Как устроен холодильник

Типы оборудования по принципу действияПравить

Основная функция терморегуляторов – поддержание требуемой температуры в камерах холодильника. Его относят к основным узлам системы контролирования температурного режима. Терморегуляторы способны функционировать в заданном диапазоне температур (корректируются котировочными винтами и механическим регулятором).

Когда температура в камере начинает превышать верхнюю заданную границу, реле включает мотор компрессора и наоборот – при понижении температуры оно отключает мотор.

В состав терморегулятора входят электрические контактные подгруппы, управление которыми осуществляет манометрический датчик. Для контроля температуры в камере холодильника, датчик снабжается капиллярной трубкой, часть которой располагается внутри камеры.

В последних моделях холодильников функцию регулирования температуры выполняют электронные системы управления. Контроль над уровнем температуры обеспечивается за счет датчиков-термисторов, способных зависимо от температуры окружающей среды изменять уровень своего внутреннего сопротивления. Точность таких приборов значительно выше, чем стандартных терморегуляторов.

Принцип работы термоэлектрического холодильника

Чтобы снизить температуру в холодильной камере, тепло из нее выкачивается специальной системой. Обеспечивает это известный эффект Пелтье. В холодильниках данного типа установлены термоэлектрические элементы кубической формы, созданные из различных металлов и объединенные электричеством. Когда электроток переходит из одного металла в другой, вместе с ним переходит и тепло. Пластина из алюминия поглощает тепло из продуктов в холодильнике, а кубические элементы передают его в стабилизатор, в свою очередь, рассеивающий его наружу через вентилятор. Большая часть переносных холодильников Nord работает именно по этому принципу.

Каждый из этих типов имеет свои положительные и отрицательные стороны, на учете которых и должен основываться выбор холодильного устройства для домашних или промышленных нужд.

Испаритель холодильника

Основное назначение испарителя – забор тепла из внутреннего пространства холодильника. Внешне он представляет собой трубку, соединенную с металлической пластиной. Испаритель холодильной камеры располагается на ее задней стенке, испаритель морозильной камеры в большинстве случаев совмещается с ее корпусом.

Посредством ТРВ либо капилляра под давлением жидкий хладагент поступает в испаритель. В испарителе давление резко уменьшается, за счет чего происходит испарение жидкости из хладагента. Охлаждение внутреннего пространства холодильника происходит за счет того, что хладагент забирает тепло из внутренних стенок испарителя.

Иными словами, хладагент под влиянием высокого давления в конденсаторе переходит в жидкое состояние (конденсируется) и выделяет тепло. Хладагент вскипает, попадая в испарителе в условия низкого давления. Постепенно поглощая тепловую энергию, он трансформируется в газообразное агрегатное состояние.

Как образуется холод

Принцип работы холодильника основан на том, что хладагент, попадая в испаритель, резко расширяется, переходя в газообразное состояние. Поэтому его температура падает, и он становится холоднее воздуха в камере. В результате температура в ней понижается, а фреон становится теплей.

В отличие от современных холодильников, у которых испаритель изготовлен в виде отдельно расположенных трубок из алюминия или пластин, в старых моделях для этой цели использованы стенки камеры.

Поэтому в процессе размораживания нельзя применять острые предметы для скалывания льда, так как при повреждении стенки произойдёт утечка хладагента. Для восстановления работоспособности агрегата потребуется дорогостоящее заполнение системы циркуляции хладагентом.

Затем газообразный фреон, пройдя через фильтр-осушитель, сжимается компрессором и попадает в охладитель. Остывая, он становится жидким и через капиллярную трубку опять подаётся в испаритель. Повторение циклов происходит до достижения заданной температуры.

Влияние температуры окружающего воздуха

Зная, как работает холодильник, нетрудно догадаться, что ставить его около отопительных приборов нельзя, так как нарушится работа конденсатора. Простейшая логика подсказывает, что холодильник на морозе будет работать лучше. Однако это неверно, так как придётся столкнуться с несколькими проблемами:

• Перестанет работать терморегулятор. В обычных условиях он включает компрессор при повышении температуры в камере. В условиях мороза приток тёплого воздуха извне невозможен.
• Тяжёлый пуск компрессора. Масло в нём на морозе станет вязким и осложнит передвижение поршня.
• Попадание в компрессор влаги. Из-за отсутствия притока тёплого воздуха нарушится функционирование испарителя. В результате поступающие в компрессор пары фреона будут насыщены каплями. При продолжительной работе в таком режиме компрессор прикажет долго жить.

Как работает холодильник

Принцип действия современного оборудования предусматривает выполнение двух основных операций. Они следующие:

• Вывод тепловой энергии, которая исходит от хранящихся продуктов. Корпус создается герметичным, поэтому естественное рассеивание тепла практически не происходит. Если не отводить тепло, то есть вероятность возникновения парникового эффекта.
• Концентрация холода внутри устройства. Для этого снижается температура при применении различных веществ.

Отбор тепла осуществляется за счет хладагента, в качестве которого применяется фреон. Простыми словами, это вещество выступает в качестве расходного материала, который приходится время от времени заменять.

Абсорбционный тип

Для новичка принцип действия рассматриваемого оборудования не прост в понимании. Устройства абсорбционного типа, где вещество циркулирует и испаряется, работают на основе применения аммиака. Ключевые особенности следующие:

• В охлаждающую систему часто добавляется хромат натрия и водород, которые предназначены для регулирования давления.
• При подаче энергии происходит нагрев жидкости.
• При нагреве осуществляется испарение аммиака, конденсат переходит в жидкость.
• На момент испарения происходит снижение температуры до -4°С.

Достоинством подобных устройств является бесшумность работы. Применяемое вещество оказывает негативное воздействие на окружающую среду.

Саморазмораживающийся тип

В подобных холодильниках разморозка проходит в автоматическом режиме. Все устройства разделяют на два основных типа:

• Капельное.
• Ветреное.

Капельные характеризуются тем, что испаритель находится в задней части устройства. На момент работы образуется иней, который при оттаивании стекает вниз по специальным желобам. Компрессор из-за нагрева до высокой температуры испаряет жидкое вещество.

Ветреная установка снабжается специальным элементом, который задувает внутрь корпуса холодный воздух. На момент оттаивания вещество стекает по специальным желобам в приемник.

Промышленные холодильники

Промышленные модели отличаются от бытовых высокой мощностью морозильного узла и большими размерами камеры.

Оборудование рассматриваемой категории предназначено для глубокой заморозки большого количества продуктов. При этом объем камер может составлять от 5 до 5000 т. Устанавливается промышленное оборудование на заготовительных и перерабатывающих предприятиях.

Инверторный тип

Инвертор устанавливается для аккумуляции и преобразования постоянного тока в переменный. Это позволяет проводить плавную регулировку оборотов вала двигателя. Особенности инверторного холодильника заключаются в нижеприведенных моментах:

• При включении устройства в агрегате температура набирается за короткий промежуток времени. Для этого корпус создается с использованием изоляционного материала.
• На момент достижения требуемой температуры устройство переходит в режим ожидания. Это позволяет снизить расходы на электроэнергии и существенно продлить эксплуатационный срок устройства.

При повышении температуры срабатывает датчик, после чего скорость вращения вала повышается до требуемого значения.

Принципиальная электрическая схема холодильника

Современное оборудование снабжается большим количеством элементов, которые применяются для создания электрической схемы. Принципиальная электросхема холодильника представлена:

• Терморегулятором. Этот элемент может быть электрическим или механическим, предназначение заключается в установке требуемой температуры.
• Кнопкой принудительного отключения для оттаивания устройства. Этот элемент выступает в качестве замка, которым можно разорвать сеть.
• Реле тепловой защиты, которая исключает вероятность перегрева. Оно срабатывает в автоматическом режиме.
• Электрический мотор-компрессор. Это устройство является важным конструктивным элементом, который обеспечивает циркуляцию жидкости.
• Пусковое реле. Оно отвечает за подачу энергии.

Сложная электрическая схема холодильника представлена и другими элементами, за счет которых обеспечивается дополнительная функциональность.

Приведенная информация указывает на то, что холодильник представлен сложной системой, которая обеспечивает снижение температуры и ее поддержание на заданном показателе. При этом много внимания уделяется изоляции корпуса, для чего применяются специальные материалы. Некоторые электрические схемы холодильников включают дисплей и электронный блок управления, которые повышают комфорт в применении.

СсылкиПравить

Несмотря на популярность системы no-frost, на рынке вы найдете различные варианты, но все же «традиционные» холодильники.

Холодильники со статическим охлаждением

Статическое охлаждение – популярный метод охлаждения, при котором используются двигатели с отдельными контурами для холодильника и морозильника. Процесс происходит с помощью газа, который охлаждает обе камеры, пока не будет достигнута соответствующая температура. Статический холодильник требует размораживания 1–2 раза в год.

Холодильники со статическим вентиляторным охлаждением

Они работают так же, как статические кулеры, за исключением того, что оснащены вентилятором. Его задача – равномерно распределить холод, чтобы еда могла храниться дольше. Как и статический холодильник, холодильник со статическим вентилятором требует периодического размораживания.

Холодильник с функцией No-Frost

Система, состоящая из испарителя, вентилятора и очистителя воздуха, исключает необходимость размораживания морозильной камеры. Охлаждение осуществляется «всухую», что снижает риск размножения бактерий и плесени. Холодильники No-Frost оснащены так называемыми пищевыми камерами, куда должны быть помещены овощи, фрукты, сыры и мясо, чтобы уберечь их от высыхания.

В нашем интернет-магазине представлен широкий ассортимент холодильников с системой охлаждения No Frost

Физический принцип работы холодильника заключается в том, что теплый воздух заменяется холодным в процессе испарения и конденсации хладагента. Что такое хладагент? Хладагенты используются как в кондиционерах, так и в холодильниках. Они часто находятся в жидком или газообразном состоянии и используются в вашем кухонном холодильнике для создания низкой температуры, при которой продукты остаются свежими.

Холодильник состоит из основных компонентов:

• Компрессор;
• Испаритель;
• Конденсатор;
• Расширительный клапан / капиллярная трубка;
• Фильтр–осушитель;
• Докипатель;
• Датчик температуры / термостат;
• Защитное пусковое реле.

Компрессор – это «сердце» холодильника. Он обеспечивает циркуляцию хладагента по всей системе, увеличивает давление в теплой части контура и нагревает хладагент.

В нашем каталоге представлены как однокомпрессорные холодильники, так и двухкомпрессорные.

Конденсатор находится на задней стенке холодильника. Внутри хладагент охлаждается и конденсируется, то есть превращается из газа обратно в жидкость.

Испаритель расположен внутри холодильника и является той частью, которая охлаждает предметы в холодильнике. Когда хладагент превращается из жидкости в газ в результате испарения, он охлаждает область вокруг себя, создавая подходящую среду для хранения продуктов.

Капиллярная трубка – это тонкий кусок трубки, который служит расширительным устройством. Жидкий хладагент направляется через капиллярную трубку и распыляется в среду низкого давления испарителя.

Термостат контролирует процесс охлаждения, отслеживая температуру, а затем включая и выключая компрессор. Когда датчик определяет, что в холодильнике достаточно холодно, он выключает компрессор. Если он обнаруживает слишком много тепла, он включает компрессор и снова начинает процесс охлаждения.

Весь химико-физический процесс в холодильнике предъявляет очень высокие требования к выбору охлаждающего агента. Это должно быть вещество, которое испаряется при очень низкой температуре и, конечно же, безопасно для человека и окружающей среды. Первоначально использовался аммиак, но он очень токсичен для человека и был исключен из-за его опасности.

Его заменили фреоном, который, как позже выяснилось, вреден для озонового слоя. В настоящее время используются хладагенты, например, изобутан R600a. Следует помнить, что это горючий газ, но в том количестве, которое используется в холодильном оборудовании, не представляет большой опасности.

Инверторные и обычные холодильники

Существует два вида компрессоров – обычные и инверторные. Они отличаются внутренним строением и режимом работы. Раньше все холодильники оснащались линейными, но сейчас популярность набирают инверторные.

Обычный компрессор работает в режиме старт-стоп. Например, когда температура в камере поднялась на 1 градус выше нужной, компрессор включается и холодильник начинает охлаждать. Как только температура достигла нужной, он выключается.

Инверторный компрессор работает постоянно, но с небольшой мощностью. Он поддерживает температуру на заданном уровне. При этом суммарное потребление электроэнергии у него ниже, чем у обычного.

Преимущество линейного компрессора в том, что он не испытывает нагрузок при включении и отключении. Соответственно, его срок службы гораздо выше. Но и стоит инверторное оборудование дороже обычного.

Особенности одно и двухкамерных холодильников

Несмотря на объединяющий их принцип работы — различия всё-таки есть. В большинстве однокамерных холодильников испаритель размещён в морозильном отсеке. В перегородке между ним и остальным объёмом камеры сделаны окна со шторками, которыми регулируется приток холодного воздуха. Надёжно, эффективно и проще некуда!

Двухкамерный холодильник, на котором есть только один компрессор, имеет по испарителю в каждой камере. Поначалу хладагент поступает в испаритель морозилки. После понижения в ней температуры фреон переходит в испаритель холодильной камеры. Когда температура в ней достигает заданного терморегулятором значения, отключается компрессор.

С недавних пор стали популярны модели с двумя компрессорами, каждый из которых предназначен для работы с одной камерой. Это позволяет устанавливать в каждой камере свою температуру. На первый взгляд кажется, что холодильный агрегат с одним компрессором экономичней. Однако это не совсем так, поскольку при необходимости у двухмоторных моделей возможно отключение одной камеры без ущерба для работы другой, что недопустимо у холодильников с одним компрессором.

Некоторые производители вместо второго компрессора применили клапана, управляемые электромагнитными катушками. Они устанавливаются на трубках, через которые фреон поступает в испарители. Это позволяет раздельно устанавливать температуру в камерах и отключать любую их них.

Электрическая схема холодильника Атлант 1709-02, 1700-02.

А1 – блок индикации В4-01-4,8 блок индикации М4-01-4,8, В1 – терморегулятор К-59 L2174, терморегулятор ТАМ 133-1М, EL –лампа освещения холодильной камеры, S1 – выключатель ВМ-4,8 , S2-выключатель, B2- терморегулятор К-56 L1954, терморегулятор Там145-2м-29-2,0-4,8-9-А, R1-нагреватель замораживания HX -01, RH1-тепловое реле компрессора, RA1-пусковое реле компрессора, CO1 – электродвигатель компрессора

Обзор компрессорной техники

Компрессорные холодильники – наиболее распространенный тип оборудования в быту. Они есть почти в каждом доме — потребляют не слишком много энергоресурсов и безопасны в эксплуатации. Самые удачные модели надежных производителей служат своим владельцам более 10 лет. Рассмотрим их строение и принципы, по которым они работают.

Особенности внутреннего устройства

Классический бытовой холодильник – это вертикально ориентированный шкаф, оснащенный одной или двумя дверцами. Его корпус изготавливается из жесткой листовой стали толщиной около 0,6 мм либо прочного пластика, облегчающего вес несущей конструкции.

Для качественной герметизации изделия применяют пасту с высоким содержанием хлорвиниловой смолы. Поверхность грунтуется и покрывается качественной эмалью из краскопультов. В производстве внутренних металлических отделений задействуют так называемый способ штамповки, пластиковые шкафы делают по методу вакуумного формования.

Двери прибора состоят из стальных листов. По краям вставляется плотный резиновый уплотнитель, не пропускающий внешний воздух. В некоторые модификации встраивают магнитные затворы

Между внутренней и наружной стенкой изделия обязательно прокладывают слой теплоизоляции, который защищает камеру от тепла, пытающегося проникнуть из окружающей среды, и предотвращают потерю образующегося внутри холода. Для этих целей хорошо подходит минеральный или стеклянный войлок, пенополистирол, пенополиуретан.

Внутреннее пространство традиционно подразделяется на две функциональные зоны: холодильную и морозильную.

По форме компоновки различают:

• одно-;
• двух-;
• многокамерные приборы.

В отдельный вид выделены агрегаты Side-by-Side, включающие две, три или четыре камеры.

Однокамерные агрегаты снабжены одной дверью. В верхней части оборудования размещен морозильный отсек с собственной дверцей с откидным или открывающимся механизмом, в нижней – холодильный отдел с регулируемыми по высоте полками.

В камерах устанавливается осветительная аппаратура со светодиодом или обычной лампой накаливания для того, чтобы видеть, что, собственно, в холодильнике лежит.

Приборы, сделанные по типу «бок о бок», гораздо объемнее и шире собратьев. Оба отсека в них занимают пространство по всей высоте оборудования. Они расположены параллельно друг другу

В двухкамерных агрегатах внутренние шкафы изолированы и отделены каждый своей дверью. Расположение отделов в них может быть европейским и азиатским. Первый вариант предполагает нижнюю компоновку морозильной камеры, второй – верхнюю.

Составляющие элементы конструкции

Холодильные установки компрессорного типа не производят холод. Они охлаждают объект, вбирая внутреннее тепло и переправляя его наружу.

Процедура образования холода протекает с участием следующих узлов:

• охладительный агент;
• конденсатор;
• испарительный радиатор;
• компрессорный аппарат;
• терморегулирующий вентиль.

В роли хладагента, которым заполняют систему холодильника, выступают различные марки фреона – смеси газов с высоким уровнем текучести и довольно низкими показателями температуры кипения/испарения. Смесь передвигается по замкнутому контуру, перенося тепло по различным участкам цикла.

В большинстве случаев в качестве рабочего элемента для домашних холодильных машин производители применяют Фреон 12. Этот бесцветный газ с едва ощутимым специфическим запахом не ядовит для человека и не влияет на вкус и свойства продуктов, хранящихся в камерах

Компрессор – центральная часть конструкции любого холодильника. Это инверторный или линейный агрегат, провоцирующий принудительную циркуляцию газа в системе, нагнетая давление. Проще говоря, компрессор холодильника сжимает пары фреона и заставляет их двигаться в нужном направлении.

Техника может быть оснащена одним или двумя компрессорами. Вибрации, возникающие при работе, поглощает внешняя либо внутренняя подвеска. В моделях с парой компрессоров за каждую камеру отвечает отдельное устройство.

Классификацией компрессоров предусмотрено два подтипа:

• Динамический. Вынуждает хладагент передвигаться за счет силы движения лопастей центробежного или осевого вентилятора. Имеет простое строение, но из-за низкого КПД и быстрого износа под действием крутящего момента в бытовом оборудовании используется редко.
• Объемный. Сжимает рабочее тело при помощи специального механического устройства, которое запускается электродвигателем. Бывает поршневым и роторным. В основном в холодильниках устанавливаются именно такие компрессоры.

Поршневой аппарат представлен в виде электромотора с вертикальным валом, заключенного в цельный металлический кожух. Когда пусковое реле подсоединяет питание, он активизирует коленчатый вал, а поршень, закрепленный на нем, начинает двигаться.

К работе подключается система открывающихся и закрывающихся клапанов. В итоге фреоновые пары вытягиваются из испарителя и нагнетаются в конденсатор.

При поломках поршневого компрессора ремонт возможен только при условии применения специализированного профессионального оборудования. Любая разборка в бытовой обстановке чревата потерей герметичности и невозможностью дальнейшей эксплуатации

В роторных механизмах необходимое давление поддерживается двумя роторами, движущимися навстречу друг другу. Фреон попадает в верхний карман, расположенный в начале валов, сжимается и выходит через нижнее отверстие небольшого диаметра. Для уменьшения трения в пространство между валами вводится масло.

Конденсаторы выполняются в виде решетки-змеевика, которую закрепляют на задней либо боковой стенке оборудования.

Они имеют разную конструкцию, но всегда отвечают за одну задачу: охлаждение горячих газовых паров до заданных значений температуры путем конденсации вещества и рассеивания тепла в помещении. Бывают щитовыми или ребристо-трубчатыми.

Испаритель состоит из тонкого алюминиевого трубопровода, спаянных стальных пластинок. Он контактирует с внутренними отсеками холодильника, эффективно отводит поглощенное тепло из прибора и существенно понижает температуру в шкафах

Терморегулирующий вентиль нужен для того, чтобы поддерживать давление рабочего тела на определенном уровне. Крупные узлы агрегата связывают между собой системой трубок, образующих герметичное замкнутое кольцо.

Последовательность рабочего цикла

Оптимальная температура для долговременного хранения провизии в компрессионных приборах создается в ходе рабочих циклов, осуществляющихся один за другим.

Протекают они следующим образом:

• при подключении аппарата к электросети запускается компрессор, сжимающий пары фреона, синхронно повышая их давление и температуру;
• под силой действия избыточного давления горячее рабочее тело, находящееся в газовом агрегатном состоянии, попадает в емкость конденсатора;
• передвигаясь по длинной металлической трубке, пар выбрасывает накопленное тепло во внешнюю среду, плавно остывает до комнатных температурных значений и превращается в жидкость;
• жидкое рабочее тело проходит через фильтр-осушитель, поглощающий лишнюю влагу;
• хладагент проникает сквозь узкую капиллярную трубку, на выходе из которой снижается его давление;
• вещество остывает и преобразовывается в газ;
• охлажденный пар добирается до испарителя и, проходя по его каналам, забирает тепло из внутренних отделений холодильного агрегата;
• температура фреона повышается, и он опять отправляется в компрессор.

Если говорить простыми словами о том, как работает компрессорный холодильник, то процесс выглядит так: компрессор перегоняет хладагент по замкнутому кругу. Фреон, в свою очередь, меняет агрегатное состояние благодаря специальным приспособлениям, собирает тепло внутри и переносит его наружу.

Рабочий цикл в системе повторяется до тех пор, пока не будут достигнуты температурные значения, заданные системными программами, и возобновляется вновь, когда фиксируется их повышение

После охлаждения до нужных параметров терморегулятор останавливает мотор, размыкая электрическую цепь.

Когда температура в камерах начинает повышаться, контакты замыкаются вновь, а электродвигатель компрессора приводится в действие защитно-пусковым реле. Именно поэтому в процессе работы холодильника постоянно то появляется, то опять затихает гул мотора.

Устройство термостата холодильника

Оптимальный климат в камере прибора поддерживает термостат. В некоторых моделях его можно найти в небольшой пластиковой коробке, расположенной внутри корпуса. Чтобы увидеть устройство, придется открутить и снять одну из стенок. В новых моделях терморегуляторы размещены снаружи, например, над дверцей.

С одной стороны детали есть трубка, ведущая к испарителю, а с другой — клеммы для присоединения проводов. В случае повышения температуры в камере хладагент расширяется, а давление в трубке увеличивается. В результате замыкаются контакты и запускается компрессор. При снижении температуры происходит обратный процесс — давление снижается, контакты размыкаются и компрессор останавливается. Современные холодильники оборудованы электронным термостатом, состоящим из блока управления с таймером и датчиков.