Как работает холодильник?

Коэффициент производительности

В реальных холодильниках работают разные циклы. Циклы холодильников на диаграмме p-V проходят против часовой стрелочки.

Идеальный цикл холодильника на диаграмме p-V, Q_нагр < 0, A < 0, Q_хол > 0, T_нагр > T_хол

Термическая эффективность охлаждения или нагрева производится в расчёте на количество механической работы. Как показатель качества её называют коэффициентом энергоэффективности или холодильным коэффициентом. Следующее относится к холодильной системе, использующей охлаждающую способность IQхолI: хол. коэффициент = Q_хол / Q_нагр — Q_хол

Холодильный коэффициент определяют как отношение отнятого тепла Qхол к затраченной работе A: хол. коэффициент = IQхол I / IAI. Выходная тепловая мощность — это сумма поглощённой мощности охлаждения и работы. Эфективность работы холодильника – это количество теплоты, отобранной от охлаждаемых веществ на 1 джоуль работы. Хол. коэффициент больше или меньше 1.

Процесс Карно представляет собой пограничный случай обратимого процесса, который требует идеальных условий, и которые технически недостижимы. Количество тепла можно выразить с помощью энтропии S. Изменение ΔS энтропии идентично для обратимого процесса Карно для двух изотермических изменений состояния при температурках T_хол и T_нагр

Если реальный процесс сравнивается с процессом Карно, то для систем охлаждения запишем следующее: хол. коэффициент = T_хол/ T_нагр — T_хол = 1 / КПД_Карно, где температуры Т в Кельвинах.

Чиллер используется не только для охлаждения, но и для отопления. Бытовой холодильник также подогревает воздух. Принцип отопления предложен Томсоном и используется в теплонасосах.

Что такое цикл работы холодильника

Циклы работы холодильника Под циклами работы аппарата имеется в виду время, когда он производит холод, а именно длительность функционирования электродвигателя компрессора. Приборы могут работать с недолгим и учащенным количеством циклов запуска. Если цикл работы холодильника нарушен, значит, появилась какая-либо неисправность, либо это произошло из-за его неправильной эксплуатации.

При редком отключении увеличивается время простоя компрессора, испаритель успевает оттаять, на стенках образуется слой наледи. Из-за частого включения и выключения компрессора снижается период отдыха и функционирования холодильника. Мотору приходится больше потреблять электроэнергии, особенно когда он включается. В итоге растут расходы на электричество. При длительной работе компрессора продукты, находящиеся в камере, перемораживаются.

Через какое время должен отключаться холодильник

Соотношение минут активного замораживания и отдыха приблизительно одинаковое. Сколько времени в сутки работает холодильник? Прибор работает и отдыхает примерно по 12 часов.

Что касается интервала включения и выключения холодильника, то время работы зависит от:

• температуры в комнате;
• объема холодильника и рабочих камер;
• производительности двигателя компрессора;
• марки фреона.

Данный период в среднем составляет 2-2.5 часа. В конструкции всех аппаратов имеется терморегуляторное устройство и специальный контрольный элемент. Они позволяют выставлять необходимую температуру. Компрессор аппарата, который давно эксплуатируется, включается редко, потому что продукты уже охладились.

Через какое время должен отключаться холодильник при первом включении? В этом случае, он будет беспрерывно работать до тех пор, пока не наберет нужную температуру, так может продолжаться от 2 до 8 часов и больше. В двухкамерных приборах с системой No Frost после запуска и заморозки, благодаря терморегулятору и испарителю, происходит включение режима оттаивания. В среднем периодичность рабочего цикла составляет 9-16 минут, на охлаждение уходит от 2 до 5 минут, в остальное время происходит оттаивание. Цикл нарушается после того, как холодильник размораживали, или ремонтировали. Сколько времени холодильники набирают температуру после разморозки или проведении ремонта?

В этих случаях на продолжительность беспрерывной работы влияет:

• температура, помещенных в камеры продуктов;
• загруженность;
• марка и производительность прибора;
• тип фреона.

Тогда отвечая на вопрос, сколько холодильник набирает холод после разморозки, можно сказать, что уйдет примерно 3 часа. Потом можно поставить еще продукты, но только остывшие.

Как часто должен включаться холодильник

Есть нормы, регулирующие как часто должен включаться и выключаться холодильник. А именно точную повторяемость запусков и остановок мотора компрессора. Бытовые холодильники в основном включаются за 1 час 4-8 раз, один цикл составляет от 8 до 15 минут. Электродвигатель функционирует примерно 2-4 минуты при указанной длительности нагнетания холодного воздуха внутри камер. Компрессор не должен за час включаться только 1 раз либо не отключаться вовсе. Это говорит о потере его производительности или об утечке фреона.

Абсорбционная холодильная машина: принцип работы

В абсорбционной холодильной машине результате нагрева водоаммиачный раствор в генераторе кипит. При кипении раствора из него выделяются пары аммиака высокого давления, которые поступают в конденсатор, а оставшийся в генераторе слабоконцентрированный раствор возвращается через регулирующий вентиль РВ1 в абсорбер, где снова насыщается парами аммиака, поступающими из испарителя.

В конденсаторе, охлаждаемом водой или окружающим воздухом, пары аммиака высокого давления превращаются в жидкость. Жидкий аммиак проходит через регулирующий вентиль РВ2, дросселируется и при низком давлении поступает в испаритель.

Таким образом, в замкнутой системе абсорбционной холодильной машины, также как и в компрессионной, циркулирует (не расходуясь) холодильный агент, который отбирает тепло от охлаждаемого объекта через испаритель и отдает его в окружающую среду через конденсатор.

Рассматривая принципиальные схемы компрессионной и абсорбционной холодильных машин, нетрудно заметить, что при наличии в них одинаковых частей -конденсатора, испарителя и регулирующих вентилей, имеющих в обеих машинах одинаковое назначение, в абсорбционной машине вместо компрессора применен узел генератор-абсорбер. При этом генератор как бы представляет нагнетательную часть компрессора, а абсорбер — всасывающую.

Сравнивая работу компрессионной и абсорбционной холодильной машин и циркуляцию хладагентов в их системах, следует обратить внимание на имеющиеся различия. Так, если в компрессионной машине по замкнутому кольцу ее системы циркулирует только хладагент, то в абсорбционной машине имеются два циркуляционных кольца

Одно из них — большое кольцо, по которому циркулирует хладагент; другое — малое, между абсорбером и генератором, по которому циркулирует водоаммиачный раствор различной концентрации (оно является звеном большого кольца).

Работа абсорбционной машины по схеме, приведенной на рис.1, оказывается недостаточно эффективной. Так, при кипении раствора в генераторе из него будут выделяться не только пары аммиака, но и водяные пары. Водяные пары, попадая вместе с парами аммиака в конденсатор, превратятся в воду, которая будет поглощать аммиак. Вследствие этого количество жидкого аммиака, поступающего в испаритель, уменьшится, а, следовательно, снизится эффективность работы испарителя.

Кроме того, при поглощении в конденсаторе аммиака водой будет выделяться тепло, из-за чего снизится эффективность работы конденсатора.Для устранения указанных явлений и повышения эффективности работы абсорбционной машины в ее системе устанавливают дополнительные аппараты — теплообменник растворов, ректификатор и дефлегматор.

Схема устройства такой абсорбционной холодильной машины показана на рис. 2. В теплообменнике тепло слабого водоаммиачного раствора, поступающего из генератора в абсорбер, используется для предварительного подогрева крепкого раствора, подаваемого насосом из абсорбера в генератор. Такой теплообмен между растворами повышает эффективность работы машины.

В ректификаторе и дефлегматоре пары аммиака очищаются от паров воды, в результате чего концентрация паров аммиака, поступающих в конденсатор, значительно повышается.

Г — генератор (кипятильник); P — ректификатор; ДФ — дефлегматор; КД — конденсатор; РВ1, РВ2 — регулирующие вентили; ТО — теплообменник; Н — насос; АБ — абсорбер

В ректификаторе и дефлегматоре пары аммиака очищаются от паров воды, в результате чего концентрация паров аммиака, поступающих в конденсатор, значительно повышается.Пары аммиака, очищенные от воды, направляются в конденсатор, а вода (с незначительным содержанием аммиака) попадает в генератор и через теплообменник растворов возвращается в абсорбер.

Классификация холодильных установок

Классификация по предназначению

Это наиболее простое деление. Встречается такое оборудование:

• без морозильной камеры. Обычно такие модели берут для офисов или дач. Дома их редко используют, так как без морозилки не получится надолго сохранить мясо, грибы, овощи, ягоды и другие продукты, способные быстро испортиться;
• с морозильной камерой. Наиболее популярные модели, в которых можно хранить что угодно, но в ограниченном объеме. При этом люди, живущие в деревне, отдельно покупают себе холодильник и морозильник – чтобы больше вмещалось (хозяйство обеспечивает продуктами);
• морозильные шкафы. Отдельно стоящая морозилка, используемая для заморозки продуктов;
• морозильный ларец. То же самое, только с большим полезным объемом;
• шкафы для вина. В них хранят алкогольные и безалкогольные напитки.

Классификация по принципу охлаждения

Есть несколько типов агрегатов, которые холодят по-разному:

• компрессионные. Принцип действия основывается на свойствах сжатого газа;
• с вихревым охладителем;
• термоэлектрические. Холодильник оснащен полупроводниковой пластиной, и она то греется, то охлаждается;
• абсорбционные. Хладагентом служит раствор аммиака, проходящий через абсорбционную камеру. За счет этого и создается нужная температура.

Классификация по способу размещения

Варианты:

• напольные. Наиболее популярные агрегаты, разных размеров и объемов;
• встраиваемые. Без внешней декоративной панели. Ее заменяет устройство для крепления фасада;
• настенные. Как правило, агрегаты небольших размеров;
• настольные. Тоже небольшие, так как ставятся на стол.

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.

Принцип работы АБХМ

Основные компоненты АБХМ – конденсатор и генератор, которые находятся в верхней камере. Испаритель и абсорбент расположены в нижней. Отдельно расположен теплообменник, с помощью которого происходит отбор тепла.

Начальная концентрация раствора в абсорбере содержит около 45% воды и 55% бромида лития.

При запуске АБХМ смесь бромистого лития и воды проходит из абсорбера в теплообменник, где нагревается от потока концентрированного раствора, поступающего из генератора. Из теплообменника смесь поступает в генератор.

В генераторе находится частично заполненный резервуар с бромидом лития. Внутри генератора находится теплообменник, по которому движется теплый воздух или любой другой теплоноситель из контура К3.

Под влиянием тепла раствор начинает частично закипать. Водяные пары поднимаются вверх, в конденсатор, а абсорбент остается в генераторе.

Бромистый литий концентрируется в нижней части генератора и по отдельному каналу перетекает в теплообменник. Там он охлаждается, отдавая тепло смеси, которая поступает из абсорбера. Затем он попадает в абсорбер, в котором через форсунку распыляется для лучшего поглощения водяного пара.

В секции конденсатора находится охлаждающий теплообменник (змеевик, катушка или радиатор). В нем циркулирует вода, которая по замкнутому контуру К1 прокачивается через градирню. Она служит для охлаждения конденсатора.

При соприкосновении с теплообменником конденсатора водяной пар переходит в жидкое состояние и скапливается в поддоне.

Из поддона конденсатора вода попадает в испаритель через клапан. В испарителе поддерживается давление порядка 6 мм. рт. ст. или 0,008 бар. При таком давлении она моментально закипает, превращается в пар. Ее температура падает до +4 градусов.

В испарителе находится такой же теплообменник для охлаждения, как в конденсаторе, по которому циркулирует вода из контура К2. Он выполняет функцию съема тепловой энергии с климатических устройств (фанкойлов, установок кондиционирования и т.д.) Температура воды в теплообменнике контура К2 – порядка +12 °С.

При контакте с контуром К2, вода в испарителе отбирает у него тепло. По контуру К2 охлажденный хладагент возвращается к климатическим устройствам.

В абсорбере находится бромид лития в жидком состоянии. Он поглощает водяной пар, причем сила притяжения молекул настолько велика, что в испарителе практически не остается газообразной воды.

При поглощении пара теплоноситель выделяет тепло, поэтому контур К1 проходит через абсорбер чтобы охлаждать раствор.

Смесь бромистого лития и воды далее проходит повторный цикл.

Влияние температуры окружающего воздуха

Зная, как работает холодильник, нетрудно догадаться, что ставить его около отопительных приборов нельзя, так как нарушится работа конденсатора. Простейшая логика подсказывает, что холодильник на морозе будет работать лучше. Однако это неверно, так как придётся столкнуться с несколькими проблемами:

1. Перестанет работать терморегулятор. В обычных условиях он включает компрессор при повышении температуры в камере. В условиях мороза приток тёплого воздуха извне невозможен.
2. Тяжёлый пуск компрессора. Масло в нём на морозе станет вязким и осложнит передвижение поршня.
3. Попадание в компрессор влаги. Из-за отсутствия притока тёплого воздуха нарушится функционирование испарителя. В результате поступающие в компрессор пары фреона будут насыщены каплями. При продолжительной работе в таком режиме компрессор прикажет долго жить.

Абсорбционный холодильник

Абсорбционный (адсорбционный) холодильник – это агрегат, работа которого осуществляется за счет абсорбции воды. Хладагентом устройства является аммиак. Именно он растворяется в жидкости, которая находится в технической части агрегата. Далее водный раствор под действием давления перемещается в генератор, а из него – в дефлегматор. В последнем начинается процесс конденсации раствора, что приводит к отделению газа от жидкости.

Когда процесс закончится, пары концентрированного аммиака пройдут через конденсатор, где снова сожмутся от действия внешних сил, и поступят в испаритель. Вода же попадет в абсорбер. Таким способом осуществляется практически непрерывный процесс охлаждения.

Такие холодильники делятся на виды:

• газовые;
• электрические;
• электрогазовые.

Умные холодильники с электронным управлением

Классические терморегуляторы, с механической поворотной ручкой и сильфоном внутри, в современных холодильниках встречаются всё реже. Они уступают место электронным платам, способным управлять постоянно увеличивающимся разнообразием режимов работы и дополнительных опций холодильника.

Функцию определения температуры вместо сильфона выполняют датчики – термисторы. Они значительно более точные и компактные, часто устанавливаются не только в каждой камере холодильника, но и на корпусе испарителя, в генераторе льда и снаружи холодильника.

Многие современные холодильники имеют электропривод воздушной заслонки, который делает систему No Frost максимально эффективной, удобной и точной в настройке

Управляющая электроника многих холодильников выполнена на двух платах. Одну можно назвать пользовательской: она служит для ввода настроек и отображения текущего состояния. Вторая – системная, через микропроцессор управляет всеми устройствами холодильника для реализации заданной программы.

Отдельный электронный модуль позволяет использовать в холодильниках инверторный двигатель.

Такие моторы не чередуют циклы работы на максимальной мощности и простоя, как обычные, а лишь меняют количество оборотов в минуту, в зависимости от необходимой мощности. В результате температура в камерах холодильника постоянная, потребление электроэнергии снижается, а рабочий ресурс компрессора – повышается.

Использование электронных плат управления невероятно расширяет функциональные возможности холодильников.

Современные модели могут быть оснащены:

• панелью управления с дисплеем или без него, с возможностью выбора и установки режима работы;
• множеством датчиков температуры NTC;
• вентиляторами FAN;
• дополнительными электромоторами М – например, для измельчения льдинок в генераторе льда;
• нагревателями HEATER для систем оттайки, домашнего бара и пр.;
• электромагнитными клапанами VALVE – например, в кулере;
• выключателями S/W для контроля закрытия дверцы, включения дополнительных устройств;
• Wi-Fi адаптером и возможностью дистанционного управления.

Электрические схемы подобных устройств также поддаются ремонту: даже в самой сложной системе нередко причиной неисправности становится вышедший из строя датчик температуры или подобная мелочь.

Холодильники Side-by-side с сенсорным экраном управления, генератором льда, встроенным кулером и множеством вариантов настройки управляются довольно обширной и сложной электронной платой

Если же холодильник “глючит” и отказывается корректно выполнять заданную программу, либо вообще не включается, вероятнее всего проблема касается платы или компрессора, лучше доверить ремонт специалисту.

Холодильник и температура внешней среды

В инструкции по эксплуатации большинства бытовых холодильников указано при какой температуре лучше всего его эксплуатировать. Минимально допустимым показателем является температура +5 по Цельсию. Может ли холодильник работать в условиях холода, особенно, на морозе? Рассмотрим возможные проблемы:

• Неправильная работа термостата. В обычных условиях терморегулятор разрывает электрическую цепь при достижении необходимой температуры. Когда воздух внутри прогреется, термостат снова замкнет электрическую цепь, и мотор возобновит свою работу. В условиях минусовой температуры внешней среды термостат, скорее всего, повторно не включит компрессор, так как теплу внутри камеры попросту неоткуда взяться;
• Затрудненный запуск компрессора. В старых аппаратах чаще всего применялись хладагенты R12 и R22. Для нормальной работы использовались рефрижераторные масла, которые при температуре ниже +5С становятся слишком густыми, а это значит, что запуск и движение поршня будет затруднительным;
• Возникновение эффекта «влажного хода». Поскольку тепла в холодильнике нет, то нарушается работа испарителя. В компрессор поступает насыщенный каплями пар. В результате продолжительной работы в таких условиях вся механика мотора будет повреждена.

Простыми словами, щадящее отношение к устройству значительно продлит срок его работы.

Устройство поршневого компрессора холодильника

Данный аппарат представляет собой электрический мотор, у которого вертикальный вал, конструкция размещается в герметизированном металлическом кожухе.

Внешний вид поршневого компрессора со снятым верхним кожухом

При включении питания пусковым реле мотор приводит в движение коленчатый вал, благодаря чему закрепленный на нем поршень начинает совершать возвратно-поступательное движение. В результате этого происходит откачка паров фреона из испарительного радиатора и нагнетание хладагента в конденсатор. Данному процессу способствует система клапанов, открывающаяся и закрывающаяся при смене давления. Основные элементы поршневой конструкции представлены ниже.

Конструкция поршневого компрессора в виде схемы

Обозначения:

1. Нижняя часть металлического кожуха.
2. Крепление статора электромотора.
3. Статор двигателя.
4. Корпус внутреннего электромотора.
5. Крепеж цилиндра.
6. Крышка цилиндра.
7. Плита крепления клапана.
8. Корпус цилиндра.
9. Поршневой элемент.
10. Вал с кривошипной шейкой.
11. Кулиса.
12. Ползунок кулисного механизма.
13. Завитая в спираль медная трубка для нагнетания хладагента.
14. Верхняя часть герметичного кожуха.
15. Вал.
16. Крепление подвески.
17. Пружина.
18. Кронштейн подвески.
19. Подшипники, установленные на вал.
20. Якорь электродвигателя.

В зависимости от конструкции поршневой системы данные устройства делятся на два типа:

1. Кривошипно-шатунные. Используются для охлаждения камер большого объема, поскольку выдерживают значительную нагрузку.
2. Кривошипно-кулисные. Применяются в двухкамерных холодильниках, где практикуется совместная работа двух установок (для морозильника и основной емкости).

В более поздних моделях поршень приводится в действие не электродвигателем, а катушкой. Такой вариант реализации более надежен, за счет отсутствия механической передачи, и экономичен, поскольку потребляет меньше электроэнергии.

Почему холодильник включается и сразу отключается после разморозки?

Иногда пользователи жалуются на то, что компрессор вышел из строя после разморозки, и связывают эти события. На самом деле разморозка не при чем, у поломки другие причины. Проволока, образующая обмотку электродвигателя, может иметь дефекты лаковой изоляции. Они со временем увеличиваются, и в конце концов происходит пробой.

Когда двигатель включается, происходит скачок тока, и если межвитковая изоляция уже нарушена, то в момент пуска она может быть пробита

Наша фирма предлагает услуги по ремонту холодильников всех марок, а также выполняется полная диагностика. Позвоните нам, если случилась неприятность, описанная здесь, или другая поломка. Наш мастер поможет быстро восстановить работоспособность холодильника, на запасные части дается гарантия.

Предлагаем воспользоваться услугами наших мастеров по устранению несправности по запросу: . Для получения консультации по всем вопросам — звоните или воспользуйтесь формой на сайте!

Замена пускозащитного реле	от 900 р.
Замена терморегулятора	от 900 р.
Ремонт модуля управления	от 2000 р.
Заправка газом, хладагентом	от 1500 р.
Вакуумирование системы	от 500 р.
Замена мотор – компрессора	от 1900 р.
Замена фильтра – осушителя	от 350 р.
Удаление контура обогрева в системе	от 800 р.

Все мы знаем, что холодильник морозит не постоянно: он то включается, то выключается и «отдыхает». Соотношение между временем работы и временем простоя может быть разными – в зависимости от выбранного температурного режима и окружающей температуры. Но абсолютно точно не нормально, если мотор холодильника включатся и тут же выключается. Ведь в этом случае температура в холодильнике значительно выше, чем необходимо для сохранности продуктов.

Если и ваш холодильник не хочет работать в нормальном режиме – во-первых, проверьте напряжение в сети. Или просто внимательно посмотрите на люстру: если свет постоянно «мигает» – вполне возможно, что холодильник останавливает компрессор из-за скачков напряжения. Правда, ведут себя так чаще всего только новые, особо «умные» модели холодильников. Если же на вашей кухне обосновался «старичок» или с напряжением все в порядке – значит, возникла какая-то неисправность.