Хозяевам не приходится задумываться об устройстве такого прибора, как холодильник. Главное, чтобы он вырабатывал холод круглый год, не шумел, не ломался, расходовал минимум электричества. Однако многие владельцы и не подозревают, что бытовые холодильники довольно хрупки, несмотря на свой внушительный внешний вид. Возможно, если им узнать принцип работы приборов, то они не допустят распространенных ошибок в ходе их эксплуатации.
Для начала расскажем о том, как именно эти агрегаты работают. Говоря простым языком, объясним, почему в холодильнике холодно даже в самый жаркий день. Постараемся обойтись без сложных технических деталей и ни одной важной мелочи не упустить.
Даже если вы и не знаете, как устроен ваш холодильник, то о такой его составляющей, как хладагент, наверняка слышали. Под этим названием скрываются всевозможные жидкие химические вещества, циркулирующие по трубкам-конденсаторам в ваших холодильниках. По своей роли они – как кровь в кровеносной системе. Самый распространенный хладагент – фреон.
В русскоязычных странах хладагенты часто называют «хладонами», но их качества от этого не изменяются.
Принцип работы примерно такой же, как и у воды в системах отопления. Такой же, но со знаком «минус» – задача фреона не нагреть помещение, а забрать из него тепло. Сперва хладагент под давлением или воздействием тока превращается в газ, нагревается, затем по трубкам циркулирует в стенках холодильника, конденсируясь (становясь жидким). По простейшим законам термодинамики, во время этого процесса происходит отъем тепла из воздуха.
Теперь о самом сложном – принципе действии холодильника. То есть мы поговорим о том, каким образом внутренним камерам бытовых приборов передается холод. Существует три типа конструкций холодильников:
В прошлом выпускались еще и пароэжекторные холодильники, но сегодня это устаревший принцип устройства холодильного оборудования. В то время как у абсорбционных и термоэлектрических моделей чрезвычайно высокое потребление электричества, компрессорные агрегаты экономичны, служат долго, очень легко ремонтируются, к тому же являются самыми дешевыми. Единственный их минус – повышенная шумность.
Обращаться с компрессионными холодильниками нужно осторожно – компрессор чрезвычайно уязвим, может сломаться от сильной встряски, простого наклона, .
Компрессионное устройство холодильника сегодня – это самый массовый вариант. Поэтому этим моделям мы уделим больше всего внимания.
Неизменные составные части бытовых приборов, устроенных по компрессионному принципу, следующие:
– компрессор – самый громоздкий и шумный прибор, создающий давление на хладагент;
– конденсатор – трубопровод в виде сетки на задней стенке холодильника; по нему циркулирует хладагент;
– испаритель – трубопровод с низким давлением; в нем хладагент становится жидким, забирает тепло из атмосферы в камерах и морозильнике.
Также в конструкцию бытовых приборов иногда включают и другое оборудование – фильтры, расширительные вентили и другие необязательные составляющие.
Войдя снова в жидкое состояние, фреон возвращается к компрессору, и цикл повторяется. На одном и том же запасе хладагента холодильник может бесперебойно работать десятилетиями.
О том, как работает современный холодильник, мы рассказали. Теперь перейдем к более понятной рядовому пользователю теме – компоновке, то есть к способам расположения камер.
Компоновка является очень важной частью внутреннего устройства холодильника. Наиболее распространены три подвида:
Американский способ компоновки более подходит для вместительных моделей, вплоть до 700 литров.
Подобное внутреннее устройство имеет большая часть холодильников на рынке. Особенно многочисленны среди них компрессионные модели – до 90% из всех выпущенных в мире.
Теперь вы будете в курсе, каким образом устроены большинство современных холодильников, какими они бывают в зависимости от компоновки.
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:
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
Пока техника исправно функционирует, пользователя не интересует, как она устроена. Знания о том, как работает холодильник, понадобятся, когда возникла поломка: помогут избежать серьезной неисправности или быстро определить место. Правильная эксплуатация также во многом зависит от осведомленности пользователя. В статье рассмотрим устройство бытового холодильника и его работу.
«Атлант», «Стинол», «Индезит» и другие модели оснащаются компрессорами, которые запускают процесс охлаждения в камере.
Основные составляющие части:
Вот почему производители запрещают устанавливать технику возле батарей, радиаторов и печей. Тогда перегрева не избежать, и мотор быстро выйдет из строя .
Важно правильно понимать, как работает техника: она не вырабатывает холод. Воздух охлаждается благодаря отбору тепла и его отдаче окружающему пространству. Фреон проходит в испаритель, поглощает тепло и переходит в парообразное состояние. Двигатель приводит в действие поршень мотора. Последний сжимает фреон и создает давление для его перегонки по системе. Попадая в конденсатор, хладагент остывает (тепло выходит наружу), превращаясь в жидкость.
Чтобы установить нужный температурный режим в камерах, устанавливается терморегулятор. В моделях с электронным управлением (LG, «Самсунг», «Бош») достаточно выставить значения на панели.
Переходя в фильтр-осушитель, хладагент избавляется от влаги и проходит по трубкам капилляра. После чего снова попадает в испаритель. Мотор перегоняет фреон и повторяет цикл, пока в отделении не установится оптимальная температура. Как только это случится, плата управления посылает сигнал пускозащитному реле, которое отключает двигатель.
Несмотря на одинаковое строение, различия в принципе работы все-таки есть. Старые двухкамерные модели оснащены одним испарителем для обеих камер. Поэтому, если при разморозке механически убирать наледь и задеть испаритель, из строя выйдет весь холодильник.
Новый двухкамерный шкаф имеет два отделения, каждый из которых оснащен испарителем. Обе камеры изолированы друг от друга. Обычно в таких случаях морозилка находится снизу, а холодильный отсек - сверху.
Поскольку в холодильнике есть зоны с нулевой температурой (читайте, что такое зона свежести в холодильнике), фреон охлаждается в морозилке до определенного уровня, а затем перемещается в верхнее отделение. Как только показатели достигают нормы, срабатывает терморегулятор, и пусковое реле отключает мотор.
Наиболее востребованы приборы с одим мотором, хотя с двумя компрессорами также набирают популярность. Последние функционируют так же, просто за каждую камеру отвечает отдельный компрессор.
Но не только в двухкамерной технике можно отдельно устанавливать температуру. Есть такие приборы («Минск» 126, 128 и 130), где установлены электромагнитные клапаны. Они перекрывают подачу фреона в отделение холодильника. Исходя из показаний регулятора температуры выполняется охлаждение.
Более сложная конструкция предусматривает размещение специальных датчиков, которые измеряют температуру снаружи и регулируют ее внутри камеры.
Точные показания не указаны в инструкции. Главное, чтобы мощности мотора хватало на нормальную заморозку продукции. Существует общий коэффициент работы: если прибор функционирует 15 минут и 25 минут отдыхает, тогда 15/(15+25) = 0,37.
Если подсчитанные показатели оказались менее 0,2, значит нужно отрегулировать показания термореле. Более 0,6 указывает на нарушение герметичности камеры.
В данной конструкции рабочая жидкость (аммиак) испаряется. Хладагент циркулирует по системе благодаря растворению аммиака в воде. Затем жидкость переходит в десорбер, а потом в дефлегматор, где снова разделяется на воду и аммиак.
Холодильники данного типа редко используются в быту, поскольку в основе ядовитые компоненты.
Техника с системой Ноу Фрост сегодня на пике популярности. Потому что технология позволяет размораживать холодильник раз в год, только чтобы помыть. Особенности функционирования обеспечивают вывод влаги из системы, поэтому в камере не образуется лед и снег.
В морозильном отделении располагается испаритель. Холод, который он вырабатывает, распространяется по холодильному отделению с помощью вентилятора. В камере на уровне полок есть отверстия, куда выходит холодный поток и равномерно распределяется по отсеку.
После цикла работы запускается оттайка. Таймер запускает ТЭН испарителя. Наледь тает, и влага выводится наружу, где испаряется.
«Плачущий испаритель». Название основано на принципе, при котором во время работы компрессора на испарителе образуется наледь. Как только мотор отключается, лед тает, и конденсат стекает в сливное отверстие. Способ оттайки называется капельный.
Функцию также называют «Быстрая заморозка». Она реализована во многих двухкамерных моделях «Хаер», «Бирюса», «Аристон». В электромеханических моделях режим запускается нажатием кнопки или поворотом регулятора. Компрессор начинает безостановочную работу до тех пор, пока продукты полностью не промерзнут как внутри, так и снаружи. После чего функцию нужно отключить.
Электронное управление автоматически отключает суперзаморозку, согласно сигналам термоэлектрических датчиков.
Чтобы самостоятельно отыскать причину неполадки, понадобится знание электрической схемы.
Ток, подающийся на схему, проходит такой путь:
Нерабочая обмотка двигателя пропускает напряжение больше заданного значения. При этом срабатывает пусковое реле, замыкает контакты и запускает обмотку. После достижения нужной температуры, контакты термореле размыкаются, и двигатель останавливает работу мотора.
Теперь вы понимаете устройство холодильника и как он должен работать. Это поможет правильно эксплуатировать прибор и продлить срок его использования.
Чтобы произвести ремонт любой бытовой техники, необходимо знать, как она устроена, дабы не причинить вред устройству в процессе его эксплуатации. В данной статье мы расскажем о том, каков принцип работы и устройство холодильника, и опишем его элементы конструкции.
В современном быту, в основном, эксплуатируются агрегаты, работающие с компрессором, поэтому мы будем рассматривать именно данный принцип действия холодильника. Состоят они из следующих элементов:
Самое важное для понимания того, как работает холодильник, нужно понять факт того, что данный аппарат компрессного типа сам «создает» холод. Он возникает благодаря протекающему процессу внутри системы агрегата – хладагент отдает свое тепло, которое впоследствии выбрасывается во внешнюю среду. Как и говорилось выше, самым распространённым веществом для этого является «Фреон», который применяется в схемах данных холодильников.
Так вот, работа холодильника устроена на циклах, которые протекают следующим образом:
Данный цикл будет повторяться до тех пор, пока в холодильнике не образуется необходимая температура, заданная системной программой. Как только она упадет ниже запрограммированной отметки, цикл вновь возобновится.
Это, пожалуй, самая важная деталь, благодаря которой охлаждающий хладагент циркулирует по системе. В современных холодильниках применяется инверторное управление устройством, тем самым создатели добились продление жизни «двигателя» агрегата.
Для более эффективной функциональности применяют пускозащитное реле, которое направлено на защиту компрессора от перегрева. Оно отвечает за активирующий фактор пусковой обмотки. Так как компрессор имеет несинхронный вид работы, внутри него деталь из металла нагревается по мере работы, когда он достигает определенной температуры, реле произведет отключение системы, дабы предотвратить перегрев.
Единственное, что можно отметить, так это то, что на каждую камеру идет свой испарительный элемент, и эти оба отсека полностью изолированы друг от друга. Сам принцип работы двухкамерного агрегата заключается в том, что фреон, перед тем как поступить в камеру холодильника, сначала остужается испарителем в морозильной камере до определенной отметки, и только после остужения он поступает в вышеуказанный отсек, где забирает тепло, и все происходит по уже описанному выше циклу работы. Как только будет достигнута нужная температура, система останавливает компрессор холодильника.
Сегодня в быту намного чаще применяются двухкамерные агрегаты, в которых применяется один компрессор на всю систему. Однако имеются и двухкомпрессорные агрегаты с каждым отдельным «двигателем» на холодильную и морозильную камеры. Это позволяет выключать отдельный ненужный компрессор в случае необходимости и прекратить работу одной из камер без вреда работоспособности.
Принцип работы в данных агрегатах связан с тем, что они испаряют свою рабочую смесь. Зачастую для этого применяют аммиак. Циркуляция хладагента осуществляется при помощи его растворения в водной среде. После чего данная смесь элементов поступает в систему, и когда она попадет в так называемый дефлегматор, она разделяется на две первоначальные составляющие. Когда после данной реакции, аммиак будет использован, он попадает в конденсатор, где превращается в жидкость, и цикл вновь повторяется.
Однако данные типы холодильников в быту применяются крайне редко, так как сам по себе аммиак является ядовитым. Они используется как альтернативная замена компрессорным агрегатам, если не имеется возможность их установить.
Мы рассказали вам о том, каков принцип работы и устройство холодильника, какие они бывают по типам, и как протекает процесс работы. Данная статья сможет объяснить Вам, как устроен ваш агрегат, и поспособствует пониманию правильной эксплуатации устройства.
Чтобы не растеряться в случае поломки кухонной техники, современной хозяйке приходится разбираться в том, как работает холодильник, микроволновка, плита и другие помощники человека. Назначение холодильного шкафа - сохранение свежести продуктов, поэтому работа его должна быть бесперебойной, ведь вызов мастера для ремонта иногда нельзя осуществить сразу. Понимание принципа действия бытового холодильника способно сэкономить время и деньги, а некоторые поломки можно исправить самостоятельно.
Рис. 1. 1 - испаритель, 2 - конденсатор, 3 - фильтр-осушитель, 4 - капилляр, 5 - компрессор
Рабочий агрегат холодильника состоит из 4 частей:
Настоящее сердце всей системы - компрессор . Он обеспечивает циркуляцию хладагента по множеству тонких трубок, часть из которых можно увидеть на задней внешней стенке холодильного шкафа. Другая часть скрыта под панелью внутри камеры в современных моделях, но в старых рефрижераторах они образуют стенки морозильного отделения либо просто закреплены на потолке камеры. Во время работы компрессор сильно нагревается, как любой двигатель, и должен время от времени отдыхать. Чтобы он не вышел из строя от перегрева, внутри находится реле, которое при достижении определенной температуры двигателя размыкает электрическую цепь. В этот момент компрессор выключается.
Трубочки на внешней стенке холодильника - это конденсатор . Назначение его в том, чтобы отдать тепло в окружающее пространство. Компрессор, перекачивая хладагент, загоняет его в конденсатор под давлением. В результате газообразное вещество (фреон, изобутан) переходит в жидкое состояние и довольно сильно нагревается. Вот эти излишки тепла и должны рассеяться во внешнюю среду, чтобы хладагент сам охладился до комнатной температуры.
В инструкциях к рефрижераторам обычно пишут о том, что их нужно вдали от нагревательных приборов.
Зная о том, как должен работать холодильник, рачительные хозяева постараются обеспечить своему помощнику наилучшие условия для легкого охлаждения компрессора и конденсатора. Это поможет ему прослужить дольше.
Для того, чтобы получить холод в камере, существует другая часть системы трубок, куда сжиженный газ попадает потом. Ее называют испарителем . От конденсатора она отделена фильтром-осушителем и капилляром - очень тонкой трубочкой, которая не пропускает сразу весь сжиженный хладагент, а заставляет компрессор с усилием проталкивать его в испаритель. Попадая туда, небольшие количества фреона моментально вскипают и расширяются, снова переходя в газообразное состояние. Во время этого процесса происходит поглощение большого количества тепла. Трубочки внутри камеры охлаждаются сами и охлаждают воздух в холодильнике. Потом хладагент возвращается в компрессор, и весь цикл начинается сначала.
Чтобы продукты в камере не превратились в лед, внутри нее установлен терморегулятор . Шкала с делениями позволяет установить желаемый уровень охлаждения, и как только нужные показатели будут достигнуты, холодильник отключается.
Охлаждающий агрегат во всех моделях современных рефрижераторов устроен по единому принципу . Но разница в работе разных модификаций все-таки есть. Заключена она в особенностях течения хладагента в холодильниках с одной или двумя камерами.
По описанной выше схеме работает однокамерный холодильный шкаф. Вне зависимости от того, находится ли испаритель прямо в камере, как в старых моделях, спрятан за стенкой при капельной системе, или в модификации , принцип работы одинаков. Но когда над или под охлаждающим отделением расположена морозильная камера, рефрижератору требуется еще один компрессор. Схема работы для морозилки остается прежней.
Охлаждающее отделение, где температура не опускается ниже 0 °C, начинает работать только потом, когда морозильник достаточно охладился и отключился. В этот момент хладагент из системы морозильника начинает поступать в компрессор камеры с плюсовой температурой, и проходит цикл конденсации и испарения уже на этом уровне. Поэтому на вопрос о том, сколько , пока включится охлаждающая камера, точного ответа дать нельзя. Все зависит от объема морозильника и настроек терморегулятора.
Этими словами обозначают одну из функций морозильной камеры в двухкамерных моделях. В зависимости от модификации, холодильник в этом режиме может работать в течение долгого времени, не отключая компрессор. Таким образом достигается ускоренное промораживание большого объема продуктов.
При активации режима быстрой заморозки на панели некоторых камер загораются световые индикаторы, обозначающие, что компрессор включен, и холодильник работает. В этом случае необходимо помнить о том, что автоматического отключения не произойдет, а принудительная работа агрегата в течение длительного времени приводит к сокращению ресурса.
Режим быстрой заморозки не следует включать на срок более 72 часов.
После того, как он будет отключен вручную, индикаторы на панели гаснут, а двигатель компрессора выключается.
Современные модели холодильных шкафов очень разнообразны. Нынешние хозяйки незнакомы с таким видом домашней работы, как . Капельные системы и необмерзающие камеры значительно упростили жизнь человека, но основные принципы работы этих бытовых приборов остались прежними.
