Die Fahrzeugklimaanlage

Bei der Fahrzeugklimaanlage handelt es sich um eine Kälte-Kompressionsanlage, bei der zum Transport der Wärmeenergie ein chemisches Kältemittel (R134a) zum Einsatz kommt. Dieses chemische Kältemittel verdampft bzw. verflüssigt bei Umgebungsdruck bei sehr niedrigen Temperaturen (1bar Druck = -26,5°C) und kann dabei sehr viel Wärmeenergie aufnehmen bzw. abgeben. Durch Veränderung des Druckes wird somit auch die Siedetemperatur des Kältemittels verändert.
Somit kann folgender Prozess innerhalb eines Zyklus in der Fahrzeugklimaanlage beschrieben werden:
Das flüssige Kältemittel steht unter hohem Druck vor einem Ventil. Dieses Expansionsventil ist vor dem Verdampfer angeordnet und übernimmt drei Funktionen:
  1. Es regelt den Kältemitteldurchfluß zum Verdampfer und ist Trennstelle zwischen Hoch- und Niederdruck.
  2. Es verengt den Leitungsquerschnitt und bewirkt dadurch einen Druckabfall.
  3. Es bestimmt im Verdampfer einen niedrigen Druck und verändert die Siedetemperatur des Kältemittels. Die Verdampfungstemperatur des Kältemittels fällt auf 0°C, so dass das Kältemittel im Verdampfer kocht. Durch die Verdampfung des Kältemittels entzieht der Verdampfer der Umgebung Wärme.
Hierbei wird die am Verdampfer vorbei geführte Luft abgekühlt und das Kältemittel erhöht durch Wärmeaufnahme seinen Energieinhalt (Enthalpie).

Der Kompressor saugt durch seine Pumpwirkung aus dem Verdampfer Niederdruck-Kältemitteldampf mit niedriger Temperatur gasförmig an. Er komprimiert diesen Dampf zu einem höheren Druck und einer höheren Temperatur. Das Kältemittel erfährt einen höheren Energieinhalt (Enthalpie) durch mechanische Arbeit.

Vom Kompressor wird das gasförmige Kältemittel (R134a) zum Verflüssiger  (Kondensator) gedrückt. Dort streicht die kältere Außenluft an den Oberflächen des Verflüssigers vorbei und entzieht dem gasförmigen Kältemittel Wärme. Das Gas wird bis zum Siedepunkt des Kältemittels abgekühlt und kondensiert zu Flüssigkeit. Es verliert seinen Energieinhalt (Enthalpie) durch Wärmeabgabe.
Das flüssige Kältemittel gelangt zum Filtertrockner, wo das Kältemittel gefiltert und Feuchtigkeit (Wasser) entzogen wird, bevor es wieder zum Expansionsventil gelangt.