Как работает холодильник: принципы, циклы, режимы

Пока техника исправно функционирует, пользователя не интересует, как она устроена. Знания о том, как работает холодильник, понадобятся, когда возникла поломка: помогут избежать серьезной неисправности или быстро определить место. Правильная эксплуатация также во многом зависит от осведомленности пользователя. В статье рассмотрим устройство бытового холодильника и его работу.

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.

Электрическая схема

Чтобы самостоятельно отыскать причину неполадки, понадобится знание электрической схемы.

Ток, подающийся на схему, проходит такой путь:

• идет через контакты термореле (1);
• кнопки оттайки (2);
• теплового реле (3);
• пускозащитного реле (5);
• подается на рабочую обмотку двигателя мотора (4.1).

Нерабочая обмотка двигателя пропускает напряжение больше заданного значения. При этом срабатывает пусковое реле, замыкает контакты и запускает обмотку. После достижения нужной температуры, контакты термореле размыкаются, и двигатель останавливает работу мотора.

Теперь вы понимаете устройство холодильника и как он должен работать. Это поможет правильно эксплуатировать прибор и продлить срок его использования.

Принцип работы и устройство бытового холодильника

В результате ознакомления с данной статьей вы получите исчерпывающую информацию относительно принципа работы холодильника и элементов, из которых он состоит.

Устройство холодильника компрессорного типа

Наиболее востребованными для применения в быту являются холодильники компрессорного типа. Обычно такой прибор для охлаждения продуктов питания выполнен в виде изотермического шкафа, в котором находится электрическое оборудование.

Модели компрессорного типа состоят их следующих элементов

1. Мотор-компрессор.

2. Конденсатор.

3. Фильтр осушитель.

4. Капиллярная трубка.

5. Испаритель.

6. Терморегулятор.

7. Датчик температуры.

8. Лампа освещения холодильного отделения.

9. Кнопка включения освещения.

10. Пускозащитное реле.

Корпус

Материал, из которого изготавливается несущая конструкция, должен обладать повышенной жесткостью. Если в производстве используется листовая сталь, ее толщина, как правило, составляет 0,6-1 мм. Однако в настоящее время все больше отдается предпочтение ударопрочному пластику, что позволяет свести к минимуму расход дорогостоящего металла. В то же время такой холодильник гораздо меньше весит.

Дверь

Перекрывающие проем наружная и внутренняя панели представляют собой единую конструкцию, внутри которой находится теплоизоляционный материал. Удержание двери в закрытом положении происходит за счет магнитных затворов, которые в свое время пришли на смену механическим деталям куркового типа.

Уплотнители дверей

Необходимую герметичность обеспечивает расположенный по периметру уплотнительный профиль, который находится на внутренней панели. В него вмонтирован магнитный элемент, отвечающий в устройстве холодильника за плотное прилегание двери к поверхности корпуса.

Уплотнитель двери холодильника.

В качестве сырья для изготовления магнитной ленты используется барий в сочетании с различными смолами, позволяющими добиться требуемой эластичности. В момент прижатия происходит растягивание профиля уплотнителя. При этом дверь открывается достаточно легко, требуя минимальных усилий.

Внутренние полки и шкафы

Внутри холодильника располагаются шкафы, которые могут быть изготовлены как из листовой стали, на которую наносится белая силикатно-титановая краска, так и из ударопрочного пластика.

Используемый для пластмассовых камер со съемными полками материал способен противостоять механическим воздействиям, а также абсолютно устойчив к фреону. Кроме того, элементы, сделанные из АБС-пластика, отлично подходят для декорирования поверхностей.

Что касается низкотемпературных отделений холодильной установки, в частности морозильника, для их обустройства применяется алюминий или нержавеющая сталь. При этом стальные камеры считаются не только более долговечными, но и отвечающими требованиям гигиены. Однако за счет их веса значительно увеличивается общая масса оборудования.

Преимущества пластиковых элементов, в свою очередь, заключаются в низком коэффициенте теплопроводности, а также умеренном весе изделий. Существенным минусом является их недолговечность. Такие камеры достаточно быстро утрачивают свой первоначальный внешний вид. По своим показателям прочности они значительно уступают внутренним деталям, сделанным из стали.

Мотор-компрессор

Основной элемент холодильной установки компрессионного типа располагается, как правило, в нижней задней части прибора. Компрессор приводится в действие посредством работы электрического двигателя, в результате чего создается необходимое давление на том или ином участке системы.

Мотор-компрессор холодильника.

Происходит это за счет перемещения хладагента по мере того, как работает холодильник. Таким образом, лишнее тепло переносится из внутренней камеры наружу. Современные модели холодильников бытового назначения могут быть оснащены как одним, так и двумя компрессорами.

Конденсатор

Данная деталь обычно имеет форму змеевика, и предназначена для преобразования фреона из газообразного состояния в жидкое. В результате данного процесса тепловая энергия перемещается в окружающую среду. Для более эффективного отвода избыточного тепла металлическая трубка крепится к ребристой поверхности.

Конденсатор холодильника.

Поступающий в нее хладагент остывает, достигая комнатной температуры, после чего жидкость движется в направлении капилляра. Отведение тепла от конденсатора в большинстве современных моделей холодильников осуществляется посредством конвекции.

Капилляр

Хладагент, движущийся по направлению к испарителю, проходит через узкую трубку, в результате чего понижается его давление. В итоге на определенном этапе фреон достигает точки кипения, после чего происходит процесс его испарения.

Испаритель

Данный элемент действует по принципу противоположности конденсатору – то есть, жидкий хладагент преобразуется в газ и начинает поглощать тепловую энергию, выделяя холод. Таким образом, происходит снижение температуры воздуха внутри камеры, в результате чего охлаждаются также находящиеся в ней продукты.

Деталь эта выполнена в виде трубки, которая соединяется с металлической пластиной. Испаритель может находиться непосредственно в камере и быть совмещенным с ее корпусом. В других случаях его встраивают в стенку холодильника.

Испаритель холодильника.

Фильтр-осушитель

Традиционно в схеме работы холодильника компрессионного типа задействована медная трубка, установленная непосредственно в конденсаторе или вблизи него, и отвечающая за очищение хладагента от всевозможных загрязнений, которые образуются в процессе эксплуатации прибора.

Это позволяет предотвратить засорение капилляра, в результате чего проходящая по нему жидкость при столкновении с препятствием может замерзнуть.

Фильтр-осушитель.

Докипатель

На участке системы между испарителем и компрессором расположена специальная емкость, изготовленная из алюминия либо меди. Она необходима для принудительного закипания фреона, часть которого в результате недостаточного испарения могла остаться в жидком состоянии. Без этого добиться надлежащей работы компрессора будет невозможно, поскольку он способен обеспечивать перекачку исключительно газообразного продукта.

Более того, всасывание жидкости даже в небольшом количестве может привести к выходу его из строя. В большинстве моделей докипатель находится внутри устройства, преимущественно в морозильной камере. Связано это с тем, что в процессе дополнительного вскипания хладагента повторно происходит поглощение тепловой энергии.

Терморегулятор

Установленный в холодильной камере датчик контролирует температуру, которая должна сохраняться в пределах определенного коридора. В момент ее предельного повышения посредством терморегулятора происходит замыкание электрической цепи, в результате чего в работу включается компрессор, охлаждающий воздух внутри камеры.

Как только температура опускается до заданного значения, цепь размыкается, и, соответственно, компрессор перестает работать.

Защитное пусковое реле

Это еще один элемент в устройстве бытового холодильника, без которого не обходится ни один подобный прибор. За счет срабатывания реле осуществляется запуск двигателя компрессора в момент замыкания электрической цепи, за которое отвечает терморегулятор. Также благодаря защитно-пусковому устройству происходит своевременное отключение мотора, что исключает вероятность перегрева.

Принцип работы холодильника компрессорного типа

Понижение температуры воздуха внутри камер осуществляется за счет изменения агрегатного состояния используемого в системе хладагента, который непрерывно движется по замкнутому контуру.

В процессе циркуляции происходят:

• охлаждение и сжижение поступающего в конденсатор фреона;
• расширение холодильного агента;
• испарение образовавшихся газов;
• нагревание и сжатие хладагента.

Каждый из перечисленных процессов происходит на определенном этапе. Посредством компрессора осуществляется выкачивание паров, образовавшихся внутри испарителя. С помощью нагнетательной трубки они перемещаются в конденсатор, после чего охлаждаются и преобразуются в жидкость.

Очищенный фильтрационным элементом фреон направляется в капилляр, где до нужного уровня понижается его давление, прежде чем хладагент попадет в испаритель.

Дальнейший принцип работы холодильника заключается в преобразовании кипящего фреона в пар. При этом конструкция испарителя продумана таким образом, чтобы обеспечить полное испарение находящейся внутри жидкости. На стадии парообразования происходит поглощение тепловой энергии, в результате чего снижается температура внутри холодильной камеры. В свою очередь, холодильный агент снова перемещается в компрессор.

Данный повторяемый цикл может быть прерван терморегулятором, при срабатывании которого двигатель компрессора останавливается. По истечении определенного периода повышающаяся внутри камеры температура достигнет допустимого предела, после чего посредством терморегулятора мотор будет снова запущен.

В современных моделях двухкамерных холодильников устанавливается два испарителя, каждый из которых отвечает за охлаждение отдельной части конструкции. При этом хладагент начнет поступать в камеру холодильного отделения не раньше, чем температура внутри морозильника достигнет необходимого значения.

Инверторный компрессор: особенности работы и устройства

Двигатель обычного компрессора работает, периодически, то включаясь на полную мощность, то снова выключаясь, инверторный работает постоянно, но с разной интенсивностью.

В результате двигатель испытывает постоянные повышенные нагрузки, которые происходят при его запуске.

Использование в устройстве холодильника инверторной установки позволило устранить данный недостаток. Основным отличием такой системы является постоянная работа мотора, скорость вращения которого в определенный момент снижается. Таким образом, циркуляция хладагента не прекращается полностью, но значительно замедляется.

При этом уровень температуры внутри камеры поддерживается в пределах заданного значения. Подобный режим позволяет увеличить рабочий ресурс отдельных элементов оборудования, и, вместе с тем, экономить на потреблении электроэнергии. На остальные характеристики устройства данный параметр никак не влияет.

Отличие инверторных и неинверторных компрессоров наглядно показано в ролике:

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.

Особенности устройства и работы холодильников с системой «плачущий» испаритель

Избавится от лишней влаги, скапливающейся внутри камеры, можно не только при помощи системы No Frost. Достаточно простая, но не менее эффективная конструкция под названием «плачущий» испаритель на сегодняшний день устанавливается даже в бюджетных моделях бытовых холодильников. При этом она значительно экономнее, по сравнению с вышеописанной системой.

В данном случае испаритель скрыт под задней стенкой камеры. При включении компрессора запускается процесс охлаждения, в результате чего на ней появляется конденсат, образуя слой инея. Однако после отключения компрессора стенка начинает нагреваться. Соответственно, иней постепенно тает.

Конденсатор открытого типа капельной системы разморозки холодильника. В большинстве моделей конденсатор скрыт за пластиковой стенкой.

Своим названием данная система обязана способу стекания оттаявшей воды, которая капельками перемещается по стенке, попадая через дренажное отверстие в шланг. Тот же, в свою очередь, подсоединен к емкости, которая, как правило, крепится к корпусу компрессора.