In moderne auto's is verwarming een vanzelfsprekendheid, maar niet elke auto heeft hetzelfde systeem. De meeste auto's met een verbrandingsmotor maken voor de verwarming van het interieur gebruik van restwarmte van de motor. Bij hybride en volledig elektrische auto's gaat het anders. Omdat beperkt of helemaal geen sprake is van een warme verbrandingsmotor, is een alternatieve verwarming nodig.
Laten we eens dieper ingaan op de werking van de autoverwarming en de verschillende systemen die worden gebruikt.
Soorten Autoverwarming
Er zijn verschillende manieren waarop het interieur van een auto verwarmd kan worden:
- Verbrandingsmotor: Gebruikt restwarmte van de motor.
- Elektrische Kachelelementen: Werken als een föhn en verwarmen de lucht.
- Warmtepomp: Haalt warmte uit de buitenlucht en verwarmt zo het interieur energiezuinig.
- PTC-heater of High Voltage Heater: Extra elektrische bijverwarming in koude klimaten.
Bij volledig elektrische auto’s levert de tractiebatterij dan de stroom om het interieur te verwarmen.
Hoe Werkt Autoverwarming Precies?
Zodra je de temperatuurknop omhoog draait, wordt warme lucht uit het verwarmingssysteem via de ventilatieroosters het interieur ingeblazen. Bij auto’s met verbrandingsmotoren stroomt de warme koelvloeistof door een kleine radiateur (de warmtewisselaar) in het dashboard. Een ventilator blaast lucht langs deze warmtebron. Bij elektrische auto's werkt dit proces anders. Daar is meestal geen warme koelvloeistof beschikbaar. In plaats daarvan zetten PTC-verwarmingselementen of warmtepompen elektriciteit om in warmte. Die warmte wordt via ventilatiekanalen verspreid.
Lees ook: BMW E46 kachelproblemen oplossen
Airconditioning: Koelen en Verwarmen
Volgens de precieze terminologie zijn de airconditioning componenten in een auto niet direct verantwoordelijk voor het genereren van warmte om het interieur van de auto te verwarmen. Airconditioning houdt zich in de basisdefinitie voornamelijk bezig met het proces van koelen en reguleren van de temperatuur door warmte uit het interieur van de auto te verwijderen. Ventilatie in een auto daarentegen, door sommige mensen vaak ten onrechte ‘airconditioning‘ genoemd, verwijst naar het systeem van toevoer en uitwisseling van lucht in de cabine. Dergelijke ventilatie omvat vaak een zogenaamde ‘verwarmingsfunctie’, die is gebaseerd op het gebruik van warmte die wordt gegenereerd door de werking van de motor van de auto.
Sommige auto’s zijn uitgerust met een airconditioningsysteem dat als verwarming kan fungeren. Dit soort airconditioningsystemen wordt ‘dual-zone airconditioning‘ of ‘automatische airconditioning‘ genoemd. Hiermee kan de temperatuur in de auto worden geregeld door de lucht zowel te koelen als te verwarmen.
In dit geval gebruikt de airconditioning dezelfde onderdelen als die voor de koeling, maar dan in omgekeerde modus. Dit proces is mogelijk dankzij een speciale terugslagklep en een regelsysteem waarmee de richting van de warmtestroom kan worden gewijzigd. Airconditioning met twee zones kan een verwarming gebruiken om de lucht op te warmen voordat deze in de cabine wordt gebracht.
Bij auto’s die zijn uitgerust met dual-zone of automatische airconditioning kun je de gewenste temperatuur instellen en het systeem zorgt er dan zelf voor dat die temperatuur behouden blijft, of het nu gaat om koelen of verwarmen. Als je de optie ‘AUTO’ ziet op het paneel van de airconditioning, betekent dit dat het systeem de werking van de airconditioning automatisch aanpast om de temperatuur in de auto op het door jou geselecteerde niveau te houden.
Waarom Werkt Autoverwarming Niet (Goed)?
Een niet of slecht werkende autoverwarming kan frustrerend zijn. De oorzaak varieert per type auto en verwarmingssysteem.
Lees ook: EV6 verwarming defect
- Lage Koelvloeistofstand: Bij auto’s met een verbrandingsmotor is een veelvoorkomende boosdoener een lage koelvloeistofstand.
- Defecte Thermostaat: Een defecte thermostaat is een andere veelvoorkomende oorzaak.
- Kachelventilator: Werkt de kachelventilator niet, dan hoor je de blower niet aanslaan.
- Elektrische Problemen: In elektrische auto's kan een kapot PTC-element of een fout in de hoogspanningsregeling ervoor zorgen dat er geen verwarming is.
Blijft je autoruit s beslagen terwijl de blower al minuten draait? Of blijft het koud, hoe hoog je de verwarming ook zet? Dan werkt je autokachel niet goed.
Een goed werkende verwarming is meer dan alleen comfort. Het is ook een veiligheidsvoorziening. Zonder warme lucht op de ruiten kun je die niet goed ontwasemen. Zeker bij kou en regen beslaan de ruiten aan de binnenkant razendsnel, wat gevaarlijke situaties oplevert. Ook speelt verwarming een rol voor comfort. Als je verkrampt van de kou rijdt, reageren je spieren trager en neemt je concentratie af. Bij elektrische auto's helpt een werkend verwarmingssysteem ook om de batterij op temperatuur te houden. De meeste EV’s verwarmen de accu bij koude omstandigheden.
Wat Kun Je Zelf Controleren of Doen?
Er zijn een paar dingen die je zélf kunt proberen voordat je naar de garage rijdt.
- Koelvloeistofniveau: Controleer eerst het koelvloeistofniveau.
- Reset Klimaatregelsysteem: Zet het contact uit, wacht tien seconden en zet het opnieuw aan.
- Zekeringenkastje: Als de ventilator helemaal niets meer doet, kun je het zekeringenkastje checken.
- Infotainmentscherm (Elektrische Auto’s): Controleer of de voorverwarming geactiveerd is.
Wat Laat Je Beter Over Aan de Garage of Specialist?
Wanneer je merkt dat je koelvloeistofniveau steeds zakt, kan er sprake zijn van een lek in het koelsysteem. Dat moet professioneel worden opgespoord met druktesten. Laat dat over aan de garage. Ook het vervangen van een thermostaat of een kapotte warmtewisselaar is specialistisch werk dat je niet zelf moet proberen. Bij elektrische auto's is het extra belangrijk om niet zelf aan hoogspanningscomponenten te sleutelen.
Heb je een oudere auto en werkt de kachelventilator slechts op de hoogste stand? Dan kan de kachelweerstand defect zijn. Die zit vaak op een lastige plek en moet nauwkeurig worden vervangen.
Lees ook: Polo verwarming reparatie
Het Koelsysteem: Essentieel voor de Verwarming
Verbrandingsmotoren genereren tijdens de werking niet alleen energie in de vorm van aandrijfenergie, maar ook veel warmte. Deze moet door koeling worden afgevoerd, zodat de motoronderdelen niet door oververhitting worden beschadigd. Bovendien zorgt het koelsysteem ervoor dat de motor in het optimale temperatuurbereik werkt, zodat de uitstoot laag blijft.
Voor een doeltreffende koeling is elke moderne verbrandingsmotor uitgerust met een koelsysteem voor de motor. Dit is bijna altijd een waterkoelsysteem. Koelwater wordt via fijne kanalen door het motorblok en de cilinderkop geleid om de warmte van de motor af te voeren en de temperatuur van de motor te verlagen.
Het koelsysteem in de auto werkt verschillend afhankelijk van de rijsituatie en past het koelvermogen daarop aan. Hierdoor kan de motor altijd op de optimale bedrijfstemperatuur draaien.
Essentiële onderdelen van het waterkoelsysteem:
- Radiator: De radiator is meestal aan de voorkant van het voertuig gemonteerd achter het radiatorrooster.
- Waterpomp: De waterpomp zorgt ervoor dat het koelwater bij draaiende motor continu in het koelcircuit circuleert.
- Thermostaat: De thermostaat in het koelsysteem regelt de koeling van de motor.
- Warmtewisselaar: De warmtewisselaar van de verwarming zorgt ervoor dat het interieur van het voertuig in de winter altijd een aangename temperatuur heeft.
- Radiatorventilator: De radiator is uitgerust met een of meer radiatorventilatoren.
- Expansievat: Het gesloten koelsysteem van moderne voertuigen heeft meestal een extern expansievat.
- Koelvloeistof: De koelvloeistof zelf is ook belangrijk in een verbrandingsmotor met vloeistofkoeling.
Bij problemen met de motorkoeling zijn defecte onderdelen bijna altijd de oorzaak. Vaak is er een lek in het koelsysteem waaruit koelvloeistof ontsnapt. De radiatorslangen, de radiateur zelf of de waterpomp kunnen lekken.
Tips voor Onderhoud van het Koelsysteem
- Controleer het koelsysteem: Veel onderdelen van het koelsysteem zijn zichtbaar vanuit de motorruimte.
- Gebruik geschikte koelvloeistof: De in het koelsysteem gebruikte koelvloeistof bestaat niet alleen uit water, maar wordt gemengd met een geschikt additief.
- Controleer het antivriesmiddel: Het aan het koelwater toegevoegde antivriesmiddel kan na verloop van tijd minder effectief worden.
- Stel reparaties niet uit: Defecten in het koelsysteem kunnen snel leiden tot schade aan de motor.
- Laat de motor onderhouden: Een onderhoud van de auto of een inspectie van de motor in de werkplaats omvat ook het koelsysteem.
Talrijke onderdelen van het motorkoelsysteem, zoals de radiator, de ventilator, het expansievat of de radiatorslangen zijn gemakkelijk te vervangen. Het is belangrijk het koelcircuit te ontluchten na het vervangen van onderdelen en de koelvloeistof dienovereenkomstig bij te vullen.
Hoeveel Energie Vraagt Autoverwarming?
De voordelen van autoverwarming spreken voor zichzelf. Comfort, veiligheid, doeltreffende ontwaseming en betere prestaties van systemen in koude omstandigheden. Toch zijn er ook nadelen. In elektrische auto’s verbruikt verwarming relatief veel stroom, wat de actieradius beperkt. Vooral traditionele verwarmingselementen zijn energieverslinders.
Slijtage is ook een aspect waarmee je rekening moet houden, zeker bij wat oudere auto’s. Ventilatormotoren, thermostaten en kleppen gaan met de tijd kapot. Vooral bij auto’s ouder dan tien jaar is dat geen uitzondering.
Historische Weetjes Over Autoverwarming
Autoverwarming is relatief laat geïntroduceerd. Honderd jaar geleden hadden auto’s nog geen verwarming. Dan moest je je warm houden met een deken of een bontjas. Pas in de jaren dertig van de vorige eeuw verschenen de eerste auto’s met een verwarmingssysteem, zoals de Ford Model A met optionele ‘hot air heater’, waarbij lucht werd geleid langs het uitlaatspruitstuk om het interieur op te warmen. Echte verwarmingssystemen op basis van koelvloeistof verschenen pas na de Tweede Wereldoorlog. In de jaren vijftig en zestig werd het standaard in middenklassers.
Tegenwoordig is verwarming veelal geïntegreerd in slimme klimaatregelsystemen, met zones, sensoren en app-bediening. Niet alleen stoelen, ook stuurwielen en hoofdsteunen zijn verwarmbaar.
Veelvoorkomende Problemen met de Kachelradiateur
De kachelradiateur van de auto zorgt ervoor dat lucht het verwarmingssysteem ingetrokken wordt. Vervolgens start er een proces waar de motor deze lucht opwarmt. De blowers blazen vervolgens de verwarmde lucht de auto in. Als de kachel van uw auto niet warm wordt dan zit het probleem waarschijnlijk in de airco.
- Beschadigde Radiateur: De radiateur kan beschadigd raken of er kan vuil in komen, waardoor deze niet meer naar behoren functioneert.
- Blower Werkt Niet Goed: De blowers verwerken de lucht niet goed door de auto.
- Defecte Thermostaat: Uw airco leest niet goed welke temperatuur het daadwerkelijk is, waardoor de koeling niet geactiveerd wordt.
- Lage Koelvloeistof: Er moet koelvloeistof door de kachelkraan heen moet stromen om zo de warmte verder in het systeem te brengen en de auto op te warmen.
- Slechte Ventilator: Er stroomt geen lucht de cabine van uw auto in.
- Verstopte Kachelradiateur: Dit kunt u vaak horen door een variërend toerental van de blower.
- Lekkage: De kachel wordt nog wel warm, maar afhankelijk van de lekkage zal deze minder warm worden.
- Defect Bedieningspaneel: Het systeem communiceert niet met de airco en dat de lucht daarom niet warm wordt.
- Defecte Kabels: Deze kunnen versleten zijn, of er zit een breuk in, waardoor de signalen niet correct door worden gegeven.
Kunt u het probleem nou niet zelf oplossen, en wordt de verwarming van uw auto niet warm? Neem dan gerust contact op met een specialist in de omgeving, en zij helpen u graag verder.
Standkachel: Waterverwarmer vs. Luchtverwarmer
Vooraf moet u weten dat met een waterverwarmer een standkachel waarmee het koelvloeistof circuit opwarmen [bv. motorkoelvloeistof circuit] wordt. Deze verwarmers kunnen niet rechtstreeks het water dat u in de camper wordt gebruikt opwarmen.
Water Standkachel
Als de standkachel aan staat wordt er door de brandstofpomp diesel of benzine vanuit de tank van het voertuig naar de standkachel gepompt. Hier wordt de brandstof ontstoken door een gloeistift, als er niet direct verbranding ontstaat wordt de opstart procedure automatisch herhaald. In de verbrandingskamer ontstaat een vlam die de warmtewisselaar verwarmd. De verwarming zuigt lucht aan van buiten voor de verbranding en de uitlaatgassen worden weer naar buiten geblazen.
Tijdens het verwarmen wordt door de ingebouwde pomp de koelvloeistof door de standkachel unit geleidt. In het aangesloten koelvloeistofcircuit wordt via de kachel radiateur het interieur en/of motorblok verwarmd. Wanneer de koelvloeistof op temperatuur is gebracht zal de interieur ventilator aan gestuurd worden. Als het interieur en/of de motor op temperatuur is wordt het verwarmingsvermogen gereduceerd en de watertemperatuur stijgt verder. Als de maximum watertemperatuur bereikt wordt, schakelt de standkachel uit en gaat op Stand-by, als de watertemperatuur onder een bepaalde waarde zakt zal de verwarmer weer starten.
Op deze manier wordt het verwarmingsvermogen automatisch aangepast aan de verwarmingsvraag. Als de verwarming wordt uitgeschakeld, wordt het verbrandingsproces op een gecontroleerde manier gestopt. Hiervoor gaat de unit een korte tijd snel draaien om af te koelen.
Lucht Standkachel
Als de Lucht standkachel aan staat, wordt er door de brandstofpomp diesel of benzine vanuit de tank van het voertuig naar de standkachel gepompt. Hier wordt de brandstof ontstoken door een gloeistift, als er niet direct verbranding ontstaat wordt de opstart procedure automatisch herhaald. In de verbrandingskamer ontstaat een vlam die de warmtewisselaar verwarmd. De verwarming zuigt lucht aan van buiten voor de verbranding en de uitlaatgassen worden weer naar buiten geblazen.
Gedurende het verwarmen wordt door de ingebouwde ventilator lucht aangezogen en door de unit geleidt. Tijdens het passeren van de warmtewisselaar wordt de lucht opgewarmd en de warme lucht zal de lucht weer uitgeblazen en verspreiden. De aangesloten hete lucht slangen verspreiden de warme lucht gelijkmatig door het interieur. Door de scheiding tussen verbrandingslucht circuit en verwarmingslucht circuit is er geen kwaliteitsverlies van de hete lucht.
Een temperatuur sensor meet constant de temperatuur van het interieur en past het verwarmingsniveau constant aan door de hoeveelheid lucht die door de verwarming gaat te variëren. Op deze manier wordt de ingestelde temperatuur snel bereikt en op een constant niveau gehouden. Als de verwarming wordt uitgeschakeld, wordt het verbrandingsproces op een gecontroleerde manier gestopt. Hiervoor gaat de unit een korte tijd snel draaien om af te koelen. Hierdoor is de verwarming direct weer klaar voor gebruik.
Het Klimaatregelsysteem: Ventilatie en Temperatuur
Het klimaat in de auto kan met de systemen van tegenwoordig optimaal worden aangepast. Wanneer het koud is, kan het interieur op verschillende manieren opgewarmd worden. Deze warmte is afkomstig van de warmte van de motor. Er wordt een zo constant mogelijk, aangename temperatuur aangehouden. Bij hoge buitenluchttemperaturen is het fijn wanneer er een koele luchttemperatuur het interieur ingeblazen wordt. Bij auto’s zonder airconditioning is dit de pure buitenlucht, maar bij de auto’s met airconditioning wordt deze buitenlucht eerst flink afgekoeld voordat het in het interieur geblazen wordt.
Bij een te hoge temperatuur ontstaan aandachtsverlies, tragere reacties en vermoeidheid. De airconditioning heeft ook invloed op de luchtvochtigheid in het interieur; deze neemt af. Bij een te hoge luchtvochtigheid kun je een benauwd en drukkend gevoel krijgen en bij een te lage luchtvochtigheid kun je een droge keel en droge ogen krijgen. Het meest prettige klimaat is in een temperatuur tussen de 20 en 23 graden, met een luchtvochtigheid tussen de 30 en 60% en uiteraard met gefilterde lucht d.m.v.
Ventilatieregeling
Door variaties in de buitentemperatuur of in de snelheid van de auto, verandert de temperatuur in het interieur van de auto. Om de juiste temperatuur te handhaven moeten de kachel- en ventilatiestanden bij handmatige verwarming regelmatig worden versteld.
Auto’s met automatische temperatuurregeling hebben dit probleem niet; deze past zelf de ventilatiesnelheid en temperatuur aan. De regelunit zorgt ervoor dat de ingestelde temperatuur wordt gehandhaafd. Wanneer er bijv. 20 graden Celsius ingesteld staat en het raam heeft in de tussentijd even opengestaan terwijl het buiten koud is, dan zullen de interieurtemperatuursensoren meten dat de temperatuur in het interieur gedaald is. De temperatuur van de verwarming zal stijgen (naar bijv. 24 graden) en de ventilatiesnelheid gaat omhoog.
Ook de zonnesensor op het dashboard heeft invloed op de snelheid van de interieurventilator. De lichtintensiteit wordt d.m.v. de ultraviolette straling in het zonlicht gemeten. Bij fel zonlicht zal de interieurventilator een grotere hoeveelheid koude lucht het interieur in blazen. De zonnesensor is te herkennen aan het bolletje dat zich meestal in het midden aan de bovenkant van het dashboard bevindt.
Temperatuurregeling
De temperatuur in het interieur kan op twee manieren constant gehouden worden; namelijk door het gebruik van:
- Mengluchtregeling: De koude en warme lucht worden door middel van kachelkleppen in het kachelhuis bij elkaar gemengd.
- Vloeistofregeling: Door kachelkranen elektronisch aan te sturen, wordt de koelvloeistofstroming door de kachelradiateur verandert.
De interieurventilator zal de lucht door het kachelhuis, kachelradiateur en / of verdamper heen moeten blazen, om de lucht de gewenste temperatuur te geven en vervolgens het interieur in laten stromen.
Voertuigen die zijn uitgerust met een gescheiden klimaatsysteem, hebben een aangepast kachelhuis waardoor de uitstroomtemperaturen van links en rechts kunnen verschillen. Het is mogelijk dat de achterpassagiers ook één of twee eigen klimaatzone(s) hebben met een draaiknop of display om de temperatuur op twee extra zones in te stellen.
Componenten van het Verwarmingssysteem
Kachelhuis
De interieurventilator zit onder de kachelradiateur gemonteerd. De ventilatielucht komt aan de zijkant van de interieurventilator binnen en wordt aan de bovenkant door de kachelradiateur en de verdamper van de airconditioning heen geblazen.
De stappenmotoren sturen kleppen aan die de luchtstroming en de temperatuur van de lucht regelen. De interieurventilator zuigt de buitenlucht via de aanzuigbuis naar binnen. Het uiteinde van deze aanzuigbuis bevindt zich veelal onder de motorkap, achter de parafan. De interieurventilator blaast de aangezogen lucht, indien de auto is uitgevoerd met airconditioning, door de verdamper.
De temperatuur van de kachelradiateur heeft invloed op de opwarming van de lucht; in het koelvloeistofcircuit zorgen kranen voor een aangepast debiet; een lagere koelvloeistofdoorstroming zal tot minder opwarming van de lucht zorgen. Vanuit de kachelradiateur komt de lucht aan bij tenminste drie luchtregelkleppen: één naar de voorruit, één naar de ventilatieroosters in het dashboard en één naar de voetenruimte.
Interieurventilator
De interieurventilator wordt ook wel “kachelmotor” of “aanjager” genoemd. In het midden van de interieurventilator zitten de schoepen, die ervoor zorgen dat de lucht in het interieur geblazen wordt. De ventilatielucht wordt aan de bovenkant van de motor aangezogen en via de kanalen aan de zijkant naar de kachelradiateur gevoerd.
Kachelradiateur en Kachelkraan
De kachelradiateur zorgt voor de opwarming van de lucht die het interieur ingeblazen wordt. De kachelradiateur bestaat uit twee leidingen (een toevoer en een afvoer) die zich opsplitst in kanalen waartussen lamellen geplaatst zijn. De lamellen zorgen voor een groter warmtewisselend oppervlak. De kachelradiateur werkt net als de radiateur die aan de voorkant van de auto zit als warmtewisselaar.
De koude lucht die door de lamellen heen stroomt, wordt opgewarmd door de koelvloeistof die door de kanalen langs de lamellen stroomt. De warmte van de koelvloeistof wordt overgebracht op de luchtstroom. De opgewarmde lucht komt in het interieur van de auto terecht; dit is de kachel die door de inzittenden wordt geactiveerd.
De inzittenden kunnen de kachel warmer of kouder zetten. Door de kachel te bedienen, verandert de openingshoek van de kachelkraan. De kachelkraan regelt de hoeveelheid koelvloeistof die door de kachelradiateur stroomt. De grootte van de koelvloeistofstroom bepaalt uiteindelijk de luchttemperatuur.
De onderstaande afbeeldingen tonen de componenten:
- De principewerking van de stelmotor (links);
- De kachelkraan en stelmotor in gemonteerde toestand (midden);
- De ECU van de klimaatregeling (rechts).
De stelmotor is van het type DC-elektromotor met koolborstels. Deze wordt door middel van een duty-cycle door een ECU voorzien van een aansturing.