Принцип работы холодильника: для новичка

Сложно представить домашний уют современного человека без разнообразной бытовой техники, тем белее без холодильника – агрегата, предназначенного для длительного хранения продуктов. Но, пока вся эта техника функционирует исправно, её пользователя не интересует, как она устроена.

Работа холодильника, будь то простая модель или навороченная, основывается на одном базовом принципе. Зная, как он устроен, проще обеспечить оптимальные условия эксплуатации, продлевая тем самым срок службы. Также эти знания потребуются при возникновении поломки: помогут предотвратить серьезную неисправность или быстро определить место.

Виды и типы бытовых холодильников

В настоящее время существует множество видов и типов холодильного оборудования для дома. Рассмотрим основные их разновидности и особенности.

✍ Однокамерные

Это агрегаты с одной дверцей, за которой расположены морозильная и холодильная камеры. Как правило, это небольшие холодильники, высотой не более 1.5 м и объемом до 250 л. Встречаются модели и без морозильного отсека. Однокамерные модели для большой семьи точно не подойдут.

✍ Двухкамерные

В таких моделях два отделения – холодильное и морозильное, соответственно и дверок две. Чем такие холодильники отличаются от традиционных:

• увеличенным размером морозилки;
• если открывается одна из дверок, к примеру, холодильного отделения, температурный режим в морозилке не нарушается.

Высота двухкамерных агрегатов редко превышает 2.1 м, а полезный объем у них достигает 400 л. В больших семьях чаще всего встречаются именно такие модели.

✍ Трехкамерные

Холодильное оборудование премиум-класса, соответственно, куда дороже в сравнении с обычными агрегатами. Задача третьей камеры – сохранять продукты свежими. Допустим, есть мясо или рыба, и пользователь не хочет, чтобы оно растаяло, так как планирует приготовить в ближайшие 2 – 3 часа. В третьем отделении продукт сохранит свою свежесть, при этом не будет заморожен. Также эту камеру нередко используют для длительного хранения молочных продуктов.

Полезный объем таких моделей может достигать 500 литров и более. Особенностью трехкамерных холодильников является функциональность и стильный дизайн, что оправдывает высокую цену на них.

✍ Side by side

Это агрегаты с распашными дверцами. Стоит отметить, что холодильная и морозильная камеры в них находятся рядом. Разновидностей холодильников этого типа несколько: с 2-мя, 3-мя и большим числом дверей. Что до внутреннего оснащения – оно практически то же, что и у двухкамерного оборудования.

✍ French door

Такие модели встречаются нечасто, и обычно их путают с холодильниками типа «side by side». Визуально агрегат схож с бытовым шкафом, используемым для хранения льда. Дверок три, при это третья выезжает как полка в комоде.

Классификация холодильных установок

✍ Классификация по предназначению

Это наиболее простое деление. Встречается такое оборудование:

• без морозильной камеры. Обычно такие модели берут для офисов или дач. Дома их редко используют, так как без морозилки не получится надолго сохранить мясо, грибы, овощи, ягоды и другие продукты, способные быстро испортиться;
• с морозильной камерой. Наиболее популярные модели, в которых можно хранить что угодно, но в ограниченном объеме. При этом люди, живущие в деревне, отдельно покупают себе холодильник и морозильник – чтобы больше вмещалось (хозяйство обеспечивает продуктами);
• морозильные шкафы. Отдельно стоящая морозилка, используемая для заморозки продуктов;
• морозильный ларец. То же самое, только с большим полезным объемом;
• шкафы для вина. В них хранят алкогольные и безалкогольные напитки.

✍ Классификация по принципу охлаждения

Есть несколько типов агрегатов, которые холодят по-разному:

• компрессионные. Принцип действия основывается на свойствах сжатого газа;
• с вихревым охладителем;
• термоэлектрические. Холодильник оснащен полупроводниковой пластиной, и она то греется, то охлаждается;
• абсорбционные. Хладагентом служит раствор аммиака, проходящий через абсорбционную камеру. За счет этого и создается нужная температура.

✍ Классификация по способу размещения

Варианты:

• напольные. Наиболее популярные агрегаты, разных размеров и объемов;
• встраиваемые. Без внешней декоративной панели. Ее заменяет устройство для крепления фасада;
• настенные. Как правило, агрегаты небольших размеров;
• настольные. Тоже небольшие, так как ставятся на стол.

Устройство холодильника компрессионного типа

Основное звено холодильного оборудования такого типа – компрессор, за счет которого циркулирует хладагент путем преобразования электрической энергии в механическую. Сегодня компрессионные холодильники наиболее популярны, так как продаются по доступной цене, безопасны в эксплуатации и долго служат. Хладагентом обычно служит фреон или изобутан.

Ключевые элементы холодильника: электродвигатель, конденсатор, испаритель, капиллярная трубка, осушительный фильтр и докипатель. Рассмотрим детальнее устройство холодильного оборудования.

✍ Корпус

Основное требование к материалу, из которого делают несущую конструкцию – повышенная жесткость. Если холодильник изготавливается из листовой стали, она должна быть толщиной 0.6 – 1 мм. Но в последнее время производители больше предпочитают ударопрочный пластик, экономя тем самым на дорогостоящем металле. При этом снижается общая масса агрегата, что является плюсом для конечного потребителя.

✍ Дверь

Наружная и внутренняя панель в виде единой конструкции перекрывает проем холодильника. Внутри панели размещен теплоизоляционный материал.

Дверца закрывается на магнитные затворы. Раньше же использовались механические детали куркового типа.

✍ Уплотнители двери

По периметру внутренней панели размещен уплотнительный профиль, обеспечивающий герметичность. Чтобы дверца плотнее прилегала к поверхности корпуса, в профиль вмонтирован магнитный элемент.

Магнитную ленту изготавливают из бария и различных смол, в результате чего достигается необходимая эластичность элемента. В процессе прижатия профиль уплотнителя растягивается. Несмотря на это, дверца открывается без особых усилий.

✍ Внутренние полки и шкафы

Шкафчики, расположенные внутри агрегата, делают из листовой стали, покрытой силикатно-титановой краской, или ударопрочного пластика. Последний успешно переносит механические воздействия и является устойчивым к фреону. Также АБС-пластиком декорируют поверхности.

Морозильную камеру обычно обустраивают с применением алюминия или нержавеющей стали. Стоит заметить, что стальная камера долговечная и отвечающая требованиям гигиены. Но весят они немало, увеличивая общую массу холодильника.

У пластиковых элементов свои преимущества: низкий коэффициент теплопроводности, умеренный вес. Но они недолговечны, и быстро теряют свой изначальный вид. Внутренние стальные детали оказываются куда прочнее.

✍ Компрессор

Компрессор – основной узел холодильника, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости (фреона). Компрессорная установка включает в себя электродвигатель и поршневой цилиндр с прилегающим к нему клапаном, а также прикрепленные к нему медные трубки для подачи и возврата в систему фреона, циркулирующего в системе под определенным давлением. Это давление и создает компрессор.

Функция электромотора – преобразование электрического тока в механическую энергию. Сам мотор состоит из ротора и статора. Статор – корпус с несколькими медными катушками, а ротор – стальной вал, соединенный с поршневой системой электродвигателя.

Когда двигатель подключается к сети питания, в катушках происходит электромагнитная индукция. За счет этого возникает крутящий момент. Под действием центробежных сил ротор начинает вращаться.

Когда ротор двигателя вращается, поршень начинает линейно перемещаться. Его передняя стенка при этом сжимает и разряжает хладагент до рабочего состояния.

В холодильниках, выпускаемых сейчас, двигатель расположен внутри компрессора. Это необходимо, чтобы газ не мог самопроизвольно вытечь.

Электродвигатель, когда работает, заметно вибрирует и, чтобы гасить вибрации, его закрепляют на пружинистую металлическую подвеску. Сама подвеска располагается изнутри или снаружи агрегата.

✍ Конденсатор

Элемент выглядит как змеевидный трубопровод, имеющий диаметр до 5 мм. Его функция – преобразование фреона из газообразного состояния в жидкое и отвод тепла от рабочей жидкости наружу. Чтобы данный процесс был эффективней, металлическую трубку крепят к ребристой поверхности.

Конденсатор установлен сзади холодильного оборудования, на наружной части. Отвод тепла в новых моделях реализуем за счет конвекции.

✍ Испаритель

Принцип действия противоположен конденсатору – хладагент из жидкого превращается в газ, поглощает тепло и выделяет холод. Это требуется для снижения температуры в камерах, за счет чего продукты, хранящиеся в них, и охлаждаются.

Испаритель холодильника

Выглядит деталь как система трубок, соединенных с металлической пластиной. Испаритель закреплен в камере, будучи совмещенным с корпусом или встроен в стенку агрегата.

✍ Капиллярная трубка

Медная капиллярная трубка

Изделие диаметром 1.5–3 мм, расположенное между испарителем и конденсатором. Давление хладагента снижается, когда он проходит через капилляр. Как итог – в один момент фреон начинает кипеть, а после испаряться.

✍ Осушительный фильтр

Осушитель в виде медной трубки диаметром 10–20 мм очищает рабочий газ от влаги. Концы трубки имеют вытянутую форму, при этом впаяны в капилляр и конденсатор.

Фильтр-осушитель

Изнутри трубки находится цеолит – минеральный наполнитель, имеющий высокопористую структуру. С обоих концов трубка перекрыта заграждающими сетками.

В ходе работы холодильника, когда по нему циркулирует хладагент, в газе могут образовываться всевозможные загрязнения. Фильтр-осушитель и очищает его, предотвращая тем самым засорение капиллярной трубки.

✍ Докипатель

Между компрессором и испарителем установлена особая алюминиевая или медная емкость. Она принудительно доводит фреон до кипения, но лишь тот, который не испарился, а остался в жидком состоянии. Без этого элемента компрессор не мог бы нормально работать, так как он способен перекачивать только газообразное вещество (если компрессор всосет немного жидкости, то может выйти из строя).

Обычно докипатель устанавливают в морозильную камеру. Чем это обуславливается: хладагент, вскипая, начинает поглощать тепловую энергию.

✍ Терморегулятор

Это датчик, отслеживающий температуру. Если она повышается выше нормы, терморегулятор замыкает электрическую цепь. Как итог – запускается компрессор, который и охлаждает воздух в камере. Когда температура стабилизируется, цепь размыкается, а вместе с этим отключается компрессор.

✍ Защитное пусковое реле

Обязательный элемент холодильного оборудования. Принцип действия у него следующий:

1. Терморегулятор замыкает электрическую цепь.
2. Срабатывает реле.
3. Запускается мотор компрессора.

Реле пускозащитное РКТ-2 компрессора

Кроме того, устройство своевременно отключает электродвигатель, в результате чего он не перегревается.

Принцип работы двухкамерного холодильника с одним компрессором

Холодильная установка сама по себе не образует холод, она работает как тепловой насос. Если просто, то охлаждение получается в результате передачи тепла из отсека в окружающую среду.

Почему внутри камер понижается температура? Потому что хладагент, используемый в системе и непрерывно циркулирующий по ней, изменяет свое агрегатное состояние. Что происходит в ходе циркуляции:

1. Фреон, попавший в конденсатор, охлаждается и принимает жидкую форму.
2. Холодильный агент расширяется.
3. Образовавшиеся газы испаряются.
4. Хладагент нагревается и сжимается.

Каждый из этих процессов выполняется на конкретном этапе. Начинается все с того, что компрессор выкачивает пары, которые образовались в испарителе. Нагнетательная трубка гонит их к конденсатору, где они охлаждаются и становятся жидкостью.

Далее фильтр очищает фреон, откуда он поступает к капилляру. Там, прежде чем агент попадет в испаритель, снижается его давление.

Впоследствии кипящий фреон преобразуется в пар. Испаритель сделан таким образом, чтобы циркулирующая жидкость полностью испарялась. В ходе парообразования поглощается тепловая энергия, что и приводит к снижению температуры в камерах. Далее хладагент опять поступает к компрессору.

Принцип работы холодильника с одним компрессором

Цикл повторяется раз за разом. Но терморегулятор может его прервать, останавливая тем самым мотор компрессора. Температура внутри камеры со временем повышается и, когда достигает определенного предела, двигатель запускается вновь.

Принцип работы холодильной установки с двумя компрессорами

Обычно два компрессора устанавливают в двухкамерные агрегаты и модели типа side-by-side. При этом в каждом отделении свой мотор, и пользователь может выставлять температуру для каждого. По сути, это два прибора в одном: можно отключить холодильную камеру, а морозилку оставить, и наоборот.

Холодильник с двумя компрессорами довольно экономичен. Многие интересуются, как такое может быть, ведь два мотора должны тянуть больше энергии. Однако, каждый из двух компрессоров менее энергоемок, в сравнении с теми агрегатами, где установлен только один. Кроме того, допустим, в холодильной камере повысилась температура – включится один компрессор, и тот неэнергоемкий. Мотор не будет затрачивать энергию на охлаждение морозилки, которая и так холодная.

УСТРОЙСТВО ДВУХКОМПРЕССОРНОГО ХОЛОДИЛЬНИКА 1 — компрессоры; 2 — нагнетательные трубки; 3 — конденсатор; 4 — фильтры-осушители; 5 — капилярки; 6 — испаритель морозильной камеры; 7 — испаритель холодильной камеры; 8 — всасывающие трубки.

Еще одно преимущество моделей с двумя компрессорами – можно отключить ненужную камеру. Например, человек уезжает в отпуск, и ему нет смысла оставлять продукты в холодильной камере. Все, что нужно, он перекладывает в морозилку и оставляет работать только ее.

Как работает саморазморозка

Автоматическая разморозка реализуется за счет особой технологии, избавляющей от лишнего льда. Такие холодильники экономят время, так как требуют меньше ухода.

Как работает система разморозки: изначально образуется ледяная корочка, далее испаряется конденсат, стекающий по задней стенке агрегата в лоток. Внутри камеры поддерживается влажный холод, необходимый для качественного хранения продуктов.

Есть технология No Frost: это когда холодный воздух циркулирует принудительно. Наледь на стенках при этом не образуется. Рассмотрим детальнее. Внутри корпуса или над морозилкой установлен испаритель, за которым стоят вентиляторы, гонящие воздух в камеры по особым каналам. Излишки влаги оседают на испарителе. Нагнетатель давления периодически отключается, в это время запускается нагреватель, в результате чего устраняется слой инея на компрессоре. Образуется влага, которая выводится в специальную емкость и там испаряется.

Другая технология называется Low Frost. В этом случае контур испарителя размещен по периметру камеры, равномерно ее охлаждая. Преимущество системы: быстрое оттаивание, минимальное образование льда.

Бывает и капельная система охлаждения, довольно простая. Сзади холодильника стоит испаритель – змеевидная трубка, соединенная с радиатором. Когда радиатор работает, он греется, и наледь тает, стекая в резервуар.

Инверторные и обычные холодильники

Как работает классический агрегат понятно – в нем компрессор включается циклично. В инверторных же стоит инвертор – плата импульсного блока питания, от которого и питается компрессор.

Главное преимущество таких моделей – низкий уровень шума. Еще они долговечнее, так как компрессор и прочие узлы часто функционируют в пол силы.

Рассмотрим принцип работы: запускается компрессор – охлаждается камера. Когда температура достигла оптимальных или заданных значений, мотор не отключается, а продолжает работать на оборотах, необходимых для ее поддержания. Стандартный же холодильник всегда работает на максимальной мощности, пока не достигнет нужной температуры в камерах.

То есть инверторные компрессоры характерны непрерывной работой, при этом в процессе его обороты то повышаются, то понижаются. Допустим, если открыть дверцу, температура в камере повысится, а вместе с нею повысятся и обороты компрессора (пока он не обеспечит выставленную температуру).

Заключение

Исправно работающее холодильное оборудование практически не привлекает к себе внимания – охлаждает продукты и хорошо. Но знаниями устройства оборудования и принципом его работы не стоит пренебрегать. Они пригодятся для быстрого определения причины поломки и обнаружения проблемного места, что позволит предотвратить серьезные неисправности.