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)
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 wird nun dazu führen, dass die einzelne
Werkstatt 3 unterschiedliche Klimaservicegeräte bereithalten muss:
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
Ein Vermischen ist nicht möglich (andere
Adapter) und auch nicht erlaubt. 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.
Mercedes-Benz hat sich als erster deutscher
Autohersteller 2015 jedoch dazu entschieden, auf CO2 umzurüsten,
nachdem es mit mit HFO 1234yf zu Schwierigkeiten gekommen war.
VW will ebenfalls auf CO2 umrüsten.
Das künftig in Autoklimaanlagen verwendete
Kältemittel HFO 1234yf 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.
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.
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 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
