Почему в холодильнике холодно? Каков принцип работы холодильника? Ремонт и устройство холодильника: принципы работы разных видов, типичные неисправности, компоненты

ТЕПЛОВЫЕ И ВОЗДУШНЫЕ ПОТОКИ

В работе холодильника используют основные законов термодинамики. Как это происходит, следует рассмотреть подробно. Прежде всего, нужно отметить простые, интуитивно понятные факты:

• Холодильник отбирает тепло из объектов, которые находятся внутри него, а не целенаправленно охлаждает продукты.
• Тепло распространяется от теплых предметов к более холодным. Чем выше разность температур объектов, тем быстрее перемещается тепло, и так происходит, пока температура станет везде одинаковой.

Когда в холодильник кладут теплые продукты, тепловая энергия уходит из них в окружающий воздух морозильной камеры или низкотемпературного отделения. Содержимое в результате охлаждается, и этот эффект мы отмечаем, как желательный. Но поскольку воздух нагрелся, его тоже, в свою очередь, нужно где-то охладить.

Для удаления избытка тепла из нагретого воздуха и замены его возле охлаждаемых продуктов важна правильная организация воздушных потоков. Движение воздуха осуществляет принудительная вентиляция. Воздух проходит через испаритель, оснащенный вентилятором. Там тепло передается хладагенту (обычно газу фреону) быстро, поскольку велика разность температур. Температура фреона достаточно низкая - от -10ºС до -40ºС. В классических холодильниках хладагент протекает по каналам в стенках морозильной камеры и радиаторам, выступающим внутрь основной камеры. Их располагают сверху, чтобы более тяжелый холодный воздух опускался вниз самотоком.

СИСТЕМА РАЗМОРАЖИВАНИЯ

При открывании двери холодильника внутрь попадает много теплого и насыщенного влагой воздуха. Испаритель очень холодный, и вода сразу конденсируется на его поверхности, покрывая ее инеем, а затем - все более толстым слоем намерзшего льда. Лед препятствует теплообмену между воздухом и фреоном. Эффективность работы холодильника падает, он потребляет больше электроэнергии и сильнее изнашивается. Для предотвращения этого нужно время от времени размораживать холодильник.

Современные системы размораживают по таймеру - через 6-12 часов охлаждение воздуха прекращается, несколько минут лед тает, и поверхность испарителя освобождается от него. Таймер бывает механический или автоматический. Сложная электроника или ручной таймер регулярно прекращает работу компрессора и включает оттайку (электронагреватель), которая подогревает испаритель. Стекающую воду собирают в поддон через дренажные отверстия, откуда она испаряется, если воды много - придется ее вылить вручную. Для защиты охлаждающего контура от перегрева при оттаивании устанавливают термостат. Он размыкает электрическую цепь по достижении определенной температуры.

КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Охлажденные продукты выделяют меньшее количество тепла, воздух остается холодным длительное время. Термостат регулирует процесс, включая и выключая компрессор на основании показаний термометра. Рабочий диапазон температур настраивают рукояткой регулировки, обычно он составляет несколько градусов.

Как правило, в холодильнике лишь один испаритель, он поставляет холодный воздух повсюду - в морозилку и основное отделение. Для поддержания в морозилке более низкой температуры охлажденный воздух преимущественно находится в ней, лишь малое его количество поступает в другие отсеки. Баланс воздуха между морозильником и основным отделением регулируют заслонкой. Она находится в канале, соединяющем отсеки, и работает под управлением отдельного регулятора.

КУДА УХОДИТ ТЕПЛО?

Нагретый фреон из испарителя подают в компрессор, где сжимают поршнем и он сильно нагревается, согласно законам термодинамики. Электрическая энергия из сети переходит в обмотках двигателя в механическую, а затем в поршневой камере - в тепловую. Законы сохранения выполняются безупречно. Вывести излишнее тепло из раскаленного фреона просто, он горячее комнатного воздуха и охлаждается при прохождении через конденсатор - решетку, выступающую наружу на задней стороне холодильника.

В «продвинутых» моделях холодильников воздух продувается через конденсатор отдельным вентилятором. Тепло конденсатора можно использовать для испарения воды из поддона, стекающей в него при разморозке. Таким образом, влага возвращается туда, откуда пришла - в окружающую холодильник атмосферу. Охлажденный в конденсаторе фреон поступает обратно в холодильный контур, где компрессор создает разрежение, и газ расширяется, достигая очень низких температур. Цикл повторяется. Задача инженеров-разработчиков - правильно рассчитать объем и форму камер холодильника, мощность устройств, чтобы КПД системы был максимальным. Современные холодильники в этом отношении доведены до идеала.

Статья специально написана простыми словами, чтобы обычный владелец любого бытового холодильника смог бы разобраться в устройстве этой техники.

Дополнительная информация

1. Однокамерные холодильники

Устройство и принцип действия холодильного агрегата однокамерного холодильника.

В однокамерном холодильнике охлаждение холодильной камеры происходит от основного испарителя, который расположен в верхней части холодильного шкафа. Холодный воздух из испарителя падает вниз и охлаждает продукты холодильной камеры.

Для того, что бы охлаждение было не очень сильным, под основным испарителем устанавливают поддон с небольшими окошками, через которые холодный воздух от испарителя поступает в холодильную камеру. Приоткрывая и закрывая эти окошки можно регулировать температуру в холодильной камере.

Поскольку известно, что холодный воздух опускается вниз, то в однокамерных холодильниках морозильная камера расположена только в верхней части холодильного шкафа.

Холодильный агрегат однокамерного холодильника работает следующим образом: мотор-компрессор откачивает пары холодильного агента из испарителя и нагнетает их в конденсатор. Здесь пары охлаждаются, конденсируются и переходят в жидкую фазу. Далее жидкий холодильный агент через фильтр-осушитель и капиллярную трубку направляется в испаритель.

Выплёскиваясь в каналы испарителя, жидкий холодильный агент вскипает и начинает отбирать тепло от поверхности испарителя, тем самым охлаждая внутренний объём холодильника. Пройдя через испаритель, холодильный агент выкипает и превращается в пар, который опять откачивается мотор-компрессором.

Цикл непрерывно повторяется до тех пор, пока температура на поверхности испарителя не достигнет необходимой величины, после чего терморегулятор выключит мотор-компрессор. Под действием окружающей среды температура в морозильной камере повышается, и терморегулятор снова включает мотор-компрессор.

Таким образом, внутри холодильника поддерживается необходимая температура. Для предотвращения образования конденсата на поверхности трубопровода всасывания на этот трубопровод по всей его длине припаивается капиллярная трубка.

При работе холодильника капиллярная трубка нагревается, соответственно нагревая трубопровод всасывания. На современных моделях холодильников капиллярная трубка находится внутри трубопровода всасывания.

2. Двухкамерные холодильники

Схема агрегата двухкамерного холодильника

Двухкамерный холодильник отличается от однокамерного наличием отдельных испарителей для холодильной и морозильной камер. В однокамерном холодильнике охлаждение холодильной камеры происходит от основного испарителя, который расположен в верхней части холодильного шкафа, холодный воздух от которого падает вниз и охлаждает продукты холодильной камеры.

В двухкамерном холодильнике камеры разделены теплоизолирующей перегородкой. Объем каждой камеры охлаждается своим испарителем.

Принцип действия агрегата двухкамерного холодильника следующий: холодильный агент, накачиваемый мотор-компрессором, проходит по конденсатору и капиллярной трубке, попадет в испаритель морозильной камеры, вскипает, и, испаряясь, начинает охлаждать поверхность испарителя.

При этом испарение жидкого холодильного агента и, соответственно, охлаждение начинается в месте входа капиллярной трубки в испаритель и постепенно продвигается по его каналам к выходу (см. рисунок ниже). Пока испаритель морозильной камеры не обмёрзнет до минусовой температуры, в испаритель холодильной камеры холодильный агент не поступает.

После обмерзания испарителя морозильной камеры жидкий холодильный агент начинает проникать в испаритель холодильной камеры, охлаждает его до температуры -14°С, после чего термостат, установленный на испарителе холодильной камеры, отключит мотор-компрессор.

После отключения мотора воздух в холодильной камере под воздействием окружающей среды постепенно нагревается, от этого нагревается испаритель холодильной камеры, и после нагрева испарителя до определённой температуры терморегулятор снова включает мотор-компрессор.

«Плачущий» испаритель.

Так обычно называют испаритель холодильной камеры в двухкамерных холодильниках. И вот почему: как правило, в относительно большой по объёму холодильной камере устанавливается испаритель небольшого размера (в несколько раз меньше, чем в морозильной камере), который обмерзает до температуры -14°С за довольно короткое время.

После чего чувствительный элемент терморегулятора, закреплённый на поверхности этого испарителя, даёт команду на отключение мотор-компрессора. За время работы мотора испаритель успевает охладить объём холодильной камеры до температуры +4°С.

После отключения мотор-компрессора воздух в холодильной камере начинает разогревать поверхность испарителя, и замерзший на нём слой инея тает и каплями стекает по испарителю в специальный лоток на стенке камеры. На фото ниже модели «плачущих» испарителей.

В двух-компрессорных холодильниках в одном корпусе устроены два самостоятельных холодильных прибора – холодильная камера и морозильная камера. Принцип действия полностью аналогичен выше описанному.

Что лучше, два компрессора или один?

Однозначного ответа на этот вопрос не существует, свои плюсы и минусы есть у обеих систем. Основным достоинством двухкомпрессорных моделей считается их повышенная экономичность — по сравнению с аналогичным по размеру однокомпрессорным аппаратом, двухкомпрессорный будет потреблять немного меньше электроэнергии. Разница в энергопотреблении не так велика, но если ее спроецировать на весь срок службы холодильника, то получится весьма существенная сумма. Это особенно актуально для европейских стран, стоимость электроэнергии в которых довольно высока. Кстати, наверное именно поэтому двухкомпрессорные модели производятся в основном в Европе.

С технической точки зрения повышенную экономичность двухкомпрессорных холодильников можно объяснить следующим образом. Как известно, двухкомпрессорные модели имеют независимую регулировку температуры в каждой камере, если система управления обнаруживает повышение температуры в одной из камер, то включается соответствующий этой камере маломощный экономичный компрессор, который выключается как только температура в камере достаточно понизится.

Однокомпрессорный холодильник не имеет раздельной регулировки. И если надо понизить температуру в холодильной камере, приходится включать единственный, относительно мощный и энергоемкий компрессор, который одновременно с охлаждением холодильной камеры будет вынужден совершать, возможно, ненужную в данный момент работу по дополнительному промораживанию морозилки, расходуя на это дополнительную электроэнергию.

К другим достоинствам двухкомпрессорной схемы, помимо уже упоминавшейся раздельной регулировки температуры в камерах, стоит отнести наличие полноценного режима суперзаморозки в морозильной камере, а также возможность отключить одну из камер, оставив работать другую (бывает полезно во время длительного отсутствия владельца). Кроме того, в силу определенных особенностей функционирования компрессионного холодильного агрегата, два маломощных компрессора создают меньше шума, чем один мощный. Соответственно, при прочих равных условиях, двухкомпрессорный холодильник будет работать немного тише.

Что касается однокомпрессорных аппаратов, то отсутствие всех вышеперечисленных благ компенсируется более низкой ценой самого холодильника, что в некоторых случаях является решающим фактором. Есть смысл упомянуть еще об одном типе холодильников, тем более, что он приобретает все большую популярность. Речь идет об однокомпрессорном аппарате, в холодильном агрегате которого дополнительно установлен специальный электромагнитный клапан, управляющий потоками хладагента, циркулирующего в агрегате. Благодаря наличию этого клапана, появилась возможность охлаждать камеры независимо друг от друга, не расходуя энергию компрессора на камеру, в данный момент времени не нуждающуюся в понижении температуры. Использование такой схемы позволяет достичь экономичности, сравнимой с экономичностью двухкомпрессорного холодильника.

В подавляющем большинстве случаев холодильники оснащенные системой No Frost и обслуживающие обе камеры, имеют один компрессор. Этот тип холодильников достаточно популярен, например, производственные программы таких фирм как Samsung, LG, Daewoo, Sharp, General Electric состоят, в основном, именно из таких аппаратов. Конструктивно подобные холодильники могут сильно отличаться друг от друга.

3. Холодильники NO FROST

Холодильники системы NO FROST отличаются от холодильников с обычной системой охлаждения тем, что в морозильной камере они не имеют привычного испарителя из металла, на который укладываются замораживаемые продукты.

Испаритель, который правильнее называть воздухоохладителем, в таких моделях скрыт за пластиковыми панелями, а холодильная камера вообще не имеет своего испарителя. Продукты в холодильниках NO FROST охлаждаются циркулирующим по камерам холодным воздухом, охлаждённым при прохождении через воздухоохладитель.

Конструктивно испаритель (воздухоохладитель) в холодильниках NO FROST в большинстве моделей холодильников внешне напоминает автомобильный радиатор

и может располагаться как в верхней, так и в нижней части морозильной камеры или за панелью на задней стенке этой камеры. За испарителем устанавливается вентилятор, который забирает воздух из морозильной и холодильной камер и прогоняет его через испаритель.

При прохождении через испаритель воздух охлаждается и по системе каналов направляется на охлаждаемые продукты. Большая часть охлаждённого воздуха поступает в морозильную камеру, а меньшая — по дополнительному каналу в холодильную. Исключение составляют холодильники FROST FREE , в холодильной камере которых установлен «плачущий» испаритель, и холодный воздух циркулирует только в пределах морозильной камеры.

Вопреки названию системы NO FROST (что у нас переводится как «без инея»), иней всё-таки образуется — просто его не видно, т.к. он образуется на закрытом от глаз испарителе. Периодически, раз в 8-16 часов, этот иней оттаивается нагревательными элементами, расположенными под испарителем или вмонтированы непосредственно в его конструкцию.

Командует оттайкой либо механический, либо электронный таймер. Подробнее о системе оттайки Вы можете узнать ниже на примере холодильника STINOL-104 .

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОТТАЙКОЙ ХОЛОДИЛЬНИКОВ NO FROST

На данной схеме не изображены пуско-защитное реле, датчик задержки вентилятора и некоторые другие элементы, чтобы не усложнять схему.

Условные обозначения:

• Пр — плавкий предохранитель;
• Т-Т — терморегулятор;
• 1, 2 и 3 — контакты таймера;
• МТ- моторчик таймера;
• R1 — нагреватель испарителя;
• R2 — нагреватель поддона каплепадения;
• ДП — датчик перегрева;
• МВ -мотор вентилятора;
• L 1 — индикаторная лампа.

Принцип работы:

При включении холодильника питание 220В подаётся на плавкий предохранитель ПР через включенные контакты термостата Т-Т, далее через контакты 1 и 2 таймера на мотор вентилятора и на мотор-компрессор.

Датчик перегрева в тёплом состоянии разомкнут, и ток через моторчик таймера не проходит, т.е. таймер в начале работы холодильника не работает. При понижении температуры в морозильной камере датчик перегрева, установленный на испарителе, замыкается, и таймер начинает отсчитывать время работы холодильника в режиме замораживания.

Отсчитав цикл замораживания, таймер размыкает контакты 1 и 2 и замыкает контакты 1 и 3. При этом разрывается цепь питания вентилятора и мотор-компрессора, и включаются нагреватели R1 и R2. Пока датчик перегрева замкнут, ток на моторчик таймера не поступает, и таймер не работает.

Температура на поверхности испарителя повышается, иней с него оттаивает, и из-за повышения температуры на испарителе размыкаются контакты датчика перегрева. Начинает работать моторчик таймера, и через некоторое время таймер размыкает контакты 1 и 3 и замыкает контакты 1 и 2. Запускается мотор-компрессор, вентилятор, и начинается цикл замораживания.

4. Принудительная заморозка (режим SUPER)

Режим принудительной заморозки продуктов применяется на морозильниках и двухкамерных холодильниках для замораживания большого количества тёплых продуктов.
Суть этого режима заключается в следующем: замораживаемые продукты, помещённые в морозильную камеру, начинают охлаждаться с внешней части и лишь через некоторое время промерзают внутри.

Температура в холодильниках и морозильниках регулируется термостатом, или температурным датчиком, который отслеживает температуру либо самого испарителя, либо воздуха в морозильной камере, но не температуру замораживаемых продуктов.

И может случиться, что температура испарителя или воздуха в морозильной камере достигнет нужной для регулятора величины, и он отключит мотор-компрессор прежде, чем продукты промёрзнут насквозь.

Именно в таких случаях используется режим принудительной заморозки, при котором отключается регулятор температуры, и мотор-компрессор будет работать, без отключения, пока пользователь самостоятельно не отключит этот режим, убедившись в том, что продукты замёрзли.

Поскольку в режиме принудительной заморозки мотор-компрессор работает, без отключения, необходимо помнить, что такая работа мотора-компрессора более двух суток может привести к его поломке.

Включается режим принудительной заморозки (если он предусмотрен на данной модели холодильника или морозильника) специальной клавишей (кнопкой) или поворотом терморегулятора морозильной камеры по часовой стрелке до упора.

5. Обогрев дверного проёма

Обогрев дверного проёма применяется для предотвращения появления сконденсированной влаги на поверхности дверных проёмов. Конденсат на этих поверхностях появляется из-за разницы температуры внутри морозильного шкафа (камеры) и температуры окружающей среды.

К примеру, если в помещении, где установлен холодильник, температура + 30°С, а внутри морозильной камеры -18°С, то образование конденсата на торцах морозильного шкафа в местах прилегания уплотнительной резины практически неизбежно.

Хотя бывает, что на некоторых холодильниках функция электрического обогрева дверного проёма может быть отключена специальной клавишей. Это делается в случаях, когда в помещении, где находится холодильник, достаточно прохладно.

Функция отключения обогрева дверного проёма называется энергосберегающей , так как в таких холодильниках обогрев проёма осуществляется при помощи электрических нагревательных элементов. Однако в большинстве современных холодильников обогрев дверного проёма осуществляется за счёт горячего хладагента, нагнетаемого мотор-компрессором в конденсатор холодильного агрегата.

В таких моделях горячий хладагент, нагнетаемый мотор-компрессором, проходит по трубопроводу, проложенному в стенке холодильного шкафа, затем идёт по трубопроводу, уложенному внутри шкафа по периметру дверного проёма, обогревает этот проём и, уже немного остывший, по трубопроводу в стенке шкафа поступает в конденсатор агрегата.

В холодильниках и морозильниках с такой системой обогрева во время выхода холодильной системы в режим могут довольно сильно нагреваться стенки холодильного шкафа и дверной проём, что не является неисправностью.

6. Нулевая зона

Нулевой зоной называют специальный отсек холодильной камеры, предназначенный для хранения свежего мяса, свежей птицы и рыбы.

Как правило, этот отсек представляет собой выдвижные ящики, которые обычно располагаются между морозильной и холодильной камерами. Производителями декларируется поддержание в таком отделении определенной влажности и температуры около 0°С.

В некоторых моделях этот отсек представляет собой отдельную холодильную камеру, которая обычно располагается между морозильной и холодильной камерами. В таком отделении влажность обычно не превышает 50% при температуре 0°С.

Благодаря таким условиям хранения многие продукты сохраняют свою свежесть в среднем в два-три раза дольше, чем в обычном холодильнике.

7. Зачем в некоторых холодильниках рядом с плачущим испарителем установлен вентилятор?

Этот вентилятор повышает эффективность теплообмена между воздухом холодильной камеры и поверхностью испарителя.

Принудительная циркуляция воздуха, которую обеспечивает вентилятор, позволяет точнее поддерживать заданную пользователем температуру во всем объеме холодильной камеры (особенно актуально для холодильных камер большого объема). Кроме того, значительно сокращается время, необходимое для охлаждения только что загруженных в камеру продуктов до температуры хранения.

8. Электронное управление или механическое, что лучше?

Электронная система управления, по сравнению с механической, имеет целый ряд преимуществ. Среди них более точное поддержание заданной температуры в камерах, возможность некоторой оптимизации процесса производства искусственного холода с целью повышения экономичности холодильника, предоставление пользователю целого перечня дополнительных функций и сервисов (индикация текущей температуры в камерах на электронном табло, звуковое и визуальное информирование о повышении температуры в камерах или неплотно закрытой двери, автоматическое отключение режима суперзаморозки по прошествии определенного времени и многое другое). Безусловно, если ориентироваться на технические характеристики и удобство пользования, то холодильники с электронной системой управления выглядят значительно привлекательнее своих «механических» собратьев.

Главным плюсом «механики» является простота и надежность. Конструкция механических приборов автоматики совершенствовалась на протяжении всей истории развития бытовых холодильников, и к настоящему моменту технология их производства отработана до мелочей. Механические устройства управления несколько дешевле электронных систем, а разработка холодильников на их основе требует меньших капиталовложений и происходит быстрее. В итоге, холодильник с механическим управлением оказывается дешевле аналогичного по размерам «электронного» аппарата.

Кроме того, в отличии от электроники, механические приборы практически нечувствительны к различным нестабильностям сетевого напряжения.

Следует учитывать и тот факт, что ремонт холодильника, оборудованного электроникой, как правило, обходится дороже. А необходимые для ремонта электронные комплектующие иногда приходится предварительно заказывать из-за границы, в то время, как для «механики» обычно все есть в наличии

Типы холодильников, их систем охлаждения

Первые устройства для охлаждения пищи и напитков появились несколько тысяч лет назад в Древнем Египте и Китае. В большинстве случаев древние холодильники представляли собой две емкости: меньшая с едой помещалась в большую, частично заполненную льдом или холодной водой. Очевидно, что такое устройство было доступно исключительно для богатых людей и являлось не только предметом роскоши, но и произведением искусства.

Научно-техническая революция XIX века внесла свой вклад и в технологии замораживания еды. Так, начиная с 1850 года в опытных и промышленных образцах, а с 1913 года и в бытовых холодильниках для охлаждения используются так называемые тепловые насосы - специальные устройства, переносящие тепло из рабочей (холодильной или морозильной) камеры во внешнюю среду.

Возможность длительного сохранения свежести продуктов была по достоинству оценена, поэтому к середине XX века холодильник был практически в каждой американской семье, у 30% хозяек из Западной Европы - и лишь у отдельных граждан Советского Союза, так как отец всех народов И. В. Сталин отнес холодильник к буржуазным излишествам. Маловероятно, чтобы Сталин целенаправленно старался уморить население несвежими продуктами, просто в предвоенные годы почти весь металл, необходимый в том числе и для изготовления холодильников, шел на строительство военной техники. Тем не менее начало массового производства холодильников в СССР совпало с развенчанием культа личности, поэтому, если секса в Советском Союзе не было еще долгих сорок лет до самого 1991 года, холодильники к концу 80-х годов были практически в каждой семье.

За последующие двадцать лет разгула демократии холодильники проникли на все кухни, в том числе деревенских и дачных домов. Современные хозяйки могут позволить себе покапризничать и выбрать из всего множества моделей подходящую им по цвету и размеру. Однако, несмотря на бесконечное их разнообразие, технология охлаждения и заморозки еды и напитков практически во всех холодильниках неизменна уже полвека.

Типы холодильников

Всего можно выделить четыре вида холодильных агрегатов, которые претендовали на звание домашних: компрессионный, абсорбционный, термоэлектрический и холодильник с вихревыми охладителями.

В последнем, крайне редком типе, не вышедшем за пределы прототипов и тестовых установок, охлаждение осуществляется за счет расширения сжатого компрессором воздуха в специальных камерах - вихревых охладителях . Эти устройства были надежны и безопасны, однако обладали крайне низким КПД, чудовищно шумели и поэтому практически не имели шансов на успех, особенно в быту.

Агрегаты второго типа - абсорбционные холодильники , конструкция которых была предложена Альбертом Эйнштейном - обеспечивают охлаждение рабочей камеры за счет испарения аммиака. Свое название они получили потому, что циркуляция хладагента происходит в процессе его растворения в жидкости, чаще всего в воде. Для дальнейшей работы холодильника этот раствор разделяется на воду и аммиак, после чего последний сжижается, затем испаряется и снова растворяется в воде, далее цикл повторяется с самого начала.

В отличие от вихревых холодильников абсорбционные практически бесшумны, кроме того, в большинстве конструкций также отсутствуют движущиеся части. Устройства, основанные на этом принципе, обладают достаточно экзотической для бытовых устройств особенностью - они могут работать не на электричестве, а на сжигаемом топливе, например дровах. Это позволяет брать такие холодильники, например, в поход или на пляж. Несмотря на преимущества, не обошлось и без недостатков - относительно низкая удельная производительность, а также потенциальная опасность отравления ядовитыми веществами.

Автомобильный холодильник

В основе работы термоэлектрического холодильника лежит эффект Пельтье - охлаждение места контакта двух разных проводников при прохождении электрического тока. Холодильники на таких элементах надежны, бесшумны, но достаточно дороги и крайне малоэффективны по сравнению с другими тепловыми насосами. Несмотря на это, их можно встретить в автомобильных охладителях, водных и компьютерных кулерах.

Структура элемента Пельтье

В быту наиболее распространены компрессионные холодильники . Они основаны на свойстве вещества поглощать тепло при испарении. Хладагент (безопасный газ фреон) кипит в испарителе, охлаждая тем самым воздух внутренней камеры. Для завершения цикла его нужно снова превратить в жидкость. Это происходит при повышенном давлении, создаваемом компрессором в конденсаторе, при этом выделяется тепло. Конденсаторы могут размещаться сзади как в открытом виде (знакомая всем решетка), так и в закрытом (конденсатор защищен специальной пластиной, а для эффективного теплообмена сверху предусмотрены вентиляционные отверстия). Кроме того, некоторые производители размещают конденсатор в боковых стенках, что позволяет устанавливать холодильник впритык к стене.

Компрессор - самый шумный элемент холодильника

Этот тип теплового насоса относительно прост, дешев и безопасен при бытовом применении. Недостатком конструкции является шум, создаваемый компрессором, поэтому для снижения шумовой нагрузки его размещают на специальных виброподвесах.

Одно- и двухкомпрессорные холодильники

На рынке присутствуют холодильники, оснащенные как одним, так и двумя компрессорами. В последнем случае в каждой камере (холодильной и морозильной) реализована автономная система охлаждения, что позволяет независимо регулировать температуру и отключать неиспользуемые камеры. Это может быть полезным, например, при длительном отпуске или в том случае, когда временно нет необходимости замораживать и долго хранить продукты.

В холодильниках с одним компрессором для раздельного управления работой камер используется электромагнитный клапан, регулирующий подачу хладагента к испарителям. Для потребителей это означает, что разницы по сравнению с двухкомпрессорными моделями при эксплуатации они не заметят. Единственное отличие - нельзя отключить морозильную камеру.

В целом двухкомпрессорные модели несколько дороже, менее надежны (за счет большего количества элементов и, соответственно, большей вероятности поломки), однако потенциально имеют преимущество в том, что при отказе одного компрессора второй продолжает функционировать. Остается неясным, кто будет довольствоваться одной работающей камерой из двух возможных.

Системы охлаждения

Любые холодильники, даже самые современные, требуют регулярного обслуживания. В первую очередь это связано с тем, что на испарителях намерзает иней. Всего существует несколько систем, с тем или иным успехом борющихся с этой проблемой.

Наиболее распространенной является так называемая плачущая стенка или «плачка». Холодильник с такой системой работает следующим образом: испаритель на задней стенке охлаждает холодильную камеру, но при этом на нем образуется иней. На одном из этапов работы холодильника компрессор останавливается, охлаждение прекращается и иней тает, превращаясь в воду, которая стекает по дренажной системе в специальную емкость, расположенную вблизи компрессора. При работе последнего емкость нагревается и вода испаряется. Очевидно, что при этом в холодильной камере поддерживается достаточно высокая влажность.

Знакомая всем "плачущая" стенка

Работа такой системы предполагает разморозку испарителя морозильной камеры от нескольких раз в год до одного раза в несколько лет, в зависимости от условий эксплуатации - нагрузки, влажности, частоты открытия дверцы и прочих факторов. Такие устройства теоретически более надежны, чем модели с принудительным охлаждением, поскольку система более простая.

Второй тип - смешанное охлаждение , когда в холодильной камере оттаивание происходит автоматически ("плачущая" стенка), а в морозильной - с помощью электронагревателя. В зависимости от произволителя такая комбинированая система может называться по-разному - No Frost, Frost Free и т. д.

Третья, технически более сложная, система основана на охлаждении продуктов за счет потоков холодного воздуха. Скрытый за стенкой испаритель с помощью специальных вентиляторов охлаждает обе камеры. Его температура несколько ниже, чем внутри камер, и поэтому иней намерзает только на нем, при этом оттаивание, как и в случае комбинированной системы, происходит за счет специального нагревателя. В итоге стенки камер холодильника, оснащенного такой системой, не обмерзают, что значительно облегчает уход. Маркетинговые названия - Full No Frost, Full Frost Free и т. д.

Системы No Frost впечатляют полным отсутствием инея в морозилке

Нужно отметить, что, независимо от системы охлаждения, необходимо периодически проводить гигиеническую уборку холодильника, которую достаточно легко совмещать с разморозкой.

Полки

Несмотря на свою кажущуюся простоту, большую роль в работе холодильника играют полки. Дело в том, что старые, решетчатые, полки, при всех своих многочисленных недостатках, обладали одним серьезным преимуществом - обеспечивали качественную циркуляцию воздуха, а значит, и более равномерное охлаждение.

От полок во многом зависит удобство использования холодильника

Современные полки из закаленного стекла весьма удобны, красивы и гигиеничны, но существенно затрудняют конвекцию воздуха. Поэтому многие производители оснащают свои устройства принудительной вентиляцией для обеспечения качественного перемешивания воздуха. Как правило, каждое решение получает свое маркетинговое имя и преподносится как значительное усовершенствование, например Multi Air Flow, Dynamic Air Flow и т. д.

Дополнительные функции охлаждающей системы

Некоторые модели холодильников оснащены функцией суперзаморозки - она позволяет дополнительно охлаждать морозильную камеру, для того чтобы при добавлении новых продуктов не возрастала температура и не оттаивали уже хранящиеся. Кроме того, пониженная температура обеспечивает быструю заморозку, а значит, позволяет лучше сохранить полезные свойства пищи. Нужно отметить, что аналогичная функция существует и для холодильной камеры.

Существенным расширением функциональности холодильника, безусловно, являются так называемые зоны свежести . Такая зона представляет собой отдельную камеру или ячейку (ящик), в которой поддерживается температура, близкая к нулевой. Это позволяет без заморозки длительное время сохранять свежесть продуктов, в первую очередь скоропортящихся. Оптимальным является наличие отдельной камеры, похожей на холодильную, но меньших размеров. Такое разделение позволяет эффективно поддерживать температуру и влажность.

Зоны свежести уменьшают частоту походов в магазин

Обычно пользователям предлагаются две зоны свежести:

• сухая, предназначенная для хранения мяса, птицы, рыбы, морепродуктов;
• влажная, которая идеально подходит для сохранения овощей, фруктов, зелени.

Так, по информации компании - одной из родоначальниц нулевых зон - срок хранения ягод увеличивается в 3-4 раза, картофель и яблоки останутся свежими практически три месяца, а мясо и птица продержатся целую неделю вместо нескольких дней. Это означает, что планировать свой рацион и запасы можно с гораздо большей свободой. В более простых решениях, когда зона свежести представляет собой ящик или специальное отделение внутри холодильной камеры, такой контроль температуры и влажности по понятным причинам невозможен, что снижает полезность нулевой зоны.

Льдогенератор, несомненно, порадует ваших гостей

Еще одним приятным дополнением может стать льдогенератор - специальное устройство, автоматически готовящее лед. Как правило, такие холодильники напрямую подключаются к источнику холодной воды, которая фильтруется для повышения качества льда. Нужно отметить, что в ряде случаев некоторые производители льдогенераторами могут называть специальную систему лотков, предусматривающую минимальную автоматизацию получения льда.

Однокамерные холодильники.

Однокамерные холодильники устроены довольно просто: компрессор, испаритель, пускозащитное реле и газо-механический датчик или электронный датчик (в зависимости от года производства).

Это, как правило, все однодверные холодильники с маленькой морозильной камерой внутри, она же и является основным источником холода для общей камеры (основной испаритель), так как по законам физики холодный воздух всегда опускается в низ, то у однокамерных холодильников морозильная камера всегда располагается в верху.

Работает это так:
Мотор-компрессор закачивает фреон в конденсатор, там он частично остывает и конденсируется, т.е. становится жидким. Затем, через патрон осушителя (фильтр) попадает в капиллярную трубку и, пройдя по ней, поступает в испаритель.

После поступления его в испаритель начинается физический процесс перехода его в газообразное состояние. Тем самым температура его меняется из плюсовой в минусовую, за счет чего охлаждается испаритель и в свою очередь температура в камере.
Газ пройдя весь испаритель попадает в мотор-компрессор в котором преобразуется опять в жидкое состояние и цикл повторяется вновь, до тех пор пока температура в камере не опустится до заданной, после чего терморегулятор отключит мотор-компрессор.

Под действие окружающей среды температура в камере начнет повышаться, терморегулятор почувствует повышения температуры, включит мотор-компрессор и цикл повторится.

Двухкамерные холодильники.

Двухкамерные холодильники устроены несколько сложнее однокамерных, расположение морозильной камеры возможно как верхнее так и нижнее, за счет того что в каждой камере установлен свой испаритель который охлаждает только объем своей камеры.
Так же двухкамерные холодильники бывают двух компрессорные, что дает возможность использование только одной необходимой в данное время камеры, камеры отгорожены друг от друга теплоизолирующей перегородкой, что исключает потерю холода, когда одна из камер отключена.

С одним компрессором раздельное использование камер не возможно, испарителя хоть и два, но в одно компрессорном холодильникеони замкнуты в одну цепь, у них один контур по которому циркулирует фреон. Работает одно компрессорный холодильник так: сначала охлаждается морозильная камера она всегда в приоритете, до тех пор, пока испаритель морозильной камеры не охладится до минусовой температуры фреон в холодильную камеру поступать не начнет. Отключение компрессора происходит по датчику испарителя холодильной камеры, после того как испаритель морозильной камеры полностью промерз, фреон начинает поступать в испаритель холодильной камеры, закачка фреона начинается с места входа капиллярной трубки а датчик всегда крепится на противоположном конце испарителя. Испаритель холодильной камеры охлаждается до минус 14 тогда датчик отключает компрессор, после отключения компрессора температура воздуха в холодильной камере под действием окружающей среды нагревается и нагревает испаритель, датчик чувствуя повышения температуры дает сигнал на включения компрессора и процесс повторяется вновь.

Двух камерные холодильники с двумя компрессорами значительно удобнее, позволяют использовать нужную вам камеру отдельно от той камеру в использовании которой нет необходимости оставляя ее выключенной, что в одно компрессорных холодильниках невозможно, это очень удобно и экономично.

С системой NO Frost.

Холодильники с системой NoFrost отличаются от холодильников с обычной системой охлаждения тем, что весь процесс охлаждения холодильной и морозильной камеры скрыт от пользователя. В таких холодильниках нет привычных полок в морозильной камере обросших снегом, нет намерзания инея на задней стенки холодильной камеры. Охлаждение камер в холодильниках с системой NoFrost происходит за счет обдува холодным воздухом. Возникает вопрос, откуда же берется этот холодный воздух? Работают такие холодильники так: холодильник с системой NoFrost имеет, как правило, один испаритель расположен он всегда в морозильной камере, расположение морозильной камеры может быть как верхнее, так и нижнее. Испаритель располагается за пластиковой обшивкой. За испарителем расположен вентилятор, который всасывает теплый воздух из камеры пропускает его через испаритель, тем самым охлаждая его и подает уже холодный воздух по специальным каналам в холодильную и морозильную камеру. За счет этой циркуляции воздух в камерах охлаждается до заданной температуры, в холодильной камере это +4, +6 градусов в морозильной -18 принято считать, что в холодильниках с системой NoFrost не образовывается снег и они не требуют размораживания, это не совсем так снег в таких холодильниках нарастает на испарители который скрыт от глаз пользователя, в испаритель в строен электрический нагреватель (тен) который один раз в 8-16 часов включает механический или электронный таймер (в зависимости от модели холодильника) и весь образовавшийся снег тает, а талая вода стекает по дренажной трубке в специальную емкость от куда испаряется. Весь этот процесс не требует вашего участия.

Чтобы произвести ремонт любой бытовой техники, необходимо знать, как она устроена, дабы не причинить вред устройству в процессе его эксплуатации. В данной статье мы расскажем о том, каков принцип работы и устройство холодильника, и опишем его элементы конструкции.

Устройство холодильника основанного на работе компрессора

В современном быту, в основном, эксплуатируются агрегаты, работающие с компрессором, поэтому мы будем рассматривать именно данный принцип действия холодильника. Состоят они из следующих элементов:

• компрессор – данное устройство при помощи поршня нагнетает хладагент в виде газа, также оно создает различное давление на разных участках;
• испарительная камера – это небольшая емкость, в которую попадает «жидкий» газ, и он впитывает тепло пришедшее из камеры холодильника;
• конденсатор – в данной камере газообразное вещество отдает свое тепло в окружающее ее пространство;
• терморегулятор – поддерживает необходимую температуру, в холодильной камере, которая задается согласно выбранному режиму;
• хладагенты – это химическая смесь различных газов, циркулирующая по системе холодильника при помощи компрессора, и в определенных участках отдает или забирает тепло. Чаще всего в данной системе применяется «Фреон».

Принцип работы агрегата

Самое важное для понимания того, как работает холодильник, нужно понять факт того, что данный аппарат компрессного типа сам «создает» холод. Он возникает благодаря протекающему процессу внутри системы агрегата – хладагент отдает свое тепло, которое впоследствии выбрасывается во внешнюю среду. Как и говорилось выше, самым распространённым веществом для этого является «Фреон», который применяется в схемах данных холодильников.

Так вот, работа холодильника устроена на циклах, которые протекают следующим образом:

• фреон попадает в испарительную камеру, и проходя через нее забирает из холодильной камеры тепло;
• далее хладагент идет в компрессор, который перегоняет его в конденсатор;
• проходя через вышеуказанную систему, состоящей из спиралей, находящихся в стенках холодильника, фреон проходит цикл остывания и превращается в жидкообразный элемент;
• остывавший хладагент поступает в испаритель, и во время перехода в трубку большего диаметра, он превращается в газообразную смесь, за счет понижения давления, после чего он вновь забирает тепло из холодильной камеры.

Данный цикл будет повторяться до тех пор, пока в холодильнике не образуется необходимая температура, заданная системной программой. Как только она упадет ниже запрограммированной отметки, цикл вновь возобновится.

Устройство компрессора в холодильнике

Это, пожалуй, самая важная деталь, благодаря которой охлаждающий хладагент циркулирует по системе. В современных холодильниках применяется инверторное управление устройством, тем самым создатели добились продление жизни «двигателя» агрегата.

Для более эффективной функциональности применяют пускозащитное реле, которое направлено на защиту компрессора от перегрева. Оно отвечает за активирующий фактор пусковой обмотки. Так как компрессор имеет несинхронный вид работы, внутри него деталь из металла нагревается по мере работы, когда он достигает определенной температуры, реле произведет отключение системы, дабы предотвратить перегрев.

Двухкамерные холодильники

Единственное, что можно отметить, так это то, что на каждую камеру идет свой испарительный элемент, и эти оба отсека полностью изолированы друг от друга. Сам принцип работы двухкамерного агрегата заключается в том, что фреон, перед тем как поступить в камеру холодильника, сначала остужается испарителем в морозильной камере до определенной отметки, и только после остужения он поступает в вышеуказанный отсек, где забирает тепло, и все происходит по уже описанному выше циклу работы. Как только будет достигнута нужная температура, система останавливает компрессор холодильника.

Сегодня в быту намного чаще применяются двухкамерные агрегаты, в которых применяется один компрессор на всю систему. Однако имеются и двухкомпрессорные агрегаты с каждым отдельным «двигателем» на холодильную и морозильную камеры. Это позволяет выключать отдельный ненужный компрессор в случае необходимости и прекратить работу одной из камер без вреда работоспособности.

Абсорбционный холодильник

Принцип работы в данных агрегатах связан с тем, что они испаряют свою рабочую смесь. Зачастую для этого применяют аммиак. Циркуляция хладагента осуществляется при помощи его растворения в водной среде. После чего данная смесь элементов поступает в систему, и когда она попадет в так называемый дефлегматор, она разделяется на две первоначальные составляющие. Когда после данной реакции, аммиак будет использован, он попадает в конденсатор, где превращается в жидкость, и цикл вновь повторяется.

Однако данные типы холодильников в быту применяются крайне редко, так как сам по себе аммиак является ядовитым. Они используется как альтернативная замена компрессорным агрегатам, если не имеется возможность их установить.

Заключение

Мы рассказали вам о том, каков принцип работы и устройство холодильника, какие они бывают по типам, и как протекает процесс работы. Данная статья сможет объяснить Вам, как устроен ваш агрегат, и поспособствует пониманию правильной эксплуатации устройства.