Aby se moderní žena v domácnosti nezmýlila v případě poruchy kuchyňských spotřebičů, musí pochopit, jak funguje lednička, mikrovlnná trouba, sporák a další lidští asistenti. Chladicí skříň má za úkol zachovat čerstvost potravin, její provoz proto musí být nepřetržitý, protože zavolat technika k opravě se někdy nedá udělat hned. Pochopení principu fungování domácí chladničky může ušetřit čas a peníze a některé poruchy můžete opravit sami.
Z jakých částí se chladicí jednotka skládá?
Každý ví, že lednička uchovává potraviny chladné, chladí je a zmrazují, čímž zabraňuje jejich rychlému zkažení. Málokdo si přitom dokáže jasně představit, odkud se chlad uvnitř komory bere, jak ho chladicí jednotka vyrábí a proč se lednička někdy vypíná. Ochlazený vzduch se vlastně odnikud neobjevuje sám od sebe, jeho teplota klesá přímo ve fotoaparátu během provozu chladicí jednotky (obr. 1). Další podrobnosti najdete v článku o tom, jak regulovat teplotu v lednici.
Rýže. 1. 1 – výparník, 2 – kondenzátor, 3 – filtrdehydrátor, 4 – kapilára, 5 – kompresor
Pracovní jednotka chladničky se skládá ze 4 částí:
- kompresor
- kondenzátor;
- výparník;
- chladivo
Skutečným srdcem celého systému je k. Cirkuluje chladivo mnoha tenkými trubicemi, z nichž některé lze vidět na zadní vnější stěně chladničky. Druhá část je u moderních modelů skryta pod panelem uvnitř komory, ale u starších chladniček tvoří stěny mrazícího prostoru nebo jsou jednoduše připevněny ke stropu komory. Během provozu se kompresor jako každý motor velmi zahřívá a musí čas od času odpočívat. Aby nedošlo k jeho nefunkčnosti v důsledku přehřátí, je uvnitř relé, které při dosažení určité teploty motoru rozepne elektrický obvod. V tomto okamžiku se kompresor vypne.
Trubky na vnější stěně chladničky jsou k. Jeho účelem je uvolňovat teplo do okolního prostoru. Kompresor pumpuje chladivo pod tlakem do kondenzátoru. V důsledku toho plynná látka (freon, isobutan) přechází do kapalného stavu a poměrně silně se zahřívá. Právě toto přebytečné teplo musí být odvedeno do vnějšího prostředí, aby se samotné chladivo ochladilo na pokojovou teplotu.
Pokyny pro chladničky obvykle uvádějí, že by měly být instalovány mimo topná zařízení.
Prozíraví majitelé, kteří vědí, jak by měla chladnička fungovat, se pokusí poskytnout svému asistentovi ty nejlepší podmínky pro snadné chlazení kompresoru a kondenzátoru. To pomůže vydržet déle.
Aby se v komoře ochladilo, je zde další část potrubního systému, kam pak vstupuje zkapalněný plyn. Říkají jí výparník. Od kondenzátoru ho odděluje filtr-sušič a kapilára – velmi tenká trubička, která nepropustí všechno zkapalněné chladivo najednou, ale nutí kompresor, aby ho násilím vytlačil do výparníku. Jakmile tam jsou, malá množství freonu se okamžitě vaří a expandují a znovu se přeměňují na plynné skupenství. Během tohoto procesu se absorbuje velké množství tepla. Trubky uvnitř komory se samy ochlazují a ochlazují vzduch v chladničce. Chladivo se poté vrátí do kompresoru a celý cyklus začíná znovu.
Aby se potraviny v komoře nezměnily na led, je k dispozici a termostat. Stupnice s dílky umožňuje nastavit požadovanou úroveň chlazení a jakmile je dosaženo požadovaných hodnot, chladnička se vypne.
Jednokomorová a dvoukomorová lednice
Chladicí jednotka ve všech modelech moderních chladniček je navržena podle jediného principu. Ale stále existuje rozdíl v fungování různých modifikací. Spočívá ve zvláštnostech proudění chladiva v chladničkách s jednou nebo dvěma komorami.
Podle výše popsaného schématu funguje jednokomorová chlazená skříň. Bez ohledu na to, zda je výparník umístěn přímo v komoře, jako u starých modelů, skrytý za stěnou v odkapávacím systému, nebo v úpravě No frost, princip fungování je stejný. Ale když je nad nebo pod chladicím oddílem mraznička, chladnička vyžaduje další kompresor. Provozní schéma mrazničky zůstává stejné.
Chladicí prostor, kde teplota neklesne pod 0 °C, začne fungovat až poté, co mraznička dostatečně vychladne a vypne se. V tomto okamžiku začne chladivo z mrazicího systému vstupovat do kompresoru komory při kladné teplotě a na této úrovni prochází cyklem kondenzace a odpařování. Proto není možné dát přesnou odpověď na otázku, jak dlouho by měla chladnička fungovat, než se zapne chladicí komora. Vše závisí na objemu mrazničky a nastavení termostatu.
Co je rychlé zmrazení?
Tato slova označují jednu z funkcí mrazničky u dvoukomorových modelů. V závislosti na úpravě může chladnička pracovat v tomto režimu po dlouhou dobu bez vypnutí kompresoru. Tímto způsobem je dosaženo rychlého zmrazení velkého objemu produktů.
Když je aktivován režim rychlého zmrazení, na panelu některých oddílů se rozsvítí kontrolky, které indikují, že kompresor je zapnutý a chladnička je v provozu. V tomto případě je třeba pamatovat na to, že nedojde k automatickému vypnutí a nucený provoz jednotky po dlouhou dobu vede ke snížení životnosti.
Režim rychlého zmrazení by neměl být používán déle než 72 hodin.
Po ručním vypnutí indikátory na panelu zhasnou a motor kompresoru se vypne.
Moderní modely chladicích skříní jsou velmi rozmanité. Dnešní hospodyňky tento druh domácích prací, jako je odmrazování lednice, neznají. Odkapávací systémy a nemrznoucí komory výrazně zjednodušily lidský život, ale základní principy fungování těchto domácích spotřebičů zůstávají stejné.
Všimli jste si, že když vylezete ze sprchy, vždy se cítíte chladně? Faktem je, že vlhkost absorbuje teplo, když se odpařuje. Kondenzace naopak uvolňuje teplo. Princip činnosti parních kompresorových chladicích strojů je založen na těchto jevech – speciální kapalina (chladivo) se v nich pohybuje v uzavřeném kruhu. Chladivo se odpařuje ve výparníku a kondenzuje v kondenzátoru. V tomto případě se výparník ochladí a kondenzátor se ohřeje.
Aby se chladivo odpařilo a kondenzovalo na správných místech, musí být v chladicím okruhu přítomny další dva prvky – kompresor a škrticí zařízení.
Kompresor stlačuje plynné chladivo do kondenzátoru, kde se pod vysokým tlakem přemění na kapalnou formu a uvolňuje teplo. Škrticí zařízení (kapilárna nebo expanzní ventil) brání pohybu chladiva a udržuje vysoký tlak v kondenzátoru. Po přidání plynu je tlak v okruhu mnohem nižší a chladivo, které se tam dostane, se začne uvnitř výparníku vypařovat a absorbovat teplo. Poté, již v plynné formě, opět vstupuje do kompresoru a cyklus se opakuje.
Mnoho chladicích jednotek je vybaveno dalšími prvky.
Filtr sušička instalované před škrtícím zařízením. Jeho úkolem je extrahovat vodu a mechanické částice z chladiva. Pokud chybí, může se kapilára ucpat nebo zamrznout.
Regulátor teploty (termostat) vypne kompresor při dosažení požadované teploty.
Přijímač zvyšuje účinnost chladicí jednotky. Bez termostatického ventilu (s kapilárou) je rychlost produkce chladu konstantní. A pokud je příliš velký, kompresor se bude často zapínat a vypínat, a pokud je příliš malý, chlazení bude trvat příliš dlouho. Použití expanzního ventilu umožňuje měnit rychlost chlazení v širokém rozsahu, ale vyžaduje přijímač pro kompenzaci kolísání průtoku chladiva.
Různý senzory elektronicky řízené teploty a tlaky regulátory tlaku и ventily se používají ke zvýšení účinnosti zařízení a zachování specifických provozních režimů.
Od studeného po horké
Nejčastěji se používá chladicí stroj speciálně pro chlazení – výparník je umístěn v chlazeném prostoru a kondenzátor je vyveden do okolí. Takto fungují klimatizace, chladničky a mrazničky. Ale chladicí okruh nejen absorbuje teplo ve výparníku, ale také ho uvolňuje v kondenzátoru. Je možné použít chladicí stroj „naopak“ – pro vytápění, umístění kondenzátoru do vytápěné místnosti a vyvedení výparníku ven?
Co nejvíc to půjde. Chladicí stroj nepoužívá elektřinu k přímému ohřevu (jako topné těleso), ale k přenosu tepla, takže jeho účinnost je vyšší než u klasického elektrického ohřívače. Mnoho moderních klimatizací může pracovat „obráceným způsobem“, přičemž využívá výměník tepla vnitřní jednotky jako kondenzátor a výměník tepla venkovní jednotky jako výparník. V tomto režimu na 1 kW spotřebované energie může klimatizace vyrobit 2–6 kW tepla. Vytápění místnosti klimatizací může být mnohem výhodnější než použití elektrického ohřívače!
Jsou zde však některé jemnosti – účinnost chladicího stroje klesá s poklesem teploty na výparníku a se zvýšením na kondenzátoru. Je to dáno tím, že k výměně tepla mezi dvěma látkami dochází tím rychleji, čím větší je rozdíl v jejich teplotách. A protože bod varu chladiva je konstantní, čím nižší je teplota ve výparníku, tím pomalejší je výměna tepla a tím méně tepla produkuje při stejné spotřebě energie. A při okolních teplotách až do -5. -10°C se účinnost klimatizace jako topného zařízení snižuje.
K vytápění domu či bytu tedy můžete použít klimatizaci pouze v případě, že teplota v zimě neklesne pod -5°C.
V místech s chladnějším podnebím jsou v poslední době stále populárnější. tepelných čerpadel – parní kompresorové chladicí stroje, u kterých je výparník umístěn pod zemí v hloubce větší než je zámrzná hloubka. Protože se zde vždy udržují kladné teploty, účinnost tepelného čerpadla nezávisí na ročním období. Taková zařízení jsou mnohem ekonomičtější než elektrické ohřívače a lze je použít k vytápění domu po celý rok při jakékoli teplotě. Jejich oblibě bohužel stále brání vysoké náklady na tepelná čerpadla.
Typy kompresorů
Pístové kompresory Instalují se především do chladniček a mrazniček. U většiny modelů je píst poháněn konvenčním elektromotorem, který pohybuje pístem přes ojnici, kliku, vačku nebo vahadlový mechanismus.
Existují také elektromagnetické (lineární) pístové kompresory. V nich je válec umístěn uvnitř cívky, která vytváří elektromagnetické pole, které pohání píst.
Pístové kompresory jsou schopny vytvářet vysoký tlak, který zajišťuje velký teplotní rozdíl mezi výparníkem a kondenzátorem. Kromě toho má běžný pístový kompresor poměrně jednoduchou konstrukci, která nevyžaduje vysokou přesnost výroby dílů, a proto jsou levné. Pístové kompresory však mají také dost nevýhod:
- Nevyváženost jednopístového kompresoru způsobuje vysokou hladinu hluku a vibrací během provozu.
- Velké množství pohyblivých částí vede k urychlenému opotřebení a snížení životnosti.
- Nebezpečí poškození v důsledku rychlého restartu. Ihned po zastavení je ve válci kompresoru vysoký tlak. Pokud v tuto chvíli zapnete kompresor, vznikne kritické zatížení motoru, které může vést k poškození.
Pístový kompresor lze tedy znovu spustit až několik minut po zastavení, když se tlak v systému vyrovná. Ne všechny modely jsou vybaveny ochranou proti opětovnému spuštění, proto se doporučuje připojit chladicí zařízení přes časové relé se zpožděním zapnutí 5–10 minut.
Rotační kompresory (někdy nazývané rotační) vytvářejí tlak změnou mezery mezi rotujícím rotorem a skříní kompresoru.
Existují různé modifikace tohoto typu kompresoru – s excentrickým rotorem, s pohyblivými lopatkami, s oscilačním rotorem, spirálovým atd.
Všechny mají malé rozměry, nízkou hlučnost a zvýšenou životnost díky snížení počtu pohyblivých dílů. Mezi nevýhody tohoto typu patří složitost výroby (rotor a skříň musí být vyrobeny s vysokou přesností) a nízký maximální tlak. Takové kompresory se častěji používají v technologii řízení klimatu, která nevyžaduje vytváření velmi nízkých teplot.
Výčet kompresorů se neomezuje pouze na rotační a pístové kompresory – existují i odstředivé, šroubové, vačkové a další. V domácích spotřebičích se však používají méně často.
Bez ohledu na typ může být kompresor neinvertorový (standardní) popř střídač. U konvenčních kompresorů jsou otáčky motoru konstantní, pro udržení nastavené teploty se pravidelně zapíná a vypíná. U invertorových kompresorů je motor připojen přes frekvenční měnič (invertor), který mění rychlost otáčení elektromotoru změnou frekvence napětí. Takový kompresor udržuje nastavenou teplotu nastavením požadované rychlosti otáčení. Invertorové kompresory jsou dražší, ale ekonomičtější, účinnější a mají delší životnost.
Druhy chladiv
Jako chladivo v chladicích strojích se používají různé kapaliny a plyny – čpavek, propan, freony (směsi uhlovodíků). Chladivo použité v chladicím stroji výrazně ovlivňuje jak jeho vlastnosti, tak provozní podmínky. Například klimatizace nabitá freonem R-134a (bod varu -26,5 °C) při venkovní teplotě -30 nebude vůbec fungovat v režimu topení – freon se ve venkovní jednotce prostě nebude vařit. Navíc pokus zapnout klimatizaci za takových podmínek s největší pravděpodobností povede k její poruše – kapalina (nikoli plyn) vstupující do kompresoru ji obvykle deaktivuje.
Čím nižší je bod varu chladiva, tím nižší teplotu lze dosáhnout na výparníku chladicího stroje. Snížení teploty v mrazničce však s největší pravděpodobností nebude fungovat prostou změnou freonu na „chladnější“ – chladiva s nízkým bodem varu vyžadují větší tlak pro kondenzaci. Kompresor určený pro freon s vysokým bodem varu takový tlak prostě vytvořit nedokáže. Při výměně chladiva byste se proto měli řídit doporučeními z návodu a nenaplňovat chladivo s vlastnostmi, které se výrazně liší od doporučených.
Nejčastěji používaná chladiva v domácích spotřebičích jsou:
Freon R22 (freon 22, chlordifluormethan) byl donedávna často používán v chladicích a mrazicích jednotkách. Má poměrně nízký bod varu (-40,8°C), v případě netěsnosti lze do systému doplnit palivo. Kvůli škodám na životním prostředí (poškozování ozonové vrstvy) se však R22 v poslední době používá jen zřídka a v mnoha zemích je zcela zakázáno.
R410A и R407С (chlorfluorkarbonát, bod varu -51,4°C) se používají místo R22. Nepoškozují životní prostředí, ale vyžadují vyšší tlak pro kondenzaci, takže zařízení poháněná R410 nebo R407 je dražší. Pokud navíc dojde k netěsnostem v systému naplněném těmito freony, mohou nastat problémy. Tyto freony se skládají z několika složek, které se nerovnoměrně odpařují, takže pokud je únik větší než 40 % R410A, není již doplňování možné. U R407C je situace ještě horší – pokud dojde k úniku, je nutné systém zcela dobít.
R134 (tetrafluorethan) se používá v klimatizacích jako náhrada zastaralého R12. Bod varu R134 je -26,3°C, proto se nepoužívá v nízkoteplotní technologii. Přestože však R134 není škodlivý pro ozonovou vrstvu, je to plyn, který zesiluje skleníkový efekt, takže jej nelze označit za neškodný.
R600a (isobutan) se stále častěji používá v chladicí technice místo méně ekologického R134. Jeho předností je nízký kondenzační tlak a vysoké měrné výparné teplo – chladničky využívající tento freon jsou levnější a ekonomičtější. Vzhledem k vysokému bodu varu (-12°C) však nelze zařízení jím naplněné používat venku při teplotách pod nulou.
Je třeba také pamatovat na to, že každý typ freonu vyžaduje použití určitého typu oleje k mazání částí kompresoru. Obvykle je typ (a někdy i značka oleje) uveden v průvodní dokumentaci k freonu. Použití jiných olejů může poškodit kompresor.
Jak vidíte, v chladicím zařízení není nic složitého a pochopení principů jeho fungování může výrazně prodloužit životnost zařízení, umožní vám ušetřit na elektřině a ochrání vás před nesprávnými akcemi, které mohou vést k poškození zařízení.
