Принцип работы бытового холодильника

Холодильник относится к крупной бытовой технике для кухни и предназначен для хранения продуктов и готовых блюд. Все холодильные шкафы различаются по внешним характеристикам, а также по техническим параметрам. В данном обзоре мы рассмотрим разновидности холодильных агрегатов, их основные функции и параметры, а также принцип действия каждого из видов.

Как устроен холодильник

Рабочий агрегат устройства включает следующие компоненты:

• компрессор;
• нагнетательный и всасывающий трубопровод;
• конденсатор;
• испаритель;
• капиллярная трубка;
• фильтр-осушитель;
• испаритель;
• хладагент (рабочее вещество).

Основой всей системы является компрессор, он обеспечивает циркуляцию рабочего вещества в устройстве. Конденсатор представляет собой систему трубочек, расположенных на внешней стенке. Он предназначен для отдачи тепла в окружающий воздух. Вторая часть системы трубочек является испарителем. Конденсатор и испаритель разделены фильтром-осушителем и очень тонкой капиллярной трубкой.

Для того чтобы продукты внутри камеры не стали льдом, внутри устанавливается терморегулятор. Он позволяет задать необходимую степень охлаждения.

В качестве хладагента используется фреон, чаще всего вида изобутан (R600a).

Виды и типы холодильников

Рассмотрим разновидности холодильных шкафов, отличающихся по способу установки, типу, компоновке камер, а также существующие группы аппаратов.

Способы установки

Существует два вида аппаратов, различающихся по способу установки:

• отдельностоящие;
• встроенные.

Отличий в части технических характеристик между ними нет, поэтому выбор будет зависеть лишь от личных предпочтений покупателя, а также удобства использования.

Отдельностоящие агрегаты являются самыми распространёнными и выпускаются разных видов и габаритных параметров. Чтобы подключить устройство, нужно выделить отдельную зону в помещении вблизи от розетки, но не ближе, чем полметра от батареи.

Совет:

Важно также соблюдать расстояние до плиты, если у вас установлена индукционная панель.

Встраиваемые аппараты предназначены для монтирования в предметы мебели и позволяют соблюдать единый стиль интерьера. Преимуществом данной разновидности агрегатов является свободное крепление петель и полная интеграция в интерьер, но не стоит забывать о высокой стоимости и необходимости заранее подбирать и изготавливать на заказ мебельного гарнитура.

Типы бытовых холодильников

Способ установки холодильного оборудования связан с его типом. На рынке существует ряд таких категорий: так, холодильники различаются по конструктивным параметрам, взаимному расположению камер и их числу.

Однокамерные

В однокамерных устройствах холодильное и морозильное отделение расположено в одной камере либо морозильника может не быть вовсе. Распространены как небольшие однокамерные модели, так и аппараты привычных размеров. Такие модели отличаются экономным потреблением электроэнергии и доступной стоимостью, и подойдут для небольших семей.

Двухкамерные

В двухкамерных аппаратах морозилка идёт отдельно, она устанавливается сверху или снизу холодильного отделения.

Холодильник с двумя камерами станет подойдёт для больших семей, в которой члены семьи планируют использовать его не только для хранения готовых блюд, но и для заготовки продуктов.

Многокамерные

Главным достоинством многокамерных холодильных шкафов является то, что их конструкция включает 3 раздельных отсека:

• морозильное отделение;
• зона охлаждения;
• «нулевая» камера.

Полезно! Традиционными считаются модели с четырьмя дверями и тремя камерами, большее число отсеков может быть только в устройствах профессионального типа.

Side-by-Side

Холодильники типа Side-by-Side достаточно габаритные и объёмные, и имеют две распашные двери. Морозилка и основной отсек здесь размещён на одном уровне в вертикальном положении. Ширина этих моделей гораздо больше, чем в многокамерных устройствах, поэтому необходимо будет предусмотреть достаточное пространство для размещения.

French-door

Схожими с Side-by-Side по конструкции являются холодильные аппараты French-door: они также имеют распашные двери, и та и другая категории представлены агрегатами премиум-класса, однако главным отличием является расположение камер и их число.

В холодильниках French-door морозильная камера всегда располагается под основным отсеком, она имеет створки, либо выдвижной ящик.

Компоновка камер в современных холодильниках

В агрегатах с двумя раздельными камерами холодильная камера может находиться над морозильной, и наоборот. Рассмотрим особенности обоих типов.

Морозильная камера сверху

Данный вариант установки сейчас не так популярен, как раньше, но не теряет своей актуальности для тех людей, которые чаще пользуются морозилкой. Это удобно, ведь в данном случае не нужно будет постоянно нагибаться, чтобы достать продукты снизу.

Морозильная камера снизу

Привычным для современных моделей является расположение морозилки в нижней части. Она имеет выдвижные ящики для возможности хранить замороженные продукты в раздельном виде. Главное преимущество такой конструкции заключается в максимально удобном использовании основного отсека, поскольку все полки располагаются на уровне тела.

Группы холодильников

В данном случае вопрос заключается в назначении данного устройства: его параметрах, климатическом классе морозилки, имеющихся температурных режимах и функционале. Для того, чтобы привязать холодильник к той или иной группе, необходимо посчитать количество звёздочек/снежинок находится на его корпусе:

• если снежинок нет, то долго хранить продукты будет нельзя;
• при наличии одной звёздочки срок хранения возможен до 3-х недель;
• при наличии двух звёздочек хранить продукты можно до 3-х месяцев;
• три звёздочки означают возможность хранения до 12 месяцев;
• наличие четырёх снежинок говорит о возможности быстрой заморозки для глубокого промерзания малых порций до −18°С всего за сутки.

Функции и возможности холодильников

Перечислим основные функции и возможности, которые могут быть предусмотрены в холодильных аппаратах:

• автономное сохранение льда;
• аккумулятор холода;
• встроенный телевизор, жидкокристаллический дисплей, электронная панель управления;
• диспенсер воды;
• защита от детей;
• различные индикаторы (выключения электрического питания, открытия дверцы, температуры);
• ионизатор;
• льдогенератор;
• размораживание холодильного отделения и морозилки;
• режим «отпуск»;
• суперохлаждение и суперзаморозка;
• режим «шаббат»;
• терморегулятор.

Основные типы охлаждающих систем

К основным типам охлаждающих систем относятся следующие:

• компрессионные;
• абсорбционные;
• термоэлектрические;
• пароэжекторные.

Так, в компрессионных аппаратах хладагент движется за счёт изменения давления в системе, в абсорбционных — за счёт нагревания. Основой функционирования термоэлектрических устройств является принцип поглощения тепла при взаимодействии пары проводников при прохождении по ним электротока (эффект Пельтье), а в пароэжекторных — рабочей средой выступает вода, электродвигателем, при этом, служит эжектор.

Принцип работы

Каждый отдельный вид холодильного агрегата в первую очередь отличается по принципу работы. Рассмотрим более подробно каждый из них.

Абсорбционные холодильники

В абсорбционных холодильниках холод образуется путём циркуляции и испарения хладагента, растворённого в воде. В роли хладагента выступает аммиак, а в роли абсорбента — водный раствор аммиака. Помимо этого, в системе используется водород и инертные газы.

Интересно! В быту абсорбционные агрегаты практически не используются. Чаще всего их используют в местах, где отсутствует постоянное электроснабжение.

В данном случае устройства функционируют на основе энергии от сгорания газа. Также они могут устанавливаться на крупногабаритном холодильном оборудовании промышленного назначения для экономии электроэнергии.

Саморазмораживающийся холодильник

Разморозка в холодильном оборудовании данного типа осуществляется в автоматическом режиме.

Различают два типа саморазмораживающихся систем:

• капельная. В системе первого типа испаритель располагается на задней стенке. При работе на задней стенке формируется иней, который при оттаивании стекает по желобкам вниз. Компрессор, при этом, позволяет жидкости не накапливаться и быстро испаряться.

• ветреная (No frost). В изделиях с No frost воздух от испарителя направляется внутрь корпуса благодаря встроенному вентилятору. При оттаивании образуемая жидкость стекает по желобкам в специально предназначенное для этого отверстие.

Промышленные холодильники

Промышленные холодильные аппараты используются для охлаждения, заморозки, а также хранения продуктов питания в местах их производства (мясокомбинат, молокозавод, птицефабрика). Рабочий диапазон температуры данных моделей находится в пределах от +4 до −40°C. От обычных бытовых промышленные устройства отличаются большими габаритами, количеством этажей и вместительностью.

Инверторный холодильник

Инверторный компрессор это такой же электрический мотор с насосом, однако, частоту вращения его вала можно регулировать. Это обеспечивает его плавную работу. Сначала компрессор запускается и охлаждает камеру до необходимого уровня температуры, а затем работает на её постоянное поддержание, что является большим достоинством устройств данного типа.

Заключение

В завершение обзора хочется добавить, что в наше время на рынке бытовой технике действительно очень много различных моделей холодильников, отличающихся по всем тем параметрам, которые мы сегодня успели рассмотреть.

Поэтому, чтобы ваше устройство смогло служить максимально долго, перед приобретением важно изучить все его эксплуатационные характеристики и особенности работы.

Источник: tehnikoved.ru

Основные элементы холодильника

Ни один холодильник не сможет работать, если в нем отсутствует хотя бы один из основных конструкционных элементов:

• Охладительный агент. В его роли выступает газ, движущийся по замкнутому кругу и переносящий тепло.
• Конденсатор. Устройство, выводящее тепло наружу из холодильной камеры. Представлен в виде решетки на задней части холодильника.
• Компрессор – мотор, нагнетающий давление и заставляющий газ двигаться по замкнутой системе.
• Испаритель – устройство, которое удаляет тепло. В большинстве холодильников в качестве испарителя используется задняя стенка.

Принцип работы компрессионного холодильника

Фреон, применяемый в качестве хладагента, подается на осушающий фильтр, который очистит газ от различных твердых частиц и соберет из него всю лишнюю влагу. Дегидрированный и очищенный фреон затем вытечет по капиллярной трубке, которая представляет собой некую границу, разделяющую зоны с высоким и низким давлением. Поступая из трубки в испаритель, где давление снижается с приблизительно 9 атмосфер до 0,1 атмосферы, фреон закипает из-за теплоты тех продуктов, которые были оставлены в камере для охлаждения. Любая жидкость, закипая, испаряется, и фреон не становится исключением: его пары засасывает компрессор, и весь цикл начинается сначала.

Особое внимание стоит уделить механизмам действия каждого элемента холодильника, ведь именно от них и зависит вся работа холодильной машины. Компрессор включает в себя саму компрессионную установку и небольшой электродвигатель, которые спрятаны в герметичном корпусе. Именно компрессор можно назвать ключевым устройством, обеспечивающим охлаждение, – его постоянная работа по перегонке фреона гарантирует работу всего цикла.

Конденсаторы на холодильник устанавливаются двух типов:

• щитовой или листотрубный, который похож на лист металла с посаженным на него змеевиком;
• ребристотрубный, представляющий собой змеевик с ребрами.

К примеру, Indesit NBS 18 AA является компрессионным холодильником.

Двухкомпрессионный холодильник – просто одна из разновидностей устройств этого типа, то есть обычный холодильник с морозильной камерой. Один из компрессоров работает на охлаждение «морозилки», второй – на холодильную камеру. Благодаря этому температура в каждой камере может регулироваться отдельно. Недостатком такого холодильника будет повышенное потребление им электроэнергии.

Электросистема в компрессионном холодильнике и принцип ее работы

После подключения холодильника к сети ток электричества проходит сквозь замкнутый контакт в терморегуляторе, кнопку заморозки/размораживания, катушку реле пуска и попадает на электродвигатель компрессора. Так как мотор еще не запущен, электроток, протекающий через его обмотку, превышает предельно допустимый в несколько раз, тем самым замыкает контакты и включает «стартер», размыкая контакты реле пуска. После охлаждения испарителя до значения, которое установлено на регуляторе температуры, контакты размыкаются и двигатель прекращает работу. Когда температура в холодильной камере повышается до фиксированного показателя, цикл начинается снова.

В зависимости от конструкции того или иного холодильника электросистема может быть выполнена различным образом: реле защиты и пуска могут быть объединены, кнопка размораживания может полностью отсутствовать, часто добавляются те или иные элементы. Однако данная схема является основой работы устройства компрессорного типа без технологии «no frost». Применяется, к примеру, в холодильнике LG GL-M 492 GQQL.

Принцип работы абсорбционного холодильника

Абсорбция – это процесс поглощения некого вещества другим веществом. Так, влага может вбирать аммиак, из-за чего образуется нашатырь, влагу же вбирает, к примеру, соль. По такому же принципу работают и холодильники абсорбционного типа. Если изначально холодильные установки такого типа появились из-за изучения возможности использования жидкого топлива, с развитием промышленности компрессионные установки практически вытеснили их с рынка. Однако затем появлялись все новые и новые технологии, и сегодня оба принципа работы на равных используются при производстве холодильных машин.

Вместо компрессора на абсорбционных холодильниках используется своего рода «котел», который нагревается из-за воздействия электрического тока. В котле находится аммиак, который превращается в пар из-за нагрева, а соответственно, и повышает давление в устройстве. Под действием простых законов физики пары аммиака движутся к конденсатору, где охлаждаются и снова переходят в жидкое состояние. Сама же схема работы практически идентична схеме компрессионного холодильника. Абсорбционный холодильник работает гораздо тише своего компрессионного «собрата», не зависит от скачков напряжения в сети и не имеет легко выходящих из строя подвижных частей. Но он обладает и своими недостатками: расход электрической энергии несколько повышается, что ведет за собой финансовые затраты.

По этому принципу действия работают холодильники «Морозко».

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.

Источник: holod-remont64.ru

Как устроен компрессорный холодильник

«Атлант», «Стинол», «Индезит» и другие модели оснащаются компрессорами, которые запускают процесс охлаждения в камере.

Основные составляющие части:

• Компрессор (мотор). Бывает инверторным и линейным. Благодаря запуску мотора фреон передвигается по трубкам системы, обеспечивая охлаждение в камерах.
• Конденсатор — это трубки на задней стенке корпуса (в последних моделях может размещаться сбоку). Тепло, которое вырабатывает компрессор во время работы, конденсатор отдает окружающей среде. Так холодильник не перегревается.

Вот почему производители запрещают устанавливать технику возле батарей, радиаторов и печей. Тогда перегрева не избежать, и мотор быстро выйдет из строя.

• Испаритель. Здесь фреон закипает и переходит в газообразное состояние. При этом забирается большое количество тепла, трубки в камере охлаждаются вместе с воздухом в отделении.
• Вентиль для терморегуляции. Поддерживает заданное давление для движения хладагента.
• Хладагент — это газ-фреон или изобутан. Он циркулирует по системе, способствуя охлаждению в камерах.

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.

Однокамерный и двухкамерный холодильник

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.

Как долго работает компрессор

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.

Абсорбционный холодильник

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.

Модели с No Frost и «плачущей» стенкой

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.

Суперзаморозка

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.

Рекомендуется включать режим на срок до 72 часов.

Электронное управление автоматически отключает суперзаморозку, согласно сигналам термоэлектрических датчиков.

Источник: cosmo-frost.ru

История создания[править | править код]

Помещения для хранения продуктов, наполняемые льдом, появились несколько тысяч лет назад. Для императора Нерона слуги заготавливали на замерзших водоемах в горах снег и лёд. В Тёмные века Южная Европа долгое время даже не подозревала, что снег и лёд способны принести пользу в хозяйстве. Знаменитый путешественник и купец Марко Поло после длительного пребывания в Китае написал книгу, в которой описал все достоинства льда и снега.

Начиная с XVIII века ёмкости из фаянса и фарфора заполнялись бутылками с вином, после чего сверху укладывали колотый лёд. Своеобразный холодильник подавали прямо к столу.

В России широко использовались ледники, которые представляли собой сруб, врытый в землю. Набитый большим количеством снега и льда, укрытый толстым настилом, поверх которого была насыпана земля и уложен дёрн, такой ледник позволял хранить длительное время скоропортящиеся продукты.

В 1686 году итальянец Франческо Прокопио открыл в Париже кафе «Прокоп», которое пользовалось популярностью у парижан за счёт того, что в нём продавали замороженные щербеты и мороженое.

В 1803 году американский предприниматель Томас Мур, поставляющий в Вашингтон сливочное масло, представил миру прототип кухонного холодильника, изготовленного своими руками. Не имея возможности доставлять масло к месту назначения специальным транспортом, он разработал, а затем воплотил в жизнь модель, которая позволяла хранить продукты длительное время. Для изготовления рефрижератора, как предприниматель назвал своё изобретение, ему понадобились тонкие листы стали, из которых и была изготовлена ёмкость для масла. Обёрнутая шкурками кролика, ёмкость была помещена в специальную бадью, изготовленную из кедровых клепок, и затем засыпана сверху льдом.

Массово использовались в середине XIX века домашние ледники. Внешне их невозможно было отличить от обычных кухонных шкафов. Кроличьи шкурки для теплоизоляции уже не использовались, вместо них засыпались опилки и пробка. Отсек, который заполнялся льдом, в одних моделях был под камерой для продуктов, а в других над ней. Через кран талая вода сливалась в специальный поддон.

14 июля 1850 года американский врач Джон Гори впервые продемонстрировал процесс получения искусственного льда в созданном им аппарате. В своём изобретении он использовал технологию компрессионного цикла, которая применяется в современных холодильниках, а сам аппарат мог служить одновременно морозильником и кондиционером^[1].

В 1857 году австралиец Джеймс Харрисон стал применять холодильные камеры, работающие с использованием компрессора, в пивоваренной и мясообрабатывающей промышленности.

В 1857 году был создан первый железнодорожный вагон-рефрижератор.

Французский учёный Фердинанд Карре в 1858 году придумал, как за счёт абсорбции аммиака можно получать искусственный холод — придумал первую абсорбционную холодильную машину. Несмотря на то, что его способ был очень удачным, об изобретении забыли на несколько десятилетий.

В 1879 году аристократ из Германии Карл фон Линде изобрёл устройство с компрессором, для работы которого он использовал аммиак. Благодаря его холодильной машине появилась возможность производить лёд в огромном количестве. Данные агрегаты сразу же закупили многие бойни и фабрики, изготавливающие пищевые продукты. Принцип работы представлял собой циркуляцию холодного рассола по системе труб, которая была разветвлена, таким образом помещение, в котором хранились продукты, охлаждалось. Данное изобретение позволило многим предпринимателям открывать холодильные склады больших размеров^[2].

В начале XX века в Москве была открыта фирма, которая предлагала всем желающим агрегат под названием «Эскимо». Данное устройство было изготовлено по принципу, предложенному Фердинандом Карре. При своих больших габаритах, устройство не издавало громкого шума и было универсальным. Для работы необходимы были уголь, дрова, керосин или спирт. Один цикл работы «Эскимо» позволял получить 12 кг льда.

Первый бытовой электрический холодильник был создан в 1913 году. Как и промышленные холодильники, он работал с использованием принципа теплового насоса. В первых бытовых холодильниках в качестве охлаждающей жидкости использовались достаточно токсичные вещества.

В 1926 году Альберт Эйнштейн со своим прежним студентом Лео Силардом предложили вариант конструкции абсорбционного холодильника, именуемого эйнштейновским.

В 1926 году датский инженер Кристиан Стинструп представил миру бесшумный, безвредный и долговечный холодильник, предназначенный именно для дома. Герметичный колпак скрывал как электродвигатель холодильника, так и его компрессор. General Electric приобрела патент на его изобретение.

Первая получившая широкое распространение модель холодильника Monitor-Top была произведена фирмой General Electric в 1927 году. General Electric продала более 1 млн экземпляров Monitor-Top.

С 1930 года в качестве хладагента в бытовых холодильниках применяется фреон. В 1940-е годы в холодильниках появляются морозильные отделения, также возникают обособленные морозильные шкафы. В 1950—1960-е годы на рынок выходят холодильники с функцией размораживания.

В СССР первые образцы бытового компрессионного холодильника производятся в 1937 году. Серийный выпуск холодильников ХТЗ-120 начался в 1939 году на Харьковском тракторном заводе. Ёмкость камеры составляла 120 литров, до начала Великой Отечественной войны выпущено несколько тысяч единиц.

В 1951 году автомобильный завод ЗИС выпустил первую партию знаменитых холодильников «Москва». Холодильники «Москва» отличались высоким качеством изготовления и долговечностью — многие холодильники продолжают работать спустя полвека, однако достигнуто это было ценой высокой трудоёмкости изготовления и расхода большого количества металла^[3].

К 1962 году холодильники имели: в США — 98,3 % семей, в Италии — 20 %, а в СССР — 5,3 % семей^[4].

Типы холодильных агрегатов по принципу действия[править | править код]

• Компрессионный
• Абсорбционный
• Термоэлектрический
• С вихревыми охладителями

Устройство и принцип действия компрессионного холодильника[править | править код]

Теоретической основой, на которой построен принцип работы холодильников, является второе начало термодинамики. Охлаждающее рабочее тело (хладагент) в холодильниках совершает так называемый обратный цикл Карно. При этом основной вклад в передачу теплоты вносит изменение термодинамического состояния хладагента не в цикле Карно, а в фазовых переходах — испарении и конденсации хладагента. В принципе, возможно применение в холодильном цикле только цикла Карно, но при этом для достижения высокой хладопроизводительности потребуется или компрессор, создающий очень высокое давление, или очень большая площадь теплообмена в охлаждающем и нагревающем теплообменниках.

Основными составляющими частями холодильника являются:

• компрессор, создающий необходимую разность давлений;
• испаритель, забирающий тепло из внутреннего объёма холодильника;
• конденсатор, отдающий тепло в окружающую среду;
• терморегулирующий вентиль, поддерживающий разность давлений за счёт дросселирования хладагента;
• хладагент — вещество, переносящее тепло от испарителя к конденсатору.

Компрессор засасывает из испарителя хладагент в виде пара, сжимает его (при этом температура хладагента повышается) и нагнетает в конденсатор, где хладагент конденсируется в жидкость отдавая теплоту конденсации во внешнюю среду.

В бытовых холодильниках используются герметичные поршневые мотор-компрессоры. В таких компрессорах электродвигатель располагается внутри корпуса компрессора, что позволяет предотвратить утечки хладагента через уплотнение вала. Для поглощения вибраций применяется упругая подвеска мотор-компрессора. Подвеска мотор-компрессора может быть наружной, когда на пружинах подвешивается весь корпус мотор-компрессора, или внутренней, когда подвешен только электродвигатель компрессора внутри корпуса.

В современных бытовых холодильниках наружная подвеска не применяется, так как она хуже поглощает вибрации компрессора и сильно шумит. Для смазки трущихся частей компрессора и электродвигателя применяют специальные рефрижераторные масла, обладающие низкой температурой застывания. Масло и хладагент хорошо растворяются друг в друге.

В конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент остывает, отдавая тепло во внешнюю среду, и при этом конденсируется, то есть превращается в жидкость, поступающую в капилляр.

В бытовых холодильниках чаще всего применяются ребристо-трубные конденсаторы, в качестве оребрения применяется стальная проволока или стальной перфорированный лист. Отвод тепла от конденсаторов обычно естественный — за счёт конвекции и теплового излучения, в высокопроизводительных и промышленных холодильниках применяется принудительное охлаждение конденсатора вентиляторным воздухом или водой.

Жидкий хладагент под давлением через дросселирующее отверстие (капилляр или терморегулируемый расширительный вентиль) поступает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, отбираемая теплота расходуется на теплоту кипения жидкости, за счёт чего происходит охлаждение холодильного пространства холодильника, где и находится испаритель.

Испарители бытовых холодильников чаще всего листотрубные, сваренные из пары алюминиевых листов с внутренними каналами для прохождения хладагента. Испаритель морозильной камеры часто и является её корпусом, в то время как испаритель холодильной камеры (в холодильниках с двумя испарителями) располагают на задней стенке камеры.

Таким образом, в конденсаторе хладагент под воздействием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя теплоту, а в испарителе под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газообразное, поглощая теплоту.

Терморегулируемый расширительный вентиль необходим для создания необходимой разности давлений между конденсатором и испарителем, при которой происходит цикл теплопередачи. Он позволяет правильно (наиболее полно) заполнять внутренний объём испарителя кипящим хладагентом. Пропускное сечение вентиля изменяется по мере снижения теплового потока в испарителе, при понижении температуры в холодной камере расход циркулирующего хладагента уменьшается.

В бытовых холодильниках чаще всего вместо терморегулируемого расширительного вентиля используется капилляр. Он не меняет своё сечение, а дросселирует определённое количество хладагента, зависящее от давления на входе и выходе капилляра, его диаметра, длины и типа хладагента.

Большое значение имеет чистота хладагента: вода и примеси могут засорить капилляр или повредить компрессор. Примеси могут образовываться в результате коррозии внутренних стенок трубопроводов холодильника, а влага может попасть при заправке холодильника, либо проникнуть через неплотности (особенно в холодильниках с открытым компрессором). Поэтому при заправке тщательно соблюдается герметичность, перед заправкой хладагентом циркуляционный контур вакуумируется. В каждом холодильнике имеется фильтр-осушитель, который устанавливается перед капилляром.

Обычно также применяется простейший противоточный теплообменник, снижающий температуру жидкого хладагента от конденсатора перед подачей в испаритель. В результате в испаритель поступает уже охлаждённый жидкий хладагент, который затем ещё сильнее охлаждается в испарителе, в то время как хладагент, поступивший из испарителя, подогревается, прежде чем поступить в компрессор и конденсатор. Это позволяет увеличить тепловой КПД и производительность холодильника, а также предотвратить попадание жидкого хладагента в компрессор^[5].

Принцип действия абсорбционного холодильника[править | править код]

Так же, как и в компрессионном, в абсорбционном холодильнике охлаждение рабочей камеры происходит за счёт испарения хладагента (чаще всего аммиака). В отличие от компрессионного холодильника, циркуляция хладагента происходит за счёт его растворения (абсорбции) в жидкости, обычно в воде. В одной единице объёма воды может быть растворено до 1000 ед. объёма аммиака. Насыщенный раствор аммиака из абсорбера поступает в генератор (десорбер), а затем в дефлегматор, где разлагается на аммиак и воду. Газообразный аммиак сжижается в конденсаторе и снова поступает в испаритель, а очищенная от аммиака вода поступает в абсорбер.

Для циркуляции воды в системе могут применяться разнообразные приспособления, например струйные насосы, что позволяет обойтись без движущихся частей. В систему холодильника добавляется также инертный к компонентам системы газ, например водород. В этом случае давление во всей системе почти одинаково, а испарение хладагента происходит за счёт изменения парциального давления.

Помимо аммиака и воды, могут использоваться и другие пары веществ — например, раствор бромистого лития, ацетилен и ацетон. Преимущества абсорбционных холодильников — бесшумность работы, отсутствие движущихся механических частей, возможность работы от нагрева прямым сжиганием топлива, недостатки — плохие удельные показатели хладопроизводительности на единицу объёма, чувствительность к положению в пространстве, а также недолговечность: трубопроводы такого холодильника относительно быстро засоряются продуктами коррозии. Кроме того, холодильный агрегат содержит ядовитый аммиак и горючий водород. Такие холодильники практически не используются в современных квартирах, но распространены в местах, где нет круглосуточного доступа к электричеству: например в домах на колёсах, где они работают от электричества на стоянках в кемпингах, а в пути работают от сжигания природного газа. Кроме того, абсорбционные агрегаты часто используются в промышленных холодильниках в тех случаях, когда более выгодно использовать энергию сгорания газа, а не электричество. Наиболее эффективно их использование в промышленности совместно с когенерационными установками, что позволяет утилизировать избыточное тепло и повысить КПД. В этом случае речь идет о так называемой тригенерации. Помимо этого, абсорбционные машины позволяют использовать сбросное тепло.

Принцип действия термоэлектрического холодильника[править | править код]

В основе работы термоэлектрического холодильника лежит Эффект Пельтье — когда при прохождении тока через контакт двух разнородных проводников в направлении контактной разности потенциалов происходит перенос тепловой энергии так, что один из этих «разнородных» проводников охлаждается, а второй нагревается за счёт тепловой энергии от первого и электрической энергии прошедшего электрического тока. Холодильник на элементах Пельтье бесшумен, надёжен и долговечен, но большого распространения не получил из-за дороговизны охлаждающих термоэлектрических элементов. Ещё одним минусом является зависимость холодопроизводительности от температуры окружающей среды. Тем не менее, сумки-холодильники, небольшие автомобильные холодильники и кулеры питьевой воды часто делаются с охлаждением от элементов Пельтье.^{[источник не указан 150 дней]}

Принцип действия холодильника на вихревых охладителях[править | править код]

Охлаждение осуществляется за счёт расширения предварительно сжатого компрессором воздуха в блоках специальных вихревых охладителей^[что?].^{[источник не указан 150 дней]}

Распространения не получил из-за большой шумности, необходимости подвода сжатого (до 10-20 Атм) воздуха и очень большого его расхода, низкого коэффициента полезного действия. Достоинства — безопасность (так как не используется электричество и нет ни движущихся механических частей, ни опасных химических соединений в конструкции) долговечность, надёжность.

Устройство холодильного шкафа[править | править код]

Теплоизоляция[править | править код]

Стенки холодильного шкафа двойные, промежуток между стенками заполняется теплоизолирующими материалами: минеральной ватой, вспененным полистиролом или полиуретаном. От качества теплоизоляции зависит энергопотребление холодильника.

Полки[править | править код]

Продукты в холодильнике размещают на полках. Полки могут быть решетчатыми, что облегчает циркуляцию воздуха, либо стеклянными, позволяющими изолировать отделения друг от друга.

Дверь[править | править код]

С внутренней стороны двери для экономии места расположены дополнительные полки. На этих полках обычно хранят продукты в бутылках, консервы, а также яйца. Иногда на двери холодильника может располагаться ёмкость для напитков с выведенным на наружную поверхность патрубком с затвором, что позволяет использовать холодильник в качестве кулера. Во многих холодильниках навес двери съёмный, позволяющий выбрать направление открывания двери.

Уплотнитель двери[править | править код]

Для предотвращения попадания тёплого воздуха через щели между корпусом холодильника и дверью служит уплотнитель. Уплотнители современных холодильников оборудованы магнитной вставкой, что позволяет отказаться от механических затворов на двери холодильника.

Циркуляция воздуха в камерах[править | править код]

Холодильники бывают с естественной и искусственной циркуляцией воздуха. В последнем случае часто применяется так называемая технология «No Frost» — когда испаритель отделён от основной камеры и сообщение воздушных потоков между испарителем и камерой осуществляется с помощью вентилятора^[6]. Благодаря этому удаётся избавиться от намерзания «шапки» инея на испарителе благодаря предварительному осушению воздуха, а также оттаиванию инея с испарителя без повышения температуры в камере. В некоторых холодильниках имеются специальные системы контроля за температурой и влажностью.

У некоторых холодильников имеется зона свежести — особая камера, в которой поддерживается температура 0 °C и повышенная влажность, иногда с возможностью регулировки — чтобы предотвратить высыхание помещённых в неё продуктов^{[источник не указан 150 дней]}.

Автоматика и электрооборудование[править | править код]

Терморегулятор[править | править код]

Бытовые холодильники обычно работают циклично, периодически включаясь и выключаясь. Моментами включения и выключения управляет терморегулятор.

Терморегулятор состоит из термодатчика, это может быть механический термодатчик сильфонного типа, либо электронный, и регулятора температуры, который может быть механическим или электронным, работающим по принципу триггера Шмитта.

В механическом терморегуляторе давление газа внутри термодатчика сильфонного типа поступает на пневмомеханический троичный (двухпороговый) компаратор с переключаемым порогом срабатывания.

Пневмомеханический троичный (двухпороговый) компаратор делит весь диапазон входных давлений газа внутри термодатчика сильфонного типа на три поддиапазона: давление включения, давление удержания включенного состояния и давление отключения. Давление удержания является состоянием хранения записанной в механический RS-триггер информации.

Пневмомеханический троичный (двухпороговый) компаратор переключает и механический RS-триггер и порог срабатывания пневмомеханического троичного (двухпорогового) компаратора. Механический RS-триггер управляет электрическим переключателем, контакты которого включают и выключают электродвигатель компрессора.

Таким образом механический терморегулятор является электромеханическим стабилизатором температуры с механическим триггером Шмитта с переключаемым порогом срабатывания и с контактной группой работающей как ключ и работает подобно ключевому стабилизатору напряжения с триггером Шмитта.^{[источник не указан 150 дней]}

Пусковые и защитные реле[править | править код]

Для обеспечения правильного запуска двигателя используются пусковые и защитные реле, которые часто объединяют в один прибор.

Системы оттаивания[править | править код]

Дополнительно холодильники могут оснащаться системами оттаивания, предотвращающими образование инея на испарителе.

Датчики работающие при открывании двери[править | править код]

Для освещения холодильной камеры устанавливаются лампы небольшой мощности, которые включаются при срабатывании датчика открытия двери. Некоторые холодильники оснащены сигнализацией открытия двери, которая срабатывает по таймеру, чтобы предотвратить потери холодного воздуха если дверь холодильника забыли закрыть. В торговых же холодильниках датчик двери является относительным новшеством и служит для блокировки запуска компрессора при открытой двери.

В начале XXI века на рынке появились так называемые интернет-холодильники — холодильники, в корпусе которых расположен также подключенный к интернету компьютер, экран которого выведен на дверцу.^{[источник не указан 150 дней]}

Компоновка[править | править код]

Существует несколько схем компоновки холодильников:

• «европейская». При такой схеме морозильная камера находится снизу, под холодильной камерой;
• «азиатская». При такой схеме морозильная камера, как правило небольших размеров, находится над холодильной камерой;
• «американская» или side-by-side. При этом холодильное и морозильное отделение расположены по всей высоте устройства бок о бок. Объём устройства при этом может достигать 700 литров и более. Европейские производители обычно заказывают холодильники side-by-side у американских компаний.^{[источник не указан 3387 дней]}
• холодильный ларь, или горизонтальная — компоновка, наиболее характерная для морозильников. Такая компоновка позволяет уменьшить утечки холода при открытой крышке — такой морозильник может эксплуатироваться даже без крышки, например в супермаркете. Холодильные лари наиболее распространены в торговле.
• вертикальный торговый холодильник без морозильной камеры. Имеет стеклянную дверь, обычно используется для торговли напитками.

Обозначения[править | править код]

На холодильниках обозначают температурный режим морозильной камеры в виде нескольких снежинок:

• * — температура до −6 °C. Замороженные продукты можно хранить не более недели.
• ** — температура до −12 °C. Замороженные продукты хранятся до месяца.
• *** — температура до −18 °C. Хранение продуктов до 3-х месяцев.
• *(***) — температура −18 °C и ниже, плюс быстрая заморозка свежих продуктов. Хранение продуктов до года.

По уровню потребления электроэнергии холодильники делятся на классы: (самое низкое потребление электроэнергии) A++, A+, A, B, C, D, E, F, G (самое высокое потребление электроэнергии).

Технические характеристики холодильников[править | править код]

• масса, кг;
• количество компрессоров;
• корректированный уровень звуковой мощности (шум), дБ;
• общий объём, л;
• объём морозильной камеры, л;
• температура хранения в морозильной камере, не выше, °С;
• температура хранения в холодильной камере, °С;
• номинальная потребляемая мощность, Вт;
• суточное потребление электроэнергии, кВт*час/сутки;
• годовое потребление электроэнергии, кВт*час/год;
• мощность замораживания, кг/сутки;
• время повышения температуры в морозильной камере до −9 °С при отключении электроэнергии;
• наличие системы автоматического оттаивания;
• наличие зоны свежести.
• тип холодильной установки: пассивная / вентилируемая.

Эксплуатация холодильников[править | править код]

Для сохранения свежести продуктов необходимо соблюдать правила хранения продуктов в холодильнике. Современные холодильники имеют множество камер, предназначенных для хранения различных продуктов: в каждой камере поддерживается температура, оптимальная для того или иного типа продуктов. Но даже в простых холодильниках с естественной циркуляцией воздуха температура на полках различается, поэтому необходимо правильно размещать продукты.

В наиболее холодных (температура около 0 °C) зонах размещают скоропортящиеся продукты: свежее мясо, рыбу и так далее. Готовые блюда (салаты, кисели и т. д.) наоборот нужно хранить в отделениях с более высокой температурой (около +8 °C). Продукты с резким запахом (мясо, рыбу, некоторые фрукты), или продукты, легко впитывающие запахи (молоко, масло) хранят раздельно, желательно в закрытой (но не плотно) таре. Следует вовремя избавляться от испорченных продуктов.

Не следует ставить в холодильник без автоматического оттаивания продукты, температура которых значительно выше комнатной, так как большое выделение пара способствует быстрому нарастанию инея на испарителе, снижению эффективности работы и увеличению расхода электроэнергии. Последнее касается также и холодильников с автоматическим оттаиванием. Размораживать замороженные продукты рекомендуется в холодильной камере: разморозка занимает больше времени, но позволяет сэкономить электроэнергию.

Если холодильник не оснащён системой автооттаивания, его необходимо регулярно выключать для размораживания инея с испарителя. Но даже холодильники с автооттаиванием необходимо регулярно мыть и проветривать, чтобы предотвратить появление неприятного запаха^[7]. При длительном отключении холодильника необходимо открыть дверцу и выложить все продукты. Также для борьбы с неприятным запахом используются различные поглотители запаха. Для этой цели можно также использовать активированный уголь, либо народное средство — несколько ломтей ржаного хлеба.

Согласно европейской статистике, для одного человека оптимален объём холодильника до 150 л, два-четыре человека — 200—280 л, пять и более человек — 300—320 л.

Ссылки[править | править код]

• Холодильник домашний — статья из Большой советской энциклопедии. 
• Холодильник домашний / Руссика. Ру по материалам БСЭ и wikipedia.com
• Обзорная статья по истории холодильников

Источник: ru.wikipedia.org