На чем работают современные холодильники
Что такое No Frost, Frost Free, Direct Cool — полный гайд по функциям холодильника
Содержание
Содержание
Современные холодильники разве что в космос не летают. BioFresh, Multi-AirFlow, FlexiUseBox — что это такое? Непонятные словосочетания путают. В результате, хотели купить холодильник с зоной свежести для хранения охлажденного мяса, а купили с зоной свежести для капусты. Разбираемчя с маркетинговыми названиями и определимся, какие функции холодильника нам нужны.
Системы охлаждения
Статическая система охлаждения
Direct Cool, больше знакомая как «плачущая стенка» или капельная система оттаивания. В основе лежит принцип конденсации. Во время работы компрессора влага намерзает инеем на задней стенке холодильника, за которой находится испаритель. После достижения нужной температуры охлаждение холодильной камеры отключается, задняя стенка оттаивает, конденсат стекает каплями в специальный V-образный желоб и через технологическое отверстие выводится в наружный отсек, где потом испаряется под действием комнатной температуры. За чистотой отверстия необходимо следить. В морозильной камере температура значительно ниже, поэтому задняя стенка не успевает оттаивать, иней копится.
Охлаждение без инея или система No Frost
Frost, Frost, Frost. Зачем столько различных «Frost»? За многими технологиями стоит один и тот же принцип. Отличие лишь в патентах и разных производителях.
No Frost, Free Frost, No Frost Plus, Full No Frost и Total No Frost обозначают один и тот же принцип работы, но по разному распределены по холодильным камерам.
Изначально технология No Frost использовалась только для морозильной камеры. В холодильной камере традиционно оставалась статическая система охлаждения. С появлением Full No Frost возникла необходимость делить модели на полный No Frost и частичный — он же Frost Free.
Frost Free имеет комбинированный принцип работы. В морозильной камере используется No Frost, в холодильной камере — статическая система охлаждения.
Full No Frost (он же Total No Frost) своим действием охватывает и морозильную и холодильную камеры. Испаритель, похожий на автомобильный радиатор, располагается за задней стенкой или над морозильной камерой. Поток воздуха, нагнетаемый вентилятором, циркулирует между пластинами испарителя, охлаждается и распределяется по морозильной камере и выводится через специальный канал в холодильную камеру, а влага намерзает инеем на самом радиаторе.
В холодильниках, с системой Full No Frost внутри холодильной камеры можно увидеть отверстия, которые распределены, как правило, по задней стенке. За счет этого достигается равномерная подача холодного воздуха и исключено появление температурных этажей. Работа любой холодильной системы включает в себя испаритель и закипание хладагента.
В технологии хоть и имеется словосочетание «без инея», но образование инея — неотъемлемая часть процесса охлаждения. Суть (Full) No Frost именно в периодическом включении ТЭН элемента, который плавит намерзающий лед. Если лед не плавить, то скопится снежная шуба на пластинах испарителя, и вентилятор не сможет разгонять холодный воздух с трубок. Конденсат после плавки льда выводится наружу через сливной канал. Из-за расположения отсека испарителя сливной канал труднодоступен и может забиваться со временем.
Внутри холодильной камеры ничего не намораживается и ничего не оттаивает — в ней всегда сухо и чисто. Недостаток может проявляться в излишнем высушивании продуктов из-за сухого микроклимата. Чтобы не допустить такого эффекта, достаточно прятать еду в герметичные упаковки, контейнеры или накрывать пленкой. Холодильники с Full No Frost системой также нужно размораживать и просушивать. Связано это не с излишним образованием инея, а с поддержанием чистоты.
Для Frost Free принцип работы тот же самый. Единственное отличие — в холодильную камеру не идет специальный канал с потоком воздуха, а используется принцип конденсации. В холодильной камере отсутствует сухой микроклимат и присутствует «плачущая стенка». Вентилятор обеспечивает циркуляцию воздуха лишь по морозильной камере. Для такой работы достаточно небольшого вентилятора. За счет этого Frost Free тише в работе, чем Total No Frost.
Минусы системы Total No Frost:
Twin Cooling (Twin Cooling Plus) — это две раздельные системы охлаждения с двумя испарителями для холодильной и морозильной камер. Поддержка влажности осуществляется на оптимальном уровне для хранения овощей и фруктов — около 70 %, тогда как у No Frost уровень влажности
Динамическая система охлаждения
Это та же статическая система с плачущей стенкой и капельным оттаиванием, но со встроенным вентилятором, который решает проблему неравномерного охлаждения и неравномерного распределения влажности, присущую статической системе.
Как отличать системы охлаждения, не заглядывая в техническую документацию холодильника?
Холодильная камера
Если есть V-образный желоб, то в холодильной камере статическая система охлаждения.
Канал на задней стенке говорит о Total No Frost во всем устройстве.
Динамическая система охлаждения — это тандем V-образного желоба и вентилятора внутри холодильной камеры.
Морозильная камера
Достаем все съемные пластиковые полки. Если внутри остались металлические трубки, значит используется статическая система охлаждения.
Вентилятор и радиатор на задней стенке (он может быть открыт либо скрыт) говорит об использовании Frost Free, либо Total No Frost, если в холодильной камере отсутствует V-образный желоб.
У Low Frost моделей в морозильной камере вы не найдете никаких открытых элементов. Испаритель находится внутри самих стенок холодильника.
Расположение морозильной камеры не влияет на равномерность охлаждения продуктов. Каждая система охлаждения представлена моделями как с верхним расположением морозильной камеры, так и с нижним.
Капельную систему оттаивания невозможно реализовать в холодильниках с инверторным компрессором без второго контура охлаждения. Ведь оттаивание задней стенки не произойдет без отключения охлаждения, а, поскольку инверторный компрессор совсем не отключается, то только наличие отдельных испарителей в каждой камере или двух разных компрессоров дает возможность реализовать статическую систему охлаждения в таких холодильниках.
Каждую систему охлаждения объединяет вывод конденсата наружу, где под действием комнатной температуры он испаряется. Для нормального испарения требуется определенный диапазон влажности и температуры окружающей среды. При выборе холодильника важно смотреть, в каких условиях он будет работать, и выбирать устройство, отталкиваясь от климатического класса.
Минимальной нижней границей температуры окружающей среды для корректной работы холодильника считается +10 ºС. Для помещений с отрицательными температурами нужны специальные холодильные устройства. Например, Liebherr использует технологию Frost Protect, которая позволяет использовать приборы в холодное время года в неотапливаемых помещениях.
Системы подачи воздуха
Помимо систем охлаждения есть различные способы подачи воздуха. Для продуктов нужно поддерживать низкотемпературный режим, быстро его восстанавливать после открытия дверей, а также обеспечивать свежесть воздуха. К тому же во всех продуктах питания есть бактерии и важно не допустить их размножения.
Super-X-Flow, AirShower, Multi-Flow, DAC (DynamicAirCooling), Multi-AirFlow, Air Technology Ventilation — все это многопоточные системы подачи воздуха, которые равномерно распределяют низкую температуру по всей камере и создают холодную воздушную завесу при открывании дверцы. Продукты быстро остывают до нужной температуры. Реализация подобных схем позволяет экономить на электроэнергии, а быстро охлажденные продукты дольше остаются свежими.
Гибридная система. Циркуляция воздуха заветривает неупакованные продукты. Гибридная система охлаждает продукты не только потоками гонимого вентилятором воздуха, но и с помощью охлажденной алюминиевой пластины на задней стенке. В этом случае температура распределяется равномерно, и нет необходимости в столь агрессивном обдуве камеры.
Для борьбы с бактериями многие производители используют озон. Озон является сильным окислителем и разлагает имеющиеся в воздухе токсические примеси до простых безопасных соединений и обеззараживает воздух. При применении технологии Active Oxygen внутрь холодильной камеры устанавливается специальное устройство, которое генерирует озон.
Помимо дополнительных устройств внутри камеры есть неочевидные способы борьбы с бактериями и грибками.
Bio Shield — специальные уплотнители, которые обеспечивают биологическую защиту, не собирают влагу, предотвращают появление грибка и нежелательных микробов.
Anti Bacteria — на холодильную камеру наносится специальный слой с защитными свойствами.
Зоны охлаждения
Логичным решением от производителей было разделить холодильник на зоны свежести — разным продуктам нужна разная температура и влажность. Особенно это касается скоропортящихся продуктов. Для сохранения их свежести производители стали оснащать свои холодильники отдельными отсеками с особыми условиями хранения.
Существует более двух десятков торговых названий для зон свежести. Приобретая холодильник, интересуйтесь какая температура и влажность поддерживается в зонах свежести у данной модели. Так для молочных и готовых мясных продуктов подойдет отсек с температурой 2-3°C и 50-55% влажности. Для фруктов, ягод, овощей и зелени при тех же 2-3°C нужна более высокая влажность, а для сырого мяса и рыбы нужна температура 0-1°C.
А вот обозначение SpaseMax не имеет отношения к системе охлаждения, а говорит об использовании производителем технологии, которая позволила сделать стенки холодильника тоньше чем обычно. У такого холодильника внутреннее полезное пространство больше, чем у других агрегатов такого же размера.
На этом словарь холодильников далеко не заканчивается. Современные приборы могут не только качественно охлаждать и замораживать еду, но и готовить холодные напитки со льдом и даже покупать продукты в интернет-магазинах, и для каждой функции есть название. Так что определяйтесь со своими потребностями и возможностями, а, выбирая холодильник, уточняйте, что стоит за очередным торговым названием.
Схема и принцип работы разных холодильников
Домашний уют современного человека невозможно представить без холодильника. Он предназначен для длительного хранения продуктов. По подсчетам ученых, каждый член семьи открывает дверцу до 40 раз в сутки. Мы заглядываем вовнутрь даже не задумываясь, как работает наш холодильник.
В нашей статье мы подробно рассмотрим устройство и принцип действия различных холодильников.
Как устроен холодильник
Любой современный холодильник состоит из следующих основных агрегатов:
Схема работы холодильника
Электродвигатель
Двигатель является основным узлом бытового прибора. Предназначен для циркуляции охлаждающей жидкости (фреона) по трубкам.
Двигатель состоит из двух агрегатов:
Электромотор преобразует электрический ток в механическую энергию. Агрегат состоит из двух частей – ротора и статора.
Корпус статора устроен из нескольких медных катушек. Ротор имеет вид стального вала. Ротор соединен с поршневой системой двигателя.
При подключении двигателя к сети питания в катушках возникает электромагнитная индукция. Она является причиной возникновения крутящего момента. Центробежная сила приводит ротор во вращательное движение.
А знаете ли Вы, что на долю холодильника приходится 10 % всей потребленной электроэнергии. Открытая дверца прибора увеличивает потребление электричества в несколько раз.
При вращении ротора двигателя происходит линейное перемещение поршня. Передняя стенка поршня сжимает и разряжает рабочую жидкость до рабочего состояния.
Положение двигателя холодильника
В современных охлаждающих установках электродвигатель находится внутри компрессора. Такое расположение преграждает газу путь для самопроизвольной утечки.
Для уменьшения вибраций двигатель находится на пружинистой металлической подвеске. Пружина может находится снаружи или внутри устройства. В современных агрегатах пружина находится внутри корпуса двигателя. Это позволяет эффективно гасить вибрации при работе аппарата.
Конденсатор
Представляет собой змеевидный трубопровод диаметром до 5 миллиметров. Предназначен для отвода тепла от рабочей жидкости в окружающую среду. Конденсатор располагается на задней наружной поверхности прибора.
Испаритель
Представляет систему тонких трубок. Предназначен для испарения рабочей жидкости и охлаждения окружающего пространства. Располагается внутри или снаружи морозильника.
Капиллярная трубка
Предназначена для снижения давления газа. Имеет диаметр от 1,5 до 3 миллиметров. Расположена на участке между испарителем и конденсатором.
Фильтр-осушитель
Предназначен для очистки рабочего газа от влаги. Имеет вид медной трубки диаметром от 10 до 20 мм. Концы трубки вытянуты и герметично впаяны с капиллярную трубку и конденсатор.
Внимание! Фильтр-осушитель имеет односторонний принцип работы. Устройство не предназначено для работы на обратном режиме. При неправильной установке фильтра возможен выход установки из строя.
Внутри трубки находится цеолит — минеральный наполнитель с высокопористой структурой. На обоих концах трубки установлены заграждающие сетки.
Докипатель
Представляет собой металлическую емкость. Устанавливается на участке между испарителем и входом компрессора. Предназначен для доведения фреона до кипения с последующим испарением.
Служит защитой двигателя от попадания жидкости. Попадание рабочей жидкости может привести к выходу его из строя.
Как работает холодильник
Главный принцип работы любого холодильника основан на выполнении двух рабочих операций:
Для отбора тепла применяется хладагент под названием фреон. Это газообразное вещество на основе этана, фтора и хлора. Фреон обладает уникальной возможностью переходить из газообразного состояния в жидкое и обратно. Переход из одного состояние в другое происходит при изменении давления.
Работа системы охлаждения заключается в следующем. Компрессор засасывает фреон вовнутрь. Внутри устройства работает электромотор. Двигатель приводит в движение поршень. При движении поршня происходит сжатие газа.
Принципиальная схема работы холодильника
Процесс сжатия газа делится на два этапа. На первом этапе происходит возвратное движение поршня. При смещении поршня открывается впускной клапан. Через открытое отверстие фреон поступает в газовую камеру.
На втором этапе поршень смещается в обратном направлении. При обратном движении поршень сжимает газ. Сжатый фреон давит на пластину выходного клапана. В камере резко повышается давление. При увеличении давления происходит нагрев газа до температуры 100° C. Выпускной клапан открывается и выпускает газ наружу.
Нагретый фреон из камеры поступает во внешний теплообменник (конденсатор). По пути следования по конденсатору фреон отдает тепло наружу. В конечной точке конденсатора температура газа уменьшается до 55° C.
А знаете ли Вы, что самые первые холодильники в качестве хладагента использовали диоксид серы? Такие приборы были очень опасны по причине высокой вероятности разгерметизации системы.
В процессе теплопередачи происходит конденсация газа. Фреон из газообразного состояния превращается в жидкость.
Из конденсатора жидкий фреон поступает в фильтр-осушитель. Здесь происходит поглощение влаги специальным сорбентом. Из фильтра газообразный фреон поступает в капиллярную трубку.
Капиллярная трубка играет роль своеобразной пробки (препятствия). На входе в трубку давление газа понижается. Хладагент превращается в жидкость. Из капиллярной трубки фреон поступает на испаритель. При падении давления происходит испарение фреона. Вместе с давлением падает и температура газа. В момент поступления в испаритель температура фреона составляет – 23° С.
Фреон проходит по теплообменнику внутри холодильной камеры. Охлажденный газ снимает тепло с внутренней поверхности трубок испарителя. При отдаче тепла происходит охлаждение внутреннего пространства холодильной камеры.
После испарителя фреон засасывается в компрессор. Замкнутый цикл повторяется.
Основные типы охлаждающих систем
По принципу действия различают следующие типы холодильников:
В компрессионных агрегатах движение хладагента осуществляется за счет изменения давления в системе. Регулирование давления рабочей жидкости осуществляет компрессор. Охладительные системы с компрессором являются самым распространенным типом охлаждающих устройств.
В абсорбционных установках движение хладагента происходит за счет его нагревания от нагревательной системы. В качестве рабочей смеси используется аммиак. Недостатком системы является высокая опасность и сложность обслуживания. Данный тип бытовых приборов является устаревшим и на сегодняшний день снят с производства.
А знаете ли Вы, что самый первый холодильник был выпущен американской компанией General Electric в далеком 1911 году. Устройство было выполнено из дерева. В качестве хладагента использовался диоксид серы.
Главный принцип действия термоэлектрических холодильников основан на поглощении тепла при взаимодействии двух проводников во время прохождения по ним электрического тока. Данный принцип известен как Эффект Пельтье. Достоинством аппарата является высокая надежность и долговечность. Недостатком является высокая стоимость полупроводниковых систем.
В пароэжекторных установках используется вода. Роль двигательной установки выполняет эжектор. Рабочая жидкость попадает в испаритель. Здесь происходит вскипание жидкости с образованием водяного пара. При теплообразовании температура воды резко снижается.
Охлажденная вода используется для охлаждения продуктов. Водяной пар отводится эжектором на конденсатор. В конденсаторе водяной пар охлаждается, превращается в конденсат и вновь поступает на испаритель. Достоинством таких установок является их простота устройства, безопасность, экологичность. Недостатком пароэжекторной системы является значительный расход воды и электроэнергии на ее нагрев.
Принцип работы абсорбционных холодильников
Работа абсорбционных устройств основана на циркуляции и испарении жидкого хладагента. В качестве хладагента применяется аммиак. Роль абсорбента (поглотителя) выполняет аммиачный раствор на водной основе.
Схема работы абсорбционного устройства
В охлаждающую систему аппарата добавляются водород и хромат натрия. Водород предназначен для регулирования давления системы. Хромат натрия защищает внутренние стенки трубок от коррозии.
А знаете ли Вы, что старые советские холодильники в качестве охлаждающей смеси используют фреон R12 на основе хлора. Главным недостатком является его разрушительное действие на озоновый слой Земли.
При подключении к сети питания в генераторе-кипятильнике происходит нагрев рабочей жидкости. Рабочей смесью выступает водный раствор аммиака. Раствор аммиака находится в специальном резервуаре.
Нагрев хладагента приводит к испарению аммиака. Пары аммиака поступают в конденсатор. Здесь аммиак конденсируется и превращается в жидкость.
Охлажденный испаритель забирает тепло окружающего пространства. После испарения аммиак поступает в адсорбер. В адсорбере находится чистая вода. Здесь аммиак смешивается с водой. Аммиачный раствор поступает в резервуар. Раствор аммиака из резервуара поступает в генератор-кипятильник и замкнутый цикл повторяется.
В качестве заменителя аммиака могут использоваться водные растворы ацетона, бромистого лития, ацетилена.
Достоинством абсорбционных приборов является бесшумность работы агрегатов.
Принцип работы саморазмораживающегося холодильника
Процесс разморозки в установках с саморазмораживающейся системой происходит автоматически.
Существуют два типа саморазмораживающихся систем:
В аппаратах с капельной системой испаритель находится на задней стенке аппарата. Во время работы аппарата на задней стенке образуется иней. При оттаивании иней стекает по специальным желобам в нижнюю часть прибора. Нагретый до высокой температуры компрессор испаряет жидкость.
В установках с ветряной системой холодный воздух от испарителя на задней стенке задувается специальным вентилятором внутрь корпуса. Во время цикла оттаивания иней стекает по желобкам в специальное отверстие.
Промышленные холодильники
Промышленные аппараты отличаются от бытовых устройств мощностью установки и размерами охлаждающих камер. Мощность двигателя оборудования достигает нескольких десятков киловатт. Рабочая температура морозильных камер находится в диапазоне от + 5 до – 50° C.
А знаете ли Вы, что самый большой промышленный холодильник занимает 24 км2 площади. Находится этого гигант в Женеве (Швейцария) и служит для научных целей при работе адронного коллайдера.
Промышленные установки предназначены для охлаждения и глубокой заморозки большого количества продуктов. Объем морозильных камер составляет от 5 до 5000 тонн. Используются на заготовительных и перерабатывающих предприятиях.
Принцип работы инверторного холодильника
Инверторные компрессоры предназначены для аккумуляции и преобразования постоянного тока в переменный ток с напряжением 220 В. Принцип работы основан на возможности плавного регулирования оборотов вала двигателя.
Устройство инверторного двигателя
При включении инвертор быстро набирает необходимое число оборотов для создания необходимой температуры внутри корпуса. На момент достижения заданных параметров устройство переходит в режим ожидания. Как только температура внутри корпуса повышается, срабатывает датчик температуры и скорость оборотов двигателя увеличивается.
Устройство термостата холодильника
Терморегулятор предназначен для поддержания заданной температуры внутри системы. Устройство герметично впаяно с одного конца капиллярной трубки. Другим концом капиллярная трубка подсоединяется к испарителю.
Основным элементом устройства терморегулятора любого холодильника является термореле. Конструкция термореле состоит сильфона и силового рычага.
Сильфоном называют гофрированную пружину, в кольцах которой находится фреон. В зависимости от температуры фреона, пружина сжимается или растягивается. При понижении температуры хладагента пружина сжимается.
А знаете ли Вы, что современные бытовые холодильники используют фреон R600a на основе изобутана. Этот хладагент не разрушает озоновый слой планеты и не вызывает парниковый эффект.
Под воздействием сжатия рычаг замыкает контакты и подключает компрессор к работе. При повышении температуры происходит растягивание пружины. Силовой рычаг размыкает цепь и мотор выключается.
Холодильник без электричества – правда или вымысел?
Житель Нигерии Мохаммед Ба Абба в 2003 году получил патент на холодильник без электричества. Устройство представляет собой глиняные горшки разной величины. Сосуды сложены друг в друга по принципу русской «матрешки».
Холодильник без электричества
Пространство между горшками заполняют влажным песком. В качестве крышки используется влажная ткань. Под действием жаркого воздуха влага из песка испаряется. Испарение воды приводит к снижению температуры внутри сосудов. Это позволяет длительное время хранить продукты на жарком климате без использования электроэнергии.
Знание устройства и принципа работы холодильника позволит выполнить несложный ремонт устройства своими руками. Если система настроена правильно, значит прибор будет работать долгие годы. При более сложных неисправностях следует обратиться к специалистам сервисных центров.