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 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)
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 Eratz 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. 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
Mercedes-Benz hat sich als erster deutscher
Autohersteller entschieden, das neue, weniger klimaschädliche
Klimamittel R1234yf in den Klimaanlagen seiner Fahrzeuge
einzusetzen. Als erstes Modell wird die im März 2012
erscheinende neue B-Klasse mit dem Mittel ausgestattet.
Das künftig in Autoklimaanlagen verwendete
Kältemittel bleibt jedoch 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.
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).
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 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 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
Klimaanlagekurz 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.
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Wiesinger bearbeitet:
22.01.2012 Folgen Sie
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