Каков принцип действия холодильной машины, и какие процессы происходят во время её работы. Для конечного потребителя холодильного оборудования, человека, которому необходим искусственный холод на его предприятии, будь это хранение или заморозка продукции, кондиционирование помещения или охлаждение молока, воды и т.д., не обязательно детально знать и понимать теорию фазовых превращений в холодильном оборудовании. Но основные знания в этой сфере помогут ему в правильном выборе необходимого холодильного оборудования и поставщика.

Также посмотрите принцип работы системы охлаждения жидкостей.

Холодильная машина предназначена для забора тепла (энергии) от охлаждаемого тела. Но по закону сохранения энергии, тепло просто так никуда не исчезнет, следовательно, взятую энергию необходимо перенести (отдать).

Процесс охлаждения основан на физическом явлении поглощения тепла при кипении (испарении) жидкости (жидкого хладагента). Компрессор холодильной машины предназначен для отсасывания газа из испарителя и сжатия, нагнетания его в конденсатор. При сжатии и нагревании паров хладагента мы сообщаем им энергию (или тепло), охлаждая и расширяя, мы отбираем энергию. Это основной принцип, на основе которого происходит перенос тепла и работает холодильная установка. В холодильном оборудовании для переноса тепла применяют хладагенты.

Холодильный компрессор 1 отсасывает газообразный хладагент (фреон) из испарителей (теплообменник или возду­хоохладитель) 3, сжимает его и нагнетает в конденсатор 2 (воздушный или водяной). В конденсаторе 2 хладагент конденсируется (охлаждается потоком воздуха от вентилятора или потоком воды) и переходит в жидкое состояние. Из конденсатора 2 жид­кий хладагент (фреон) попадает в ресивер 4, где происходит его накопление. Также ресивер необходим для постоянного поддержания необходимого уровня хладагента. Ресивер оснащен запорными вентилями 19 на входе и выходе. Из ресивера хладагент поступает в фильтр-осушитель 9, где происходит удаление остатков влаги, приме­сей и загрязнений, после этого проходит через смотровое стекло с индикатором влажности 12, соленоид­ный вентиль 7 и дросселируется терморегулирующим вентилем 17 в испаритель 3.

Терморегулирующий вентиль применяется для регулирования подачи хладагента в испаритель

В испарителе хладагент кипит, забирая тепло от объекта охлаждения. Пары хладагента из испа­рителя через фильтр на всасывающей магистрали 11, где происходит очис­тка их от загрязнений, и отделитель жидкости 5 поступают в компрессор 1. Затем цикл работы холо­дильной машины повторяется.

Отделитель жидкости 5 предотвращает попадание жидкого хладагента в компрессор.

Для обеспечения гарантированного возврата масла в картер компрес­сора на выходе из компрессора устанавливаться маслоотделитель 6. При этом масло через запорный вентиль 24, фильтр 10 и смотровое стекло 13 по линии возврата масла поступает в компрессор.

Виброизоляторы 25, 26 на всасывающей и нагнетательной магистралях обес­печивают гашение вибраций при работе компрессора и препятствуют их распространению по холо­дильному контуру.

Компрессор оснащён картерным нагревателем 21 и двумя запорными вентилями 20.

Картерный нагреватель 21 необходим для выпаривания хладагента из масла, предотвращения конденсации хладагента в картере компрессора во время его стоянки и поддержания необходи­мой температуры масла.

В холодильных машинах с полугерметичными поршневыми компрессорами, у которых в системе смазки используется масляный насос, применяется реле контроля давления масла 18. Это реле предназначено для аварийного отключения компрессора в случае снижения давления масла в системе смазки.

В случае установки агрегата на улице он должен быть допол­нительно укомплектован гидравлическим регулятором давления конденсации, для обеспечения стабильной работы в зимних условиях и поддержания необходимого давления конденсации в холодное время года.

Реле высокого давления 14 управляют включением/выключением вентиляторов конденсатора, для поддержания необходимого давления конденсации.

Устройство компрессионного холодильника

В составе холодильников компрессионного типа присутствует компрессор, способствующий циркуляции хладагента путем преобразования электрической энергии в механическую. В данный момент такие холодильные аппараты пользуются наибольшей популярностью. Они отличаются сравнительно невысокой ценой, безопасностью в эксплуатации и долговечностью. В роли хладагента обычно используются фреоны либо изобутан.

К основным элементам, составляющим холодильник, относятся компрессор, испаритель, конденсатор, датчик-реле температуры, терморегулирующий вентиль, хладагент, пусковое и тепловое реле, электронный блок управления.

Электронный блок управления

В различных моделях холодильников комплектация, расположение и внешний вид электронного модуля может отличаться. В большинстве случаев он состоит из четырех элементов – платы управления (на ней располагается микропроцессор), индикации, кабеля, соединяющего платы между собой (10-ти или 20-ти канального), температурных датчиков.

Главным элементом электронного блока управления является микропроцессор. Именно он выполняет управление над всеми узлами холодильника. Данный ремонт холодильника лучше доверить мастеру.

Режим быстрой заморозки

Этой функцией обладает, например, холодильник Атлант и многие другие двухкамерные модели. Чтобы обеспечить быстрое замораживание продуктов, в этом режиме компрессор холодильника работает непрерывно, пока не будет нажата кнопка отключения функции. В моделях с электронным управлением отключение производится автоматически. Не рекомендуется пользоваться этим режимом более 3 суток.

Особенности устройства и работы холодильников с системой NO Frost

Главным недостатком обычных бытовых холодильников считается регулярное замерзание влаги, которая попадает в камеру и остается на стенках испарителя. В результате образовавшийся иней препятствует охлаждению воздуха внутри камеры. Нарушается нормальный процесс охлаждения.

Фреон продолжает циркулировать в системе, однако снижается его способность поглощать тепловую энергию.

При появлении в морозильной камере толстого слоя снежной шубы пользователь сталкивается сразу с двумя проблемами:

1. Находящиеся внутри продукты питания подвергаются меньшему охлаждению.

2. Двигатель компрессора испытывает повышенную нагрузку, так как вынужден работать непрерывно, поскольку терморегулятор не срабатывает в условиях повышенной температуры. В данном случае детали механизма изнашиваются значительно быстрее.

Именно поэтому при эксплуатации холодильников, оснащенных капельными испарителями, приходится периодически прибегать к их принудительному размораживанию.

При использовании системы No Frost замерзание влаги не происходит. Соответственно, схема работы холодильника данного типа не предполагает регулярных разморозок.

Система No Frost состоит из:

  • электрического ТЭНа;
  • встроенного в конструкцию таймера;
  • вентилятора, способствующего поглощению тепла;
  • специальных трубок, посредством которых осуществляется отвод талой воды.

Размещенный в морозильной камере испаритель представляет собой достаточно компактный радиатор, который может быть установлен практически в любом месте. Для более эффективного поглощения образующейся внутри морозильника тепловой энергии задействован вентилятор.

Вентилятор системы No Frost.

Находясь непосредственно за испарителем, он обеспечивает постоянное движение воздуха в необходимом направлении. Таким образом, продукты питания пребывают под постоянным воздействием воздушного потока, благодаря чему идеально охлаждаются.

В то же время на стенках испарителя скапливается конденсат, в результате чего постепенно происходит образование инея. Однако за счет таймера, которым оснащена система No Frost, в определенный момент запускается ТЭН и происходит процесс оттаивания.

При включенном ТЭНе слой снежной шубы заметно уменьшается, а оттаявшая вода перемещается по трубкам, заполняя поддон, расположенный вне холодильной камеры. В дальнейшем происходит естественное испарение влаги, которая поступает в воздух помещения.

Преимущественно устройство холодильника бытового назначения предполагает наличие системы No Frost исключительно для морозильника.

Но существуют также современные модели, в которых она установлена, в том числе, в холодильной камере.

Такие приборы гораздо меньше нуждаются в систематическом уходе. Единственным неудобством, связанным с их эксплуатацией, можно считать достаточно быстрое высыхание находящихся в камере продуктов питания.

Это связано как с непрерывной циркуляцией воздуха в системе, так и с практически непрекращающимся процессом выведения избытков влаги.

Как устроен холодильник

Любой современный холодильник состоит из следующих основных агрегатов:

  1. Двигатель.
  2. Конденсатор.
  3. Испаритель.
  4. Капиллярная трубка.
  5. Осушительный фильтр.
  6. Докипатель.

Схема работы холодильника

Электродвигатель

Двигатель является основным узлом бытового прибора. Предназначен для циркуляции охлаждающей жидкости (фреона) по трубкам.

Двигатель состоит из двух агрегатов:

  • электромотор;
  • компрессор.

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.

Устройство компрессора

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.

Фильтр-осушитель

Со стороны конденсатора установлена металлическая сеточка с размерами ячеек до 2 мм. Со стороны капиллярной трубки установлена синтетическая сетка. Размеры ячеек такой сетки составляют десятые доли миллиметра.

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:

  1. Вывод тепловой энергии из устройства в окружающее пространство.
  2. Концентрация холода внутри корпуса прибора.

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:

  • компрессионные;
  • адсорбционные;
  • термоэлектрические;
  • пароэжекторные.

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.

Сжиженный аммиак поступает в испаритель. Отсюда жидкий аммиак смешивается с водородом. Разность давлений двух веществ приводит к испарению аммиака. Процесс испарения сопровождается выделением тепла и охлаждением аммиака до -4° С. Вместе с аммиаком происходит охлаждение испарителя.

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:

  1. Капельная.
  2. Ветреная (No frost).

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.

Устройство терморегулятора

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.

Конденсатор холодильника

Основное назначение конденсатора – передача тепловой энергии в окружающую среду. В большинстве случаев конденсатор располагается на задней стенке холодильника с наружной стороны. Выглядит он как изогнутая в виде змейки металлическая трубка. Для более эффективного отвода тепла трубка соединена с объемной ребристой поверхностью.

В конденсатор поступает нагретый за счет сжатия хладагент. Отдавая тепло в окружающую среду, хладагент остывает и конденсируется, преобразовываясь в жидкое агрегатное состояние и поступает в капилляр. В большинстве бытовых холодильников используются ребристо-трубные конденсаторы. Тепло от конденсаторов отводится естественным путем, посредством конвенции либо радиации. В таких устройствах для оребрения используют стальной лист с прорезями либо стальную проволоку.

Для обдува конденсатора с принудительным охлаждением используют вентиляторы.

Что такое холодильник

Это аппараты, поддерживающие низкую температуру в теплоизолированной камере. Техника может быть как встраиваемой, так и отдельностоящей. Большинство современных домашних холодильников имеют морозильные отделения, за исключением холодильников для вина. На представленной ниже схеме холодильника указаны основные элементы и его принцип работы:

Схема работы холодильника

5 лучших недорогих двухкамерных холодильника прошлого года

Лучшие холодильники среди двухкамерных моделей бюджетного сегмента в нашем рейтинге представлены 5 моделями.

Stinol STS 200

Довольно габаритная модель, размеры которой — 60 х 200 х 62 см. Общий объем — 363 л, из которых на холодильный отсек приходится 235 л, морозильное отделение — 128 л. Отличный выбор для хозяек , которые замораживают заготовки на зиму.

дверцу можно перевешивать;

многофункциональность по низкой цене;

вместительный;

хорошо замораживает продукты.

ATLANT ХМ 4026-000

Габаритная модель с изысканным дизайном — 60 х 205 х 63 см. Однокомпрессорный холодильник с капельной системой размораживания. Полезный объем — 393 л, морозилка — 115 л, холодильное отделение — 278 л.

перевешиваемая дверца;

довольно большая мощность замораживания;

полки и контейнеры для овощей выполнены из качественного прочного пластика;

тихий в работе;

гарантия от производителя — 3 года.

Bosch KGV36NW1AR

Техника от производителя высококачественного оборудования. Размеры модели — 60 х 185 х 65 см. общий полезный объем — 317 л, морозилка — 94 л, холодильник — 223 л. Однокомпрессорный холодильник с каперной системой размораживания.

дверцу можно перевешивать;

малое количество потребляемого электричества;

тихий в работе;

наличие зоны свежести;

эргономичное размещение полок.

Pozis RK-149 S

Большой холодильник с габаритами 60 х 196 х 65 см. Полезный объем — 370 л, из них холодильный отсек — 240 л, морозильная камера — 130 л. Модель отличается высокой мощностью замораживания продуктов.

низкий уровень энергопотребления;

перевешиваемая дверца;

тихо работает;

интересный дизайн;

вместительность.

NORD NRB 110 932

Однокомпрессорный агрегат с лаконичным стильным дизайном. Размеры — 57 х 201 х 62 см. Общий объем — 346 л, морозильный отсек — 115 л, холодильное отделение — 231 л.

класс энергопотребления А+;

практически бесшумный в работе;

легко управлять.

Из холода в жар

Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?

Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!

Однако здесь есть некоторые тонкости — эффективность холодильной машины уменьшается при падении температуры на испарителе и ее росте на конденсаторе. Это связано с тем, что теплообмен между двумя веществами происходит тем быстрее, чем больше разница их температур. А поскольку температура кипения хладагента постоянна, то, чем ниже температура в испарителе, тем медленнее идет теплообмен и тем меньше тепла он вырабатывает при той же потребляемой мощности. И при температуре окружающей среды до -5…-10°С эффективность кондиционера как отопительного прибора становится невысока.

Поэтому использовать кондиционер для отопления дома или квартиры можно, только если температура зимой не падает ниже -5°С.

В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.

Виды компрессоров

Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.

Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.

Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:

  • Несбалансированность однопоршневого компрессора является причиной высокого уровня шума и вибраций при работе.
  • Большое количество движущихся деталей приводит к ускоренному износу и снижению ресурса.
  • Опасность поломки при быстром повторном пуске. Сразу после остановки в цилиндре компрессора наличествует высокое давление. Если в этот момент включить компрессор, создается критическая нагрузка на двигатель, могущая привести к его повреждению.

Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.

Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.

Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.

Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.

Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.

Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.

Типы хладагентов

В качестве хладагента в холодильных машинах используются различные жидкости и газы — аммиак, пропан, фреоны (смеси углеводородов). Используемый в холодильной машине хладагент сильно влияет как на ее характеристики, так и на условия эксплуатации. Например, кондиционер, заправленный фреоном R-134a (температура кипения -26,5 °С) при -30 на улице работать в режиме обогрева не будет вообще — фреон просто не вскипит в наружном блоке. Более того, попытка включения кондиционера в таких условиях с большой вероятностью приведет к его поломке — попадание жидкости (а не газа) в компрессор обычно выводит его из строя.

Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.

В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:

Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.

R410A и R407С (хлорофторокарбонат, температура кипения -51,4°С) используются взамен R22. Они не вредят экологии, но требуют большего давления для конденсации, поэтому техника, заправляемая R410 или R407, стоит дороже. Кроме того, при возникновении утечек в системе, заполненной этими фреонами, могут возникнуть проблемы. Эти фреоны состоят из нескольких компонентов, которые улетучиваются неравномерно, поэтому при утечке более чем 40 % R410A дозаправка уже невозможна. Еще хуже обстоит дело с R407C – при возникновении утечки систему следует перезаправлять полностью.

R134 (тетрафторэтан) используется в кондиционерах взамен вышедшего из употребления R12. Температура кипения R134 составляет -26,3°С, поэтому в низкотемпературной технике он не используется. Однако, хоть R134 и не вреден для озонового слоя, он относится к газам, усиливающим парниковый эффект, поэтому безвредным его назвать нельзя.

R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.

Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.

Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.

Основными структурными блоками холодильников (рис. 11.2) и морозильников являются теплоизолированный шкаф и холодильный агрегат (машина). Шкаф состоит из наружного 7 и внутреннего корцусов, разделенных теплоизоляционным слоем 9. Наружный корпус является несущим и представляет собой сварную конструкцию из низкоуглеродистого стального листа толщиной 0,6-1,0 мм. Снаружи корпус шкафа покрыт синтетической эмалью. Внутренний корпус образует холодильную камеру 2. Он может быть металлический (сталь, алюминий) или пластмассовый (ударопрочный полистирол). Внутренняя поверхность холодильной камеры, выполненная из низкоуглеродистой стали, покрыта синтетической эмалью.

Низкотемпературные камеры многокамерных холодильников и камеры морозильников выполняют из сплава алюминия или коррозионно-стойкой стали. Металлические камеры более долговечны и гигиеничны, но увеличивают массу холодильника и морозильника. Пластмассовые камеры более технологичны в изготовлении и сборке, имеют меньшую теплопроводность и массу. Однако они быстрее теряют товарный вид, менее прочны и долговечны по сравнению с металлическими. Шкаф закрывается дверью 8, которая удерживается в закрытом положении при помощи затвора. Герметичность соединения корпуса шкафа с дверью обеспечивается уплотнителем 6, закрепленным на внутренней панели двери.

В верхней зоне холодильной камеры размещается испаритель 14. Внутренний объем испарителя образует низкотемпературное отделение 5. Под испарителем находится поддон 4 имеющий окна для циркуляции воздуха. Нижняя часть наружного корпуса обычно отводится для размещения компрессора 11 или части аппаратов абсорбционной машины. Для размещения аппаратов также используется задняя поверхность холодильного шкафа; на рис. 11.2 на ней находится конденсатор 10.

Холодильная камера закрывается дверью 8 с ручкой 23; плотность прилегания двери обеспечивается резиновой окантовкой, которая при закрывании двери прижимается к передней плоскости шкафа. Применяют в основном магнитные затворы для дверей. Встречаются две разновидности таких затворов. В первом случае несколько постоянных магнитов закрепляют на тыльной стороне по периметру двери, и при закрывании двери они притягиваются к металлической отбортовке шкафа или к залитым в пластмассу магнитопроводящим пластинам и удерживают дверь в закрытом состоянии. Во втором случае внутрь профиля уплотняющей резины по периметру двери вставляют эластичный магнит (феррит бария в смеси с каучуком), который при закрывании двери плотно притягивается к отбортовке наружного стального корпуса. Такие двери без значительного усилия могут быть открыты и изнутри холодильника. Внутри камеры находится регулятор температуры 12, ручка задатчика уставки которого является одновременно и электрическим выключателем.

Применяемые теплоизоляционные материалы должны быть высокоэффективными, так как теплоприток через поверхность шкафа обычно составляет 70-80% от всей нагрузки (т. е. 20-30% ее приходится на долю теплопритоков от продуктов и при открывании двери), а кроме того, чем меньше объем занимает теплоизоляция, тем больше полезная вместимость холодильника.

Бытовые холодильники и морозильники в настоящее время являются самыми крупными потребителями электроэнергии среди бытовой техники, а по стране в целом они потребляют около 2% от общего количества произведенной электроэнергии. В связи с этим энергопотребление имеет решающее значение при создании конкурентно-способных моделей. В то же время, как известно, увеличение сопротивления теплоизоляции приводит к удорожанию моделей. Поэтому фирмы-изготовители вынуждены решать оптимизационную задачу, руководствуясь экономическими показателями. Самым распространенным теплоизоляционным материалом является пенополиуретан, изоляция из которого образуется в результате вспенивания жидкой композиции непосредственно в пространстве между корпусом и камерой (или камерами) холодильника (морозильника). Получаются непрерывный теплоизоляционный слой и жесткая неразборная конструкция, позволяющая уменьшать толщину стенки корпуса холодильника. Введение пенообразователя с низкой теплопроводностью при производстве изоляции позволяет повысить термическое сопротивление теплоизоляции на 10-15% на период 5-8 лет.

Современные холодильники имеют изоляцию из пенополиуретана, вспениваемого и газонаполненного, толщиной 40-50 мм, а толщина изоляции морозильной камеры — до 65 мм. У морозильников толщина изоляции составляет 60-100 мм, что позволяет снизить расход электроэнергии (до 1 кВт/ч в сутки при вместимости 200 дм3), увеличить производительность по замораживанию продуктов, увеличить время повышения температуры от −18°С до −9°С при отключении электроэнергии до 58-72 ч. закрывается дверью 8 с ручкой 23; плотность прилегания двери обеспечивается резиновой окантовкой, которая при закрывании двери прижимается к передней плоскости шкафа. Применяют в основном магнитные затворы для дверей. Встречаются две разновидности таких затворов. В первом случае несколько постоянных магнитов закрепляют на тыльной стороне по периметру двери, и при закрывании двери они притягиваются к металлической отбортовке шкафа или к залитым в пластмассу магнитопроводящим пластинам и удерживают дверь в закрытом состоянии. Во втором случае внутрь профиля уплотняющей резины по периметру двери вставляют эластичный магнит (феррит бария в смеси с каучуком), который при закрывании двери плотно притягивается к отбортовке наружного стального корпуса. Такие двери без значительного усилия могут быть открыты и изнутри холодильника. Внутри камеры находится регулятор температуры 12, ручка задатчика уставки которого является одновременно и электрическим выключателем.

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *