Z2, Klimaanlage

Wenn der kritische Druck und die kritische Temperatur überschritten wird, kann man das Kältemittel nicht mehr verflüssigen. 

Die visuelle Darstellung des thermodynamischen Prozesses. 

- Änderung des Aggregatszustandes bei gleichbleibendem Druck

- Änderung der Temperaturen innerhalb des Kreislaufes

• Sicherstellen, dass das Kältemittel am Expansionsventil sicher flüssig ist.
  • Damit wird sichergestellt, dass genügend Kältemittel im Verdampfer verdampft und der Umgebung genügend Wärme entziehen kann.

• Sicherstellen, dass das Kältemittel vor dem Kompressor sicher gasförmig ist, damit der Kompressor keinen Schaden nimmt.

• Unterkühlung 5-10 Grad = i.O.
• Unterkühlung 0-2 Grad = zu wenig Kältemittel im System
• Unterkühlung grösser 13 Grad = zu viel Kältemittel / zu viel Kälteöl im System

• Überhitzung 5-10 Grad = i.O.
• Überhitzung 0-2 Grad = zu viel Kältemittel im Verdampfer / Luftdurchsatz durch Verdampfer
  • Expansionsventil defekt
  • Innenraumlüfter defekt
• Überhitzung grösser 15 Grad = zu wenig Kältemittel im Verdampfer
  • Zu wenig Kältemittel im System
  • Trockner teilweise verstopft
  • Expansionsventil defekt

• Kältemitteldampf Niederdruckseitig ansaugen 
• Kältemitteldampf komprimieren und Temperatur erhöhen

• Ungeregelte Kompressoren
• Geregelte Komprossoren 
  • Extern geregelt 
  • Intern geregelt

• Taumelscheiben-Kompressoren
  • Vorteile: kompakte Bauweise, geringes Gewicht 
• Taumelscheiben-Kompressor mit Doppelkolben
  • für grosse Kältemittelleistungen
• Flügelzellen Kompressoren
  • Leiser
  • Vibartionsarmer 
  • kleiner, leichter
  • Nachteil: benötigen höhere Antriebsenergie um Reibungs-und Dichtungsverluste zu überwinden
• Spiral-Kompressor
  • Vorteile: kleiner
  • vibrationsarmer
  • hoher Wirkungsgrad

• Intern geregelter Kompressor
• Ermöglichen eine Anpassung der Kältemittelleistung an Bedarf
  • Komfortverbesserung: Wegfall Ein-Ausschalt Vorgänge, Reduzierung Temperaturschwankungen Innenluft
  • Kontinuierlicher Kältemittelfluss durch Verdampfer 
  • Vermeidung hoher Verdichtungstemperaturen
  • Höhere Kälteleistung bei tiefen Motordrehzahl
• Taummelscheibe welche gegen eine Druckfeder arbeitet. Ein Druck im Kurbelgehäuse unterstützt die Taummelscheibe gegen die Federkraft. Herrscht so gut wie kein Druckunterschied zwischen Kurbelgehäuse und Saugseite, entsteht der maximal mögliche Hub des Kompressor-Kolbens.
• Rein mechanische Regelung über einen Druckunterschied im Klimakreislauf (Niederdruck)

• Extern geregelt
• Elektrisch angesteuertes Regelventil über STG
• Niederdruck kann je nach Bedarf variiert werden zwischen 1.5 - 4 Bar (-3° bis 15°C)
• Ansteuerung des Regelventils über ein PWM-Signal mit 400 Hz
• Vorteil: Kraftstoffersparnis durch runter Regulierung der Kompressor Leistung
  • Luft kann direkt entfeuchtet werden
  • Durch abkühlen und wieder aufheizen, ist die Luft trockener, dadurch kann man viel effizienter heizen

• Die aufgenommene Wärme aus dem Verdampfer und Kompressor an die Umgebung abgeben. 
• Regelt den Hochdruck über die Wärmeabgabe

• Enthitzungszone
  • Kältemittel wird wärme entzogen, Kältemittel bleibt gasförmig
• Kondensationszone
  • Kältemittel ändert den Aggregatszustand, keine Temperaturänderung
• Unterkühlungszone
  • Flüssigem Kältemittel wird weiter Wärme entzogen, Temperatur sinkt

• Dem flüssigen Kältemittel weiterhin Wärme entziehen, ca. 10° C
• Damit sicherstellen, dass Kältemittel in jeder Situation flüssig bleibt bis Expansionsventil

• Flüssigkeitsbehälter nur noch teilweise gefüllt. 
• Im Kondensator nur noch geringer flüssiger Kältemittelspiegel
• Unterkühlung sinkt oder gar nicht mehr 
• Druck im System nimmt ab
• Kühlleistung nimmt ab

• Flüssigkeitsbehälter gefüllt, Überschuss im Kondensator
• Kältemittelspiegel steigt massiv
• Kondensierungsstrecke wird kürzer = geringere Wärmeabfuhr
• Höherer Druck im System 
• Unterkühlung steigt (ca. 16°)

• Überhitzung zu klein  = zuviel Kältemittel wird eingespritzt 
• Überhitzung zu gross = zu wenig Kältemittel wird eingespritzt

1. Expansionsventil defekt, zu grosse Einspritzmenge
2. Gebläselüfter defekt, zu geringe Wärmeabfuhr, Hochdruck zu hoch
3. Innenraumfilter verstopft, kein Luftdurchsatz durch den Verdampfer
4. Verdampfer vereist, kein Luftdurchsatz durch den Verdampfer

• Erhöht den Wikrungsgrad der Klimaanlage 
• Höhere Kälteleistung 
• Teuer, Aufwendig
• Hoch und Niederdruck laufen ineinander (Niederdruck innen, Hochdruck aussen)
• Wärmeverschiebung findet statt

• Vorratsbehälter für flüssiges Kältemittel
• Ausgleichbehälter 
• Muss Feuchtigkeit und Schmutz aufnehmen und binden
  • Befindet sich i.d.R. auf Hochdruckseite zwischen Kondesator und Expansionsventil

Gefahr, dass nicht genug Wärme abgeführt wird und flüssiges Kältemittel Richtung Kompressors kommt

Überwachung Nieder- und Hochdruck. 

• Niederdruck: Abschaltung < 1.8 Bar zum Schutz vor Schmiermittelmangel
• Hochdruck: Abschaltung > 30 Bar zum Schutz vor Überdruck

1. Niederdruck
2. Hochdruck
3. Zusatzschalter für Lüftersteuerung
   • Lüfterumschaltung > 17 Bar von seriell zu parallel

• Zu wenig Kältemittel = Es kann weniger Kältemittel in den Verdampfer gefördert werden = Klimaleistung nimmt ab
  • Da bereits dampfförmig vor dem Expansionsventil = weniger Kältemittel, dass gefördert wird
• Zu viel Kältemittel = Die Förderleistung des Klimakompressors nimmt ab = Klimaleistung nimmt ab.
  • Druck steigt, Leerweg des Klimakompressors steigt, bis das Ventil öffnen kann

• Natürliches, unbrennbares und praktisch unbegrenzt verfügbares Gas
• Ungiftig, unkompliziert zu handhaben
• Kein Abbau der Ozonschicht
• -78,7 Grad C kann auch bei sehr tiefen Temperaturen der Umwelt Wärmeenergie entzogen werden
• Es kann mehr Wärme transportieren als herkömmliche Kältemittel

Es benötigt sehr hohe Drücke

• Hochdruck: 65 - 130 Bar 
• Niederdrcuk: 30-50 Bar

• Bei 1 Bar Druck (Umwelt) gibt es nur zwei Aggregatszustände (Fest, Gasförmig)
• Bei 5,2 Bar und -56,6 Bar herrscht der Tripel-Punkt (3 Aggregats-Zustände)
• Kritischer Punkt bei 31°C, bei 73.8 Bar = Bei Überschreiten der Temperatur, egal wie hoch der Druck ist, es wird nicht mehr flüssig.
• Niederdruck: 30-50Bar
• Hochdruck: 65-130Bar

Einen internen Wärmetauscher

• Notwendig aufgrund höherer Diffusion, um Insassen zu Schützen
• Arbeitsweise spektroskopisch, Infrarotstrahlen werden ausgestrahlt, CO2 absorbiert dieses Licht sehr gut

• Niederdruck bei ca. 40 Bar
• Hochdruck bei ca. 115 Bar 
• Gas im kritischen Bereich 

• Feuchtempfindliches Dialektrikum im Sensor
• Analog Kondensator mit Kapazitätsänderung