimaanlage schon als nahezu unverkäuflich.

Erkältungen durch Betrieb von Klimaanlagen[Bearbeiten]

Bisweilen ist die Rede davon, das Passagiere der Meinung sind, sich durch den Betrieb einer Klimaanlage im Fahrzeug eine Erkältung zugezogen zu haben. Die traditionelle und immer noch weit verbreitete Annahme, Erkältungen würden regelmäßig allein durch Kälte – im wissenschaftlichen Sinne von Wärmeentzug als pathophysiologischer Mechanismus – beziehungsweise Kälteverursacher oder -formen wie beispielsweise Zugluft, Nässe, Unterkühlung verursacht, ist nicht korrekt. Beim Betrieb einer Klimaanlage wird der einströmenden Luft Feuchtigkeit entzogen. Daher neigen die Schleimhäute im Hals-Nasen- und Rachenraum eher dazu, auszutrocknen. Unter diesen Rahmenbedingungen können sich dann leichter Bakterien auf den ausgetrockneten Schleimhäuten ansiedeln, die einen viralen Infekt begünstigen können. Daher sollte man bei klimatisierten Fahrzeugen auf ausreichende Flüssigkeitszufuhr achten. Darüber hinaus ist eine regelmäßige Desinfektion und Filtertausch im Rahmen der Wartung einer Klimaanlage empfehlenswert.

Wartung und Nachrüstung[Bearbeiten]

Klimawartung[Bearbeiten]

„Hang-on“-Klimaanlage: Aftermarket-System aus den 1970er Jahren, das unter der I-Tafel verbaut wird.

Klimaanlagen im Auto sind nicht wartungsfrei. Viele Autobesitzer wissen dies nicht. Kälteanlagen in Kraftfahrzeugen weisen Kältemittelverluste auf, die durch den Einbau „offener Verdichter“ hervorgerufen werden. Die Verluste werden in erster Linie durch undichte Verdichterwellenabdichtungen verursacht. Begünstigt werden die Undichtheiten, wenn der Verdichter im Winter nicht eingeschaltet wird und der Wellenabdichtung kein Öl zugeführt wird. Hinzu kommen mögliche Undichtheiten an lösbaren Verbindungen, die durch Vibrationen (Motor und Straße) verursacht werden können. Die Anlage sollte etwa alle zwei bis vier Jahre auf etwaige Verluste an Kältemittel überprüft werden; spätestens dann, wenn die Kühlleistung nachlässt. Beim Öffnen der Anlage empfiehlt sich der Tausch des Trocknerfilters.

Kühlmittelschwund kann auch als Indikator für den Verdichterwellenverschleiß genutzt werden. Ersetzte Kältemittelmengen sollten grundsätzlich im Serviceheft protokolliert werden. Die Überschreitung kumulierter Grenzmengen legt vor weiterem Nachfüllen die Abdichtung nahe (meist Neulagerung oder Austausch des Kompressors). Haushaltskühl- und Gefriergeräte unterscheiden sich von Fahrzeugklimaanlagen in folgenden Punkten: Der Kompressor läuft ohne „Winterleerlauf“ nur während Kälteanforderungen. Die Einzelkomponenten sind kompakt und relativ gut zugänglich verbaut und nicht mit einem weiteren teuren Gebrauchsgegenstand (Fahrzeug) fest verbunden. Sie werden deshalb einmalig mit einer bewusst dimensionierten Kühlmittelmenge erstbefüllt. Ist davon so viel verschwunden, dass die Kühlleistung zu wünschen übrig lässt, ist das auch ein sicheres Zeichen für verschlissene Wellenlager. Da Abdichtung und Nachfüllen des separaten Geräts weitaus teurer als ein Neukauf sind, gilt Kühlmittelschwund hier als irreparabler Totalschaden.

Nachträglicher Einbau[Bearbeiten]

Klimaanlagen können auch nachgerüstet werden. Der Aufwand dafür ist jedoch oft erheblich, da meist das Armaturenbrett ausgebaut werden muss, um den Verdampfer installieren zu können. Der Einsatz von FCKW-Kältemitteln wie R12 (Freon) ist seit langem verboten. Stand der Technik ist die Verwendung des fluorierten Kohlenwasserstoffes R134a. Zum Austausch von R12 in alten Klimaanlagen eignet sich das Gemisch R413a, welches nur zu 88 % aus R134a besteht, im Gegensatz zu R134a aber ähnliche Fließ- und Schmier-Eigenschaften wie R12 aufweist.

Kältemittel[Bearbeiten]

Allgemeines[Bearbeiten]

Die Auswahl geeigneter Kältemittel zur Fahrzeugklimatisierung aus der zur Verfügung stehenden breiten Palette ist relativ gering. So muss bei extremen Umgebungsbedingungen (bis ca. 90 °C) noch sicher verflüssigt werden können, was einen hohen CP des Kältemittels erfordert. Zugleich sollen die Drucke dabei auf einem niedrigen, beherrschbaren Niveau liegen und das Kältemittel, sowie Öl mit den meisten im Automobilbau favorisierten Werkstoffen kompatibel sein. So erfordert die Schwingungsabkopplung vom sich bewegenden Motor immer noch flexible Schlauchverbindungen, die für das Kältemittel undurchlässig sein müssen und von diesem nicht angegriffen werden. Bis zur Jahrtausendwende war ausschließlich R12 in der Anwendung, was aber wegen seines hohen Zerstörpotentiales gegenüber der Ozonschicht in allen Anwendungen verboten wurde. Als designierter Nachfolger war R134a gewählt, welches sich aber ebenso aufgrund seiner Klimawirksamkeit im „Phase-Out“-Zeitfenster befindet.

Mit der MAC-Directive der EU ((2006/40/EC)[2] aus 2006 verbietet diese den Einsatz von FKWs mit einem GWP-Wert größer 150 (dazu zählt auch R134a) in Klimaanlagen neu zugelassener Fahrzeugtypen ab 31. Dezember 2011. In Zukunft soll stattdessen Kohlendioxid (R744) zum Einsatz kommen. Es hat ein vielfach geringeres Treibhauspotenzial als herkömmliche Kältemittel (GWP von 1) und trägt nicht zum Abbau der Ozonschicht bei. Zudem zeigte es bei Testfahrten in fast allen Fällen eine höhere Energieeffizienz als R134a. Die Entscheidung für CO2 (R744) wurde auf der sogenannten „grünen“ IAA 2007 vom Verbandspräsident der Automobilbauer (VDA), Matthias Wissmann als gemeinschaftliches Ergebnis bekanntgegeben. Am Vorabend noch gab BMW eine Pressemitteilung heraus, weltweit das erste Serienfahrzeug mit dieser Technologie ausliefern zu wollen. Kältetechnische Komponenten für die erforderlichen Hochdruck-Systeme wurden entwickelt. Im weiteren zeitlichen Verlauf wendeten sich alle Hersteller jedoch von CO2 ab.
Manche Autohersteller warben für das gefährliche 2,3,3,3-Tetrafluorpropen – ASHRAE Bezeichnung R1234yf – (Handelsname z. B. „Solstice“), da sich dieses auch in den bisherigen Klimaanlagen verwenden lässt. Dieser Stoff ist relativ klimafreundlich, aber brennbar und wird weltweit von nur 2 US-Herstellern produziert (DuPont und Honeywell). Bei Löschversuchen nach einem Unfall entsteht gefährliche Flusssäure.[3][4]
Im September 2012 gab Mercedes bekannt, das Kältemittel R1234yf aufgrund seiner Entzündbarkeit nicht weiter verwenden zu wollen. Bereits damit befüllte Fahrzeuge werden in die Werkstätten zurückgerufen. Die Füllung wird gegen R134a ausgetauscht. Trotz des bestehenden Verbotes hat die EU-Kommission eine Ausnahmeregelung[5] erlassen, die den weiteren Einsatz von R134a bis längstens 31. Dezember 2012 gestattete. Der Grund dafür bestand im eklatanten Lieferverzug der beiden Haupthersteller für das neue Kältemittel R1234yf.

Mit Luft als Kältemittel arbeitet der einfach aufgebaute Schukey-Motor.

Vertragsverletzungsverfahren gegen Deutschland[Bearbeiten]

Im Anschluss an ein mehrmonatiges Pilotverfahren hat die EU am 23. Januar 2014 ein Vertragsverletzungsverfahren gegen Deutschland eingeleitet, weil das Rückbefüllen eines mit neuem Kältemittel R1234yf genehmigten Fahrzeug auf das alte Kältemittel R134a genauso rechtswidrig ist, wie die Aufnahme neuer Fahrzeuge als Erweiterung in alte bestehende Fahrzeugtypgenehmigungen. Das Vertragsverletzungsverfahren ist im ersten Schritt die Folge des Vorgehens Deutschlands im Zusammenhang mit verschiedensten Fahrzeugtypgenehmigungen der Firma Daimler. Weitere Fälle auch in anderen Mitgliedsstaaten (z. B. Vereinigtes Königreich, Belgien und Luxemburg) werden seitens EU ebenfalls untersucht.[6]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b O.V.: „Wie funktioniert eine Klimaanlage?“, in: SPRINT – Das Mitsubishi Automagazin, 04/2007, S. 50
  2. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2006:161:0012:0018:en:PDF
  3. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatAndreas Halbach, Christian Rohde: Gefahr im Auto – Streit um neues Kühlmittel, Veröffentlichung bei KI-Kälte, Luft, Klimatechnik. Frontal21, 28. Oktober 2008, abgerufen am 20. Februar 2011.
  4. http://www.umweltbundesamt.de/produkte/dokumente/test_report_hfo1234yf_2010_06.pdf
  5. http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/automotive/files/environment/mac/note-macs-april-2012_en.pdf
  6. http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/automotive/environment/macs/index_en.htm

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Klimatisierung von Fahrzeugen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien