Wie funktioniert eine Klimaanlage im Auto?

26. Mai 2016

| Sven

Auto-Klimaanlage

Klimaanlagen galten lange Zeit als reiner Luxus und waren dementsprechend nur in Autos der Oberklasse anzutreffen. Da sich jedoch die Erkenntnis durchsetzen konnte, dass angenehme Temperaturen im Wageninneren auch der Fahrsicherheit dienen und nicht zuletzt die Produktionskosten sanken, gehören sie mittlerweile zur KFZ-Standardausstattung bzw. sind als Option für alle Neufahrzeuge erhältlich. Da sich die Klimaanlage im Auto seit den 1980iger Jahren in Deutschland anhaltender Beliebtheit erfreut, wirkt sich ihr Fehlen oder ein Defekt als stark wertmindernd für das Fahrzeug aus. Klimaanlagen werden normalerweise auf ihre Kühlfunktion reduziert, doch sie können im Winter auch heizen und sorgen durch Kabinenluftfilter, die man auch als Pollen- bzw. Innenraumfilter bezeichnet, für saubere Luft. So werden Fahrer und Passagiere vor Pollen, Staub, Ruß und Gasen geschützt.

 

Aufbau einer Klimaanlage

 

Das Wichtigste an einer Klimaanlage ist der Kältekreislauf des Kältemittels, das, ähnlich wie in einem Kühlschrank, durch Änderung seines Aggregatzustandes Wärme aufnehmen kann und an anderer Stelle wieder abgibt. Der Kreislauf beginnt, indem der Klimakompressor gasförmiges Kältemittel ansaugt und verdichtet. Er wird daher auch Verdichter genannt. Aufgrund des hohen Drucks von 15-20 bar erhitzt sich das Kältemittel-Gas und wird nun durch den Kühler (Kondensator) geleitet. Dieser ist normalerweise in der Fahrzeugfront verbaut und mit Zusatzlüftern ausgestattet, um auch bei Stau das Kältemittelgas abzukühlen. Durch diese Kühlung verflüssigt sich das Kältemittel wieder, steht aber weiterhin unter hohem Druck. Es wird anschließend durch den Trockner gefiltert, um Feuchtigkeit und Fremdstoffe zu entziehen. Weiter geht es zum Expansionsventil. Das flüssige Kältemittel passiert diese enge Bohrung, um sich im Anschluss innerhalb des Verdampfers zu entspannen und wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überzugehen. Für diesen Prozess wird Wärme benötigt, die der am Verdampfer vorbeiströmenden Innenluft entzogen wird. Die nunmehr kältere Luft wird wieder in den Innenraum des Autos geleitet. Der Verdampfer fungiert also als Wärmetauscher und ist normalerweise im Gebläsekasten hinter der Instrumententafel verbaut. Übrigens: Da kalte Luft weniger Feuchtigkeit aufnehmen kann als warme Luft, kommt es an den Außenlamellen des Verdampfers zur Kondensation von Wasser, welches gesammelt und nach außen geleitet wird. So erklären sich im Sommer auch die Wasserlachen unter abgestellten Autos. Der Kompressor saugt im Anschluss das gasförmige Kältemittel erneut an und der Kreislauf schließt sich.

Schematischer Aufbau einer Auto-Klimaanlage

1: Klimakompressor mit Magnetkupplung 2. Kondensator mit Elektrolüfter 3. Flüssigkeitsbehälter mit Filtertrockner 4. Expansionsventil 5. Verdampfer 6. Gebläse 7. Temperaturfühler 8. Ausgleichsleitung 9. Temperatur-Unterdruckschalter – Bild: Heierlon – Creativ Commons Lizenz

 

Durch zahlreiche Messsonden stellen moderne Klimaautomatiken sicher, dass das System selbstständig arbeitet und beständig reguliert wird. So darf z.B. der Druck innerhalb des Systems nicht zu hoch werden und auch ein Vereisen des Verdampfers ist nicht gewünscht. Um dies zu verhindern, wird z.B. die Engstelle des Expansionsventils automatisch vergrößert. Klimaanlagen mit einer sogenannten Festdrossel können dies nicht.

 

Klimaanlage oder Klimaautomatik?

 

Als Klimaanlagen bezeichnet man manuelle Varianten der Fahrzeugklimatisierung, bei denen jeweils nur in der eingestellten Stufe gekühlt wird. Wird es dabei im Innenraum zu kalt, muss nachjustiert werden. Auch sich ändernde Sonneneinstrahlung oder z.B. Tunnelfahrten können eine Anpassung der Kühlstufe nötig machen. Bei einer Klimaautomatik wird hingegen eine Wunschtemperatur gewählt. Sensoren regulieren im Anschluss das System, sodass eine Klimaautomatik selbständig für das Erreichen und Beibehalten der gewünschten Temperatur sorgt. In der Regel arbeitet eine Klimaautomatik daher effizienter, weil die Anlage nicht mehr als die erforderliche Leistung liefert und unnötiger Dauerbetrieb vermieden wird. So spart eine Klimaautomatik in letzter Konsequenz Kraftstoff im Vergleich zur manuellen Klimaanlage.

 

Kraftstoffverbrauch einer Klimaanlage

 

Da der Kompressor für die Verdichtung des Kältemittels Energie benötigt und meist durch einen Keilrippenriemen oder mittlerweile sogar durch Antriebswelle angetrieben wird, erhöht er den Arbeitswiderstand des Motors, was sich in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch äußert. Wird das System nicht durch ein intelligentes Energiemanagement geregelt, kann man ungefähr mit 0,5-1,0l Mehrverbrauch pro 100km rechnen – bei ventilgesteuerten Kompressoren sind es ungefähr 0,2-0,5l Mehrverbrauch. Das intelligente Energiemanagement hingegen sorgt dafür, dass Zusatzverbraucher, die keine Maximalleistung benötigen, in „preiswerte“ Energiezeiten verschoben werden. Damit ist z.B. die Motorbremse gemeint: Energie ist hier quasi Abfallprodukt und kann die Zusatzverbraucher speisen, während gleichzeitig die Bremsen geschont werden. Auf der anderen Seite versucht das System im Leerlauf, den Energiekonsum von Zusatzverbrauchern nach Möglichkeit zu unterbinden, da die Energie nur der Erhaltung des Verbrennungsmotorlaufs dienen sollte und alles Weitere zusätzlichen Kraftstoff kostet.

Auto-Klimaanlage

Eine Klimaanlage im Auto sorgt für angenehme Temperaturen und dient dem Werterhalt des Fahrzeugs. – Bild: emberiza – shutterstock.com

Verbrauch optimieren und Fehler im Umgang mit der Klimaanlage vermeiden

 

Es sollte klar sein, dass man durch vorausschauendes Parken im Schatten den Energiebedarf der Klimaanlage erheblich senken kann, weil die Wunschtemperatur schneller erreicht wird. Ist Schattenparken nicht möglich, helfen Sonnenblenden und Sonnenrollos, die einen Teil der Sonnenstrahlung reflektieren. Falls der Innenraum dennoch heiß geworden ist, öffnet zunächst Türen und Fenster des Autos, bis eine erträgliche Temperatur erreicht ist. Im Anschluss werden alle Fenster und Türen geschlossen und die Klimaanlage auf Umluft gestellt. Vermeidet es jetzt, warme Außenluft in das Fahrzeug zu lassen und strebt eine Innentemperatur an, die nicht mehr als 5°C unter der Außentemperatur liegt. Der Luftstrom sollte kühl und nicht kalt oder gar frostig erscheinen. Neben der Energieersparnis reduziert der Umluftbetrieb auch das Zusetzen des Pollenfilters, der dadurch seltener gereinigt oder getauscht werden muss. Vermeidet es außerdem, eine niedrige Solltemperatur bei nur schwachem Gebläse zu wählen, da die gekühlte Luft, den Innenraum nicht erreichen kann.

 

Falls ihr nun auf die Idee kommen solltet, die Klimaanlage garnicht mehr nutzen zu wollen, um Kraftstoff zu sparen, dann seid gewarnt. Da der Klimakompressor über den Motor beständig angetrieben und nur drucklos geschaltet wird, können die Lager der Verdichterwelle zu wenig Schmierung erhalten. Sie werden undicht und Kältemittel tritt aus. Die notwendige Abdichtung des Systems ist teuer. Aus dem gleichen Grund solltet ihr auch im Winter die Klimaanlage von Zeit zu Zeit nutzen. Schließlich solltet ihr darauf achten, die Lüftung regelmäßig einzuschalten. Das kostet zwar Energie, verhindert aber gleichzeitig, dass sich ein Nährboden für Schimmelpilze am Verdampfer bildet. Sollten sich Pilze ausbreiten, besteht Gesundheitsgefahr für alle Insassen und die Reinigung bzw. Austausch sind zeit- und kostenintensiv.

 

Was tun, wenn die Klimaanlage stinkt?

 

Eine stinkende Klimaanlage, die einen faulig modrigen Geruch absondert, ist ein sicheres Indiz für Schimmelpilzbefall. Bevor ihr euch nun daran macht, den Schimmel zu bekämpfen, solltet ihr der Ursache auf den Grund gehen. Häufig sind verstopfte Ablaufventile oder -leitungen die Ursache, die das Kondenswasser, welches sich am Verdampfer bildet, eigentlich abführen sollen. Das angestaute Wasser schafft ein feuchtwarmes Klima und damit den perfekten Lebensraum für Keime. Nur eine trockene Klimaanlage ist vor Schimmelpilzbefall sicher. Es empfiehlt sich daher, die Klimaanlage 2-3 Minuten vor dem Parken des Wagens abzustellen und über das Gebläse Restfeuchtigkeit innerhalb der Anlage zu beseitigen. Nachdem die Ursache für den Schimmelbefall ausgemacht und abgestellt wurde, könnt ihr euch an die Bekämpfung der Keime machen. Autowerkstätten bieten häufig einen entsprechenden Desinfektionsservice, doch auch als Laie kann man mit entsprechenden Mitteln die festgesetzten Keime abtöten. Das Desinfektionsmittel wird in der Regel im Fahrgastraum ausgebreitet, alle Fenster verschlossen und die Lüftung auf Umluft gestellt. Nun müsst ihr warten, bis das Mittel wirkt, um anschließend das Auto gut zu lüften. Wurden alle Keime innerhalb der Klimaanlage abgetötet, wird sie im Anschluss auch nicht mehr stinken. In einem passenden Video zur Desinfektion der Klimaanlage demonstrieren wir die Vorgehensweise anschaulich.

 

Warum kühlt die Klimaanlage nicht? Mögliche Ursachen für einen Defekt

 

Da der Aufbau einer Klimaanlage nun klar ist, können wir auch mögliche Fehlerquellen ausmachen. Vielleicht ist Kältemittel durch harte Dichtungen oder lockere Verbindungen im Kühlmittelkreislauf ausgetreten? Insbesondere Halter älterer Fahrzeuge kennen dieses Problem. Prüft außerdem, ob die Leitungen Schäden aufweisen. Eine Klimaanlage darf übrigens nur durch entsprechend qualifiziertes Fachpersonal mit neuem Kühlmittel befüllt werden. Nicht ganz so einfach stellt sich ein defekter Kompressor dar, der sich vielleicht durch Nichtgebrauch der Klimaanlage festgesetzt hat. In so einem Fall hilft nur der Austausch. Aber auch der Kondensator, der das unter Druck stehende Gas herunterkühlt, könnte beschädigt sein. Durch Steinschlag entstehen Löcher im Material und das zirkulierende Kühlmittel kann die Wärme nicht mehr hinreichend abgeben. Fällt die Klimaanlage an besonders heißen Tagen oder im Stau aus, kann dies am Elektrolüfter liegen, der entweder defekt ist oder durch einen kaputten Sensor nicht anspringt. Auch in diesem Fall ist der Austausch der defekten Komponenten die einzige Abhilfe.

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