ТЕПЛОВІ І ПОВІТРЯНІ ПОТОКИ

У роботі холодильника використовують основні закони термодинаміки. Як це відбувається, слід докладно розглянути. Насамперед, слід зазначити прості, інтуїтивно зрозумілі факти:

• Холодильник відбирає тепло з об'єктів, що знаходяться в ньому, а не цілеспрямовано охолоджує продукти.
• Тепло поширюється від теплих предметів до холодніших. Чим вище різниця температур об'єктів, тим швидше переміщається тепло, і так відбувається, доки температура стане скрізь однаковою.

Коли в холодильник кладуть теплі продукти, теплова енергія йде з них в повітря морозильної камери або низькотемпературного відділення. Вміст охолоджується, і цей ефект ми відзначаємо, як бажаний. Але оскільки повітря нагрілося, його теж, у свою чергу, потрібно десь охолодити.

Для видалення надлишку тепла з нагрітого повітря та заміни його біля продуктів, що охолоджуються, важлива правильна організація повітряних потоків. Рух повітря здійснює примусова вентиляція. Повітря проходить через випарник, оснащений вентилятором. Там тепло передається холодоагенту (зазвичай газу фреону) швидко, оскільки велика різниця температур. Температура фреону досить низька – від -10ºС до -40ºС. У класичних холодильниках холодоагент протікає каналами в стінках морозильної камери і радіаторам, що виступають всередину основної камери. Їх розташовують зверху, щоб важче холодне повітря опускалося вниз самопливом.

СИСТЕМА РОЗМОРОЖУВАННЯ

При відкриванні дверей холодильника потрапляє всередину багато теплого і насиченого вологою повітря. Випарник дуже холодний, і вода відразу конденсується на його поверхні, покриваючи її інеєм, а потім - все товстішим шаром намерзлого льоду. Лід перешкоджає теплообміну між повітрям та фреоном. Ефективність роботи холодильника падає, він споживає більше електроенергії та сильніше зношується. Для запобігання цьому необхідно час від часу розморожувати холодильник.

Сучасні системи розморожують по таймеру - через 6-12 годин охолодження повітря припиняється, кілька хвилин крига тане, і поверхня випарника звільняється від нього. Таймер буває механічним або автоматичним. Складна електроніка або ручний таймер регулярно припиняє роботу компресора і включає відтайку (електронагрівник), що підігріває випарник. Воду, що стікає, збирають у піддон через дренажні отвори, звідки вона випаровується, якщо води багато - доведеться її вилити вручну. Для захисту контуру, що охолоджує, від перегріву при відтаванні встановлюють термостат. Він розмикає електричний ланцюг після досягнення певної температури.

КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРИ

Охолоджені продукти виділяють меншу кількість тепла, повітря залишається холодним тривалий час. Термостат регулює процес, включаючи та вимикаючи компресор на підставі показань термометра. Робочий діапазон температур налаштовують рукояткою регулювання, зазвичай він становить кілька градусів.

Як правило, у холодильнику лише один випарник, він постачає холодне повітря всюди - в морозилку та основне відділення. Для підтримки в морозилці нижчої температури охолоджене повітря переважно знаходиться в ній, лише мала його кількість надходить в інші відсіки. Баланс повітря між морозильником та основним відділенням регулюють заслінкою. Вона знаходиться в каналі, що з'єднує відсіки, та працює під керуванням окремого регулятора.

КУДИ ЙДЕ ТЕПЛО?

Нагрітий фреон з випарника подають до компресора, де стискають поршнем і він сильно нагрівається, згідно з законами термодинаміки. Електрична енергіяз мережі переходить в обмотках двигуна в механічну, а потім у поршневій камері - теплову. Закони збереження виконуються бездоганно. Вивести зайве тепло з розпеченого фреону просто, він гарячіше за кімнатне повітря і охолоджується при проходженні через конденсатор - ґрати, що виступають назовні на задній стороні холодильника.

У «просунутих» моделях холодильників повітря продувається конденсатором окремим вентилятором. Тепло конденсатора можна використовувати для випаровування води з піддону, що стікає в нього під час розморожування. Таким чином, волога повертається туди, звідки прийшла – у навколишню холодильник атмосферу. Охолоджений у конденсаторі фреон надходить назад у холодильний контур, де компресор створює розрідження, і газ розширюється, досягаючи дуже низьких температур. Цикл повторюється. Завдання інженерів-розробників - правильно розрахувати об'єм та форму камер холодильника, потужність пристроїв, щоб ККД системи був максимальним. Сучасні холодильники щодо цього доведені до ідеалу.

Стаття спеціально написана простими словамиЩоб звичайний власник будь-якого побутового холодильника зміг би розібратися у пристрої цієї техніки.

додаткова інформація

1. Однокамерні холодильники

Пристрій та принцип дії холодильного агрегату однокамерного холодильника.

В однокамерному холодильнику охолодження холодильної камерипоходить від основного випарника, який розташований у верхній частині холодильної шафи. Холодне повітря з випарника падає вниз та охолоджує продукти холодильної камери.

Для того, щоб охолодження було не дуже сильним, під основним випарником встановлюють піддон з невеликими віконцями, через які холодне повітря від випарника надходить у холодильну камеру. Відкриваючи і закриваючи ці віконця, можна регулювати температуру в холодильній камері.

Оскільки відомо, що холодне повітря опускається донизу, то в однокамерних холодильниках морозильна камера розташована лише у верхній частині холодильної шафи.

Холодильний агрегат однокамерного холодильника працює так: мотор-компресор відкачує пари холодильного агента з випарника і нагнітає в конденсатор. Тут пари охолоджуються, конденсуються та переходять у рідку фазу. Далі рідкий холодильний агент через фільтр-осушувач та капілярну трубку прямує у випарник.

Виплескуючи в канали випарника, рідкий холодильний агент закипає і починає відбирати тепло від поверхні випарника, тим самим охолоджуючи внутрішній об'єм холодильника. Пройшовши через випарник, холодильний агент википає і перетворюється на пару, яка знову відкачується мотор-компресором.

Цикл безперервно повторюється доти, доки температура на поверхні випарника не досягне необхідної величини, після чого терморегулятор вимкне мотор-компресор. Під дією навколишнього середовища температура в морозильній камері підвищується і терморегулятор знову включає мотор-компресор.

Таким чином, усередині холодильника підтримується потрібна температура. Для запобігання утворенню конденсату на поверхні трубопроводу всмоктування на цей трубопровід по всій його довжині припаюється капілярна трубка.

При роботі холодильника капілярна трубка нагрівається відповідно нагріваючи трубопровід всмоктування. На сучасних моделях холодильників капілярна трубка знаходиться всередині всмоктування трубопроводу.

2. Двокамерні холодильники

Схема агрегату двокамерного холодильника

Двокамерний холодильник відрізняється від однокамерного наявністю окремих випарників для холодильної та морозильної камер. В однокамерному холодильнику охолодження холодильної камери походить від основного випарника, розташованого у верхній частині холодильної шафи, холодне повітря від якої падає вниз і охолоджує продукти холодильної камери.

У двокамерному холодильнику камери розділені теплоізолюючою перегородкою. Об'єм кожної камери охолоджується своїм випарником.

Принцип дії агрегату двокамерного холодильника наступний: холодильний агент, що накачується мотор-компресором, проходить по конденсатору та капілярній трубці, потрапить у випарник морозильної камери, закипає, і, випаровуючись, починає охолоджувати поверхню випарника.

При цьому випаровування рідкого холодильного агента і, відповідно, охолодження починається в місці входу капілярної трубки у випарник і поступово просувається каналами до виходу (див. малюнок нижче). Поки випарник морозильної камери не обмерзне до мінусової температури, випарник холодильної камери холодильний агент не надходить.

Після обмерзання випарника морозильної камери рідкий холодильний агент починає проникати у випарник холодильної камери, охолоджує до температури -14°С, після чого термостат, встановлений на випарнику холодильної камери, відключить мотор-компресор.

Після відключення двигуна повітря в холодильній камері під впливом навколишнього середовища поступово нагрівається, від цього нагрівається випарник холодильної камери, і після нагрівання випарника до певної температури терморегулятор знову включає мотор-компресор.

«Плаче» випарник.

Так зазвичай називають випарник холодильної камери двокамерних холодильниках. І ось чому: як правило, відносно великий за обсягом холодильної камери встановлюється випарник невеликого розміру (у кілька разів менше, ніж в морозильній камері), який обмерзає до температури -14°С за досить короткий час.

Після чого чутливий елемент терморегулятора, закріплений на поверхні цього випарника, дає команду відключення мотор-компресора. За час роботи двигуна випаровувач встигає охолодити об'єм холодильної камери до температури +4°С.

Після відключення мотор-компресора повітря в холодильній камері починає розігрівати поверхню випарника, і шар інею, що замерзнув на ньому, тане і краплями стікає по випарнику в спеціальний лоток на стінці камери. На фото нижче моделі випарників, що «плачуть».

У двох-компресорних холодильниках в одному корпусі влаштовані два самостійні холодильні прилади – холодильна камера та морозильна камера. Принцип дії повністю аналогічний вище описаному.

Що краще, два компресори чи один?

Однозначної відповіді це питання немає, свої плюси і мінуси є в обох систем. Основною перевагою двокомпресорних моделей вважається їхня підвищена економічність — у порівнянні з аналогічним за розміром однокомпресорним апаратом, двокомпресорний споживатиме трохи менше електроенергії. Різниця в енергоспоживання не така велика, але якщо її спроектувати на весь термін служби холодильника, то вийде дуже суттєва сума. Це особливо актуально для європейських країн, вартість електроенергії в яких є досить високою. До речі, напевно, саме тому двокомпресорні моделі виробляються в основному в Європі.

З технічного погляду підвищену економічність двокомпресорних холодильників можна пояснити так. Як відомо, двокомпресорні моделі мають незалежне регулювання температури в кожній камері, якщо система управління виявляє підвищення температури в одній із камер, то включається відповідний цій камері малопотужний економічний компресор, який вимикається як тільки температура в камері досить знизиться.

Однокомпресорний холодильник не має роздільного регулювання. І якщо треба знизити температуру в холодильній камері, доводиться включати єдиний відносно потужний і енергоємний компресор, який одночасно з охолодженням холодильної камери буде змушений здійснювати, можливо, непотрібну в даний момент роботу з додаткового проморожування морозилки, витрачаючи на це додаткову електроенергію.

До інших переваг двокомпресорної схеми, крім вже згадуваного роздільного регулювання температури в камерах, варто віднести наявність повноцінного режиму суперзаморозки в морозильній камері, а також можливість відключити одну з камер, залишивши працювати іншу (корисно буває під час тривалої відсутності власника). Крім того, в силу певних особливостей функціонування компресійного холодильного агрегату, два малопотужні компресори створюють менше шуму, ніж один потужний. Відповідно, за інших рівних умов, двокомпресорний холодильник працюватиме трохи тихіше.

Що стосується однокомпресорних апаратів, то відсутність усіх вищеперелічених благ компенсується нижчою ціною самого холодильника, що в деяких випадках є вирішальним фактором. Є сенс згадати ще про один тип холодильників, тим більше, що він набуває все більшої популярності. Мова йдепро однокомпресорний апарат, в холодильному агрегаті якого додатково встановлено спеціальний електромагнітний клапан, що керує потоками холодоагенту, що циркулює в агрегаті. Завдяки наявності цього клапана, з'явилася можливість охолоджувати камери незалежно один від одного, не витрачаючи енергію компресора на камеру, яка в даний момент часу не потребує зниження температури. Використання такої схеми дозволяє досягти економічності, що можна порівняти з економічністю двокомпресорного холодильника.

У переважній більшості випадків холодильники, оснащені системою No Frost і обслуговують обидві камери, мають один компресор. Цей тип холодильників досить популярний, наприклад, виробничі програми таких фірм, як Samsung, LG, Daewoo, Sharp, General Electric складаються, в основному, саме з таких апаратів. Конструктивно такі холодильники можуть сильно відрізнятися один від одного.

3. Холодильники NO FROST

Холодильники системи NO FROSTвідрізняються від холодильників зі звичайною системою охолодження тим, що в морозильній камері вони не мають звичного випарника з металу, на який укладаються продукти, що заморожуються.

Випарник, який правильніше називати охолоджувачем повітря, в таких моделях прихований за пластиковими панелями, а холодильна камера взагалі не має свого випарника. Продукти в холодильниках NO FROSTохолоджуються холодним повітрям, що циркулює по камерах, охолодженим при проходженні через повітроохолоджувач.

Конструктивно випарник (повітроохолоджувач) у холодильниках NO FROSTу більшості моделей холодильників зовні нагадує автомобільний радіатор.

може розташовуватися як у верхній, так і в нижній частині морозильної камери або за панеллю на задній стінці цієї камери. За випарником встановлюється вентилятор, який забирає повітря з морозильної та холодильної камер та проганяє його через випарник.

При проходженні через випарник повітря охолоджується і системою каналів направляється на охолоджувані продукти. Більшість охолодженого повітря надходить у морозильну камеру, а менша — по додатковому каналу в холодильну. Виняток становлять холодильники FROST FREE, в холодильній камері яких встановлений випарник, що «плачує», і холодне повітря циркулює тільки в межах морозильної камери.

Всупереч назві системи NO FROST(що ми перекладається як «без инея»), іній все-таки утворюється — просто його видно, т.к. він утворюється на закритому від очей випарнику. Періодично, раз на 8-16 годин, цей іній розморожується нагрівальними елементами, розташованими під випарником або вмонтовані безпосередньо в його конструкцію.

Командує відтайкою або механічний або електронний таймер. Докладніше про систему відтайки Ви можете дізнатися нижче на прикладі холодильника STINOL-104.

СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ АВТОМАТИЧНОГО ВІДТАЙКУ ХОЛОДИЛЬНИКІВ NO FROST

На даній схемі не зображено пуско-захисне реле, датчик затримки вентилятора та деякі інші елементи, щоб не ускладнювати схему.

Умовні позначення:

• Пр - плавкий запобіжник;
• Т-Т - Терморегулятор;
• 1, 2 та 3 - контакти таймера;
• МТ-моторчик таймера;
• R1 - нагрівач випарника;
• R2 - нагрівач піддону краплепадіння;
• ДП - датчик перегріву;
• МВ-мотор вентилятора;
• L 1 – індикаторна лампа.

Принцип роботи:

При включенні холодильника живлення 220В подається на плавкий запобіжник ПР через увімкнені контакти термостата Т-Т, далі через контакти 1 і 2 таймери на двигун вентилятора і на мотор-компресор.

Датчик перегріву теплому стані розімкнуть, і струм через моторчик таймера не проходить, тобто. Таймер на початку роботи холодильника не працює. При зниженні температури морозильної камери датчик перегріву, встановлений на випарнику, замикається, і таймер починає відраховувати час роботи холодильника в режимі заморожування.

Відрахувавши цикл заморожування, таймер розмикає контакти 1 і 2 і замикає контакти 1 і 3. При цьому розривається ланцюг живлення вентилятора і мотор-компресора, включаються нагрівачі R1 і R2. Поки датчик перегріву замкнутий, струм на двигун таймера не надходить, і таймер не працює.

Температура на поверхні випарника підвищується, іній з нього розморожується, і через підвищення температури на випарнику розмикаються контакти датчика перегріву. Починає працювати моторчик таймера і через деякий час таймер розмикає контакти 1 і 3 і замикає контакти 1 і 2. Запускається мотор-компресор, вентилятор, і починається цикл заморожування.

4. Примусове заморожування (режим SUPER)

Режим примусового заморожування продуктів застосовується на морозильниках та двокамерних холодильниках для заморожування великої кількості теплих продуктів.
Суть цього режиму полягає в наступному: продукти, що заморожуються, поміщені в морозильну камеру, починають охолоджуватися із зовнішньої частини і лише через деякий час промерзають всередині.

Температура в холодильниках і морозильниках регулюється термостатом, або температурним датчиком, який відстежує температуру самого випарника, або повітря в морозильній камері, але не температуру продуктів, що заморожуються.

І може статися, що температура випарника або повітря в морозильній камері досягне потрібної для регулятора величини, і він відключить мотор-компресор, перш ніж продукти промерзнуть наскрізь.

Саме в таких випадках використовується режим примусового заморожування, при якому відключається регулятор температури, і мотор-компресор буде працювати без відключення, поки користувач самостійно не відключить цей режим, переконавшись у тому, що продукти замерзли.

Оскільки в режимі примусового заморожування мотор-компресор працює без відключення, необхідно пам'ятати, що така робота мотора-компресора більше двох діб може призвести до його поломки.

Вмикається режим примусового заморожування (якщо він передбачений на даній моделі холодильника чи морозильника) спеціальною кнопкою (кнопкою) або поворотом терморегулятора морозильної камери за годинниковою стрілкою до упору.

5. Обігрів дверного отвору

Обігрів дверного отвору застосовується для запобігання появі сконденсованої вологи на поверхні дверних отворів. Конденсат на цих поверхнях з'являється через різницю температури всередині морозильної шафи (камери) та температури навколишнього середовища.

Наприклад, якщо в приміщенні, де встановлений холодильник, температура + 30 ° С, а всередині морозильної камери -18 ° С, то утворення конденсату на торцях морозильної шафи в місцях прилягання гуми ущільнювача практично неминуче.

Хоча буває, що на деяких холодильниках функція електричного обігріву дверного отвору може бути відключена спеціальною кнопкою. Це робиться у випадках, коли у приміщенні, де знаходиться холодильник, досить прохолодно.

Функція відключення обігріву дверного отвору називається енергозберігаючою, так як у таких холодильниках обігрів отвору здійснюється за допомогою електричних нагрівальних елементів. Однак у більшості сучасних холодильників обігрів дверного отвору здійснюється за рахунок гарячого холодоагенту, що нагнітається мотор-компресором в конденсатор холодильного агрегату.

У таких моделях гарячий холодоагент, що нагнітається мотор-компресором, проходить по трубопроводу, прокладеному в стінці холодильної шафи, потім йде по трубопроводу, укладеному всередині шафи по периметру дверного прорізу, обігріває цей проріз і, вже трохи остигнув, по трубопроводу в стінці шафи конденсатор агрегату

У холодильниках і морозильниках з такою системою обігріву під час виходу холодильної системи в режим можуть досить нагріватися стінки холодильної шафи і дверний отвір, що не є несправністю.

6. Нульова зона

Нульовою зоною називають спеціальний відсік холодильної камери, призначений для зберігання свіжого м'яса, свіжого птаха та риби.

Як правило, цей відсік є висувними ящиками, які зазвичай розташовуються між морозильною і холодильною камерами. Виробниками декларується підтримка у такому відділенні певної вологості та температури близько 0°С.

У деяких моделях цей відсік є окремою холодильною камерою, яка зазвичай розташовується між морозильною і холодильною камерами. У такому відділенні вологість зазвичай не перевищує 50% за температури 0°С.

Завдяки таким умовам зберігання багато продуктів зберігають свою свіжість у середньому вдвічі-втричі довше, ніж у звичайному холодильнику.

7. Навіщо в деяких холодильниках поряд з випарником, що плаче, встановлений вентилятор?

Цей вентилятор підвищує ефективність теплообміну між повітрям холодильної камери та поверхнею випарника.

Примусова циркуляція повітря, яку забезпечує вентилятор, дозволяє точніше підтримувати задану користувачем температуру у всьому обсязі холодильної камери (особливо актуально для холодильних камер великого об'єму). Крім того, значно скорочується час, необхідний для охолодження щойно завантажених у камеру продуктів до температури зберігання.

8. Електронне керуваннячи механічне, що краще?

Електронна система управління, порівняно з механічною, має низку переваг. Серед них точніша підтримка заданої температури в камерах, можливість деякої оптимізації процесу виробництва штучного холоду з метою підвищення економічності холодильника, надання користувачеві цілого переліку додаткових функцій та сервісів (індикація поточної температури в камерах на електронному табло, звукове та візуальне інформування про підвищення температури в камерах або нещільно зачинених дверей, автоматичне вимкненнярежиму суперзаморозки після певного часу і багато іншого). Безумовно, якщо орієнтуватися на технічні характеристикиі зручність користування, то холодильники з електронною системою управління виглядають значно привабливішими за своїх «механічних» побратимів.

Головним плюсом «механіки» є простота та надійність. Конструкція механічних приладів автоматики удосконалювалася протягом усієї історії розвитку побутових холодильників, і на даний момент технологія їхнього виробництва відпрацьована до дрібниць. Механічні пристрої управління дешевші електронних систем, А розробка холодильників з їхньої основі вимагає менших капіталовкладень і відбувається швидше. У результаті, холодильник з механічним керуваннямвиявляється дешевшим за аналогічний за розмірами «електронного» апарату.

Крім того, на відміну від електроніки, механічні прилади практично нечутливі до різних нестабільностей напруги.

Слід враховувати і той факт, що ремонт холодильника, обладнаного електронікою, зазвичай обходиться дорожче. А необхідні для ремонту електронні комплектуючі іноді доводиться замовляти з-за кордону, в той час, як для «механіки» зазвичай все є в наявності

Сучасні холодильники бувають дуже несхожі один на одного. Існує безліч типів їхньої класифікацій. Основним можна вважати поділ холодильників за принципом дії:

• Компресійний;
• Абсорбційний;
• Термоелектричний;
• Пароежекторний (з вихровим охолоджувачем).

Найчастіше у побутових холодильниках нині використовується компресійний принцип. Тому коротко розглянемо пристрій та принцип дії холодильника цього типу.

Влаштування холодильника

Холодильникє ізотермічною шафою з встановленим в ній електричним обладнанням. Герметична шафа виготовляється з ударостійкого пластику або листової сталі, покритої білою емаллю. Усередині шафа також може бути металевою або пластмасовою.

Дверіскладається з двох панелей з розташованим між ними утеплювачем. Для забезпечення герметичності по периметру внутрішньої сторони оснащують магнітним ущільнювачем. У закритому положенні двері утримуються за допомогою магнітних, рідше за механічні затвори. Уздовж стінок, низу та дна холодильника та під внутрішньою панеллю дверей прокладено теплоізоляцію. Як теплоізоляційні матеріали використовують штапельне скловолокно, мінеральна повсть, пінополістирол і пінополіуретан.

Компресор- основний елемент холодильника, який закачує та переганяє холодоагент у конденсатор і потім висмоктує його пари з випарника. У побутових холодильниках може бути 1-2 компресори.

Холодоагентом- робочою речовиною, що забирає тепло від об'єкта - найчастіше виступає фреон.

Конденсатор- металева трубка діаметром близько 5 мм вигнута, як правило, у вигляді змійки, з'єднану через 10-15 мм тонкими металевими прутиками. У ньому відбувається перехід фреону в рідкий стан, під час якого в довкілля йде надлишкове тепло.

Фільтри-осушувачі, що являють собою циліндри із звуженими краями, встановлюються в конденсаторі або недалеко від нього. Вони видаляють воду із системи та очищають фреон від механічних забруднень, що утворюються під час експлуатації.

Випарник. Його дія протилежна дії конденсатора: при переході в ньому фреону в газоподібний стан поглинається тепло (виділяється холод). Зовнішній виглядповністю аналогічний конденсатору. Може розташовуватися всередині камер холодильника або вбудовуватися в стіни.

Капіляр- мідна трубка довжиною 1,5-3 м, встановлена ​​між випарником і конденсатором, знижує тиск фреону, що проходить через нього.

Пускове релеслужить для запуску та безперебійної роботи компресора, а також захищає від перепадів напруги.

Терморегулятори(Датчики температури) відстежують температуру всередині холодильної камери. Вони працюють у певному температурному коридорі, і коли температура виходить за його межі, то включають чи відключають компресор.

Крильчаткизабезпечують циркуляцію повітря усередині камери холодильника.

Лампи, що включаються автоматично при відкритті дверцят холодильника, забезпечують комфортне освітлення всередині нього.

Принцип роботи холодильника

Холод утворюється за зміни агрегатного стану холодильного агента, циркулюючого по замкнутому контуру. Холодоагент проходить чотири фази:

Типи холодильників, їх систем охолодження

Перші пристрої для охолодження їжі та напоїв з'явилися кілька тисяч років тому у Стародавньому Єгипті та Китаї. Найчастіше древні холодильники являли собою дві ємності: менша з їжею містилася у велику, частково заповнену льодом чи холодною водою. Очевидно, що такий пристрій був доступний виключно для багатих людей і був не тільки предметом розкоші, а й твором мистецтва.

Науково-технічна революція ХІХ століття зробила свій внесок у технології заморожування їжі. Так, починаючи з 1850 року в дослідних та промислових зразках, а з 1913 року та в побутових холодильниках для охолодження використовуються так звані теплові насоси – спеціальні пристрої, які переносять тепло з робочої (холодильної чи морозильної) камери у зовнішнє середовище.

Можливість тривалого збереження свіжості продуктів була гідно оцінена, тому до середини XX століття холодильник був практично в кожній американській сім'ї, у 30% господарок із Західної Європи - і лише в окремих громадян Радянського Союзу, оскільки батько всіх народів І. В. Сталін відніс холодильник до буржуазних надмірностей. Малоймовірно, щоб Сталін цілеспрямовано намагався вморити населення несвіжими продуктами, просто у передвоєнні роки майже весь метал, необхідний навіть виготовлення холодильників, йшов будівництво військової техніки. Проте початок масового виробництва холодильників у СРСР збіглося з розвінчанням культу особистості, тому, якщо сексу в Радянському Союзі не було ще довгих сорок років до 1991 року, холодильники до кінця 80-х були практично в кожній родині.

За наступні двадцять років розгулу демократії холодильники проникли на всі кухні, у тому числі сільських та дачних будинків. Сучасні господині можуть дозволити собі покапризувати і вибрати з безлічі моделей відповідну їм за кольором і розміром. Однак, незважаючи на нескінченну їхню різноманітність, технологія охолодження та заморожування їжі та напоїв практично у всіх холодильниках незмінна вже півстоліття.

Типи холодильників

Усього можна виділити чотири види холодильних агрегатів, які претендували на звання домашніх: компресійний, абсорбційний, термоелектричний та холодильник із вихровими охолоджувачами.

В останньому, вкрай рідкісному типі, що не вийшов за межі прототипів та тестових установок, охолодження здійснюється за рахунок розширення стисненого компресором повітря у спеціальних камерах. вихрових охолоджувачах. Ці пристрої були надійні та безпечні, проте мали вкрай низький ККД, жахливо шуміли і тому практично не мали шансів на успіх, особливо в побуті.

Агрегати другого типу абсорбційні холодильники, конструкція яких була запропонована Альбертом Ейнштейном - забезпечують охолодження робочої камери за рахунок випаровування аміаку. Свою назву вони отримали тому, що циркуляція холодоагенту відбувається у процесі його розчинення у рідині, найчастіше у воді. Для подальшої роботи холодильника цей розчин поділяється на воду та аміак, після чого останній зріджується, потім випаровується та знову розчиняється у воді, далі цикл повторюється із самого початку.

На відміну від вихрових холодильників абсорбційні практично безшумні, крім того, у більшості конструкцій також відсутні частини, що рухаються. Пристрої, засновані на цьому принципі, мають досить екзотичну для побутових пристроїв особливість - вони можуть працювати не на електриці, а на паливі, що спалюється, наприклад дровах. Це дозволяє брати такі холодильники, наприклад, у похід чи пляж. Незважаючи на переваги, не обійшлося і без недоліків – відносно низька питома продуктивність, а також потенційна небезпека отруєння отруйними речовинами.

Автомобільний холодильник

В основі роботи термоелектричного холодильникалежить ефект Пельтьє - охолодження місця контакту двох різних провідників під час проходження електричного струму. Холодильники на таких елементах є надійними, безшумними, але досить дорогими і вкрай малоефективними в порівнянні з іншими тепловими насосами. Незважаючи на це, їх можна зустріти в автомобільних охолоджувачах, водяних та комп'ютерних кулерах.

Структура елемента Пельтьє

У побуті найбільш поширені компресійні холодильники. Вони ґрунтуються на властивості речовини поглинати тепло при випаровуванні. Холодоагент (безпечний газ фреон) кипить у випарнику, охолоджуючи тим самим повітря внутрішньої камери. Для завершення циклу його потрібно знову перетворити на рідину. Це відбувається при підвищеному тиску, що створюється компресором в конденсаторі, при цьому виділяється тепло. Конденсатори можуть розміщуватися ззаду як у відкритому вигляді (знайомі всім грати), так і в закритому (конденсатор захищений спеціальною пластиною, а для ефективного теплообміну зверху передбачені вентиляційні отвори). Крім того, деякі виробники розміщують конденсатор у бічних стінках, що дозволяє встановлювати холодильник впритул до стіни.

Компресор - найгучніший елемент холодильника

Цей тип теплового насоса відносно простий, дешевий та безпечний при побутовому застосуванні. Недоліком конструкції є шум, що створюється компресором, тому для зниження шумового навантаження його розміщують на спеціальних вібропідвісах.

Одно- та двокомпресорні холодильники

На ринку є холодильники, оснащені як одним, так і двома компресорами. В останньому випадку в кожній камері (холодильній та морозильній) реалізована автономна система охолодження, що дозволяє незалежно регулювати температуру та відключати камери, що не використовуються. Це може бути корисним, наприклад, при тривалій відпустці або в тому випадку, коли тимчасово не потрібно заморожувати і довго зберігати продукти.

У холодильниках з одним компресором для роздільного керування роботою камер використовується електромагнітний клапан, що регулює подачу холодоагенту до випарників. Для споживачів це означає, що різниці в порівнянні з двокомпресорними моделями під час експлуатації вони не помітять. Єдина відмінність – не можна відключити морозильну камеру.

Загалом двокомпресорні моделі дещо дорожчі, менш надійні (за рахунок більшої кількості елементів і, відповідно, більшої ймовірностіполомки), проте потенційно мають перевагу в тому, що при відмові одного компресора другий продовжує функціонувати. Залишається незрозумілим, хто буде задовольнятися однією камерою, що працює, з двох можливих.

Системи охолодження

Будь-які холодильники, навіть найсучасніші, потребують регулярного обслуговування. Насамперед це пов'язано з тим, що на випарниках намерзає іній. Усього існує кілька систем, з тим чи іншим успіхом тих, хто бореться з цією проблемою.

Найбільш поширеною є так звана стіна, що плачеабо "плачка". Холодильник з такою системою працює наступним чином: випарник на задній стінці охолоджує холодильну камеру, але при цьому утворюється на ній іній. На одному з етапів роботи холодильника компресор зупиняється, охолодження припиняється та інею тане, перетворюючись на воду, яка стікає по дренажній системі на спеціальну ємність, розташовану поблизу компресора. Працюючи останнього ємність нагрівається і вода випаровується. Вочевидь, що у холодильній камері підтримується досить висока вологість.

Знайома всім стінка, що "плаче"

Робота такої системи передбачає розморожування випарника морозильної камери від кількох разів на рік до одного разу на кілька років, залежно від умов експлуатації - навантаження, вологості, частоти відкриття дверцят та інших факторів. Такі пристрої теоретично надійніші, ніж моделі з примусовим охолодженням, оскільки система простіша.

Другий тип - змішане охолодження, коли в холодильній камері розморожування відбувається автоматично ("плача" стінка), а в морозильній - за допомогою електронагрівача. Залежно від сваволі така комбінована система може називатися по-різному - No Frost, Frost Free і т.д.

Третя, технічно складніша, система заснована на охолодженні продуктів за рахунок потоків холодного повітря. Прихований за стінкою випарник за допомогою спеціальних вентиляторів охолоджує обидві камери. Його температура дещо нижча, ніж усередині камер, і тому іній намерзає тільки на ньому, при цьому розморожування, як і у випадку комбінованої системи, відбувається за рахунок спеціального нагрівача. У результаті стіни камер холодильника, оснащеного такою системою, не обмерзають, що значно полегшує догляд. Маркетингові назви – Full No Frost, Full Frost Free і т.д.

Системи No Frost вражають повною відсутністю інею в морозилці

Потрібно відзначити, що, незалежно від системи охолодження, необхідно періодично проводити гігієнічне прибирання холодильника, яке досить легко поєднувати з розморожуванням.

Полиці

Незважаючи на свою простоту, велику роль у роботі холодильника грають полиці. Справа в тому, що старі, гратчасті, полиці, при всіх своїх численних недоліках, мали одну серйозну перевагу - забезпечували якісну циркуляцію повітря, а значить, і більш рівномірне охолодження.

Від полиць багато в чому залежить зручність використання холодильника

Сучасні полиці із загартованого скла дуже зручні, красиві та гігієнічні, але суттєво ускладнюють конвекцію повітря. Тому багато виробників оснащують свої пристрої примусовою вентиляцією для забезпечення якісного перемішування повітря. Як правило, кожне рішення отримує своє маркетингове ім'я і подається як значне удосконалення, наприклад, Multi Air Flow, Dynamic Air Flow і т.д.

Додаткові функції системи охолодження

Деякі моделі холодильників оснащені функцією суперзаморозки- вона дозволяє додатково охолоджувати морозильну камеру для того, щоб при додаванні нових продуктів не зростала температура і не відтавали вже зберігаються. Крім того, знижена температуразабезпечує швидке заморожування, а значить, дозволяє краще зберегти корисні властивості їжі. Слід зазначити, що аналогічна функція існує й у холодильної камери.

Істотним розширенням функціональності холодильника, безумовно, є так звані зони свіжості. Така зона є окремою камерою або коміркою (ящиком), в якій підтримується температура, близька до нульової. Це дозволяє без заморозки тривалий час зберігати свіжість продуктів, в першу чергу швидкопсувних. Оптимальною є наявність окремої камери, схожої на холодильну, але менших розмірів. Такий поділ дозволяє ефективно підтримувати температуру та вологість.

Зони свіжості зменшують частоту походів у магазин

Зазвичай користувачам пропонуються дві зони свіжості:

• сухий, призначений для зберігання м'яса, птиці, риби, морепродуктів;
• волога, яка ідеально підходить для збереження овочів, фруктів, зелені.

Так, за інформацією компанії - однією з родоначальниць нульових зон - термін зберігання ягід збільшується в 3-4 рази, картопля та яблука залишаться свіжими майже три місяці, а м'ясо та птиця протримаються цілий тиждень замість кількох днів. Це означає, що планувати свій раціон та запаси можна зі значно більшою свободою. У більш простих рішеннях, коли зона свіжості є ящиком або спеціальним відділенням усередині холодильної камери, такий контроль температури і вологості зі зрозумілих причин неможливий, що знижує корисність нульової зони.

Льодогенератор, безсумнівно, порадує ваших гостей

Ще одним приємним доповненням може стати льодогенератор- спеціальний пристрій, що автоматично готує лід. Як правило, такі холодильники підключаються безпосередньо до джерела холодної води, яка фільтрується для підвищення якості льоду. Слід зазначити, що у деяких випадках деякі виробники льодогенераторами можуть називати спеціальну системулотків, що передбачає мінімальну автоматизацію одержання льоду.

Сьогодні охолодження потребує величезна кількість продуктів, а ще без холоду неможливо реалізувати багато технологічних процесів. Тобто з необхідністю застосування холодильних установок ми стикаємося у побуті, торгівлі, виробництві. Не завжди вдається використовувати природне охолодження, адже воно зможе знизити температуру лише до параметрів навколишнього повітря.

На допомогу приходять холодильні установки. Їхня дія заснована на реалізації нескладних фізичних процесів випаровування та конденсації. До переваг машинного охолодження відноситься підтримка автоматично постійних низьких температур, оптимальних для певного виду продукту. Також важливими є незначні питомі експлуатаційні, ремонтні витрати та витрати на своєчасне технічне обслуговування.

Для отримання холоду використовують властивість холодильного агента коригувати власну температуру кипіння при зміні тиску. Щоб перетворити рідину на пару, до неї підводиться певна кількість теплоти. Аналогічно, конденсація пароподібного середовища спостерігається при відборі тепла. На цих простих правилахі ґрунтується принцип роботи холодильної установки.

Це обладнання включає чотири вузли:

• компресор
• конденсатор
• терморегулюючий вентиль
• випарник

Між собою всі ці вузли з'єднуються у замкнутий технологічний цикл за допомогою трубопровідної обв'язки. За цим контуром подається холодильний агент. Це речовина, наділена здатністю кипіти за низьких негативних температурах. Цей параметр залежить від тиску пароподібного холодоагенту в трубках випарника. Нижчий тиск відповідає низькій температурі кипіння. Процес пароутворення супроводжуватиметься відібранням тепла від того навколишнього середовища, в яке вміщено теплообмінне обладнання, що супроводжується її охолодженням.

При кипінні утворюються пари холодоагенту. Вони надходять на лінію всмоктування компресора, стискуються ним і надходять у теплообмінник-конденсатор. Ступінь стиснення залежить від температури конденсації. У цьому технологічному процесі спостерігається підвищення температури та тиску робочого продукту. Компресор створюють такі вихідні параметри, при яких стає можливим перехід пари в рідке середовище. Існують спеціальні таблиці та діаграми для визначення тиску, що відповідає певній температурі. Це стосується процесу кипіння та конденсації пари робочого середовища.

Конденсатор – це теплообмінник, у якому гарячі пари холодоагенту охолоджуються до температури конденсації та переходять із пари в рідину. Це відбувається шляхом відбору від теплообмінника тепла навколишнім повітрям. Процес реалізується за допомогою природної або штучної вентиляції. Другий варіант найчастіше застосовується у промислових холодильних машинах.

Після конденсатора рідке робоче середовище надходить у терморегулюючий вентиль (дросель). При його спрацьовуванні тиск та температура знижується робочих параметрів випарника. Технологічний процес знову йде коло. Щоб отримати холод необхідно підібрати температуру кипіння холодоагенту, нижче параметрів середовища, що охолоджується.

На малюнку представлена ​​схема найпростішої установки, Розглянувши яку можна наочно уявити принцип роботи холодильної машини. З позначень:

• «І» - випарник
• «К»-компресор
• «КС» - конденсатор
• "Д" - дросельний вентиль

Стрілочками зазначено напрямок технологічного процесу.

Крім перерахованих основних вузлів, холодильна машина оснащується приладами автоматики, фільтрами, осушувачами та іншими пристроями. Завдяки їм установка максимально автоматизується, забезпечуючи ефективну роботу з мінімальним контролем із боку людини.

Як холодильний агент сьогодні в основному використовуються різні фреони. Частина їх поступово виводиться із вживання через негативного на довкілля. Доведено, деякі фреони руйнують озоновий шар. Їм на зміну прийшли нові, безпечні продукти, такі як R134а, R417а та пропан. Аміак застосовується лише у масштабних промислових установках.

Теоретичний та реальний цикл холодильної установки

На цьому малюнку представлений теоретичний цикл найпростішої холодильної установки. Видно, що у випарнику відбувається не лише безпосередньо випаровування, а й перегрів пари. А в конденсаторі пара перетворюється на рідину і дещо переохолоджується. Це необхідно для підвищення енергоефективності технологічного процесу.

Ліва частина кривої - це рідина в стані насичення, а права - насичена пара. Те, що між ними – паро-рідинна суміш. На лінії D-A` відбувається зміна вмісту холодильного агента, що супроводжується виділенням тепла. А ось відрізок В-С `навпаки, вказує на виділення холоду в процесі кипіння робочого середовища в трубках випарника.

Реальний робочий цикл відрізняється від теоретичного зважаючи на наявність втрат тиску на трубопровідній обв'язці компресора, а також на його клапанах.

Щоб компенсувати дані втрати, робота стиснення повинна бути збільшена, що знизить ефективність циклу. Даний параметр визначається ставленням холодильної потужності, що виділяється у випарнику до потужності, що споживається компресором і електричної мережі. Ефективність роботи установки – це порівняльний параметр. Він безпосередньо не вказує на продуктивність холодильника. Якщо даний параметр 3,3, це вказуватиме, що на одиницю електроенергії, що споживається установкою, припадає 3,3 одиниці виробленого нею холоду. Чим більший цей показник, тим більша ефективність установки.

Пристрій та принцип роботи холодильної установки