Der Kältemittelkreislauf

Dieser Beitrag erklärt den Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage.
Führt man einem Kältemittel z.B. R134a Energie zu, so verdampft es und nimmt dabei Energie auf. In der Klimaanlage wird die Energie in Form von Wärme aus der Umgebungsluft des Innenraums bezogen. Hier ist der Verdampfer verbaut. Die Klimaanlage produziert also keine Kälte, sondern sie befördert Wärmeenergie aus dem Fahrzeuginnenraum nach außen. Die Wärme wird vom Verdampfer aufgenommen.

Der Kältemittelkreislauf besteht im Grunde aus 7 Komponenten.
1. Im Verdampfer wird das flüssige Kältemittel in den gasförmigen Zustand überführt. Dabei entzieht das Kältemittel der Umgebungsluft im Innenraum eine gewisse Wärmemenge, welche zum Verdampfen benötigt wird. In der Folge sinkt die Temperatur im Innenraum.
2. Der Verdichter oder auch Kompressor hat die Aufgabe den Druck und dadurch die Temperatur des gasförmigen Kältemittels zu erhöhen. Er sorgt für den Umlauf des Kältemittels und hebt das Energieniveau an, damit die aufgenommene Energie über den Kondensator nach Außen abgeführt werden kann. Damit der Kompressor arbeitet, muss die Klimaanlage eingeschaltet sein und der Motor muss laufen. Kompressoren werden vom Motor angetrieben und haben teilweise ordentliche Leistungen. Diese liegen im Bereich von mehreren Kilowatt.
3. Der Kondensator funktioniert wie ein Kühler. Es handelt sich um einen Wärmetauscher. Die vorbeiströmende Luft nimmt Wärme auf, sodass das „heiße“ Kältemittelgas abgekühlt wird und dabei kondensiert. Das Kältemittel ändert also seinen Aggregatzustand von gasförmig nach flüssig.
4. Der Trockner oder auch Sammler dient als Ausgleichsbehälter und Vorratsbehälter.
5. Das Expansionsventil dosiert die Menge des Kältemittelgases, welches in den Verdampfer übergeht. Somit lässt sich die Kühlleistung jedem Betriebszustand anpassen.
6. Schlauch- und Rohrleitungen dienen als Verbindungen zwischen den einzelnen Bauteilen
7. Über Regelungs- und Steuerungseinrichtungen wird der Vorgang überwacht und geregelt.

Die Bauteile bilden einen geschlossenen Kreislauf, indem das Kältemittel zirkuliert. Man unterscheidet in Hochdruck und Niederdruckteil. Trennpunkte der Systeme sind am Verdichter die Ventilplatte und das Expansionsventil.

Wird der Kältekreislauf aktiviert bzw. in Funktion gesetzt, d.h. die Klimaanlage wird bei laufendem Motor eingeschaltet, so saugt der Kompressor erwärmtes, gasförmiges Kältemittel an. Das Kältemittel hat im Innenraum Energie aufgenommen, ist aber immer noch deutlich kälter als die Umgebungsluft. Das Kältemittel wird nun verdichtet, damit es seine aufgenommen Energie an die Außenluft abgeben kann. Beim Verdichten erwärmt sich das Kältemittel also und wird Richtung Kondensator gefördert. Am Kondensator angekommen wird das heiße Gas durch die vorbeiströmende Luft abgekühlt. Die Vorgänge im Kondensator gliedern sich in drei Phasen. Zuerst gibt das heiße gasförmige Kältemittel seine Überhitzungswärme an die Außenluft ab. In der zweiten Phase findet die eigentliche Kondensation statt, sodass das Kältemittel sich verflüssigt. Dabei bleibt die Temperatur zunächst konstant. In der letzten Phase wird dem flüssigen Kältemittel weitere Energie entzogen. Dabei kühlt sich das Kältemittel ab.
Das Kältemittel strömt jetzt zum Trockner, wo es gesammelt wird. Der Trockner filtert das Kältemittel. Außerdem wird Feuchtigkeit entzogen. Vom Sammler aus fließt das Kältemittel zum Expansionsventil. Dieses regelt die Kühlleistung des Systems indem das Kältemittelgas optimal dosiert und eingespritzt wird.
Das Expansionsventil spritzt das Gas in den Verdampfer ein. Im Verdampfer wird das Kältemittel in den Gaszustand überführt. Dies geschieht indem das Kältemittel die nötige Wärme der Umgebungsluft entzieht, um zu verdampfen. Die Umgebungsluft kühlt ab und das Kältemittel ist wieder gasförmig. Somit ist der Kältekreislauf geschlossen und das Kältemittel wird wieder vom Kompressor angesaugt.

[alkaholikk]

Daumen hoch für dein anschauliches und gut gelungenes Video! Jedoch muss ich dich bei 4:02 korrigieren. Das Kältemittel verdampft nicht infolge der warmen angeströmten Umgebungsluft, sondern wegen der Expansion, sprich des plötzlich starken Druckabfalls aufgrund der Sogwirkung des Kompressors. Hierbei findet ein thermodynamischer Prozess statt, wobei die Kühlmitteltemperatur sich infolge der Druckreduzierung und der Änderung in den gasförmigen Aggregatszustand rapide verringert. Dieser Prozess ist vergleichbar mit dem Versprühen von Deo. In der Dose ist das Deo unter Hochdruck und Raumtemperatur flüssig. Beim Entweichen aus der Düse wird es aufgrund des vergleichbar niedrigen Umgebungsdrucks schlagartig gasförmig und kalt.