Die Klimaanlage ist für das Klimamanagement im Fahrzeug unerlässlich. Fahrer und Beifahrer wünschen sich gleichermaßen Komfort. Eine Hauptfunktion der Kfz-Klimaanlage ist die Regulierung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftstrom im Fahrgastraum, um ein angenehmes Fahr- und Mitfahrklima zu schaffen. Das grundlegende Funktionsprinzip der Kfz-Klimaanlage basiert auf dem thermophysikalischen Prinzip der Wärmeaufnahme durch Verdunstung und Wärmeabgabe durch Kondensation, wodurch der Innenraum gekühlt oder geheizt wird. Bei niedrigen Außentemperaturen wird erwärmte Luft in den Innenraum geleitet, sodass Fahrer und Beifahrer weniger frieren; bei hohen Außentemperaturen wird kühlere Luft zugeführt, wodurch sich Fahrer und Beifahrer noch kühler fühlen. Daher spielt die Kfz-Klimaanlage eine entscheidende Rolle für das Klima im Fahrzeuginnenraum und den Fahrgastkomfort.
1.1 Klimaanlage und Funktionsprinzip herkömmlicher benzinbetriebener Fahrzeuge: Die Klimaanlage herkömmlicher benzinbetriebener Fahrzeuge besteht im Wesentlichen aus vier Komponenten: Verdampfer, Kondensator, Kompressor und Expansionsventil. Sie umfasst ein Kühl-, ein Heiz- und ein Belüftungssystem; diese drei Systeme bilden zusammen die gesamte Klimaanlage. Das Kühlprinzip herkömmlicher benzinbetriebener Fahrzeuge beinhaltet vier Schritte: Kompression, Kondensation, Expansion und Verdampfung. Das Heizprinzip herkömmlicher benzinbetriebener Fahrzeuge nutzt die Abwärme des Motors zur Beheizung des Fahrgastraums. Zunächst gelangt das relativ heiße Kühlmittel aus dem Kühlwassermantel des Motors in den Heizkörper. Ein Gebläse bläst kühle Luft über den Heizkörper, die anschließend in den Fahrgastraum geleitet wird, um die Scheiben zu heizen oder zu enteisen. Nach dem Verlassen des Heizkörpers fließt das Kühlmittel zurück zum Motor und schließt so einen Kreislauf ab.
1.2 Klimaanlagensystem und Funktionsprinzip von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben
Die Heizmethoden von Elektrofahrzeugen unterscheiden sich deutlich von denen herkömmlicher benzinbetriebener Fahrzeuge. Letztere nutzen die Abwärme des Motors, die über das Kühlmittel in den Fahrgastraum geleitet wird, um diesen zu beheizen. Elektrofahrzeuge hingegen besitzen keinen Motor und somit auch keinen motorbetriebenen Heizprozess. Daher greifen sie auf alternative Heizmethoden zurück. Einige dieser Heizmethoden werden im Folgenden beschrieben.
1) PTC-Thermistorheizung (Potentially Transmitted Central): Die Hauptkomponente einer PTC-Heizung ist ein Thermistor, der durch einen Heizdraht erhitzt wird und elektrische Energie direkt in Wärmeenergie umwandelt. PTC-Heizsysteme (Potentially Transmitted Central) mit Luftkühlung ersetzen den herkömmlichen Heizkörper in benzinbetriebenen Fahrzeugen durch einen PTC-Heizkörper. Ein Ventilator saugt Außenluft durch den PTC-Heizkörper, erhitzt sie und leitet die erwärmte Luft anschließend in den Fahrgastraum. Da die Heizung direkt Strom verbraucht, ist der Energieverbrauch von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben im Betrieb relativ hoch.
2) PTC-WassererhitzerHeizung: WiePTC-LufterhitzerPTC-Wasserkühlsysteme erzeugen Wärme durch Stromverbrauch. Allerdings erhitzt das Wasserkühlsystem das Kühlmittel zunächst mit einemPTC-HeizungNachdem das Kühlmittel auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wurde, wird es in den Heizkörper gepumpt, wo es Wärme mit der Umgebungsluft austauscht. Der Ventilator leitet die erwärmte Luft dann in den Fahrgastraum, um die Sitze zu heizen. Anschließend wird das Kühlmittel durch den PTC-Heizkörper erneut erhitzt, und der Zyklus beginnt von Neuem. Dieses Heizsystem ist zuverlässiger und sicherer als luftgekühlte PTC-Systeme.
3) Wärmepumpen-Klimaanlage: Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpen-Klimaanlage entspricht dem einer herkömmlichen Kfz-Klimaanlage. Im Gegensatz zu herkömmlichen Klimaanlagen kann eine Wärmepumpen-Klimaanlage jedoch zwischen Heizung und Kühlung des Fahrzeuginnenraums umschalten. Da sie keine elektrische Energie direkt zum Heizen verbraucht, ist ihre Energieeffizienz höher als die von PTC-Heizelementen. Wärmepumpen-Klimaanlagen werden bereits in einigen Fahrzeugen in Serie gefertigt.
Veröffentlichungsdatum: 01.12.2025
