Wie ein Kompressor-Kühlsystem funktioniert, hat man vermutlich irgendwann einmal in der Schule gelernt, es aber wahrscheinlich wieder vergessen. Das Wichtigste ist zuerst einmal, zu begreifen, was kalt oder Kälte ist. Diese beiden Begriffe können Sie aus Ihrem Gedächtnis streichen: Kälte gibt es nicht! In einem Kühlschrank ist es auch nicht kalt, sondern nur weniger warm! Ein Kühlaggregat macht nicht kalt, sondern es entzieht Wärme und somit ist es weniger warm. Wärme ist eine Energieform. Jeder Stoff und jeder Körper speichert eine Energie: die so genannte Wärmeenergie oder auch molekularische Schwingungsenergie. Alles besteht aus Molekülen oder Atomen, den Urbausteinen eines jeden Stoffes. Jedes Molekül schwingt. Je stärker diese Moleküle schwingen, desto wärmer ist ein Stoff. Wird ein Stoff erhitzt, wird er grösser, weil er sich ausdehnt: Die Moleküle brauchen mehr Platz zum Schwingen. Wird weiter geheizt, verlieren die Moleküle den Halt unter sich und die Struktur des Stoffes fällt auseinander. Der feste Stoff wird weich, flüssig und schliesslich gasförmig (z.B. Eis-Wasser-Dampf). Verringert sich die molekularische Schwingungsenergie, wird die Verbindung der Moleküle wieder besser: der gasförmige Stoff wird flüssig und zum Schluss fest. Als Beispiel nehmen wir einen Tanzboden und setzen 100 Leute darauf. Jede Person stellt ein Molekül dar. Wenn die Leute am kühlen Boden sitzen, nah beieinander, ist dies eine kompakte Masse. Jetzt heizen wir den Tanzboden auf und die Masse wird warm. Die Leute beginnen sich zu bewegen und brauchen den gesamten Tanzboden. Somit ist die Masse flüssig geworden und das Volumen hat sich ausgedehnt. Wird der Boden noch wärmer, fangen die Leute an zu hüpfen, bewegen sich noch stärker und brauchen noch mehr Platz. Im Kühlsystem werden die Moleküle des Kältemittels durch den Kompressor verdichtet, die molekularische Schwingungsenergie muss abgegeben werden. Dies erfolgt im Kondensator (Verflüssiger), das Kältemittel wird flüssig. Über den Filter und das Kapillarrohr gelangt das Kältemittel in den Verdampfer. Durch den Druckabfall im Kapillarrohr werden die Moleküle auseinander gerissen und zum Schwingen angeregt. Damit die Moleküle aber noch mehr schwingen, braucht es Wärme. Diese Wärme wird der Umgebung entzogen – somit ist es am Verdampfer weniger warm und das Wasser gefriert zu Eis. Nochmals als Beispiel nehmen wir unseren Tanzboden, die 100 Leute haben gut Platz zum Tanzen und Hüpfen. Sie haben also viel Energie, Bewegung und Schwingung in sich. Jetzt sperren wir alle 100 Leute auf einer Toilette ein: Hier können sie nicht mehr tanzen und sie müssen ihre Energie, Bewegung und Schwingung abgeben. Wenn wir die Personen nun wieder auf die Tanzfläche lassen, nützen sie den Platz wieder aus und tanzen und hüpfen weiter.

Herzlich willkommen zu meiner Reise durch ein Kühlsystem. Ich heisse eigentlich Tetraflurethan, die meisten nennen mich aber R134a. Ich wurde im Jahr 1928 bei Du Pont entdeckt. Leider war ich gegen die FCKW R12 nicht konkurrenzfähig. Erst im Jahr 1992 hat man sich an mich erinnert, da ich chlorfrei bin. Mein Molekulargewicht beträgt 102,04 g/mol. Als Flüssiggas bin ich mal flüssig, mal gasförmig. Meine Dichte im flüssigen Zustand beträgt 1210 kg/m3. Somit bin ich schwerer als Wasser. Gasförmig bin ich nur noch 4,4 kg/m3 schwer und damit etwa 4-mal schwerer als Luft. Wie Luft und Wasser bin ich farb- und geschmacklos. Ich koche bei -26°C, denn da liegt mein Siedepunkt. Bei -101°C werde ich hart und fest, denn da ist mein Schmelzpunkt. Ich bin für den Menschen ungiftig, brenne und explodiere nicht. Obwohl ich die Ozonschicht nicht angreife, habe ich eine Treibhauswirkung. Als Treibhausgas ist meine Wirkung 1300-fach grösser als die von Kohlendioxid. Ich sollte deshalb nicht einfach in die Atmosphäre gelassen werden. Ab 2011 verbietet mich eine EU-Richtlinie in Autoklimaanlagen. Doch was nach mir kommt, ist brennbar, explosiv und tödlich. Wollen Sie immer noch mit mir reisen? Dann steigen Sie ein, schnallen Sie sich an und halten Sie die Luft an.

Wir befinden uns beim Start unserer Rundreise im Ansaugstutzen des Kompressors. Es herrscht eine Temperatur von 10°C und ein Druck von 1,5 bar. Die Verbindung zu den anderen Molekülen ist somit locker, der Verkehr ist gasförmig. So gelangen wir in den Kompressor.

Wir erreichen den vollhermetischen, geschlossenen Kompressor. Beim Eintritt in den Kompressor werden wir in einem Ölregen geduscht. Das Öl hat eine Temperatur von 62°C, auf die wir uns sofort erwärmen. Der Druck ist konstant bei 1,5 bar. Der Ölregen wird von der Ölschleuder erzeugt. Damit soll der Kompressor sauber laufen. Wir bewegen uns an der Motorenwicklung vorbei (die wir noch ein bisschen abkühlen) in Richtung internen Ansaugstutzen des Kompressors. Es geht nur schubweise vorwärts, wie im von Ampeln geregelten Stossverkehr. Es sind aber keine Ampeln, sondern es ist das Saugventil des Kompressors, das sich kurz öffnet und einige R134a-Moleküle durchlässt. Achtung! Wir stehen vor dem Saugventil – bitte festhalten und das Rauchen einstellen. Das Saugventil öffnet sich, wir gleiten in den Hubraum. Der Kolben hat den unteren Wendepunkt erreicht. Das Saugventil schliesst, wir sind eingesperrt und es gibt kein Entkommen. Der Kolben schiebt sich langsam mit 8km/h (BD 35F) gegen uns. Der Druck steigt. Es wird uns warm ums Herz. Der Kolben kommt immer näher, es wird langsam eng. Der Druck steigt, die Temperatur knistert, wir haben bereits 9,8 bar. Endlich öffnet sich das Druckventil. Die Temperatur ist in den letzten 0,008 Sekunden auf 136°C gestiegen. So lange hat der Kolben gebraucht für einen Kolbenhub. Wir verlassen den Zylinder durch das Druckventil. Halt, was ist jetzt los? Wir gehen zurück! “Bummm” – das Druckventil schliesst, wir kommen zum Stehen. Ein paar von den R134a hat es wieder in den Zylinder

gezogen. Wir stehen. Der Druck ist bei 9,8 bar. Die Temperatur ist am Sinken. Die Ruhe vor dem Sturm, festhalten! Das Druckventil öffnet sich und die nächsten R134a kommen aus dem Zylinder. Es geht mit hoher Geschwindigkeit Richtung Kompressorausgang. Hier, im Druckrohr, herrschen Geschwindigkeiten bis 300 km/h. “Bummm” wir werden wieder langsamer und kommen zum Stehen, das Druckventil hat wieder geschlossen. Die Temperatur sinkt. Wir haben 115°C – festhalten, es geht weiter. Und bereits werden wir wieder langsamer. Der Verkehr kommt wieder ins Rollen, die Temperatur ist auf 82°C gesunken. Wir verlassen die Kompressorkapsel und befinden uns jetzt im Kompressorstutzen. Weiter geht es durch das Heissgasrohr in den Kondensator. Es ist sehr eng im Kondensator. Der Druck ist immer noch bei 9,8 bar – so werden alle Moleküle zusammengedrückt. Wir geben unsere Wärme ab, der Verkehr wird ruhiger, langsam und flüssig. Aussen am Kondensator herrscht eine Temperatur von +30°C. Bei 38°C ist der Verkehr ganz flüssig. Neben uns ist ein Tropfen Öl, er stammt aus dem Kompressor und begleitet uns durch das ganze Kühlsystem wieder zurück in den Kompressor. Solche Öltropfen hängen überall im Kühlsystem herum, vorwiegend an den Wänden und Bögen des Rohrsystems. Wir R134a verdampfen und hauen ab in die Atmosphäre. Bei einem Leck sieht man uns nicht. Wir gelangen in den Filtertrockner und haben uns auf 32°C abgekühlt. Der Druck ist immer noch 9,8 bar. Hier sieht es aus wie auf einer Müllhalde: alle Verunreinigungen, entstanden bei der Montage, werden hier abgelagert. Auch Wassermoleküle, die sich eingeschlichen haben – entweder bei der Montage oder die ins Rohr diffundiert (eingebrochen) sind -, werden hier von Silicagel-Kügelchen festgehalten. Denn ein einziger Wassertropfen kann das ganze Kühlsystem flachlegen, wenn er bei der Einspritzung im Kapillarrohr friert und das Kühlsystem blockiert. Am Ausgang des Filters gelangen wir ins Kapillarrohr. Meist aus Kupfer aufgewickelt, ist es um die 3 Meter lang und mit 0,6 mm bis 0,7 mm Innendurchmesser ziemlich dünn. Unser rasantester Abschnitt liegt vor uns. Der Druck geht von 9,8 bar bis auf 1,5 bar zurück. Ein Teil von uns (etwa 40%) vergasen auf der Strecke. Durch deren Volumenzunahme steigt auch die Geschwindigkeit auf bis über 600 km/h. Für die Vergasung braucht es Wärme. All diese Wärme wird nicht der Umwelt, sondern uns entzogen. Deshalb kühlen wir uns auf -19°C ab. Nun sind wir im Verdampfer angelangt. Durch die Entspannung verspüren wir den Drang, uns zu bewegen. Das ist die Eigenschaft aller Moleküle. So entziehen wir der Umwelt die Wärme. Der Verkehr läuft immer schneller und gasförmiger. Am Ende des