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Die Kfz Klimaanlage (3)  - Kältemittel

Kältemittel und Kraftstoffverbrauch


Teil 1:  Grundlagen

Teil 2: Kältetechnik

Teil 3: Kältemittel 

Grundlagen Kältemittel

Zur Realisierung eines Kälteprozesses werden die Eigenschaften eines Stoffes ausgenutzt,

  • bei einem niedrigen Druck- und Temperaturniveau Wärme aufzunehmen und

  • bei einem höheren Druck- und Temperaturniveau, diese aufgenommene Wärme wieder abzugeben.

Während der Wärmeaufnahme, ändert sich der Aggregatzustand des Stoffes

  • von flüssig in gasförmig,

  • diesen Vorgang bezeichnet man als Verdampfung.

Bei Wärmeabgabe ändert sich der Aggregatzustand wieder
  • von gasförmig in flüssig,
  • dieser Vorgang wird als Verflüssigung oder auch Kondensation bezeichnet.

Ein Stoff der diese Merkmale aufweist, wird als Kältemittel bezeichnet und ist somit für den Wärmetransport in einer Kälteanlage verantwortlich.

Als Kältemittel kann jeder Stoff verwendet werden, der ein möglichst ausgeprägtes Nassdampfgebiet mit hohem kritischem Druck oberhalb der Betriebsbedingungen und einer niedrigen Erstarrungstemperatur die unterhalb der Betriebsbedingungen liegt, besitzt. Weiterhin sollten die in der Anlage zu erwartenden Drücke, die sich aufgrund der Dampfdruckkurve des Kältemittels ergeben, den technisch beherrschbaren Anforderungen gerecht werden.

Für die Auswahl von Kältemitteln müssen für jeden Anwendungsfall folgende Punkte sorgfältig geprüft werden:

  • thermische Eigenschaften
  • chemische Eigenschaften
  • physikalische Eigenschaften
  • physiologische Eigenschaften
  • Auswirkungen auf die Umwelt

Gerade im Bereich des Umweltschutzes werden durch weltweite, politische Entscheidungen Anforderungen an Kältemitteln gestellt, die nur von wenigen Kältemitteln erfüllt werden.

Dies betrifft insbesondere alle voll- und teilhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW / H-FCKW), deren Herstellung oder Verwendung durch das Wiener Übereinkommen von 1985 und das Montrealer Protokoll von 1987 eingeschränkt oder verboten sind.

Das Kältemittel Problem

Diese Kältemittel enthalten Chlor.

  • Chlor verfügt über ein hohes Ozonabbau Potenzial (ODP = Ozon Depletion Potential) sowie
  • es ist mitschuldig an der globalen Erwärmung (GWP = Global Warming Potential)

>> (Lesen Sie hierzu auch die Seiten über Ozon und Treibhauseffekt).

 Karikatur Klima

Klima Karikatur

Welches Kältemittel steckt nun drin in der Klimaanlage?

Im Kfz wurde bis Ende 2011 ausschließlich R134a eingesetzt. R12 (Frigen) als Kältemittel wurde schon vor Jahren aus den Fahrzeugklimaanlagen verbannt. In Restbeständen kann es natürlich noch in alten Fahrzeugen vorhanden sein. Ab 2011 ändert sich jedoch die Situation erneut. Denn ab 2011 verbietet eine EU-Richtlinie den Einsatz von FKWs mit einem GWP-Wert größer 150 (dazu zählt auch R134a) in Klimaanlagen aller in der EU neu zugelassenen Fahrzeugtypen. Das heißt konkret, Klimaanlagen in Autos, die ihre Typzulassung nach dem 1. Januar 2011 erhalten haben, dürfen nicht mehr mit dem Kältemittel R-134a befüllt werden. Ein Nachrüstzwang besteht allerdings nicht. Ende 2011 kommen dann die ersten Fahrzeuge mit dem neuen Kältemittel auf den Markt.

Welches Kältemittel als Ersatz für R134a kommen sollte, darüber gab es zunächst viele Diskussionen und Machtkämpfe. Zur Diskussion standen zum einen R744 (Kohlendioxid CO2) und zum anderen die Chemikalie HFO 1234yf. Während eine Gruppe das Kältemittel Kohlenstoffdioxid (R 744) favorisierte, tendierten andere zum Chemie Cocktail HFO 1234yf (auch R 1234yf). Beide Kältemittel besitzen Vor- und Nachteile. Als Hauptargument für 1234yf spricht sicherlich die Tatsache, dass nur geringfügige Änderungen an der existierenden Klimaanlagentechnik vorgenommen werden müssen. Der Vorteil des R744 liegt demgegenüber in deutlich besseren Emissionswerten. Die Einführung beider Varianten bei den unterschiedlichen Fahrzeugmarken würde dazu führen, dass die einzelne Werkstatt 3 unterschiedliche Klimaservicegeräte bereithalten müsste:

  • ein Gerät wie gewohnt für R134a, es besteht kein Umrüstzwang
  • ein Gerät für R 744, da in mit CO2 befüllten Klimaanlagen 5-fach höhere Drücke herrschen
  • ein Gerät für HFO 1234yf, da es nicht mit R 134a mischbar ist

Diese Variante kam also nicht in Frage.

Als neues Kältemittel hat sich bei der Autoindustrie letztlich HFO 1234yf durchgesetzt. Die Gründe können Sie hier nachlesen.

Mercedes-Benz hat sich als erster deutscher Autohersteller entschieden, das neue, weniger klimaschädliche Klimamittel R1234yf in den Kfz Klimaanlagen seiner Fahrzeuge einzusetzen. Als erstes Modell wurde die im März 2012 erschienene neue B-Klasse mit dem Mittel ausgestattet.  Doch nach einem Brand einer Mercedes B-Klasse bei einem Test kamen Zweifel an der Sicherheit des neuen Kältemittels auf. Das neue international anerkannte Kältemittel R1234yf stufte Mercedes als zu gefährlich ein. 

Aktuelle Meldung vom Oktober 2012 (auto-motor-und-sport)

Mercedes rüstet in allen bereits ausgelieferten Mercedes SL der neuen Generation die Klimaanlage auf das alte Kältemittel R134a um.
Aktuelle Meldung vom Januar 2013 (Auto Bild)

Mazda bietet für sein neues Modell CX-5 eine Rückrüstung auf das alte Kältemittel R134a an.

Das künftig in Autoklimaanlagen verwendete Kältemittel bleibt also auch weiterhin umstritten, den es ist hoch entzündlich und kann in Unfallsituationen giftige Flusssäuregase entwickeln - so die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Zudem wird die neue Chemikalie voraussichtlich erheblich teurer als das bisherige Kältemittel R-134a (siehe AUTO BILD 37/2009, 23/ 2010 und 5/2011). Bei Unfällen besteht unter ungünstigen Umständen für Autoinsassen die Gefahr von Verätzungen und Vergiftungen. Und wer was böses denkt, könnte annehmen, das vielleicht jemand auf den Gedanken kommt und in Anlagen für 1234yf wieder das günstigere aber noch schädlichere R134a einfüllt. Dazu bedürfte es allerdings auch spezieller Adapter, da sich Anschlüsse ändern. Die neuen Servicegeräte sind lt. Kenntnisstand von kfztech.de zumeist mit einem Sensor zur Erkennung des Kältemittels ausgestattet, damit es nicht zur Vermischung kommen kann.

Hintergründe: Aufgrund der bekannten Situation hatte der Präsident des Verbandes der Automobilindustrie (VDA) Matthias Wissmann (früher Bundesverkehrsminister) bereits 2007 angekündigt, Neuwagen ab 2011 mit dem natürlichen und sicheren Kältemittel CO2 auszuliefern. Nach Auffassung der Deutschen Umwelthilfe e.V. (DUH) ist davon jedoch keine Rede mehr. Bundesumweltministerium und Umweltbundesamt forderten ebenfalls seit Jahren die Verwendung von CO2 in Fahrzeugklimaanlagen.

Hintergrundvideo zu den Kältemitteln

Ob das neue Kältemittel wirklich so gefährlich ist, wie im folgenden Video dargestellt, muss sich erst noch in der Praxis zeigen. Da die Hersteller an die Produkthaftung gebunden sind und sicher selbst viele Tests machen, kann man vermutlich davon ausgehen, dass das Ganze vielleicht etwas übertrieben dargestellt wurde. Der Rückzug von Mercedes lässt aber aufhorchen...

Kurzinfos zu den Kältemitteln

Infos zu R12

  • R 12 ist hochgradig umweltschädlich !!!
  • Ozonabbau , Treibhauseffekt
  • 1 kg R 12 hat den Treibhauseffekt, wie 4000t CO2
  • R 12 Molekül zerfällt erst nach 70 - 110 Jahren !
  • hoffentlich nicht mehr im Umlauf!

Daten zu R134a
  • chem. Bez. C2H2F4 (Tetraflourethan)
  • Art: HFKW
  • GWP* 1400 mal so schädlich wie CO2
  • toxisch sicher, nicht brennbar

*GWP = Global Warming Potential (Treibhausfaktor)



Info zu R744
  • Kohlenstoffdioxid besitzt eine sehr große volumetrische Kälteleistung, das umlaufende Kältemittelvolumen ist daher relativ klein.
  • nicht entflammbar 
  • natürliches Nichtfossiles CO2 trägt nicht zum Ozonabbau bei.
  • Kohlenstoffdioxid gilt als klimatisch unbedenklich, da es in den biologischen Kreislauf eingebunden ist (GWP = 1)
  • dagegen erhöht die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid aus fossilen Quellen die Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Atmosphäre und fördert damit den Treibhauseffekt.
  • Allerdings beträgt der Treibhauseffekt je Masseneinheit lediglich etwa 1/1000 im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten Fluorkohlenwasserstoffen (R-134a). 

 

HFO 1234yf
  • gute Kältemitteleigenschaften
  • Tetraflourpropen
  • brennbar, bildet Flourwasserstoff!
  • GWP viermal so hoch wie CO2
  • R134a könnte in Anlagen mit 1234yf mit entsprechendem Adapter "nachgefüllt" werden!

 

Tipps für dem Umgang mit Klimaanlagen

Kraftstoffverbrauch

Das Wohlfühl-Klima im Auto gibt es leider nicht zum Nulltarif. Wie eine aktuelle Untersuchung des ADAC aus dem Jahre 2007 zeigt, ist insbesondere die erste Abkühlphase, nachdem das Auto in der Sonne stand, sehr verbrauchsintensiv. Um beispielsweise die Innenraumtemperatur von 31 C° auf angenehme 22 C° herunter zu kühlen, verbrauchten die ADAC-Testfahrzeuge zwischen 2,47 und 4,15 l/100 km. Dieser erhöhte Verbrauch wurde allerdings nur drei Minuten lang gemessen. Um diese Temperatur zu halten, ist anschließend je nach Fahrzeug und Bauart der mit einem Mehrverbrauch von 0,76 bis 2,11 l/100 km in der Stadt und von 0,09 bis 0,66 l/100 km auf der Autobahn zu rechnen. Eine achtstündige Fahrt in den Sommerurlaub an einem heißen Tag kann sich somit bei einem Mittelklasse-Benziner mit rund fünf bis acht Euro in der Urlaubskasse bemerkbar machen.

Teurer kann es werden, wenn es draußen extrem heiß ist, man sehr oft im Stau steht oder eine extrem tiefe Innenraumtemperatur gewählt hat. Auch die Bauart der Klimaanlage ist von entscheidender Bedeutung für den Mehrverbrauch. Einfachere Anlagen arbeiten immer mit der vollen Sprit raubenden Leistung. Wird es im Fahrzeug zu kalt, mischen diese einfach warme Heizungsluft dazu. Die intelligenteren Anlagen können die Kälteleistung des Kompressors regeln und so Kraftstoff sparen.

Infrarotbild aus dem Fahrzeuginneren zeigt die Wärmeverteilung (Quelle: ADAC)

Richtiges Einschalten

Aber auch der Autofahrer selbst kann dazu beitragen, den Benzindurst seiner Kfz Klimaanlage einzudämmen. Wer vor dem Start Fenster und Türen des Fahrzeugs nur eine Minute lang öffnet, lässt die Stauhitze aus dem Fahrzeug entweichen und erleichtert der Klimaanlage die Arbeit. In der ersten Abkühlphase sollte man den Umluftschalter betätigen. Dann muss die Klimamaschine nicht die heiße Außenluft kühlen, sondern nur noch die schon kühlere Luft im Fahrzeuginneren. Während der Fahrt sollten die Fenster und, falls vorhanden, das Schattenrollo des Schiebedachs geschlossen bleiben. 

Der kühlende Luftstrom wirkt am besten, wenn er über die Schultern der vorne Sitzenden hinweg streicht. Nicht nur aus Kostengründen, sondern auch aus medizinischer Sicht, sollte der Temperaturunterschied zwischen drinnen und draußen nicht zu groß sein. Am angenehmsten wird eine Temperatur zwischen 21 C° und 23 C° empfunden. Um dem Autofahrer den Mehrverbrauch seiner Klimaanlage bewusst zu machen, fordert der ADAC ein einheitliches und praxisnahes Verfahren, mit dem der Mehrverbrauch im Rahmen der Typprüfung ermittelt und in der Werbung herausgestellt wird.

Die Kfz Klimaanlage sollte regelmäßig, auch bei mäßigen Temperaturen über ca. 3 °C mindestens zehn Minuten eingeschaltet werden. Das bewirkt ausreichende Schmierung des Systems und Verunreinigungen am Verdampfer werden durch ablaufendes Kondenswasser abgewaschen.  Zusätzlicher Nutzen: Bei hoher Luftfeuchtigkeit oder kalten Scheiben kann das Beschlagen der Scheiben durch die Klimaanlage verhindert werden

Klimaanlage kurz vor Ende der Fahrt bei laufendem Gebläse ausschalten (z.B. ECON-Taste). Das verhindert Restfeuchtigkeit am Verdampfer und reduziert damit die Gefahr von Geruchsbildung.

 Wenn es zu Geruchsbildung kommt, spätestens aber nach etwa vier Jahren, sollte eine Klimaanlage gewartet werden. 

Weitere Fragen zur Kfz Klimaanlage beantwortet: Kfz-Klima

Quellen: www.adac.de, Wikipedia,  BAM, VDH, DUH, Grüne,

 


Teil 1:  Grundlagen

Teil 2: Kältetechnik

Ende von Teil 3: Kältemittel 


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Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 19.02.2015

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