Ausgabe
04
2012




Mysterium Klimaanlage -Wie die Kälte entsteht und warum der Verbrauch steigt

Dr. Werner Gruber ist Experimentalphysiker an der Universität Wien. Durch Bücher und Bühnenauftritte ist er als "Physiklehrer der Nation" bekannt.

Es wird Sommer, es wird heiß. Zum Glück gibt es Klimaanlagen, auch in Autos. Aber wie funktionieren diese Wundergeräte, die für einen angenehmen Komfort während der Fahrt sorgen? Aber zuerst zur Frage: Wie kommt man eigentlich zur Kälte?

Von Molekülen und dem Joule-Thompson-Effekt

Eine Flüssigkeit oder ein Gas besteht immer aus Molekülen. Diese Moleküle bewegen sich mit unterschiedlich hohen Geschwindigkeiten. Da gibt es Moleküle, die sich schneller und andere, die sich langsamer bewegen. Die Temperatur eines Gases ist nun proportional zur durchschnittlichen Geschwindigkeit aller beteiligten Moleküle.

Also müssen wir dafür sorgen, dass sich die einzelnen Moleküle etwas langsamer bewegen. Zum Glück gibt es den Joule-Thompson-Effekt. Drosselt man eine strömende Flüssigkeit durch ein Hindernis, dann entspannt sich das Medium hinter dem Hindernis, und aus der Flüssigkeit wird ein Gas.

Aufgrund der Umwandlung von einer Flüssigkeit in ein Gas, sinkt die Temperatur sehr stark ab. Allerdings muß später das Gas wieder verflüssigt werden. Dies geschieht im Kompressor, und das kostet auch Energie. Das Gas, respektive das Kältemittel, wird einfach zusammengedrückt. Das Kältemittel ist natürlich nicht brennbar und kann auch nicht mehr die Umwelt schädigen.

Unterschiedliche Funktionsweisen

Damit stellt sich die Frage, wie man den Kompressor antreibt. Bei den billigeren Fahrzeugen wird der Kompressorüber eine Magnetkupplung direkt mit dem Motor verbunden. Damit ist die Leistung der Klimaanlage direkt über die Motorleistung verbunden. Bei Standgas bei einer Kreuzung wird die Klimaanlage nicht so gut funktionieren, gibt man mehr Geld aus, dann erhält man eine Klimaanlage, die unabhängig angetrieben wird. Diese Anlagen haben eine sehr hohe Effizienz, und vor allem sind sie sehr sparsam im Verbrauch. Eine gute Klimaanlage kühlt nicht nur die Luft ab, sondern es wird auch der Luft Wasser entzogen. Ist die Luft besonders feucht, dann nehmen wir dies als unangenehm war, während trockene Luft durchaus wärmer sein kann, bevor es unangenehm wird. Das hat natürlich auch den Nachteil, dass die Personen im Fahrgastraum rasch austrocknen, also viel trinken während der Fahrt.

Umluft und Zuluft

In Fahrzeugen unterscheidet man zwischen Umluft und Zuluft. Der Unterschied für die Klimaanlage besteht darin, dass in einer Umluftklimaanlage immer die gleiche Luft abgekühlt wird. Dadurch kann sie effizienter gekühlt werden. Dafür wird die Luft schneller verbraucht, es kommt ja nur wenig Sauerstoff dazu.

Spürbarer Mehrverbrauch

Natürlich kommt es zu einem Mehrverbrauch an Benzin aufgrund der Aktivität des Kompressors. Dieser Mehrverbrauch liegt bei rund 1 Liter pro 100 Kilometer bei Autobahnfahrten und zwischen 2 und 5 Liter bei 100 Kilometer im Stadtverkehr.

Trotzdem tragen Klimaanlagen, wenn sie nicht zu kalt eingestellt sind, der Temperaturunterschied sollte maximal 5°C betragen, zur Verkehrssicherheit bei -der Fahrer fühlt sich wohl und ist dann aufmerksamer.











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