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Grundlagen der Kältetechnik Latente Wärme Sensible Wärme Sensible Wärme Es ist einer Klimaanlage nur möglich, "Kälte zu produzieren", also eine Substanz zu kühlen, indem sie ihr Wärme entzieht. In Fahrzeugen baut die Klimatechnik auf dem Naturgesetz auf, dass Flüssigkeiten verdampfen, wenn sie einem Temperaturanstieg bzw. einer Druckminderung ausgesetzt werden, und dass sie dabei Hitze aufnehmen. Wird der so erzeugte Dampf anschließend gekühlt, gibt er die vorher aufgenommene Wärme wieder ab und kondensiert dabei zu einer Flüssigkeit.   Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, um so kontinuierlich "Kälte zu produzieren".

Unterkühlte Flüssigkeit Enthalpie Diagramm p Kritischer Punkt Kondensator Exp.Ventil Kompressor Verdampfer h Flüssigkeitslinie Dampflinie Unterkühlte Flüssigkeit Überhitzter Dampf Nassdampfgebiet

Kältemittelgruppen FCKW H-FCKW H-FKW KW R 11 / R 12 / R 502 Fluor- Chlor- Kohlenwasserstoff vollständig halogenisiert R 11 / R 12 / R 502 H-FCKW hydrogenisierte Fluor- Chlor- Kohlenwasserstoffe teilhalogenisiert R 22 / R 401a / R 402a / R 408a H-FKW hydrogenisierte Fluor- Kohlenwasserstoffe teilhalogenisiert R 134a / R 227 / R 404a / R 507a KW reine Kohlenwasserstoffe R 600a (Isobutan) R 290 (Propan)

Kältemittelmischungen Serie 400 Kältemittelmischungen zB. R401, R413a, R409 usw. Serie 500 Spezielle Kältemittelmischungen (azeotrop) zB. R502 usw. Serie 600 Anorganische Kältemittel zB. Ammoniak Kältemittel der Serie 400 und 500 müssen immer flüssig gefüllt werden.

Kältemittelzylinder Ab 1. Januar 2004 müssen alle Kältemittelzylinder diese Vorgaben erfüllen: EGI – Prüfstempel Datum der Prüfung (Nicht älter als 10 Jahre) Kältemitteltyp (z. B. R134a) Farbe ab 2006 (R134a = gelb/grün mit weissem N) UN Nummer R134a = UN 3159 Sicherheitsventil Kältemittel darf nicht mehr in Einwegzylinder verkauft werden.

Kälteöl primäre Aufgaben: - die Triebwerksteile des Kompressors ausreichend schmieren sekundäre Aufgaben: - Geräuschdämpfung - Abdichtung - Kühlung Anforderungen: - keine chemischen Reaktionen, weder mit den Anlageteilen noch mit den Kältemitteln - bei hohen Temperaturen schmierfähig bleiben - bei tiefen Temperaturen kein Stocken - sehr trocken - gute Mischbarkeit mit den Kältemitteln (keine Mischungslücke)

Kälteöl Typen Bei Fahrzeugklimaanlagen mit dem Kältemittel R134a wird ausschliesslich PAG Kälteöl verwendet.

Hybrid Fahrzeuge Hybridfahrzeuge mit elektrischen Kompressoren benötigen ein spezielles Kälteöl. Bei einer Vermischung des Kälteöls ist der Isolationswert nicht mehr gewährleistet und die Berührung des Kompressors ist lebensgefährlich! Kein Klimaservice oder Reparatur an diesen Fahrzeugen ohne spezielle Kenntnisse und Geräte.

Flüssigkeitsbehälter Kältekreislauf mit Expansionsventil Expansionsventil Kompressor Verdampfer Flüssigkeitsbehälter Kondensator Funktion Der Kältemitteldampf wird vom Kompressor aufgenommen, verdichtet und dabei auf eine Temperatur von bis 85 °C erhitzt. Der heisse Dampf wird daraufhin in den Kondensator gepumpt. Der Luftstrom - bei einigen Modellen unterstützt durch einen separaten Kondensatorlüfter - kühlt den Kältemitteldampf ab, so dass er kondensiert und verflüssigt wird. Das flüssige Kältemittel strömt in den Flüssigkeitsbehälter, wo es gefiltert und getrocknet wird, bevor es zum Verdampfer weiterströmt. Dort wird das kondensierte Kältemittel über das druck- und temperaturgesteuerte Expansionsventil in genau bemessener Menge in den Verdampfer eingespritzt. Die Saugwirkung des Kompressors erzeugt einen niedrigeren Druck im Verdampfer. Dadurch erfährt das Kältemittel beim Durchtritt durch das Expansionsventil einen plötzlichen Druckabfall, was zu einem Temperatursturz und anschliessend zum Verdampfen des Kältemittels führt. Bei diesem Vorgang wird der über die Verdampferoberfläche geführten Luft Wärme entzogen.

Auffangbehälter / Akkumulator Kältekreislauf mit Fixdrossel Auffangbehälter / Akkumulator Kompressor Verdampfer Drossel / Tube Funktion Der Kreislauf mit Drossel unterscheidet sich im Prinzip nur unwesentlich vom Kreislauf mit Expansionsventil. Die Verdampfung findet nach wie vor auf der Niederdruckseite, die Verflüssigung auf der Hochdruckseite statt. Es bestehen jedoch zwei wichtige Unterschiede: Statt des regelnden Expansionsventils kommt ein Drosselorgan zum Einsatz, welches einen festen Querschnitt aufweist. Statt das Kältemittel auf der Hochdruckseite durch einen Flüssigkeitsbehälter zu führen, wird der Kältemitteldampf auf der Niederdruckseite durch einen Auffangbehälter geleitet. Kondensator

Aggregatszustände Kältemittel dampfförmig Kältemittel flüssig 50-65°C B D Systemdruck Nassdampfbereich A -10°C 5°C A = Wärmezuführung am Verdampfer bewirkt Aggregatszustandsänderung (Kältemittel muss kälter sein als die Ansaugluft) B = Weitere Wärmezufuhr durch die aufgewendete Antriebsenergie und Temperatur- und Drucksteigerung C = Wärmeentzug am Kondensator bewirkt Aggregatszustandsänderung (Kältemittel muss heisser sein als die Kühlerluft) D = Temperatursturz durch Druckabsenkung Zugeführte Wärmemenge

Klimaanlagen reinigen und spülen Zwingend durchzuführen bei: Feuchtigkeit im System Unbekannter Ölmenge im System Unbekannte Viscosität des Kompressoröls Defekten Kompressoren, Filter oder Akkumulatoren System über längere Zeit offen Dichtmittel im System a. TPL AUDI 21.6. 05 Expansionsventil friert zu wegen Feuchtigkeit! Kompressorschaden möglich wegen zuwenig Kältemittelfluss und Mangelschmierung, oder das Öl hat zuviel Feuchtigkeit und bewirkt auch eine Mangelschmierung. Abhilfe lange evakuieren! Spülen aus heutiger Sicht zwingend (altes TPL) und Vakuumpumpenöl wechseln (AUTEF-Tipp) b. TPL AUDI 10. 4. 2007 Drucksensor undicht Bei grossem Verlust und vom Öl nassen Stecker = unbekannte Ölmenge. Risiko Mangelschmierung, also spülen! c. TPL AUDI 14.11. 06 Limiterbrücke oder Welle defekt. Regelventil blockiert Ist sie blockiert, ist Spülung vorgeschrieben. Ist sie nicht blockiert, Problem mit Befestigung! Regelventil durch Späne blockiert (Bauteile, Wellen und Ventil zeigen) Speziell TPL AUDI 31.10. 06 Klimaanlage kühlt nicht wegen Verlust an Scheuerstelle. Kein Hinweis auf Spülung, System ist aber offen, Feuchtigkeit ist eingedrungen, ölige Verschmutzung gäbe Hinweis auf Ölaustritt. Spülen gerechtfertigt?

Spülmethoden Spülen mit Stickstoff Vorteile Kostengünstige Ausrüstung Keine Entsorgung Nachteil Keine gründliche Reinigung Komponenten müssen einzeln gespült werden Hoher Arbeitsaufwand Stickstoffmethode (wird im ELSA bei allen Marken erwähnt) Hinweisen auf Flaschenwagen Spülen mit Stickstoff Die Verbindungsrohre bzw. Systemkomponenten sind einzeln zu spülen. Mit Hilfe eines Universaladapters werden sie mit Stickstoff bei einem Druck von ca. 12 Bar ausgeblasen und getrocknet. Dazu wird ein zapfenförmiger Adapter auf der einen Seite über ein Rohr und einen Druckregler mit der Stickstoffflasche, auf der anderen Seite mit dem einen Ende des zu spülenden Rohrs oder Bauteils verbunden. Vorteil: Es entstehen nur minimale Kosten für das eigentliche Medium und keinerlei Entsorgungskosten. Nachteil: Mit Stickstoff kann man nur ausblasen oder trocknen. Festsitzende Partikel lassen sich nicht lösen. Ausserdem ist diese Methode mit hohem Arbeitsaufwand für die De- und Remontage der einzelnen Teile verbunden.

Spülmethoden Spülen mit chemischer Flüssigkeit Vorteile Auch hartnäckiger Schmutz wird entfernt Kostengünstig Nachteil Ausblasen mit Stickstoff zwingend Hoher Arbeitsaufwand Flüssigkeit muss entsorgt werden Chemische Methode Mit Hilfe eines Universaladapters und einer Spüldüse wird die Anlage mit einem chemischen Mittel (Spülflüssigkeit) durchgespült. Die Verbindungsrohre bzw. Systemkomponenten sind einzeln zu spülen. Nach dem Spülvorgang ist das im Kältemittelkreislauf verbliebene Spülmittel durch Ausblasen mit Stickstoff zu entfernen und der Kältemittelkreislauf zu trocknen. Vorteil: Sämtliche Verschmutzungen einschl. der hartnäckigen Partikel werden entfernt. Nachteil: Das System muss anschliessend mit Stickstoff ausgeblasen werden! Es entstehen Kosten für die korrekte Entsorgung der alten Flüssigkeit. Kosten für das chemische Spülmittel und seine korrekte Entsorgung. Ausserdem ist diese Methode mit hohem Arbeitsaufwand für die De- und Remontage der einzelnen Teile verbunden.

Spülmethoden Spülen mit Kältemittel (Vorgabe im VW-Konzern) Vorteile WAECO ASC 2000 Vorteile keiner Nachteil Langer Spülprozess der wiederholt werden muss Anschaffungspreis Benötigt Spezialadapter Nicht jede Servicestation ist geeignet Hoher Kältemittelverbrauch Schlechte Reinigungswirkung Spülen mit Kältemittel Um eine Spülung mit Kältemittel (R134a) vornehmen zu können, muss die Servicestation mit einer separaten Spülvorrichtung erweitert werden. Diese hat einen zusätzlichen Filter zum Schutz der Servicestation und einen Behälter für die Schmutzpartikel. Vorteil: Die Anlage ist schnell in Betrieb genommen. Die Bauteile im System müssen nicht einzeln gespült werden. Der Aufwand an De- und Remontagearbeiten ist sehr gering. Nachteil: Der Vorgang muss bis vier mal wiederholt werden um die gleiche Effizienz wie mit der Spülflüssigkeit erreichen zu können. Es sind nur geprüfte und dafür zugelassene Servicestationen verwendbar. (Dauerhaftigkeit) Für einen korrekten Spülvorgang sind zudem fahrzeug- und systemspezifische Adapter erforderlich.

Kompressoren Kolbenkompressor Scroll- / Schraubenkompressor

Drosselorgan Expansionsventil Fixdrossel / Tube

Drosselorgan System mit Trockner Trockner System mit Accumulator

Interne Regelung Kompressor Funktionsweise maximale Fördermenge LP IP HP LP

Interne Regelung Kompressor

Kompressorschäden - Problematik Ursachen Kältemittelmangel Öl-Menge (zu wenig / viel) Viskosität Ölqualität Verstopfungen Erhöhte Systemdrücke Fertigungstechnik Klimaservice Kompressor blockiert Bezug TPL 03.05. 06 Kompressorschaden (blockiert) Spülung zwingend! Zeigen folgender Teile zu den einzelnen Problemen: Kältemittelmangel: (führt auch zu Mangelschmierung) DENSO 7-Kolben, Verschleiss am Kolbenträger Ölmangel, Viskosität, Qualität: Provoziert Verschleiss und hohe Temp. Zexel-Kompressorgehäuse mit def.Laufscheibe und Zylinder Fertigungstechnik: Problem der Standhaftigkeit Zexel-Zwischenteil mit Einlaufstellen, Sanden mit Gleitschichtproblem. Klimaservice: (Zuwenig Öl eingefüllt, zuviel zuwenig Kältemittel falscher Befüllungsvorgang HD/ND-Seite) Ventilplatte mit Flüssigkeitsschaden (zuviel Öl, zuviel Kältemittel, defekte Verdampferüberwachung oder falsche Befüllung)

Interne Regelung Kompressor Interne Druckregelung minimale Fördermenge LP IP HP LP Hinweisen auf Schäden: Zeigen der Bauteile Sanden-Gehäuse mit Verschleissspuren durch grobe Späne Denso 5-Kolben mit Abrieb, Sanden-Regelventil und Expansionsventil Kompressorfunktion Im Kompressor existiert ein gewolltes Leck in Form einer kalibrierten Bohrung zwischen der Hochdruckseite (HP) und dem internen Druck im Gehäuse (IP). Ein pneumatisches Ventil im Kompressor regelt dieses "Leck" zwischen Niederdruck (LP) und Gehäusedruck (IP). Ist das Ventil geschlossen, so erhöht sich IP dank des permanenten Lecks des Hochdrucks. Wenn IP steigt, erhöht sich die Kraft unter die Böden der Arbeitskolben was zu einer Verringerung des Hubraums führt. stattfindet.

Interne Regelung Kompressor Interne Druckregelung maximale Fördermenge LP IP HP LP Ist der Innendruck (IP) zusammen mit dem Druck (LP) genügend gross, so öffnet sich das Ventil und der Innendruck (IP) wird auf die Niederdruckseite (LP) abgeleitet. Die Neigung der Taumelscheibe vergrössert sich. Die Fördermenge wird dadurch erhöht.

Interne Regelung Kompressor Interne Druckregelung minimale Fördermenge LP IP HP LP Unterschreitet der Innendruck (IP) und der Niederdruck (LP) einen bestimmten Wert, so schliesst das Ventil. Der Innendruck baut sich wieder auf und die Taumelscheibe wandert wieder zurück in die Stellung Minimalförderung

Externe Regelung Kompressor Externe Druckregelung Kolben Regelventil Taumelscheibe Vorteile: Bedarfsgerechte Regelung Treibstoffersparnis Präzise Nachteile: Hohe Anforderung an die Schmierung und an die Materialtechnologie Energiesparend, d.h. verbrauchsoptimiert um mind. 05. L/100km Temperatur der Verdampferoberfläche wird nicht permanent um den Gefrierpunkt sein. Läuft permanent (auch bei Nullförderung) mit Benötigt dadurch einen kleinen Ölsumpf mit Tauchschmierung für die rotierenden Teile. Dem gegenüber stehen anhaltende Tendenz ,die Menge an Kältemittel laufend zu reduzieren und eine massive Erhöhung der Betriebsdauer gegenüber den Kompressoren mit einer Kupplung.

Externe Regelung Kompressor Funktionsweise minimale Fördermenge LP IP HP LP Dieser Kompressor funktioniert vom Prinzip her wie der Kompressor mit interner Regelung. Anstelle eines pneumatischen Ventils wurde dieser Kompressor mit einem Aktuator bestückt, welcher abhängig von einem Steuergerät den Innendruck (IP) beeinflusst. Das Ventil ist stromlos offen, d. h. der Kompressor arbeitet nicht

Externe Regelung Kompressor Funktionsweise minimale Fördermenge LP IP HP LP

Kältekreislauf spülen Spülflasche 3. 2. Trockner 4. Verdampfer 1. Kondensator Kompressor Vorarbeiten Die Klimaanlage ist mit der Servicestation zu entleeren. Anschliessend ist der Kompressor auszubauen. Sollte er wieder verwendet werden, so ist das Öl zu entleeren. Begründung Punkt 2 Flüssiges Kältemittel kann den Kompressor nicht passieren, weil die Ventile geschlossen sind. In Betrieb setzen kann man ihn nicht, er ist keine Flüssigkeitspumpe sondern eben ein Gaskompressor. Wird er wiederverwendet so bleibt er zu lange offen, das Öl altert. Also ist es zu ersetzen Die Drossel zwingend ausbauen und Leitungen wieder verschliessen. Begründung: Sie würde nur als Bremse wirken, wodurch das Kältemittel verdampfen würde. Genau das darf nicht passieren. Auffangbehälter ausbauen. Die Leitungen sind mit entsprechenden Adaptern zu versehen und mit einem Schlauch zu verbinden. Jede Komponente wird einzeln gespült.

Adapter für Expansionsventil Kältekreislauf spülen (System mit Expansionsventil) Adapter für Expansionsventil Servicestation Adapter Spülgerät Verbindungsschlauch mit Adapter Vorarbeiten Die Klimaanlage ist mit der Servicestation zu entleeren. Anschliessend ist der Kompressor auszubauen. Sollte er wieder verwendet werden, so ist das Öl zu entleeren. Begründung Punkt 2 Flüssiges Kältemittel kann den Kompressor nicht passieren, weil die Ventile geschlossen sind. In Betrieb setzen kann man ihn nicht, er ist keine Flüssigkeitspumpe sondern eben ein Gaskompressor. Wird er wiederverwendet so bleibt er zu lange offen, das Öl altert. Also ist es zu ersetzen Die Drossel zwingend ausbauen und Leitungen wieder verschliessen. Begründung: Sie würde nur als Bremse wirken, wodurch das Kältemittel verdampfen würde. Genau das darf nicht passieren. Auffangbehälter ausbauen. Die Leitungen sind mit entsprechenden Adaptern zu versehen und mit einem Schlauch zu verbinden.

Kältekreislauf spülen (System mit Drossel) Verbindungsschlauch mit Adapter Servicestation Adapter Spülgerät Drossel/Tube entfernen Leitungen wieder verschrauben Das Expansionsventil muss zwingend ausgebaut werden. Es soll durch einen Adapter ersetzt werden. Begründung: Es würde nur als Bremse wirken, wodurch das Kältemittel verdampfen würde. Genau das darf nicht passieren. Flüssigkeitsbehälter ausbauen wenn nötig! Wichtig: Ob der Auffangbehälter ausgebaut werden muss, hängt vom einzelnen System ab. Dazu sind zwingend die Werkstattunterlagen konsultieren! Gespült wird in jedem Fall entgegen der normalen Fliessrichtung!

Technische Anforderung an die Klimaspülgeräte Klimaanlagenspülen Klimaanlagen spülen Technische Anforderung an die Klimaspülgeräte Erzeugung von einem hohen Kältemittelvorratsbehälterdruck um eine hohe Spülgeschwindigkeit zu erzeugen. Ausreichend dimensioniertes Entspannungsgefäß um eine hohe Spülgeschwindigkeit möglichst lange aufrecht zu erhalten. Vollautomatische Steuerung des Spülprozesses über Magnetventile um eine ausreichend hohe Spülgeschwindigkeit zu erzielen und sichere Betriebsabläufe zu erreichen. Richtig dimensionierte Strömungsquerschnitte sowohl im Klimaservicegerät als auch in den Anschlussleitungen, um die ausreichende Strömungsgeschwindigkeit zu gewährleisten. Hinweis: Nur die von uns freigegebenen Hersteller / Geräte erfüllen diese Voraussetzungen. Ein „Spülen“ ohne Einhaltung der oben genanter Eigenschaften wie z. B. ohne Entspannungsgefäß ist kein Spülen nach unseren Vorgaben und kann somit nicht akzeptiert werden.

Druck im Kältekreislauf Systemdruck statisch gemessen Mit VAS 505X über Messwertblock auslesen oder mit der Servicestation über die Manometer erfassen Aussentemperatur Druck im Kältekreislauf +15°C 3.9 bar +20°C 4.7 bar +25°C 5.6 bar +30°C 6.7 bar +35°C 7.8 bar +40°C 9.1 bar +45°C 10.5 bar Die Druckwerte sind je nach Fahrzeug auch über den Tester auslesbar. Die Tabelle repräsentiert sehr gut die Abhängigkeit von der herrschenden Umgebungstemperatur. Die Aussentemperatur alleine ist nicht massgebend, vor allem dann nicht, wenn das Fahrzeug vorher in Betrieb war, und der Motor und seine Umgebung höher als die Aussentemperatur sind.

Systemdruck dynamisch gemessen Kältekreislauf mit Drossel Volumenregelung intern A = Hochdruck (Serviceanschluss) B = Niederdruck (Ventile auf Bauteile) C = Toleranzbereich D = Niederdruck (Serviceanschluss) E = Toleranzbereich Bei Anlagen mit Drossel und Auffangbehälter sowie intern geregeltem Kompressor können mehrere Anschlussstellen verwendet werden. Deshalb können Abweichungen entstehen die es zu berücksichtigen gilt.

Systemdruck dynamisch gemessen Kältekreislauf mit Expansionsventil Volumenregelung intern A = Hochdruck (Serviceanschluss) B = Niederdruck (Serviceanschluss) C = Toleranzbereich

Systemdruck dynamisch gemessen Kältekreislauf mit Drossel / Tube Volumenregelung extern A = Niederdruck (Serviceanschluss) B = Steuerstrom in A (Regelventil) C = Toleranzbereich

Systemdruck dynamisch gemessen Kältekreislauf mit Expansionsventil Volumenregelung extern A = Niederdruck (Serviceanschluss) B = Steuerstrom in A (Regelventil) C = Toleranzbereich

Tipps für die Praxis Bei Fahrzeugen mit zwei Verdampfern, jeden Verdampfer separat spülen Kältemittel über Niederdruckseite absaugen (Motor ca. 10 min. im Stillstand / nicht heiss), saugt am wenigsten Öl mit ab Vakuumzeit nach Systemöffnungen 30 min. bis 45 min. wählen Kein Kältemittel verwenden, dem UV Lecksuchmittel beigemischt wurde Kein Dichtmittel verwenden Korrekte Ölmenge im System? – Im Zweifelsfalle lieber zuviel als zuwenig Spanfilter am Kompressoreingang montieren Bei allen Verschraubungen immer neue Dichtungen montieren (HNBR) Nach einer Spülung und/oder einem Kompressorwechsel: Fahrzeug starten, Leerlaufstabilisierung abwarten, erst dann Klimaanlage einschalten Filter des Spülgerätes nach fünf Spülvorgängen wechseln (Herstellerangabe) Servicestation regelmässig warten (Herstellerangabe) Vakuumpumpenöl alle 15 Betriebsstunden wechseln Parallelspülung funktioniert nicht Öl verbleibt im Fahrzeug 20 Min. sind nicht ausreichend Lecksuchmittel im Kältemittel kann ausgefiltert werden. Zuviel Öl ist weniger schlimm Spanfilterset zikuliern lassen Korrekter Vorgang schont den Kompressor gewährt gute Schmierung Weisung AMAG und WAECO Gewährt immer gute Funktion Vakuumpumpenöl sättigt sich auch mit Wasser aus dem System

Zeit für Fragen und Diskusionen Praktisches Arbeiten