Immer einen kühlen Kopf – die Klimaanlage

Eine Klimaanlage ist eigentlich kein Luxus mehr. Sie gehört in der Oberklasse seit langem schon zur Serie und findet sich heute auch in immer mehr Mittelklassefahrzeugen als Standardausstattung. Die Klimaanlage ermöglicht auch bei hohen Außentemperaturen im Sommer ein entspanntes und damit sicheres fahren.

Optimale Temperaturen für den Innenraum liegen (abhängig von der Außentemperatur angepasst) zwischen 23°C und 27°C, sowie einer rel. Luftfeuchte zwischen 35% und 65%.

Allgemeines zur Technik und Physik:
Im physikalischen Sinne gibt es eigentlich keine Kälte, sondern nur Systeme mit unterschiedlichem Wärmeinhalt. Bei -273°C (entspricht 0 Kelvin) liegt der absolute Temperaturnullpunkt, d. h., in der Atomstruktur findet keine Teilchenbewegung mehr statt. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik: Wärme ist eine Energieform!

Wie wird Kälte erzeugt?:
Kälte ist zunächst ein Energieniveau, das unter dem seiner Umgebung liegt. Die Wärmeübertragung zwischen zwei Systemen kann ohne Mithilfe von Außen nur in einer Richtung (von warm nach kalt) stattfinden. Um zu kühlen muss man vorhandene Wärmeenergie dort abführen, wo es kälter sein soll. Da jedoch Energie nicht verloren gehen kann, muss die entzogene Wärme an anderer Stelle wieder auf einem höheren Niveau hinzugefügt werden. In Form eines thermodynamischen Kreisprozesses (Kältekreislauf) wird zum Zweck der Wärmeabgabe die zu entziehende Wärmemenge vom niedrigeren Temperaturniveau auf ein höheres gebracht. Während des Betriebes einer Kälteanlage wird also Wärme gegen ein Temperaturgefälle transportiert.

Der mechanische Kältekreislauf:
Der mechanische Kältekreislauf wird für alle Anwendungen im Klima-, Kühlbereich sowie auch für Wärmepumpen am häufigsten eingesetzt. Er besteht aus mindestens vier Grundbausteinen die sich auch im KFZ wiederfinden: Verdampfer, Verdichter (Kompressor), Verflüssiger und Expansionsventil.

Der Verdampfer stellt gegenüber seiner Umgebung (Luft) eine Wärmesenke dar. Mit ihm wird der Umgebung Wärme entzogen und auf das Kältemittel (heute R134a) übertragen. Der Verdichter hat im Kältekreislauf die zentrale Funktion. Er sorgt für die Zirkulation des Kältemittels in der Anlage. Er hat die Aufgabe, den im Verdampfer anfallenden Kältemitteldampf abzusaugen, auf den Verflüssigerdruck zu verdichten und in den Verflüssiger zu fördern. Im Verflüssiger kondensiert das unter hohem Druck stehende Kältemittel. Dabei wird Wärme vom Kältemittel an die Umgebung (Luft) übertragen. Das Expansionsventil (Drossel) befindet sich vor dem Verdampfer und hat die Aufgabe das Kältemittel vom Verflüssigerdruck durch Drosselung auf den Verdampferdruck zu entspannen.

Das umlaufende Kältemittel hat die Eigenschaft bei sehr niedrigen Temperaturen zu verdampfen und ist einem ständigem Wechsel der Aggregatzustände von flüssig zu gasförmig unterworfen.

Im Verdampfer liegt die Kältemitteltemperatur (ca. 2-13°C) unterhalb der Umgebungs-temperatur. Aus der Umgebung (Luft) fließt deshalb Wärme auf das unter niedrigem Druck ( 2,1 - 2,9bar) stehende Kältemittel über und bringt es zum verdampfen. Die Kühlung setzt ein. Der kalte Dampf wird vom Verdichter angesaugt (Sauggas) und unter hohem Druck (13 - 16bar) verdichtet. Dadurch steigt die Temperatur des Kältemitteldampfes auf über 100°C an. Der jetzt heiße Dampf (Heißgas) gibt im Verflüssiger Wärme an die Umgebung (Luft) ab und kondensiert (deshalb auch Kondensator genannt) wieder in den flüssigen Aggregatzustand. Im Expansionsventil (auch Drossel genannt) wird das verflüssigte Kältemittel auf niedrigem Druck (ca. 5 bar) entspannt und fließt nun zum Verdampfer-Wärmetauscher zurück. Eine Thermostatfunktion des Expansionsventils regelt die Kältemitteltemperatur nach dem Verdampfer und überwacht dabei die voll-ständige Verdampfung des Kältemittels, damit der Verdichter nicht durch Flüssigkeitsschläge beschädigt wird. Der Kreisprozess ist nun geschlossen und kann von neuem beginnen.

Kühlen und Entfeuchten:
Die "Gesamtkühlleistung" einer Klimaanlage setzt sich aus der "sensiblen" und eine "latenten" Kühlleistung zusammen. Die sensible Kühlleistung ist für die reine Temperaturabsenkung, die latente Kühlleistung für die reine Entfeuchtung erforderlich. Die Entfeuchtung benötigt wesentlich mehr Energie als die reine Temperaturabsenkung. Diese beiden Anwendungen kann durch die Steuerung unterschiedlicher Verdampfertemperaturen erreicht werden.

Staubfilter:
Da bei laufender Klimaanlage der Verdampfer-Wärmetauscher durch das anfallende Kondenswasser aus der Außenluft immer feucht ist, muss immer ein Staubfilter vorgeschaltet sein, damit die Wärmetauscherflächen nicht verschmutzen und somit die Kühlleistung konstant bleiben.


Mercedes Klimaanlagen Thermatic und Thermotronic:

Mercedes unterscheidet bei seinen Klimaanlagen zwischen den Varianten Thermatic und Thermotronic. Die Heizmatic ist bei allen moderneren Mercedes Modellen enthalten.


Heizmatic:
Serie bei allen moderneren Mercedes Modellen.
Sie verfügt über eine Temperatursteuerung des Innenraums mittels Luftaustrittstemperatur. Die Temperatur ist (außer bei A-Klasse) für Fahrer- und Beifahrerseite getrennt einstellbar. Die Steuerung der Düsen und des Luftmenge erfolgt manuell. Für die Temperatursteuerung wird ein Sensor im Bereich der Innenbeleuchtung am Dachhimmel verwendet. Die Heizmatic verfügt bei allen neueren Modellen über einen Staub-/ Pollenfilter und Umluft-Funktion. Düsen für Fußraum Fahrer- Beifahrer, Fondpassagiere unterhalb des Fahrer- und Beifahrersitz, im Amaturenbrett Rechts, Links und Mitte, Frontscheibe und auf dem Amaturenbrett. Alle Düsen bis auf die in den Fußräumen individuell regelbar über Drehrad.

Dieselmodelle:
Alle CDI-Dieselmodelle ("Common Rail"-Technik) sind generell mit Zuheizer ausgestattet, da deren Wirkungsgrad so gut ist, daß bei kalten Außentemperaturen das Kühlwasser sehr langsam warm wird und damit die Heizleistung sehr schwach ist. Der Zuheizer wird automatisch bei einer Außentemperatur unter 7°C zugeschaltet. Die ersten CDI-Diesel hatten einen Kraftstoff betriebenen Zuheizer, der später durch einen mechanisch unanfälligen elektrischen Zuheizer ersetzt wurde. Den elektrischen Zuheizer findet man bei allen Dieselmodellen der Baureihe W203, W211, W220, W210 ab Herbst 1997, W168 ab Modellpflege und Vaneo. Bei den Baureihen W168, Vaneo und W210 lässt sich der Zuheizer über einen Schalter (beim 210 neben dem Aschenbecher) ausschalten. Bei allen anderen Baureihen erfolgt die Einstellung über das KI, wobei folgende Modi gewählt werden können:
- Automatisch,
- Automatisch jedoch aus, wenn EC-Taste an der Klimaautomatik gedrückt ist,
- Aus

Klimaanlage Thermatic:
Optional bei A-Klasse, C-Klasse W202, W203 (bei 4-Zylinder Modellen bis 3/2004), E-Klasse bis Herbst 1997.
Serie bei C-Klasse W203 (ab 4/2004 und bei 5- und 6-Zylindermodellen), E-Klasse ab Herbst 1997.
Die Thermatik verfügt über eine automatische Steuerung der Temperatur, bei C-Klasse ab W203 und E-Klasse ab W211 auch Luftmenge und Düsensteuerung (bei älteren Modellen maunell). Die Steuerung erfolgt über zwei Temperatursensoren, die sich im Bedienpannel und in der Innenbeleuchtung am Dachhimmel befinden. Die Temperatur ist (außer bei A-Klasse) für Fahrer und Beifahrer getrennt einstellbar. Luftmenge und Luftaustritt wird aber für beide Seiten gleich geregelt. Bei neueren Fahrzeugen (z. B. C-Klasse ab W203 und E-Klasse ab W211) ist die Umluftfunktion mit der Comfortschließung gekoppelt, d. h. wird die Umluftklappe länger gedrückt schließen sich alle Fenster und das Schiebedach. Es ist immer ein Staub-/Pollenfilter vorhanden. Die Armlehne besitzt beim W203 zwei Fächer (beim W210 ein kühlbares Fach), wobei das größere untere Fach durch Kaltluft gekühlt werden kann. Bem W203 besaß die Thermatic bis Bj. 2002 eine Restwärmefunktion, d.h. bei abgestelltem Motor konnte das warme Kühlwasser über den Wärmetauscher den Innenraum bei kleinster Lüfterstufe wärmen und ist mit dem Modelljahr 2003 entfallen. Bei der E-Klasse ab Modell W210 ist die Restwärmefunktion Serie.
Die neueren Modelle (Baureihe W203, W211,...) haben noch eine "Defroster"-Funktion, die sobald die Luftaustrittstemperatur 0°C überschreitet in folgenden Modus geht:
- Maximale Heizleistung
- Maximale Luftmege auf die Frontscheibendüse
- Klimakompressor an, wenn möglich
Durch diese "nette" Funktion wird sehr schnell bei von Innen oder Außen beschlagene Frontscheibe für klare Sicht gesorgt. Wird die "Defroster" Taste wieder gedrückt, springt die Thermotronik wieder in den vorherigen Betrieb.

Klimaanlage Thermotronic:
Serie bei S-Klasse, E-Klasse (bei 8-Zylinder Modellen).
Optional für fast alle anderen Modelle.
Die Thermotronic besitzt zusätzlich zur Thermatic folgende Funktionen:
- Aktivkohlefilter der bei Bedarf eingeschaltet werden kann,
- ein Sonnensensor beeinflusst die Regelung bei direkter Sonneneinstrahlung durch die Fenster.
- ein Luftgütesensor schaltet automatisch die Umluft ein, wenn die Außenluft "schlechter" ist als die Innenluft. (z.B. Tunnelfahrt).
- Digitale Anzeige und Bedienelemente.
- Bei den Modellen W202 und W210 wird zusätzlich auch Luftmenge und Luftverteilung automatsisch gesteuert.
- beim W203 sind Frischluftregler und Restwärmefunktion, die bei der Thermatic entfallen sind, vorhanden.
- beim W203 ist ein Boostergebläse für die Fonddüsen als kostenlose Option wählbar.


Gruß
Horst

PS: Danke an Dirk "Diwi", der mich bei den Detailfunktionen der Modellreihen unterstützt hat.

 

Hello Daniel,

yes, I think so. The Thermatic controls in “Auto” the distribution of the airflow in a limited way. If the temperature inside and outside the car is very high, the Thermatic switch i. e. to circular airflow – and contrariwise. The Thermotronic regulate in compare to the Thematic also the airflow rate.

Regards
Horst

 

Info!

Der Startbeitrag wurde überarbeitet und die modellspezifischen Unterschiede der Klimaanlagen ergänzt.

Gruß
Horst

 

Hallo Simon,

aus diesem Grund wird lt. DIN 1946, Teil 2 für klimatisierte Räume eine Lufttemperatur von min. 22°C vorgeschrieben, die dann mit der Außentemperatur gleitend ansteigt, damit die Temperaturdifferenz nicht zu groß wird. Bei z. B. 30°C Außentempertur sollte die Innentemperatur nicht unter 24°C liegen.

Für eine Erkältung braucht mann allerdings neben einem schwachen Immunsystem noch ein paar Vieren.

Gruß
Horst

 

Hallo Rollo,

was meinst Du eigentlich mit "schneien" lassen? Das weiße Zeug das die Ösis in ihren Bergen ohnehin zu genüge rumliegen haben, oder das Zeug das man bei dubiosen Fußballtrainern in den Haaren findet?

Gruß
Horst

 

Hallo Patrick und Simon,

war schon privat in Singapore, dass ja fast am Equator liegt. Dort ist es tagsüber noch rel. angenehm. Abends sobald die Sonne weg ist und die Feuchtigkeit keinen Auftrieb mehr bekommt, geht die rel. Feuchte (hatte einen Hygrometer mitgeführt) bei immer noch fast 30°C auf über 90% hoch . Du hast ständig klammfeuchte Klamotten und schwitzt tierisch, auch wenn Du Dich gar nicht bewegst. Ein Zustand an dem ich mich auf Dauer nicht wirklich gewöhnen könnte. Zum Glück kann man sich dort in manchen Vierteln aber fast km-lang klimatisiert unter der Erde bewegen.

In den USA sind die Klimaanlagen, wie ihr scheibt, fast immer total übertrieben auf "Eisschrank" eingestellt.

Gruß
Horst