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Die Kfz Klimaanlage (2) - Kältekreislauf und Bauteile

Kältekreislauf / Bauteile der Kfz Klimaanlage

 
Teil 1:  Grundlagen Kfz Klimaanlage

Teil 2: Kältetechnik

Teil 3: Kältemittel 

Hauptbauteile der Kfz Klimaanlage

Kompressor

Kondensator

Filtertrockner

Verdampfer

Expansionsventil

Schema von Kfz Klimaanlagen

Die folgenden Schemata verdeutlichen den Kältekreislauf einer Klimaanlage.

Kältekreislauf Prinzip

  

Kälte-Prinzip-Kreislauf

Wirkschema KältekreislaufWirkschema Kältekreislauf

Aufgaben Bauteile Kfz-Klimaanlage

Kompressor

 (1)

Die Nummern beziehen sich auf das Klimaschemabild oben

Der Klimaanlagenkompressor hat die Aufgabe, das im Verdampfer bereits verdampfte Kältemittel anzusaugen und zu verdichten.

Das Kältemittel wird somit auf ein anderes Druck- und Temperaturniveau (ca. 15bar/56°C) gebracht. Die Kältemittelgase werden dann mit hohem Druck und hoher Temperatur in Richtung Kondensator weitergeleitet.

Viele Kompressoren verfügt über eine Magnetkupplung, um sie je nach Bedarf zuschalten zu können.

Es werden Kolben- und Taumelscheibenkompressoren verwendet. Manche Taumelscheibenkompressoren verfügen über einen variablen Hubraum. Hier ist ein Zu- oder Abschalten nicht erforderlich.

 

Kondensator (2) mit Lüfter

Im Kondensator (Verflüssiger) wird das gasförmige, überhitzte Kältemittel auf eine Verflüssigertemperatur gekühlt und verflüssigt. Da dem Kältemittel, wie jedem anderen Stoff beim Verflüssigen Wärme entzogen wird, muss der Kondensator diese Wärme an ein ihn umgebendes Kühlmedium (Luft oder Wasser) abgeben.

Der Kondensatorlüfter hat die Aufgabe, unter allen Betriebszuständen des Fahrzeuges für eine ausreichende Belüftung des Kondensators zu sorgen. Durch eine ausreichende Belüftung des Kondensators wird der Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite niedrig gehalten. Der Kondensatorlüfter wird in Abhängigkeit des Kältemitteldrucks vom Druckwächter ein- und ausgeschaltet. Es werden Kühlschlangenkondensatoren verwendet.

Filtertrockner (3)

Im Filtertrockner wird das Kältemittel gereinigt und getrocknet.

Das Kältemittel wird bei jedem Umlauf gefiltert. Das Kältemittel wird in der Trocknerflasche von Schwebestoffen befreit (z.B. Abriebteile vom Kompressor). Außerdem wird dem Kältemittel durch hygroskopische Kügelchen Feuchtigkeit (Wasser) entzogen, um die Anlage vor Korrosion und Funktionsstörungen zu schützen. Und drittens das wird Kältemittel für den Weitertransport zum Expansionsventil vorgelagert (Speicherfunktion).

Die Trocknerflasche ist ein Verschleißteil und muss in regelmäßigen Abständen (lt. HELLA alle 2 Jahre) gewechselt werden oder wenn die Anlage geöffnet wurde.

Expansionsventil (4)

 
Das Expansionsventil spritzt das Kältemittel ein, es kann sich ausdehnen. Das Expansionsventil ist somit die Stelle, wo sich das Kältemittel in den Verdampfer entspannt und diesen abkühlt.

Der Druck verringert sich stark (ca. 2,5 bar). Thermostatische Expansionsventile sind Präzisionsgeräte, deren Aufgabe es ist, dem Verdampfer immer diejenige Kältemittelmenge zuzuführen, die unter den jeweiligen Arbeitsbedingungen verdampft. Sie sollen damit das Gleichgewicht zwischen Zufluss und Absaugung in jedem Betriebszustand aufrecht erhalten, um die wärmeübertragenden Verdampferoberflächen immer voll auszunutzen. Es verhindert auch, dass der der Kompressor flüssiges Kältemittel ansaugt.

Drossel (alternativ)

Es gibt Klimaanlagen, die kein Expansionsventil besitzen, sondern stattdessen eine feste Drossel (Orifice).  Die Drossel ist eine Engstelle im Kältemittelkreislauf, unmittelbar vor dem Verdampfer. Diese “drosselt“ den Durchfluss des Kältemittels. Das Einsprühen des flüssigen Kältemittels in den Verdampfer erfolgt durch die Drossel. Vor der Drossel ist das Kältemittel unter hohem Druck warm. Mit dem Passieren der Drossel erfolgt der rapide Druckabfall. Das Kältemittel wird bei niedrigem Druck kalt. Die Drossel bildet somit die “Trennstelle“ zwischen
Hochdruck- und Niederdruckseite im Kältemittelkreislauf.

Bei Klimaanlagen mit Drosselregelung ist anstelle des Flüssigkeitsbehälters in der Hochdruckseite
ein Auffangbehälter in der Niederdruckseite
verbaut. Er dient als Vorratsbehälter und als Schutz für den Kompressor (Flüssigkeitsschlag).

Alle übrigen Bauteile sind identisch mit dem
Kreislauf mit Expansionsventil.

Verdampfer (5) mit Innenraumlüfter (6)

Durch Zuführung von Wärme verdampft das Kältemittel im Verdampfer, die Luft wird kalt. Der Verdampfer hat die Aufgabe, über eine möglichst große Fläche den Austausch von Wärmeenergie zwischen Außenluft und Kältemittel sicherzustellen. Das Kältemittel im Verdampfer benötigt, um verdampfen zu können, Wärmeenergie. Diese Wärmeenergie wird über die Oberfläche des Verdampfers der Außenluft entzogen.

Der Innenraumlüfter hat die Aufgabe, dem Verdampfer ständig frische und warme Außenluft zuzuführen. Bei Ausfall des Innenraumlüfters ist ein Vereisen des Verdampfers nicht zu verhindern  Beim Einschalten der Klimaanlage muss sichergestellt werden, dass mindestens die erste Gebläsestufe des Innenraumlüfters aktiviert ist.

Kältemittelöl

Zur Schmierung aller beweglichen Teile in der Klimaanlage ist ein spezielles Öl – das Kältemittelöl – erforderlich, das frei von Verunreinigungen wie Schwefel, Wachs und Feuchtigkeit ist. Es muss mit dem Kältemittel selbst verträglich sein, da es sich zu einem Teil mit dem Kältemittel mischt und im Kältemittelkreislauf mitläuft und darf auch die Abdichtungen im System nicht angreifen.
Es dürfen keine anderen Öle verwendet werden, da diese zu Kupferplattierung, Verkokung und Bildung von Rückständen führen. Vorzeitige Abnutzung und Zerstörung der beweglichen Teile wären die Folge.

Das Kältemittelöl kann auch nur auf eine bestimmte Kompressorbauart abgestimmt sein.  Von sogenannten Universalölen ist abzuraten, die Kompressorenhersteller lehnen jegliche Garantie- und Kulanzleistung bei Verwendung nicht freigegebener Öle ab.

Das Kältemittelöl für R134a ist PAG = Poly-Alkylen-Glykol

Aufgrund seiner chemischen Eigenschaften darf das Kältemittelöl nicht mit Motoröl oder Getriebeöl zusammen entsorgt werden.

 

Einflussgrößen des Kältekreislaufes

  • Die Temperatur der Außenluft

  • Die Drehzahl des Motors

  • Der Füllzustand der Klimaanlage

  • Die Gebläsestufe des Innenraumlüfters

  • Die Temperatur des Motorraums.

  • Die Luftfeuchtigkeit der eintretenden Außenluft

Elektrische Komponenten Kfz Klimaanlage

1 Schalter für Klimaanlage 6 Thermoschalter für Lüfter für Kühlmittel
2 Überdruckabblasventil am Kompressor 7 Geber für Verdampfertemperatur
3 Lüfter für Kühlmittel 8 Frischluftgebläse
4 Druckschalter für Klimaanlage 9 Motorsteuergerät
5 Geber für Kühlmitteltemperatur 10 Magnetkupplung
 Elektrische Komponenten Klimaanlage

Elektrische Komponenten

 

Die häufigsten Fehler im Kältekreislauf

  • Überfüllung
  • Unterfüllung
  • Undichtigkeit im Kältekreislauf
  • Eine Verstopfung im Kältekreislauf
  • Falsche Thermostateinstellung (Vereisung)
  • Luftseitige Verstopfung am Kondensator
  • Ausgefallenes oder falsch drehendes Kondensatorgebläse
  • Zuviel Feuchtigkeit im Kältekreislauf.
 Schema der Klimaanlage mit Luftverteilung
 

Weiteres Schemabild mit Luftverteilung

1=Kompressor

2=Kondensator mit Lüfter

3=Trinaryschalter

4=Filtertrockner

5=Expansionsventil

6=Verdampfer

7=Wärmetauscher

8=Gebläse

 

 

Quelle: Bosch, VW,  Meinburk Klima Lehrgang

Teil 1:  Grundlagen

Ende Teil 2: Kältetechnik

Teil 3: Kältemittel 


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Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 04.09.2015

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