Типы холодильников, их систем охлаждения. Ремонт и устройство холодильника: принципы работы разных видов, типичные неисправности, компоненты

В однокамерных устройствах охлаждение камеры осуществляется от главного испарителя, который находится в верху холодильного шкафа. Охлажденный воздух с испарителя поступает вниз и понижает температуру в холодильной камеры. Для того, что бы не было резкого понижения температуры, под главным испарителем расположен поддон с маленькими отверстиями, через которые охлажденный воздух от испарителя попадает в холодильную камеру. Открытием и закрытием этих отверстий мы можем изменять температуру в холодильной камере. Из курса физики мы знаем, что холодный воздух всегда поступает вниз, и поэтому в однокамерных холодильниках морозильная камера находится всегда сверху.

Холодильный агрегат в однокамерном устройстве работает по следующей схеме: компрессор откачивает пары холодильного агента из испарителя и нагнетает их в конденсатор, где они и охлаждаются, конденсируются и в конечном итоге переходят в жидкую фазу. Далее эта жидкость через фильтр-осушитель и капиллярные трубки поступает в испаритель где вскипает и начинает забирать тепловую энергию от поверхности испарителя, то есть охлаждая содержимое холодильника. Холодильный агент выкипает и превращается в пар во время прохождения через испаритель, который по той же самой схеме откачивается компрессором. Алгоритм циклично повторяется до момента времени, пока температура на поверхности испарителя не станет заданной, после чего термореле отключит компрессор.

Под действием внешнего климатического воздействия температура в морозильной камере увеличивается, и термореле опять подключает компрессор. Работая по такой схеме, внутри холодильника держится постоянная температура. Для профилактики образования конденсата на поверхности трубопроводной системы по всей его длине устанавливается капиллярная трубка. Во время работы капиллярная трубка нагревается, тем самым нагревая трубопровод всасывания. В современных моделях капиллярная трубка располагается внутри трубопровода всасывания.

Двухкамерный аппарат в отличии от однокамерного брата имеет два отдельных испарителя для холодильной и морозильной камеры, разделенных теплоизолирующей перегородкой.

Принцип работы двухкамерного следующий: холодильный агент закачиваемый компрессором, через капиллярною трубку, поступает на испаритель морозильной камеры, где вскипая и испаряясь, начинается процесс охлаждения поверхность испарителя. До-тех пор пока испаритель морозилки не обмёрзнет до минусовых значений, в другой испаритель находящийся в холодильной камере холодильный агент поступать не будет.

Как только испаритель в морозилке обмерзнет жидкий холодильный агент начнет поступать в испаритель холодильной камеры, понижая его температуру до минус 14°С, после чего термореле, отключит компрессор.А включение компрессора произойдет, также автоматически после нагрева испарителя до определённой температуры.

Компрессор – это сердце любого холодильника или морозильника. Если с ним возникли проблемы, то и холодильник работать точно не будет. У рядового потребителя возникает вопрос. Можно ли в домашних условиях проверить его? Оказывается, не только можно, но и нужно. Главное, чтоб для этого у вас были нужные знания и прямые руки.

Рассмотрен и описан схемотехнический принцип работы термостата, а также варианты замены сгоревшего регулятора температуры на его простые самодельные аналоги.

В рассмотренных выше принципах работы компрессора есть один существенный недостаток - компрессор работает на полную мощность, и даже несмотря на то, что он периодически отключается термореле общее энергопотребление значительно выше, чем у инверторных компрессоров

Принцип работы компрессора инверторного типа следующий: При подаче электропитания холодильник быстро набирает заданную температура охлаждения, а затем с помощью плавного изменения мощности компрессора держится требуемая температура, при этом инверторный компрессор не выключается, а уменьшает лишь количество циклов работы компрессора в единицу времени, а температура внутри холодильной камеры поддерживается постоянной.

Устранение неисправности дело серьезное, но любой радиолюбитель способен произвести несложный ремонт своими руками, и даже заменить некоторые вышедшие из строя узлы альтернативными радиолюбительскими конструкциями.

Иногда так случается, что подойдя к холодильнику рано утром, вы понимаете, что забыли плотно закрыть его дверь вечеро. Холодильник за ночь разморозился, и некоторые продукты для профилактики отравлений лучше отправить в мусорный бак. Чтобы этого избежать предлагаю собрать звуковой сигнализатор, и спустя какое-то время устройство само напомнит вам, чтобы дверь открыта. Конечно, в некоторые новые модели холодильников эта функция уже встроена, но старые прекрасно работающие бюджетные модели необходимо модернизировать, установив, как вариант, данную схему детектора.

Во многих моделях современных холодильников двери открываются с правой стороны. Но периодически появляются ситуации, в которых требуется изменить этот принцип и выполнить перевешивание дверей холодильника на противоположную сторону.

Отсутствие подсветки в холодильнике – приносит кучу неудобств, особенно в темное время суток. В старых холодильных устройствах применялись типовые лампы накаливания малой мощности, единственным их минусом была генерация тепла. В современной кухонной техники вместе с классическими лампами накаливания применяются люминесцентные и светодиодные лампы. Эти виды ламп куда более энергоэффективны и генерируют холодный белый свет, а главное почти не нагреваются. Но даже их приходится периодически заменять на новые, а чтоб правильно это сделать, следует ознакомиться с этой статьей.

Все системы охлаждения современных холодильников можно поделить на три класса: статическое охлаждение, система No Frost и динамическое охлаждение. Именно эти три группы и являются основой любого холодильного устройства.

Другое название этой систему "Direct Cool". Принцип работы следующий. Когда работает компрессор, температура в камере снижается за счет отбора тепла испарителем, который размещен в задней стенке корпуса. Температура задней стенки низкая и вся влага начинает конденсироваться и замерзать на ней. Когда температура снижается до заданного пользователем уровня, компрессор отключается. Через некоторое время замерзшие капли влаги на стенке начинают таить и стекать через специальное отверстие в контейнер, расположенный снаружи холодильника. Когда температура увеличивается до максимальных значений заданным настройками терморегулятора и компрессор снова срабатывет и все повторяется в той же последовательности. Температура в морозильной камере всегда находится в отрицательном диапазоне за счет конструкционных особенностей и площади испарителя.

Размораживание в холодильных устройствах со статической системой охлаждения называют ручным. Под размораживанием понимают только процесс разморозки морозильной камеры, так как из-за постоянной отрицательной температуры, влага постоянно намерзает на стенках камеры. В холодильной камере разморозка осуществляется автоматически.

Недостатком такой системы охлаждения является отсутствие равномерного охлаждения по всему объему. Интенсивность охлаждения в статических системах самая низкая. Достоинством является максимальное сохранение влаги продуктов.

Система может работать без разморозки все время пока не сломается. Принцип ее работы следующий - т.к испаритель в таких холодильниках открыт, то воздух в камере контактирует с ним. В основу охлаждения No Frost лежит принудительная циркуляция воздуха в холодильной камере через испаритель. Во время работы компрессора воздух вентилятором прогоняется через испаритель, который забирает тепло и обладает достаточно низкой температурой. Вся влага, которая находится в воздухе, мгновенно замерзает на самом испарителе. За счет этого и не происходит наледи. Когда компрессор отключается достигая заложеного уровня температуры, влага на испарителе тает сама и выводится по специальному дренажному каналу. Аналогичный процесс идет и в морозильной камере.

Вместе с этой системой используется понятие многопоточной системы охлаждения Air Flow или Multi Air Flow. Отдельно в собственную систему охлаждения ее выделить нельзя, так как это система циркуляции всего лишь повышает эффективность охлаждения. Достоинством систем No Frost является отличная эффективность охлаждения. Так как распределенный воздушный поток образует одинаковую температуру в любой части холодильной камеры.

Из недостатков продукты в таких холодильниках частично теряют свою влагу и их желательно хранить в контейнерах.

На самом деле это усовершенствованная статическая система но с определенными усовершенствованиями, в виде вентилятора камере. Принцип работы такой же как и в случае со статическим охлаждением. А вентилятор, обеспечивает принудительную циркуляцию воздуха в камере.

Эта система сочетает в себе плюсы статической и No Frost системы, обеспечивая наиболее лучшие условия для хранения продуктов.

В современных конструкциях холодильников используются комбинации систем охлаждения из-за чего их нельзя рассматривать как с одной конкретной системой. Например, фирма Electrolux выпускает холодильники с системой Frost Free. Но в оригенали это комбинация статической системы в холодильной камере и No Frost в морозилке.

Домашний уют современного человека невозможно представить без холодильника. Он предназначен для длительного хранения продуктов. По подсчетам ученых, каждый член семьи открывает дверцу до 40 раз в сутки. Мы заглядываем вовнутрь даже не задумываясь, как работает наш холодильник.

В нашей статье мы подробно рассмотрим устройство и принцип действия различных холодильников.

Как устроен холодильник

Любой современный холодильник состоит из следующих основных агрегатов:

1. Двигатель.
2. Конденсатор.
3. Испаритель.
4. Капиллярная трубка.
5. Осушительный фильтр.
6. Докипатель.

Схема работы холодильника

Электродвигатель

Двигатель является основным узлом бытового прибора. Предназначен для циркуляции охлаждающей жидкости (фреона) по трубкам.

Двигатель состоит из двух агрегатов:

• электромотор;
• компрессор.

Электромотор преобразует электрический ток в механическую энергию. Агрегат состоит из двух частей – ротора и статора.

Корпус статора устроен из нескольких медных катушек. Ротор имеет вид стального вала. Ротор соединен с поршневой системой двигателя.

При подключении двигателя к сети питания в катушках возникает электромагнитная индукция. Она является причиной возникновения крутящего момента. Центробежная сила приводит ротор во вращательное движение.

А знаете ли Вы, что на долю холодильника приходится 10 % всей потребленной электроэнергии. Открытая дверца прибора увеличивает потребление электричества в несколько раз.

При вращении ротора двигателя происходит линейное перемещение поршня. Передняя стенка поршня сжимает и разряжает рабочую жидкость до рабочего состояния.

Положение двигателя холодильника

В современных охлаждающих установках электродвигатель находится внутри компрессора. Такое расположение преграждает газу путь для самопроизвольной утечки.

Для уменьшения вибраций двигатель находится на пружинистой металлической подвеске. Пружина может находится снаружи или внутри устройства. В современных агрегатах пружина находится внутри корпуса двигателя. Это позволяет эффективно гасить вибрации при работе аппарата.

Конденсатор

Представляет собой змеевидный трубопровод диаметром до 5 миллиметров. Предназначен для отвода тепла от рабочей жидкости в окружающую среду. Конденсатор располагается на задней наружной поверхности прибора.

Испаритель

Представляет систему тонких трубок. Предназначен для испарения рабочей жидкости и охлаждения окружающего пространства. Располагается внутри или снаружи морозильника.

Устройство компрессора

Капиллярная трубка

Предназначена для снижения давления газа. Имеет диаметр от 1,5 до 3 миллиметров. Расположена на участке между испарителем и конденсатором.

Фильтр-осушитель

Предназначен для очистки рабочего газа от влаги. Имеет вид медной трубки диаметром от 10 до 20 мм. Концы трубки вытянуты и герметично впаяны с капиллярную трубку и конденсатор.

Внимание! Фильтр-осушитель имеет односторонний принцип работы. Устройство не предназначено для работы на обратном режиме. При неправильной установке фильтра возможен выход установки из строя.

Внутри трубки находится цеолит – минеральный наполнитель с высокопористой структурой. На обоих концах трубки установлены заграждающие сетки.

Фильтр-осушитель

Со стороны конденсатора установлена металлическая сеточка с размерами ячеек до 2 мм. Со стороны капиллярной трубки установлена синтетическая сетка. Размеры ячеек такой сетки составляют десятые доли миллиметра.

Докипатель

Представляет собой металлическую емкость. Устанавливается на участке между испарителем и входом компрессора. Предназначен для доведения фреона до кипения с последующим испарением.

Служит защитой двигателя от попадания жидкости. Попадание рабочей жидкости может привести к выходу его из строя.

Как работает холодильник

Главный принцип работы любого холодильника основан на выполнении двух рабочих операций:

1. Вывод тепловой энергии из устройства в окружающее пространство.
2. Концентрация холода внутри корпуса прибора.

Для отбора тепла применяется хладагент под названием фреон. Это газообразное вещество на основе этана, фтора и хлора. Фреон обладает уникальной возможностью переходить из газообразного состояния в жидкое и обратно. Переход из одного состояние в другое происходит при изменении давления.

Работа системы охлаждения заключается в следующем. Компрессор засасывает фреон вовнутрь. Внутри устройства работает электромотор. Двигатель приводит в движение поршень. При движении поршня происходит сжатие газа.

Принципиальная схема работы холодильника

Процесс сжатия газа делится на два этапа. На первом этапе происходит возвратное движение поршня. При смещении поршня открывается впускной клапан. Через открытое отверстие фреон поступает в газовую камеру.

На втором этапе поршень смещается в обратном направлении. При обратном движении поршень сжимает газ. Сжатый фреон давит на пластину выходного клапана. В камере резко повышается давление. При увеличении давления происходит нагрев газа до температуры 100° C. Выпускной клапан открывается и выпускает газ наружу.

Нагретый фреон из камеры поступает во внешний теплообменник (конденсатор). По пути следования по конденсатору фреон отдает тепло наружу. В конечной точке конденсатора температура газа уменьшается до 55° C.

А знаете ли Вы, что самые первые холодильники в качестве хладагента использовали диоксид серы? Такие приборы были очень опасны по причине высокой вероятности разгерметизации системы.

В процессе теплопередачи происходит конденсация газа. Фреон из газообразного состояния превращается в жидкость.

Из конденсатора жидкий фреон поступает в фильтр-осушитель. Здесь происходит поглощение влаги специальным сорбентом. Из фильтра газообразный фреон поступает в капиллярную трубку.

Капиллярная трубка играет роль своеобразной пробки (препятствия). На входе в трубку давление газа понижается. Хладагент превращается в жидкость. Из капиллярной трубки фреон поступает на испаритель. При падении давления происходит испарение фреона. Вместе с давлением падает и температура газа. В момент поступления в испаритель температура фреона составляет – 23° С.

Фреон проходит по теплообменнику внутри холодильной камеры. Охлажденный газ снимает тепло с внутренней поверхности трубок испарителя. При отдаче тепла происходит охлаждение внутреннего пространства холодильной камеры.

После испарителя фреон засасывается в компрессор. Замкнутый цикл повторяется.

Основные типы охлаждающих систем

По принципу действия различают следующие типы холодильников:

• компрессионные;
• адсорбционные;
• термоэлектрические;
• пароэжекторные.

В компрессионных агрегатах движение хладагента осуществляется за счет изменения давления в системе. Регулирование давления рабочей жидкости осуществляет компрессор. Охладительные системы с компрессором являются самым распространенным типом охлаждающих устройств.

В абсорбционных установках движение хладагента происходит за счет его нагревания от нагревательной системы. В качестве рабочей смеси используется аммиак. Недостатком системы является высокая опасность и сложность обслуживания. Данный тип бытовых приборов является устаревшим и на сегодняшний день снят с производства.

А знаете ли Вы, что самый первый холодильник был выпущен американской компанией General Electric в далеком 1911 году. Устройство было выполнено из дерева. В качестве хладагента использовался диоксид серы.

Главный принцип действия термоэлектрических холодильников основан на поглощении тепла при взаимодействии двух проводников во время прохождения по ним электрического тока. Данный принцип известен как Эффект Пельтье. Достоинством аппарата является высокая надежность и долговечность. Недостатком является высокая стоимость полупроводниковых систем.

В пароэжекторных установках используется вода. Роль двигательной установки выполняет эжектор. Рабочая жидкость попадает в испаритель. Здесь происходит вскипание жидкости с образованием водяного пара. При теплообразовании температура воды резко снижается.

Охлажденная вода используется для охлаждения продуктов. Водяной пар отводится эжектором на конденсатор. В конденсаторе водяной пар охлаждается, превращается в конденсат и вновь поступает на испаритель. Достоинством таких установок является их простота устройства, безопасность, экологичность. Недостатком пароэжекторной системы является значительный расход воды и электроэнергии на ее нагрев.

Принцип работы абсорбционных холодильников

Работа абсорбционных устройств основана на циркуляции и испарении жидкого хладагента. В качестве хладагента применяется аммиак. Роль абсорбента (поглотителя) выполняет аммиачный раствор на водной основе.

Схема работы абсорбционного устройства

В охлаждающую систему аппарата добавляются водород и хромат натрия. Водород предназначен для регулирования давления системы. Хромат натрия защищает внутренние стенки трубок от коррозии.

А знаете ли Вы, что старые советские холодильники в качестве охлаждающей смеси используют фреон R12 на основе хлора. Главным недостатком является его разрушительное действие на озоновый слой Земли.

При подключении к сети питания в генераторе-кипятильнике происходит нагрев рабочей жидкости. Рабочей смесью выступает водный раствор аммиака. Раствор аммиака находится в специальном резервуаре.

Нагрев хладагента приводит к испарению аммиака. Пары аммиака поступают в конденсатор. Здесь аммиак конденсируется и превращается в жидкость.

Сжиженный аммиак поступает в испаритель. Отсюда жидкий аммиак смешивается с водородом. Разность давлений двух веществ приводит к испарению аммиака. Процесс испарения сопровождается выделением тепла и охлаждением аммиака до -4° С. Вместе с аммиаком происходит охлаждение испарителя.

Охлажденный испаритель забирает тепло окружающего пространства. После испарения аммиак поступает в адсорбер. В адсорбере находится чистая вода. Здесь аммиак смешивается с водой. Аммиачный раствор поступает в резервуар. Раствор аммиака из резервуара поступает в генератор-кипятильник и замкнутый цикл повторяется.

В качестве заменителя аммиака могут использоваться водные растворы ацетона, бромистого лития, ацетилена.

Достоинством абсорбционных приборов является бесшумность работы агрегатов.

Принцип работы саморазмораживающегося холодильника

Процесс разморозки в установках с саморазмораживающейся системой происходит автоматически.

Существуют два типа саморазмораживающихся систем:

1. Капельная.
2. Ветреная (No frost).

В аппаратах с капельной системой испаритель находится на задней стенке аппарата. Во время работы аппарата на задней стенке образуется иней. При оттаивании иней стекает по специальным желобам в нижнюю часть прибора. Нагретый до высокой температуры компрессор испаряет жидкость.

В установках с ветряной системой холодный воздух от испарителя на задней стенке задувается специальным вентилятором внутрь корпуса. Во время цикла оттаивания иней стекает по желобкам в специальное отверстие.

Промышленные холодильники

Промышленные аппараты отличаются от бытовых устройств мощностью установки и размерами охлаждающих камер. Мощность двигателя оборудования достигает нескольких десятков киловатт. Рабочая температура морозильных камер находится в диапазоне от + 5 до – 50° C.

А знаете ли Вы, что самый большой промышленный холодильник занимает 24 км2 площади. Находится этого гигант в Женеве (Швейцария) и служит для научных целей при работе адронного коллайдера.

Промышленные установки предназначены для охлаждения и глубокой заморозки большого количества продуктов. Объем морозильных камер составляет от 5 до 5000 тонн. Используются на заготовительных и перерабатывающих предприятиях.

Принцип работы инверторного холодильника

Инверторные компрессоры предназначены для аккумуляции и преобразования постоянного тока в переменный ток с напряжением 220 В. Принцип работы основан на возможности плавного регулирования оборотов вала двигателя.

Устройство инверторного двигателя

При включении инвертор быстро набирает необходимое число оборотов для создания необходимой температуры внутри корпуса. На момент достижения заданных параметров устройство переходит в режим ожидания. Как только температура внутри корпуса повышается, срабатывает датчик температуры и скорость оборотов двигателя увеличивается.

Устройство термостата холодильника

Терморегулятор предназначен для поддержания заданной температуры внутри системы. Устройство герметично впаяно с одного конца капиллярной трубки. Другим концом капиллярная трубка подсоединяется к испарителю.

Основным элементом устройства терморегулятора любого холодильника является термореле. Конструкция термореле состоит сильфона и силового рычага.

Устройство терморегулятора

Сильфоном называют гофрированную пружину, в кольцах которой находится фреон. В зависимости от температуры фреона, пружина сжимается или растягивается. При понижении температуры хладагента пружина сжимается.

А знаете ли Вы, что современные бытовые холодильники используют фреон R600a на основе изобутана. Этот хладагент не разрушает озоновый слой планеты и не вызывает парниковый эффект.

Под воздействием сжатия рычаг замыкает контакты и подключает компрессор к работе. При повышении температуры происходит растягивание пружины. Силовой рычаг размыкает цепь и мотор выключается.

Холодильник без электричества – правда или вымысел?

Житель Нигерии Мохаммед Ба Абба в 2003 году получил патент на холодильник без электричества. Устройство представляет собой глиняные горшки разной величины. Сосуды сложены друг в друга по принципу русской «матрешки».

Холодильник без электричества

Пространство между горшками заполняют влажным песком. В качестве крышки используется влажная ткань. Под действием жаркого воздуха влага из песка испаряется. Испарение воды приводит к снижению температуры внутри сосудов. Это позволяет длительное время хранить продукты на жарком климате без использования электроэнергии.

Знание устройства и принципа работы холодильника позволит выполнить несложный ремонт устройства своими руками. Если система настроена правильно, значит прибор будет работать долгие годы. При более сложных неисправностях следует обратиться к специалистам сервисных центров.

В однокамерном холодильнике охлаждение холодильной камеры происходит с помощью основного испарителя, который расположен в верхней части холодильного шкафа. Холодный воздух опускается вниз и охлаждает продукты холодильной камеры. Чтобы охлаждение не было очень сильным, под основным испарителем устанавливают поддон с небольшими окошками, через которые холодный воздух поступает в холодильную камеру. Приоткрывая и закрывая окошки можно регулировать температуру в холодильной камере. Морозильная камера в однокамерных холодильниках располагается только в верхней части холодильного шкафа. Как правило испаритель является корпусом морозильной камеры.

схема однокамерного холодильника

Однокамерный холодильник работает следующим образом: мотор-компрессор откачивает пары фреона из испарителя и нагнетает их в конденсатор. Здесь пары охлаждаются, конденсируются и переходят в жидкую фазу. Далее жидкий фреон через фильтр-осушитель и капиллярную трубку направляется в испаритель.

Фильтр-осушитель (осушительный патрон) служит для очистки и осушения проходящего через него хладагента. Он представляет собой цилиндр, заполненный веществом, поглощающим воду (силикагель или цеолит). Выплёскиваясь в каналы испарителя, жидкий фреон вскипает и начинает отбирать тепло с поверхности испарителя, тем самым охлаждая внутренний объём холодильника и продукты, хранящиеся в нем. Пройдя через испаритель, жидкий фреон выкипает, превращаясь в пар, который опять откачивается мотором-компрессором.

Цикл непрерывно повторяется до тех пор, пока температура на поверхности испарителя не достигнет необходимого значения, после чего мотор отключается. Под действием окружающей среды температура в морозильной камере повышается, и мотор включается снова. Таким образом, внутри холодильника поддерживается необходимая температура.

Для предотвращения образования конденсата на поверхности трубопровода всасывания на него по всей его длине припаивается капиллярная трубка. При работе холодильника капиллярная трубка нагревается, нагревая трубопровод всасывания. В современных моделях холодильников капиллярная трубка находится внутри трубопровода всасывания. Поскольку в однокамерных холодильниках чувствительный элемент термостата (сильфонная трубка) крепится на поверхности испарителя и охлаждается и нагревается вместе с испарителем, включение и отключение компрессора осуществляется при достижении необходимой температуры в морозильной камере.

Регулировка температуры (т. е. частоты включения компрессора) повышает (или понижает) температуру одновременно и в морозильной и холодильной камерах. Чтобы охлаждение не было очень сильным, под испарителем (то есть под морозильной камерой) устанавливают поддон с небольшими окошками, через которые холодный воздух поступает в холодильную камеру. Приоткрывая и закрывая эти окошки можно регулировать температуру в холодильной камере. При этом в морозильной камере температура останется прежней.

ДВУХКАМЕРНЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК

устройство двухкамерного холодильника

Двухкамерный холодильник отличается от однокамерного наличием собственного испарителя для холодильной и морозильной камер.

Принцип работы двухкамерного холодильника следующий: жидкий фреон, накачиваемый мотором-компрессором, проходит по конденсатору и капиллярной трубке, попадет в испаритель морозильной камеры, вскипает и, испаряясь, начинает охлаждать поверхность испарителя. При этом испарение жидкого фреона и, соответственно, охлаждение начинается в месте входа капиллярной трубки в испаритель и постепенно продвигается по его каналам к выходу испарителя морозильной камеры (см. рисунок). Пока поверхность испарителя не охладится до минусовой температуры, в испаритель холодильной камеры фреон не поступает. После обмерзания испарителя морозильной камеры жидкий фреон начинает поступать в испаритель холодильной камеры, охлаждает его до температуры -14°С, после чего мотор-компрессор отключается. После отключения мотора воздух в холодильной камере под воздействием окружающей среды постепенно нагревается, от этого нагревается испаритель холодильной камеры. При достижении определннной температуры мотор снова включается.

"Плачущий" испаритель

Так обычно называют испаритель холодильной камеры в двухкамерных холодильниках. Как правило, в холодильной камере достаточно большого объема устанавливается испаритель небольшого размера (в несколько раз меньше, чем в морозильной камере), который обмерзает до температуры минус 14°С за довольно короткое время. После этого чувствительный элемент терморегулятора, закреплённый на поверхности этого испарителя, "даёт команду" на отключение мотора-компрессора. За время работы мотора испаритель успевает охладить объём холодильной камеры до температуры плюс 4°С.

После отключения мотора-компрессора воздух в холодильной камере начинает нагревать поверхность испарителя. Вода, образовавшаяся из растаявшего инея каплями стекает по испарителю в специальный лоток на стенке камеры. Регулируя мощность компрессора можно изменять температуру как в холодильной, так и в морозильной камере.

Если датчик температуры установлен только в холодильной камере, то и температура будет регулироваться по холодильной камере, т.е. при понижении температуры в холодильной камере с +4° до +2°С, температура в морозильной камере тоже понизится на 2°С, например с минус 20°С до минус 22°С.

Если температуру в холодильной камере повысить, то в морозильной камере температура тоже повысится. Отметим, что агрегат холодильника рассчитан таким образом, что даже при минимальном значении терморегулятора температура в морозильной камере не поднимется выше положенной нормы минус 18°С.

ХОЛОДИЛЬНИК С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ КЛАПАНАМИ

Независимая регулировка температуры в холодильной и морозильной камерах возможна в случае, если установлены два независимых компрессора со своими испарителями. Другой вариант - двухконтурная система, в которой предусмотрена возможность независимой работы каждого контура.

Самый простой способ реализации этой идеи - установка клапана, перекрывающего подачу хладагента в испаритель холодильной камеры (серия холодильников Минск 126; 128 и 130). При закрытии клапана хладагент начинает поступать в испаритель по дополнительному капиллярному трубопроводу, который впаян в конденсатор агрегата. Количество подаваемого хладагента уменьшается, в результате чего перестаёт обмерзать испаритель холодильной камеры (из-за уменьшенного количества охлаждающего вещества жидкий хладагент до него просто не доходит, выкипая в испарителе морозильной камеры). Работа клапана связана с показаниями термостата холодильной камеры, что даёт возможность регулирования температуры в холодильной камере отдельно от морозильной. Компрессор в таких холодильниках отключается в соответствии с показаниями термостата, установленного в морозильной камере.

В холодильниках более сложной конструкции могут устанавливаться клапаны, перекрывающие поступление хладагента в испарители камер холодильника поочерёдно, позволяя регулировать температуру в каждой из камер по отдельности. В таких холодильниках управление работой клапанов и мотора-компрессора производит электронный блок. Температура в камерах считывается специальными датчиками, и на основании этой информации, а также на основании датчика температуры окружающей среды происходит регулирование температуры в камерах холодильника.

СУПЕРЗАМОРОЗКА

Режим принудительной заморозки продуктов применяется в морозильниках и двухкамерных холодильниках для замораживания большого количества продуктов. При обычном режиме заморозки замораживаемые продукты, помещённые в морозильную камеру, начинают охлаждаться снаружи и лишь через некоторое время промерзают внутри.

Термостат отслеживает температуру испарителя либо воздуха в морозильной камере, но не температуру замораживаемых продуктов. Поэтому моторкомпрессор отключается при достижении определенной температуры внутри морозильника, а не в тот момент, когда продукты полностью замерзнут. При использовании режима принудительной заморозки, при котором отключается регулятор температуры, и мотор-компрессор будет работать, не выключаясь, пока пользователь самостоятельно не отключит этот режим (или это не сделает автоматика).

Реализация режима суперзаморозки может быть различной:
1. Прямое подключение компрессора к сети в обход датчиков температуры и установка максимально возможного значения температуры на терморегуляторе
2. Включение слабого нагревательного элемента на испарителе в непосредственной близости от датчика температуры. Этот элемент не позволяет датчику охладиться, и компрессор начинает работать не отключаясь. В системах с электронной системой управления активация этого режима осуществляется управляющим процессором. Поскольку в режиме принудительной заморозки мотор-компрессор работает, не выключаясь, необходимо помнить, что такая работа мотора-компрессора более трёх суток может привести к сокращению его ресурса. Надо иметь в виду, что в большинстве моделей при включении режима суперзаморозки температура понижается как в морозильной, так и в холодильной камерах.

СИСТЕМА NO FROST

устройство двухкамерного холодильника системы NO FROST

Холодильники системы NO FROST отличаются от холодильников с обычной системой охлаждения тем, что в морозильной камере они не имеют привычного испарителя в виде металлической полочки или пластины.

Испаритель (он как правило один), который в таких моделях правильнее называть воздухоохладителем, может быть расположен в верхней или нижней части морозильной камеры или за панелью на задней стенке этой камеры, а холодильная камера вообще не имеет своего испарителя. Конструктивно воздухоохладитель в большинстве моделей внешне напоминает автомобильный радиатор. За ним устанавливается вентилятор, который нагнетает воздух из морозильной и холодильной камер.

При прохождении через испаритель воздух охлаждается и по системе каналов направляется на охлаждаемые продукты. При этом 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 ("без инея"), иней всё-таки образуется - просто его не видно, т.к. он образуется на закрытом от глаз испарителе. Периодически, через 8-16 ч, этот иней оттаивается нагревательными элементами, расположенными на испарителе или под ним.

Температура в морозильной камере регулируется путём отключения компрессора при достижении определенной температуры в морозильной камере или в воздушном канале, по которому холодный воздух из морозильной камеры поступает в холодильную.

Температура в холодильной камере регулируется либо специальной заслонкой, установленной в воздушном канале холодильной камеры (заслонка может иметь ручное управление или управляться термостатом), либо путём включения-выключения дополнительного вентилятора, подающего холодный воздух из морозильной камеры в холодильную.

ДВУХКОМПРЕССОРНЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ

В двухкомпрессорных системах в одном холодильном шкафу установлены два отдельных агрегата для каждой из камер, и работают они независимо друг от друга. У каждого агрегата свой термостат, показания которого являются сигналом для отключения соответствующего компрессора. Это все равно, как если бы мы поставили отдельно стоящий холодильник на морозильный шкаф (или наоборот). Температуру, режимы суперзаморозки (суперохлаждения), "отпуск" и т.д. можно включать совершенно независимо.

ОБОГРЕВ ДВЕРНОГО ПРОЁМА

Для предотвращения появления конденсированной влаги на поверхности дверных проёмов применяется их обогрев. 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 плюс 30°С, а внутри морозильной камеры минус 18°С, то образование конденсата на торцах морозильного шкафа в местах прилегания уплотнительной резины практически неизбежно.

В некоторых холодильниках функция 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 являяется энергосберегающей, т. к. обогрев осуществляется электрическими нагревательными элементами. Однако в большинстве современных холодильников обогрев дверного проёма осуществляется за счёт горячего хладагента, нагнетаемого мотором-компрессором в конденсатор холодильного агрегата.

В таких моделях горячий хладагент, нагнетаемый мотором-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.

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 зона свежести выполнена в виде изолированной камеры. Благодаря таким условиям хранения многие продукты сохраняют свою свежесть в среднем в два-три раза дольше, чем в обычном холодильнике. Зона свежести может не иметь собственного испарителя, а охлаждение этой камеры может осуществляться за счёт естественного притока холодного воздуха из расположенной сверху морозильной камеры по небольшому каналу, соединяющему морозильную и нулевую камеры.

В некоторых холодильниках нулевая зона выполнена в виде отдельной пластиковой ёмкости, установленной у плачущего испарителя. Охлаждение этой ёмкости происходит от плачущего испарителя. Гарантированно температура 0°С может быть обеспечена только в том случае, когда нулевая зона представляет собой камеру с отдельным испарителем, либо камеру, в которую порционно подаётся охлаждённый воздух из морозильной камеры (NO FROST), особенно если управление процессами производится электронным блоком.

Первый в мире холодильник появился в Америке, в 1805 году. Однако устройство не было признано, и лишь в начале двадцатого века изобрели прибор, который затем был одним из первых запатентован как холодильник, и положил начало всему холодильному оборудованию. Чтобы охладить предмет до температуры ниже той, которая внешне, требуется искусственное охлаждение с затратой определенного показателя энергии. Для данного метода искусственного охлаждения и изобретены специальные машины, которые отбирают тепло у охлаждаемых объектов и передают его за пределы обрабатываемого пространства. В результате поглощения тепла образовывается холодная среда. Соответственно данного принципа работают все холодильники.

Устройство, состав и принцип работы холодильника, в школе немного изучает предмет физика, вот только не каждый взрослый имеет представление о том, как работает этот аппарат. Анализ и изучение основных технических аспектов даст возможность в быту продлить срок эксплуатации, а так же обезопасить работу обычного холодильного шкафа для дома.

Устройство холодильника проще всего рассматривать на базе прибора компрессионного образца. Ведь сегодня в быту чаще всего используются только такие аппараты.

Вообще холодильные устройства бывают двух типов: абсорбционные и компрессионные. На сегодняшний день более широкое применение имеют, как мы знаем, компрессионные модели холодильников, в которых циркуляция хладагента запускается принудительно, с помощью работы мотора-компрессора.

Обычный холодильник состоит из следующих элементов:

• Компрессора, устройства, которое с помощью поршня толкает хладагент (специальный газ), создавая на разных участках системы различное давление;
• Испарителя, емкости, которая имеет сообщение с компрессором, и в которую попадает уже разжиженный газ, вбирающий тепло внутри холодильной камеры;
• Конденсатора, емкости, где сжатый газ отдает свое тепло окружающему пространству;
• Терморегулирующего вентиля, устройства, которое поддерживает необходимое давление хладагента;
• Хладагента, смеси газов (чаще всего это фреон), которая при воздействии работы компрессора циркулирует поток в системе, отдавая и забирая тепло на разных участках цикла.

Самым важным моментом в работе именно компрессионного агрегата является то, что он не производит холод как таковой, а охлаждает пространство вследствие вбирания тепла внутри устройства, и переправки его наружу. Данную функцию выполняет фреон. Он, попадая в испаритель, состоящий из алюминиевых трубок, а бывает и спаянных между собой пластинок, испаряется и поглощают тепло. В холодильниках старого поколения корпус испарителя является одновременно корпусом морозильной камеры. Поэтому, при размораживании этого пространства нельзя пользоваться острыми вещами для удаления льда. Если вы нечаянно повредите испаритель, весь фреон выветрится. Без него холодильник работать не будет, и потребуется дорогостоящий ремонт.

Как работает холодильник: принцип работы устройства

Под воздействием компрессора испарившиеся пары фреона выходят из испарителя и переходят в пространство конденсатора (систему из трубок, располагающуюся внутри стенок, а так же на задней части устройства). В этом конденсаторе хладагент относительно быстро остывает и постепенно становится жидким. Двигаясь в испаритель, газовая смесь сушится в фильтре-осушителе, а затем проходит сквозь капиллярную трубку. При входе в испаритель, увеличиваясь во внутреннем диаметре трубки давление резко падает, и газ превращается в парообразное состояние. Такой цикл повторяется столько, пока внутри устройства не будет достигнута заданная температура.

Как работает холодильник, должен знать каждый его владелец. Это даст возможность избежать непредвиденных проблем с устройством, и вовремя реагировать на возможные сбои в его работе.

В холодильниках со встроенной системой Ноу Фрост («без инея»), имеется только один испаритель. Он спрятан в морозилке под пластиковой стенкой. От него холод передается с помощью вентилятора. Тот, в свою очередь, расположен за испарителем. Сквозь технологические отверстия поток холодного воздуха попадает в морозильную, а потом и в холодильную камеру. Для того, чтобы оправдать такое название холодильник с системой «no frost» оборудован программой оттаивания. Это значит, что несколько раз в сутки в устройстве срабатывает таймер, который активизирует нагревательный элемент под испарителем. Произведенная жидкость испаряется за пределы холодильника.

Для определения холодопроизводительности, применяются следующие «стандартные» показатели температурного режима:

• Температура кипения хладагента в испарителе должна быть на уровне пятнадцать градусов по Цельсию ниже нуля;
• Конденсация достигается при температуре в пределах минус тридцать градусов соответственно шкалы по Цельсию;
• Всасывание паров хладагента происходит при пятнадцати градусах по Цельсию.

Жидкий хладагент перед регулирующим вентилем имеет температуру 32 градуса по Цельсию.

Схема холодильника: чертеж устройства и рабочий узел

Ни одна хладопроизводящая конструкция не смогла бы работать без правильно разработанной схемы, в которой определены все элементы и последовательность их взаимодействия.

Схема холодильника не является исключением. Только разобравшись досконально в чертежах, вы по-настоящему сможете понять принцип работы холодильного оборудования.

На самом деле процесс охлаждения происходит совсем не так, как мы привыкли считать. Холодильники не производят холод, а поглощают тепло, и из-за этого пространство внутри устройства лишено высоких температур. Схема холодильника включает в себя все элементы устройства, которые участвуют в обеспечении охлаждения воздуха внутри устройства, и последовательность действий данного механизма.

Из изображения на схеме можно понять следующее:

1. Фреон попадает в камеру для испарения, и проходя сквозь нее забирает из холодильного пространства тепло;
2. Хладагент перемещается в компрессор, а тот, в свою очередь, перегоняет его в конденсатор;
3. Проходя сквозь вышеуказанную систему, находящихся в холодильнике фреон, остывает, и превращается в жидкое вещество;
4. Остывавший хладагент попадает в испаритель, и во время прохода в трубку большего диаметра, превращается в газообразную смесь;
5. После этого он вбирает тепло из холодильной камеры вновь.

Данный принцип работы присущ всем холодильным установкам компрессионного типа.

Конденсатор холодильника: какие задачи он выполняет

Хладагент во время работы нагревается, так же как и перед тем, как ему поступить в конденсатор. Однако, после прохождения данного конденсатора хладагент охлаждается. Поэтому, можно сказать, что конденсатор – это трубопровод, который обычно выглядит как змеевик. Именно сюда и поступают пары хладагента. На змеевик могут оказывать влияние многие окружающие факторы, такие, как воздух. В холодильных больших размеров, для этих целей может использоваться вода.

Конденсатор холодильника выполняет роль охлаждения горячих паров хладагента. В маленьких холодильниках этот эффект достигается с помощью воздуха, в больших ему помогает справляться с работой вода.

Почти все холодильники сегодня, например, Самсунг, Атлант или Индезит обладают грамотным составом компонентов. В них встроены надежные конденсаторы. Однако, даже они при неправильном использовании могут выйти из строя. Устранить эту проблему могут только специалисты.

Разновидности конденсаторов в холодильниках:

• Боковой. Данный вид конденсаторов крепиться сбоку устройства и имеет ряд как преимуществ, так и недостатков.
• Конденсатор может находиться в устройстве снизу. Такой тип устройств работает быстрее, но очень быстро засоряется.
• Модели с пластинчатыми ребрами. Они обладают воздушным охлаждением.

Вне зависимости от типа конденсатора, который находится у вашей модели, постарайтесь держать его в порядке для недопущения поломок.

Важная деталь холодильника: испаритель

Продолжая разбираться в том, как устроен холодильник, рассмотрим его одну из главных составляющих – испаритель, или простыми словами – теплообменник.

Испаритель холодильника, в современных моделях который называют плачущий, очень важная и хрупкая деталь. Если по неосторожности вы повредите данный предмет, то восстановить работу холодильного агрегата будет не так уж и просто.

Строение данного прибора способствует передаче тепла от охлаждаемого элемента к испаряющемуся. Принципиальная разница между конденсатором и испарителем в том, что в первом устройстве хладагент выделяет окружающей среде тепло, а второй поглощает его, забирая из охлаждаемой среды.

Испарители в бытовых холодильниках бывают:

• Ребристотрубные;
• Листотрубные.

Изготавливают это важный элемент устройства в основном из стали или алюминия. Правильная работа испарителя – главный залог успеха работы всего прибора.

Принцип работы холодильника (видео)

Назначение бытового однокамерного или двухкамерного холодильника и морозильника, а может и холодильника-рефрижератора – обеспечивать продуктам питания необходимую для длительного их хранения, температуру. Современные холодильники оборудованы компрессором, из-за этого данный вид устройств называют компрессионный. Все составные части агрегата очень важны, поэтому пользоваться данным прибором нужно с осторожностью.

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