За счет чего холодильник охлаждает
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.
Откуда в холодильнике холод
Холодильник появился благодаря термодинамике, науке, занимающейся перемещением и превращением тепла. Эти процессы и происходят в обычном домашнем холодильнике. Тепло захватывает хладагент, выводит его наружу, тем самым охлаждая содержимое камеры, и возвращается назад за новой порцией тепла.
Что такое хладагент?
Это рабочее вещество холодильника, которое из-за низкой температуры кипения способно с легкостью забирать тепло.
Длительное время в качестве рабочего вещества использовался R-12, или фреон. Но установив его вредное воздействие на озоновый слой планеты, заправка им холодильников стала приостанавливаться. Сегодня применяется безвредный для человека и природы R-134а, а также смеси различных газов и диметиловый эфир.
Как низкая температура кипения хладагента связана с охлаждением продуктов?
Из физики известно, что при кипении вещество забирает из окружающей среды тепло и, тем самым, ее охлаждает. Так, например, при растирании тела эфиром, чувствуется охлаждение. Испаряясь, он забирает тепло у тела. Чтобы охладить внутреннюю камеру холодильника, нужно заполнить рабочим веществом некоторые части устройства. Вскипев, оно заберет тепло у помещенных в камере продуктов.
Как же работает холодильник?
Любой холодильник состоит из трех главных составляющих:
Сжиженный под давлением хладагент по трубопроводу из змеевика попадает в испаритель. В испарителе низкое давление. Рабочее вещество начинает кипеть и испаряться, охлаждая стенки испарителя, который в свою очередь охлаждает воздух в холодильнике. Компрессор создает низкое давление в испарителе, откачивая его пары На место испарившегося газа поступает новый сжиженный газ.
Пройдя через компрессор, пары в сжатом состоянии поступают в змеевик. При сжатии газ нагревается, поэтому конденсатор всегда теплый. Проходя по змеевику, горячий хладагент остывает и превращается в жидкость. В жидком состоянии он снова поступает в испаритель, и процесс начинается снова.
Круговорот продолжается до того, пока датчик температуры не даст сигнал компрессору остановиться.
Почему хладагент не закипает прямо в змеевике?
А потому, что при разном давлении температура кипения так же разная. Именно из-за низкого давления в испарителе и происходит кипение хладагента. В змеевике же температура кипения достаточно высокая из-за высокого давления. Как, например, в котлах с высоким давлением температура кипения воды может достигнуть 200 градусов по шкале Цельсия.
Роль компрессора
Это своеобразный насос. Он перекачивает хладагент и создает нужное давление в испарителе и змеевике для сжижения и испарения хладагента. Испаритель же является источником холода в холодильнике.
При утечке хладагента или отказе компрессора необходим ремонт холодильников.
Как работает холодильное оборудование?
Содержание
Содержание
Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.
Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.
Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.
Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.
Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.
Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.
Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.
Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.
Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.
Из холода в жар
Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?
Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!
В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.
Виды компрессоров
Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.
Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.
Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:
Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.
Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.
Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.
Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.
Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.
Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.
Типы хладагентов
Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.
В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:
Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.
R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.
Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.
Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.
Что такое No Frost, Frost Free, Direct Cool — полный гайд по функциям холодильника
Содержание
Содержание
Современные холодильники разве что в космос не летают. BioFresh, Multi-AirFlow, FlexiUseBox — что это такое? Непонятные словосочетания путают. В результате, хотели купить холодильник с зоной свежести для хранения охлажденного мяса, а купили с зоной свежести для капусты. Разбираемчя с маркетинговыми названиями и определимся, какие функции холодильника нам нужны.
Системы охлаждения
Статическая система охлаждения
Direct Cool, больше знакомая как «плачущая стенка» или капельная система оттаивания. В основе лежит принцип конденсации. Во время работы компрессора влага намерзает инеем на задней стенке холодильника, за которой находится испаритель. После достижения нужной температуры охлаждение холодильной камеры отключается, задняя стенка оттаивает, конденсат стекает каплями в специальный V-образный желоб и через технологическое отверстие выводится в наружный отсек, где потом испаряется под действием комнатной температуры. За чистотой отверстия необходимо следить. В морозильной камере температура значительно ниже, поэтому задняя стенка не успевает оттаивать, иней копится.
Охлаждение без инея или система No Frost
Frost, Frost, Frost. Зачем столько различных «Frost»? За многими технологиями стоит один и тот же принцип. Отличие лишь в патентах и разных производителях.
No Frost, Free Frost, No Frost Plus, Full No Frost и Total No Frost обозначают один и тот же принцип работы, но по разному распределены по холодильным камерам.
Изначально технология No Frost использовалась только для морозильной камеры. В холодильной камере традиционно оставалась статическая система охлаждения. С появлением Full No Frost возникла необходимость делить модели на полный No Frost и частичный — он же Frost Free.
Frost Free имеет комбинированный принцип работы. В морозильной камере используется No Frost, в холодильной камере — статическая система охлаждения.
Full No Frost (он же Total No Frost) своим действием охватывает и морозильную и холодильную камеры. Испаритель, похожий на автомобильный радиатор, располагается за задней стенкой или над морозильной камерой. Поток воздуха, нагнетаемый вентилятором, циркулирует между пластинами испарителя, охлаждается и распределяется по морозильной камере и выводится через специальный канал в холодильную камеру, а влага намерзает инеем на самом радиаторе.
В холодильниках, с системой Full No Frost внутри холодильной камеры можно увидеть отверстия, которые распределены, как правило, по задней стенке. За счет этого достигается равномерная подача холодного воздуха и исключено появление температурных этажей. Работа любой холодильной системы включает в себя испаритель и закипание хладагента.
В технологии хоть и имеется словосочетание «без инея», но образование инея — неотъемлемая часть процесса охлаждения. Суть (Full) No Frost именно в периодическом включении ТЭН элемента, который плавит намерзающий лед. Если лед не плавить, то скопится снежная шуба на пластинах испарителя, и вентилятор не сможет разгонять холодный воздух с трубок. Конденсат после плавки льда выводится наружу через сливной канал. Из-за расположения отсека испарителя сливной канал труднодоступен и может забиваться со временем.
Внутри холодильной камеры ничего не намораживается и ничего не оттаивает — в ней всегда сухо и чисто. Недостаток может проявляться в излишнем высушивании продуктов из-за сухого микроклимата. Чтобы не допустить такого эффекта, достаточно прятать еду в герметичные упаковки, контейнеры или накрывать пленкой. Холодильники с Full No Frost системой также нужно размораживать и просушивать. Связано это не с излишним образованием инея, а с поддержанием чистоты.
Для Frost Free принцип работы тот же самый. Единственное отличие — в холодильную камеру не идет специальный канал с потоком воздуха, а используется принцип конденсации. В холодильной камере отсутствует сухой микроклимат и присутствует «плачущая стенка». Вентилятор обеспечивает циркуляцию воздуха лишь по морозильной камере. Для такой работы достаточно небольшого вентилятора. За счет этого Frost Free тише в работе, чем Total No Frost.
Минусы системы Total No Frost:
Twin Cooling (Twin Cooling Plus) — это две раздельные системы охлаждения с двумя испарителями для холодильной и морозильной камер. Поддержка влажности осуществляется на оптимальном уровне для хранения овощей и фруктов — около 70 %, тогда как у No Frost уровень влажности
Динамическая система охлаждения
Это та же статическая система с плачущей стенкой и капельным оттаиванием, но со встроенным вентилятором, который решает проблему неравномерного охлаждения и неравномерного распределения влажности, присущую статической системе.
Как отличать системы охлаждения, не заглядывая в техническую документацию холодильника?
Холодильная камера
Если есть V-образный желоб, то в холодильной камере статическая система охлаждения.
Канал на задней стенке говорит о Total No Frost во всем устройстве.
Динамическая система охлаждения — это тандем V-образного желоба и вентилятора внутри холодильной камеры.
Морозильная камера
Достаем все съемные пластиковые полки. Если внутри остались металлические трубки, значит используется статическая система охлаждения.
Вентилятор и радиатор на задней стенке (он может быть открыт либо скрыт) говорит об использовании Frost Free, либо Total No Frost, если в холодильной камере отсутствует V-образный желоб.
У Low Frost моделей в морозильной камере вы не найдете никаких открытых элементов. Испаритель находится внутри самих стенок холодильника.
Расположение морозильной камеры не влияет на равномерность охлаждения продуктов. Каждая система охлаждения представлена моделями как с верхним расположением морозильной камеры, так и с нижним.
Капельную систему оттаивания невозможно реализовать в холодильниках с инверторным компрессором без второго контура охлаждения. Ведь оттаивание задней стенки не произойдет без отключения охлаждения, а, поскольку инверторный компрессор совсем не отключается, то только наличие отдельных испарителей в каждой камере или двух разных компрессоров дает возможность реализовать статическую систему охлаждения в таких холодильниках.
Каждую систему охлаждения объединяет вывод конденсата наружу, где под действием комнатной температуры он испаряется. Для нормального испарения требуется определенный диапазон влажности и температуры окружающей среды. При выборе холодильника важно смотреть, в каких условиях он будет работать, и выбирать устройство, отталкиваясь от климатического класса.
Минимальной нижней границей температуры окружающей среды для корректной работы холодильника считается +10 ºС. Для помещений с отрицательными температурами нужны специальные холодильные устройства. Например, Liebherr использует технологию Frost Protect, которая позволяет использовать приборы в холодное время года в неотапливаемых помещениях.
Системы подачи воздуха
Помимо систем охлаждения есть различные способы подачи воздуха. Для продуктов нужно поддерживать низкотемпературный режим, быстро его восстанавливать после открытия дверей, а также обеспечивать свежесть воздуха. К тому же во всех продуктах питания есть бактерии и важно не допустить их размножения.
Super-X-Flow, AirShower, Multi-Flow, DAC (DynamicAirCooling), Multi-AirFlow, Air Technology Ventilation — все это многопоточные системы подачи воздуха, которые равномерно распределяют низкую температуру по всей камере и создают холодную воздушную завесу при открывании дверцы. Продукты быстро остывают до нужной температуры. Реализация подобных схем позволяет экономить на электроэнергии, а быстро охлажденные продукты дольше остаются свежими.
Гибридная система. Циркуляция воздуха заветривает неупакованные продукты. Гибридная система охлаждает продукты не только потоками гонимого вентилятором воздуха, но и с помощью охлажденной алюминиевой пластины на задней стенке. В этом случае температура распределяется равномерно, и нет необходимости в столь агрессивном обдуве камеры.
Для борьбы с бактериями многие производители используют озон. Озон является сильным окислителем и разлагает имеющиеся в воздухе токсические примеси до простых безопасных соединений и обеззараживает воздух. При применении технологии Active Oxygen внутрь холодильной камеры устанавливается специальное устройство, которое генерирует озон.
Помимо дополнительных устройств внутри камеры есть неочевидные способы борьбы с бактериями и грибками.
Bio Shield — специальные уплотнители, которые обеспечивают биологическую защиту, не собирают влагу, предотвращают появление грибка и нежелательных микробов.
Anti Bacteria — на холодильную камеру наносится специальный слой с защитными свойствами.
Зоны охлаждения
Логичным решением от производителей было разделить холодильник на зоны свежести — разным продуктам нужна разная температура и влажность. Особенно это касается скоропортящихся продуктов. Для сохранения их свежести производители стали оснащать свои холодильники отдельными отсеками с особыми условиями хранения.
Существует более двух десятков торговых названий для зон свежести. Приобретая холодильник, интересуйтесь какая температура и влажность поддерживается в зонах свежести у данной модели. Так для молочных и готовых мясных продуктов подойдет отсек с температурой 2-3°C и 50-55% влажности. Для фруктов, ягод, овощей и зелени при тех же 2-3°C нужна более высокая влажность, а для сырого мяса и рыбы нужна температура 0-1°C.
А вот обозначение SpaseMax не имеет отношения к системе охлаждения, а говорит об использовании производителем технологии, которая позволила сделать стенки холодильника тоньше чем обычно. У такого холодильника внутреннее полезное пространство больше, чем у других агрегатов такого же размера.
На этом словарь холодильников далеко не заканчивается. Современные приборы могут не только качественно охлаждать и замораживать еду, но и готовить холодные напитки со льдом и даже покупать продукты в интернет-магазинах, и для каждой функции есть название. Так что определяйтесь со своими потребностями и возможностями, а, выбирая холодильник, уточняйте, что стоит за очередным торговым названием.