Что охлаждает в холодильнике
Почему в холодильнике холодно? Каков принцип работы холодильника?
Трудно представить себе современную квартиру без холодильника. Все знают, что холодильник сохраняет холод внутри себя, поэтому продукты, хранящиеся в нем, не портятся долгое время. Как же устроен холодильник?
В холодильнике 4 основных составляющих части:
Компрессор засасывает хладагент из испарителя. Хладагент в этот момент находится в состоянии пара. Компрессор под давлением закачивает его в конденсатор. Хладагент под давлением сжимается, то есть из газообразного состояния переходит в жидкое. При этом его температура повышается. Горячий газ, проходя по трубам конденсатора, отдает тепло в окружающее пространство и в результате остывает до комнатной температуры.
Таким образом, хладагент работает по циклу: в конденсаторе он под воздействием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газообразное состояние, поглощая тепло.
Холодильник обязательно имеет терморегулятор, с помощью которого задается температура охлаждения холодильной камеры. Когда эта температура достигается, терморегулятор размыкает электрическую цепь, и компрессор останавливается.
Через некоторое время температура в холодильнике начинает снова повышаться (под воздействием окружающей среды). Тогда контакты терморегулятора замыкаются и электродвигатель мотор-компрессора запускается с помощью защитно-пускового реле. Весь цикл повторяется сначала, пока температура в холодильнике снова не понизится до нужного значения.
Вот почему мы слышим, как холодильник время от времени начинает «урчать», а потом снова затихает — это включается и выключается электродвигатель компрессора.
Итак, холодильник устроен таким образом, что он не охлаждает воздух в камере, а забирает из него тепло и отдает его в окружающую среду. Обеспечивается это разницей давления в конденсаторе и испарителе холодильника. Хладагент идет от участка с высоким давлением, где он обращается в жидкость (конденсируется), к участку с низким давлением, где давление хладагента понижается и он превращается в пар (испаряется).
В статье использованы материалы Wikipedia.
Системы охлаждения в холодильнике: как работают
Производители разработали несколько систем охлаждения в холодильнике. Некоторые из них используются чаще, другие реже: разберем подробно каждую, чтобы вы могли сделать правильный выбор. Каждому покупателю важно знать принцип работы техники и тип охлаждения, чтобы подобрать оптимальный вариант.
Принципы работы охлаждения в холодильниках
Компрессионный холодильник может оснащаться одним или двумя моторами. В двухконтурном приборе каждый мотор отвечает за работу своей камеры: верхней или нижней. Система охлаждения в них может быть трех видов. Ниже рассмотрим каждую из них.
Какая система лучше
Устройство охлаждения влияет на качество и сроки хранения продуктов, а также на частотность разморозки. Если в камере часто намерзает лед и снег, тогда требуется еженедельная разморозка. Чтобы этого избежать, нужно выбрать холодильник с правильной системой.
Статический тип
Его еще называют Direct Cool или «плачущая стена».
Статическое охлаждение проверено временем. За счет встроенного испарителя в задней стенке и работы компрессора происходит снижение температуры в отделении. Поскольку задняя стена является холодной, на ее поверхности скапливается конденсат. Затем капли влаги стекают в дренажное отверстие и выводятся из камеры.
Многие путают статический тип с капельным. На самом деле капельная система — это разморозка. Когда конденсат замерзает на стенке, а затем оттаивает и стекает в слив.
Температурный режим позволяет устанавливать регулятор, если управление электромеханическое. Электронное управление подразумевает наличие кнопок и дисплея. Разморозка в таком случае выполняется полуавтоматически. Холодильное отделение оттаивает капельным способом, а морозильное приходится размораживать вручную.
Согласно данным производителей, выполнять размораживание статического агрегата нужно два раза в год.
Недостатком статической системы считается неравномерное распределение температуры в камере. Холодный поток опускается вниз, поэтому, если сразу загрузить полки теплыми продуктами, прибор будет долго набирать нужную температуру.
Преимущество — это сохранение влаги в продуктах. Даже если вы поставите ненакрытые ягоды или овощи, на следующий день они сохранят свой внешний вид.
No Frost
Технологии No Frost сегодня пользуется наибольшей популярностью. Производители решили облегчить хозяйкам жизнь, придумав холодильник, который не нужно размораживать.
Принцип работы таков: радиатор находится в камере. Воздух принудительно прогоняется вентиляторами через испаритель — там он охлаждается и проходит в камеру. Преимуществом данного типа является равномерное распределение температуры за счет распространения воздушного потока.
Вся влага, которая была накоплена воздухом, оседает на испарителе. После отключения мотора срабатывает датчик и включается ТЭН оттайки. Влага стекает в слив и выводится из холодильника.
Таким образом лед и снег не намерзают на стенках отделения. Однако если поставить продукты непокрытыми, они быстро обветрятся и потеряют влагу.
Также есть более усовершенствованные технологии. Принцип действия такой же, как у Ноу Фрост, только в камере на уровне каждой полки организовано вентиляционное отверстие. Подобное многопоточное охлаждение позволяет поддерживать оптимальную температуру везде. Это технологии Air Flow, Multi Air Flow и другие.
Динамический тип
Динамическая схема работы аналогична статической, только более совершенна. В холодильном отделе расположен вентилятор, как в случае с No Frost, что позволяет воздуху распределяться по камере. В остальном отличий никаких нет.
Последнее время стали выпускать холодильную технику с гибридной комбинированной системой. Например, в холодильном отделении организовано статическое охлаждение, а в морозильной Ноу Фрост. Так пользователю не приходится вручную заниматься разморозкой. У производителей Electrolux технология называется Frost Free.
Важно! Не думайте, что холодильник с No Frost или Frost Free совсем не нуждаются в разморозке. Минимум один раз в год их нужно отключать на 24 часа, мыть, обрабатывать от плесени и неприятных запахов.
Если правильно подобрать технику с оптимальной системой охлаждения, эксплуатация прибора будет удобной и приятной. Ухаживайте за внутренней камерой холодильника, не позволяйте засыхать загрязнениям, которые становятся источником неприятного запаха.
Эволюция холода: хладагенты в современных холодильниках
Хладагент это рабочее вещество холодильной машины, которое при кипении и в процессе испарения отнимает тепло от охлаждаемого объекта, а затем после конденсации передаёт его окружающей среде.
Современные холодильники в основном компрессионные и, как следует из названия, имеют компрессор (а некоторые модели даже два). Кроме этого, конструкция предусматривает испаритель. Меж ними циркулирует хладагент. Сначала сжатый компрессором хладагент, находясь в газообразном состоянии, поступает в конденсатор длинную зигзагообразную трубку. Там он превращается в жидкость и отдаёт тепло окружающей среде. Через специальный регулирующий вентиль жидкий хладагент поступает в испаритель, который находится внутри теплоизолированной морозильной или холодильной камеры. Там давление падает, он начинает кипеть, испаряется, снова превращаясь в газ, отбирая при этом тепло у окружающего воздуха. Камера холодильника охлаждается. Испарившийся хладагент опять сжимается компрессором и попадает в конденсатор. И так цикл повторяется снова и снова. Этот принцип охлаждения используется в большинстве холодильников уже десятки лет.
1 компрессор; 2 нагнетательный трубопровод; 3 конденсатор; 4 фильтр-осушитель; 5 капиллярная трубка; 6 испаритель холодильной камеры; 7 испаритель морозильной камеры; 8 всасывающий трубопровод» src=»http://pics.rbc.ru/img/cnews/2008/02/15/1.jpg»>
Схема компрессионного холодильника:
1 компрессор; 2 нагнетательный трубопровод; 3 конденсатор; 4 фильтр-осушитель; 5 капиллярная трубка; 6 испаритель холодильной камеры; 7 испаритель морозильной камеры; 8 всасывающий трубопровод
Однако есть и другой тип холодильников, пусть и менее популярный сегодня, абсорбционные. Циркуляция рабочих веществ: абсорбента (воды) и хладагента (как правило, аммиака), имеющих разную температуру кипения при атмосферном давлении, осуществляется посредством абсорбции. Аммиак поглощается водой, получившаяся смесь подогревается с помощью электрического или газового нагревателя. При этом происходит выпаривание аммиака, который, испаряясь, потребляет теплоту камеры холодильника, то есть способствует её охлаждению. Абсорбционные холодильники в основном маленькие, однокамерные. Яркий пример такой техники великолукские холодильники «Морозко».
Схема устройства абсорбционного холодильника
Как всё начиналось
Серийное производство холодильников в начале XX века активнее всего развивалось в США. Практически во всех машинах того времени в качестве хладагента использовались аммиак, различные эфиры и некоторые другие весьма токсичные и опасные для человека вещества. поломок таких агрегатов и контакта людей, в частности, с аммиаком высокой концентрации нередки были даже смертельные случаи. Поэтому учёные стали искать другие вещества, которые можно использовать в качестве хладагентов. Так появились фреоны.
Один из первых серийных американских холодильников Frigidaire
Воцарение фреонов
Скрытая угроза
Всё шло прекрасно: и производители, и потребители были довольны. К 1976 году объём производства того же достиг почти 340 тысяч тонн. Определённая часть из этого количества предназначалась как раз для холодильных систем, систем охлаждения воздуха, баночек с аэрозолями Но годы прошлого века стали началом «тяжелых времён» для уже привычных фреонов. Ученые, исследовавшие причины нарушения озонового слоя Земли, пришли к выводу, что многие фреоны наносят ему ощутимый вред. Также оказалось, что фреоны участвуют в возникновении парникового эффекта, потому что задерживают инфракрасное излучение, которое испускает земная поверхность, а следовательно, способствуют глобальному потеплению.
Озоновый слой планеты всё ещё под угрозой, хотя за 20 лет, прошедших с подписания монреальского протокола, есть ощутимые позитивные изменения. Фото сделано спутником NASA
Альтернатива фреонам
Однако и сегодня постоянно ведутся исследования, учёные пытаются синтезировать новые, максимально экологичные, более качественные по своим свойствам хладагенты. Разработкой альтернативных хладагентов озабочены многие государства, вкладывающие значительные финансовые средства в соответствующие исследования. По оценкам специалистов, за последние шесть лет на синтез новых хладагентов было потрачено свыше 2,4 миллиардов долларов.
Синтезированы хладагенты из пропана (R290), этилена (R1150), пропилена (R1270), изобутана (R600a). Производство холодильников, работающих на изобутане, освоили многие производители, причём не только в Европе или в Америке, но и на просторах бывшего СССР. Например, белорусская фирма Atlant предлагает покупателям модель за 15000 рублей, да и остальные свои модели этот производитель «перевёл» на безопасный изобутан.
Примеры моделей с хладагентом R600A:
Объём: 354 литра
Стоимость: 15000 рублей
Объём: 369 литров
Стоимость: 28000 рублей
Объём: 348 литров
Стоимость: 22000 рублей
Фирмой Du Pont был разработан ряд новых смесей хладогентов, известных под марками SUVA MP, SUVA МР39 (R401A), SUVA MP52 (R401C) и некоторые другие.
Увы, пока говорить о идеальном по своим характеристикам хладагенте рано. Сегодня главное то, что удалось разработать хладагенты безопасные для человека и окружающей среды. Именно они и используются в бытовых холодильниках и кондиционерах. Ну, а дальнейшее их совершенствование дело времени.
Как работает холодильник: принципы, циклы, режимы
Пока техника исправно функционирует, пользователя не интересует, как она устроена. Знания о том, как работает холодильник, понадобятся, когда возникла поломка: помогут избежать серьезной неисправности или быстро определить место. Правильная эксплуатация также во многом зависит от осведомленности пользователя. В статье рассмотрим устройство бытового холодильника и его работу.
Как устроен компрессорный холодильник
«Атлант», «Стинол», «Индезит» и другие модели оснащаются компрессорами, которые запускают процесс охлаждения в камере.
Основные составляющие части:
Важно правильно понимать, как работает техника: она не вырабатывает холод. Воздух охлаждается благодаря отбору тепла и его отдаче окружающему пространству. Фреон проходит в испаритель, поглощает тепло и переходит в парообразное состояние. Двигатель приводит в действие поршень мотора. Последний сжимает фреон и создает давление для его перегонки по системе. Попадая в конденсатор, хладагент остывает (тепло выходит наружу), превращаясь в жидкость.
Чтобы установить нужный температурный режим в камерах, устанавливается терморегулятор. В моделях с электронным управлением (LG, «Самсунг», «Бош») достаточно выставить значения на панели.
Переходя в фильтр-осушитель, хладагент избавляется от влаги и проходит по трубкам капилляра. После чего снова попадает в испаритель. Мотор перегоняет фреон и повторяет цикл, пока в отделении не установится оптимальная температура. Как только это случится, плата управления посылает сигнал пускозащитному реле, которое отключает двигатель.
Однокамерный и двухкамерный холодильник
Несмотря на одинаковое строение, различия в принципе работы все-таки есть. Старые двухкамерные модели оснащены одним испарителем для обеих камер. Поэтому, если при разморозке механически убирать наледь и задеть испаритель, из строя выйдет весь холодильник.
Новый двухкамерный шкаф имеет два отделения, каждый из которых оснащен испарителем. Обе камеры изолированы друг от друга. Обычно в таких случаях морозилка находится снизу, а холодильный отсек — сверху.
Поскольку в холодильнике есть зоны с нулевой температурой (читайте, что такое зона свежести в холодильнике), фреон охлаждается в морозилке до определенного уровня, а затем перемещается в верхнее отделение. Как только показатели достигают нормы, срабатывает терморегулятор, и пусковое реле отключает мотор.
Наиболее востребованы приборы с одим мотором, хотя с двумя компрессорами также набирают популярность. Последние функционируют так же, просто за каждую камеру отвечает отдельный компрессор.
Но не только в двухкамерной технике можно отдельно устанавливать температуру. Есть такие приборы («Минск» 126, 128 и 130), где установлены электромагнитные клапаны. Они перекрывают подачу фреона в отделение холодильника. Исходя из показаний регулятора температуры выполняется охлаждение.
Более сложная конструкция предусматривает размещение специальных датчиков, которые измеряют температуру снаружи и регулируют ее внутри камеры.
Как долго работает компрессор
Точные показания не указаны в инструкции. Главное, чтобы мощности мотора хватало на нормальную заморозку продукции. Существует общий коэффициент работы: если прибор функционирует 15 минут и 25 минут отдыхает, тогда 15/(15+25) = 0,37.
Если подсчитанные показатели оказались менее 0,2, значит нужно отрегулировать показания термореле. Более 0,6 указывает на нарушение герметичности камеры.
Абсорбционный холодильник
В данной конструкции рабочая жидкость (аммиак) испаряется. Хладагент циркулирует по системе благодаря растворению аммиака в воде. Затем жидкость переходит в десорбер, а потом в дефлегматор, где снова разделяется на воду и аммиак.
Холодильники данного типа редко используются в быту, поскольку в основе ядовитые компоненты.
Модели с No Frost и «плачущей» стенкой
Техника с системой Ноу Фрост сегодня на пике популярности. Потому что технология позволяет размораживать холодильник раз в год, только чтобы помыть. Особенности функционирования обеспечивают вывод влаги из системы, поэтому в камере не образуется лед и снег.
В морозильном отделении располагается испаритель. Холод, который он вырабатывает, распространяется по холодильному отделению с помощью вентилятора. В камере на уровне полок есть отверстия, куда выходит холодный поток и равномерно распределяется по отсеку.
После цикла работы запускается оттайка. Таймер запускает ТЭН испарителя. Наледь тает, и влага выводится наружу, где испаряется.
«Плачущий испаритель». Название основано на принципе, при котором во время работы компрессора на испарителе образуется наледь. Как только мотор отключается, лед тает, и конденсат стекает в сливное отверстие. Способ оттайки называется капельный.
Суперзаморозка
Функцию также называют «Быстрая заморозка». Она реализована во многих двухкамерных моделях «Хаер», «Бирюса», «Аристон». В электромеханических моделях режим запускается нажатием кнопки или поворотом регулятора. Компрессор начинает безостановочную работу до тех пор, пока продукты полностью не промерзнут как внутри, так и снаружи. После чего функцию нужно отключить.
Рекомендуется включать режим на срок до 72 часов.
Электронное управление автоматически отключает суперзаморозку, согласно сигналам термоэлектрических датчиков.
Электрическая схема
Чтобы самостоятельно отыскать причину неполадки, понадобится знание электрической схемы.
Ток, подающийся на схему, проходит такой путь:
Нерабочая обмотка двигателя пропускает напряжение больше заданного значения. При этом срабатывает пусковое реле, замыкает контакты и запускает обмотку. После достижения нужной температуры, контакты термореле размыкаются, и двигатель останавливает работу мотора.
Теперь вы понимаете устройство холодильника и как он должен работать. Это поможет правильно эксплуатировать прибор и продлить срок его использования.
Принцип работы холодильника
Принцип любого холодильника, начиная от первых ледников, — разница температур. Только если в древности охлаждение было пассивным, продукты держали в кусках льда, то 20–й век подарил человечеству фреон — «кровь» современных холодильников. Фреоны (хладоны) в качестве холодильных агентов (хладагентов) для рефрижераторов стали настолько распространены, что эти слова часто употребляются как синонимы. «Сердцем» же стал компрессор — мотор, за счет работы которого циркулирует хладагент.
Причем «сердце» не обязательно одно — выпускают и с двумя, для двухкамерных холодильников. Наличие дополнительного мотора в этом случае может позволять отключать камеры по отдельности, что дает преимущества в удобстве эксплуатации.
 |
Уникальным свойством хладагента является его способность к переходу из газообразного в жидкое состояние и обратно. Внутри холодильника это происходит в конденсаторе и испарителе. При этом энергия, затраченная на переход между агрегатными состояниями, охлаждает воздух в холодильнике, что и необходимо для сохранения продуктов.
Устройство холодильника
Корпус холодильника может содержать одну, две или больше камер для хранения продуктов. Дверцы холодильника с резиновым уплотнителем изолируют его внутреннее пространство. Поршень мотора–компрессора нагнетает хладагент фреон, разогревая его. Элементы контроля отвечают за периодичность работы компрессора. Трубки, по которым циркулирует хладагент, спрятаны внутри стенок корпуса.
Обязательное для обычных холодильников наличие плачущего испарителя — охлажденной металлической пластины, закрепленной на задней панели — стало ненужным в системе No Frost. Она часто встречается в современных рефрижераторах, и свою популярность вполне заслужила — ведь с ней можно забыть о намерзании льда на стенках, всех этих ужасающих слоях в старых холодильниках. «Фишка» же в том, что вентилятор «прогоняет» охлажденный воздух по холодильнику, при этом испаритель, ответственный как раз за охлаждение, больше напоминает радиатор и размещен только возле морозильного отсека.
Как работает холодильник
Работа холодильника базируется на трех «китах» — изоляция (хладагента в трубках, воздуха внутри холодильника), перемещение (тепла и хладагента) и создание разницы (давления и температуры).
Если изоляция от внешней среды на совести материалов — от резиновых уплотнителей дверцы до алюминия трубок, то разницу давлений обеспечивает капиллярная трубка.
Два элемента находятся «по разные стороны баррикад» от этой трубки в плане давления — испаритель и конденсатор.
Испаритель — низкое давление, хладагент попадает туда в жидком агрегатном состоянии, вследствие чего закипает. В результате поглощения тепла получаем такой необходимый для хранения продуктов холод.
Конденсатор — высокое давление, здесь хладагент отдает тепло, возвращаясь в жидкое состояние. Тепло выходит во внешнюю среду. Трубка сзади холодильника, теплая на ощупь — это и есть конденсатор.
Ну а перемещение хладагента по системе «сосудов» обеспечивается активной работой компрессора. Попутно компрессор повышает температуру хладагента, который при этом меняет свое агрегатное состояние, закипая.
Таким образом, главный рабочий элемент — меняющий свое агрегатное состояние хладагент. Ответственность за этот переход лежит на работе двигателя — компрессора, прогоняющего его по трубкам, и капилляре, создающем разницу давлений. Прохладе же, столь необходимой нам для бытовых нужд, мы обязаны испарителю — невидимому для наших глаз «куску» металла. Ну а конденсатор позволяет хладагенту продолжать рабочий цикл.
Схема холодильника
Ключевой элемент забот ремонтников – компрессор – размещен обычно внизу холодильника. При наличии второго компрессора схема немного усложняется, но в основном остается прежней, включая в себя змеевик трубок и пластин. Дополнительные элементы, такие как фильтр-осушитель, предохраняющий капиллярную трубку от засорения, докипатель — емкость между испарителем и компрессором, необходимая, чтобы в компрессор не попал хладагент, вентилятор для охлаждения мотора, подсветка и различные системы контроля могут варьировать, не изменяя базового устройства. Также есть защитные элементы — вентилятор для охлаждения «сердца» холодильника от перегрева, различные реле, терморегулятор.
Каждая конкретная модель имеет свои особенности, в задачи производителей входит улучшение принципиальной схемы в деталях, добиваясь повышения энергоэффективности и эргономичности.
Работа компрессора холодильника
Наиболее часто встречающийся вариант компрессора — поршневой — отличается в зависимости от конкретной модификации. В наиболее общем виде коленчатый вал вращается внутри герметичного кожуха. Движения поршня нагнетают хладагент в конденсатор, нося при этом возвратно-поступательный характер. Система клапанов регулирует попадание газа.
 |
Однако в бытовых холодильниках строение самого поршня также может быть с различным механизмом. При наличии двух компрессоров в рефрижераторе используют кривошипно-кулисный, для большого объёма и значительных нагрузок — кривошипно-шатунный. Замена коленчатого вала в моторе подачей переменного тока на катушку повышает экономичность, делая ненужной механику.
Схема работы компрессора
Электроток, проходя через замкнутые контакты терморегулятора, реле тепловой защиты и пусковое, а также рабочую обмотку компрессора, запускает работу последнего.
 |
Пусковое реле подключает к цепи пусковую обмотку мотора. Контакты замыкаются, двигатель начинает вращение. Биметаллическая пластина реле тепловой защиты меняет форму при опасном нагреве, который может случиться при сильном повышении электротока. При этом контакты размыкаются, отключая двигатель. Также двигатель останавливается из-за размыкания контактов терморегулятора – компрессор отключается, когда температура достигает заданного значения.
Устройство однокамерного холодильника
Испаритель размещен в верхней части рефрижератора, под ним для плавного снижения температуры – поддон, закрытие/открытие отверстий которого регулирует подачу охлажденного воздуха в камеру. Термореле запускает цикл включения/выключения компрессора. Внутри трубопровода современных холодильников – капиллярная трубка, предохраняющая от конденсата.
Устройство двухкамерного холодильника
В двухкамерном холодильнике теплоизоляция перегородки разделяет между собой испарители, отдельные для каждой камеры. Хладагент вначале по капиллярной трубке закачивается на испаритель в морозильной камере, и только после падения его температуры ниже нуля по шкале Цельсия, поступает в испаритель второй — холодильной — камеры. После обмерзания второго испарителя термореле прекращает работу компрессора.
При нагреве испарителя до определенного уровня, автоматически включается компрессор.
Схема морозильной камеры
Как часть бытового холодильника, морозильная камера традиционно должна находится наверху, так как охлажденный воздух опускается вниз по законам физики. Но в современных холодильниках она может быть и сбоку, и внизу. Ничего магического тут нет – это стало возможным благодаря исключительно технологическим новинкам. В частности, наличию двух компрессоров или двух контуров. Подобные инженерные решения повышают стоимость продукции, но в то же время возрастает уровень бытового комфорта, что объясняет их растущую популярность.
 |
Принципиально устройство отдельной морозильной камеры не отличается от такого у включенной в состав холодильника. Система вентиляторов при сухой заморозке – основное отличие от требующего капельного размораживания типа.