Kako deluje hladilnik: zgradba in načelo delovanja glavnih vrst hladilnikov

Jasno razumevanje naprave in procesov, ki potekajo v notranjosti hladilnega agregata, pomaga podaljšati življenjsko dobo opreme. Razumeti načelo delovanja hladilnika ni težko. Pri vsakem modelu je sestavljeno iz ustvarjanja hladnega okolja z absorpcijo toplote v notranjem delu naprave in njenega prenosa izven naprave.

Vse o tem, kako delujejo hladilniki z različnim načelom delovanja, boste izvedeli iz članka, ki smo ga pripravili. Povedali vam bomo o posebnostih naprave in z njo povezanih pravilih uporabe. Naši nasveti bodo pomagali zaščititi hladilne stroje pred prezgodnjimi okvarami, vas pa rešili potrebe po popravilih.

Načelo delovanja glavnih vrst hladilnikov

Hladilna oprema se uporablja na mnogih področjih dejavnosti. Brez nje ne gre v gospodinjstvu in si ni mogoče predstavljati polnopravnega delovanja proizvodnih delavnic v podjetjih, trgovskih površin, gostinskih obratov.

Glede na namen in področje uporabe ločimo več glavnih vrst naprav: absorpcijske, vrtinčne, termoelektrične in kompresorske.

Kompresorski tip je najbolj razširjen, zato ga bomo podrobneje obravnavali v naslednjem razdelku. Zdaj pa označimo glavne razlike med vsemi štirimi konstrukcijami.

Delovanje absorpcijske tehnike

V sistemu absorpcijskih naprav krožita dve snovi – hladilno sredstvo in absorbent. Vlogo hladilnega sredstva običajno prevzema amoniak, redkeje – acetilen, metanol, freon, raztopina litijevega bromida.

Absorbent je tekočina, ki ima zadostno sposobnost absorbiranja. To je lahko žveplova kislina, voda in drugo.

Vse delovanje opreme temelji na načelu absorpcije, ki vključuje absorbiranje ene snovi z drugo. Konstrukcija je sestavljena iz več glavnih delov – uparjalnika, absorberja, kondenzatorja, regulacijskih ventilov, generatorja, črpalke.

Elementi sistema so povezani s cevkami, s pomočjo katerih se oblikuje enoten zaprt krog. Hlajenje komor poteka s pomočjo toplotne energije.

Postopek poteka na naslednji način:

• Hladilno sredstvo, raztopljeno v tekočini, prodira v uparjalnik;
• Iz koncentrirane raztopine se sproščajo pare amoniaka, ki vrejo pri 33 stopinjah in hladijo objekt;
• Snov preide v absorber, kjer jo absorber ponovno absorbira;
• Črpalka prečrpa raztopino v generator, ki ga ogreva določen vir toplote;
• Snov zavre in sproščene pare amoniaka odidejo v kondenzator;
• Hladilno sredstvo se ohladi in pretvori v tekočino;
• Delovna snov preide skozi regulacijski ventil, se stisne in pošlje v uparjalnik.

Amoniak, ki kroži v zaprtem krogu, ob vstopu v uparjalnik odvzame toploto iz hladilne komore. Nato pa jo v kondenzatorju oddaja v okolico. Cikli se neprekinjeno ponavljajo.

Ker naprave ni mogoče izklopiti, ni zelo varčna in ima povečano porabo energije. Če taka oprema odpove, je popravilo najverjetneje ne bo mogoče.

Odvisnost absorpcijskih naprav od nihanj napetosti, toka in drugih parametrov električnega omrežja je minimalna. Kompaktne dimenzije omogočajo enostavno namestitev na katerem koli primernem mestu.

V konstrukciji naprav ni masivnih gibljivih in drgnih elementov, zato imajo nizko raven hrupa. Naprave so primerne za stavbe, katerih električno omrežje je izpostavljeno stalnim koničnim obremenitvam, in za kraje, kjer ni stalne oskrbe z elektriko.

Načelo absorpcije se uresničuje v industrijskih hladilnih napravah, majhnih hladilnikih za avtomobile in pisarniške prostore. Včasih ga najdemo v posameznih gospodinjskih modelih, ki delujejo na zemeljski plin.

Načelo delovanja termoelektričnih modelov

Znižanje temperature v komori termoelektričnega hladilnika se doseže s posebnim sistemom, ki odvaja toploto v skladu s Peltierjevim pojavom. Ta vključuje absorpcijo toplote na mestu stika dveh različnih prevodnikov v trenutku, ko skozi to območje teče električni tok.

Konstrukcija hladilnikov je sestavljena iz termoelektričnih elementov v obliki kocke, izdelanih iz kovin. Združeni so v eno električno vezje. Skupaj s premikanjem toka iz enega elementa v drugega se premika tudi toplota.

Aluminijasta plošča ga absorbira iz notranjega predelka, nato pa ga prenaša na kockaste delovne dele, ki nato usmerijo toploto k stabilizatorju. Tam se s pomočjo ventilatorja odvaja navzven. Po tem načelu delujejo prenosni mini hladilniki in torbe z hladilnim učinkom.

Pri večini modelov termoelektričnih hladilnih naprav je s preklopom polarnosti napajanja mogoče dobiti ne le mraz, ampak tudi toploto – do 60 stopinj Celzija. Ta funkcija se uporablja za pogrevanje živil.

Ta oprema se uporablja pri kampiranju, na področju opremljanja osebnih avtomobilov, jaht in motornih čolnov, pogosto se postavlja na počitniških hišah in drugih mestih, kjer je mogoče napravo napajati z električno napetostjo 12 V.

Termoelektrični izdelki imajo poseben varnostni mehanizem, ki jih izklopi v primeru pregrevanja delovnih delov ali okvare prezračevalnega sistema.

Med prednosti takšnega načina dela sodita visoka zanesljivost in dokaj nizka raven hrupa pri uporabi naprav. Med pomanjkljivostmi so visoki stroški in občutljivost na zunanje temperature.

Značilnosti opreme z vrtinčnimi hladilniki

V napravah te kategorije je kompresor. Ta stiska zrak, ki se nato razširi v nameščenih blokih vrtinčnih hladilnikov. Predmet se ohladi zaradi nenadnega raztezanja stisnjenega zraka.

Vrtinčne naprave so trpežne in varne: ne potrebujejo elektrike, nimajo gibljivih delov in ne vsebujejo nevarnih kemičnih spojin v notranjem sistemu konstrukcije.

Metoda vrtinčnih hladilnikov ni doživela široke razširjenosti, ampak je ostala le pri preskusnih vzorcih. To je posledica velike porabe zraka, zelo hrupnega delovanja in relativno nizke hladilne zmogljivosti. Včasih se naprave uporabljajo v industrijskih obratih.

Pregled kompresorske tehnike

Kompresorski hladilniki so najpogostejša vrsta opreme v gospodinjstvih. Najdemo jih skoraj v vsakem domu – ne porabijo preveč energije in so varni za uporabo. Najboljši modeli zanesljivih proizvajalcev služijo svojim lastnikom več kot 10 let. Oglejmo si njihovo zgradbo in načela, po katerih delujejo.

Značilnosti notranje zgradbe

Klasični gospodinjski hladilnik je navpično usmerjena omara, opremljena z enim ali dvema vratoma. Njegovo ohišje je izdelano iz trde jeklene pločevine debeline približno 0,6 mm ali trdne plastike, ki lajša težo nosilne konstrukcije.

Za kakovostno tesnjenje izdelka se uporablja pasta z visoko vsebnostjo klorvinilne smole. Površina se grundira in premaže s kakovostnim emajlom iz barvnih razpršilnikov. Pri izdelavi notranjih kovinskih predelov se uporablja tako imenovani postopek vtiskovanja, plastične omare pa se izdelujejo po metodi vakuumskega oblikovanja.

Vrata naprave so iz jeklenih plošč. Na robove se vstavi gost gumijast tesnilni trak, ki ne prepušča zunanjega zraka. V nekatere modifikacije so vgrajena magnetna zapirala.

Med notranjo in zunanjo steno izdelka je obvezno nameščena plast toplotne izolacije, ki ščiti komoro pred toploto, ki skuša prodreti iz okolice, in preprečuje izgubo ustvarjenega mraza. Za te namene so primerni mineralni ali stekleni filc, polistirenska pena, poliuretanska pena.

Notranji prostor se tradicionalno deli na dve funkcionalni coni: hladilno in zamrzovalno.

Glede na obliko razporeditve ločimo:

• enokomorni;
• dvokomorni;
• večkomorne naprave.

V posebno vrsto so izločeni agregati Side-by-Side, ki vključujejo dve, tri ali štiri komore.

Enokomorni agregati so opremljeni z enim vrati. V zgornjem delu opreme je nameščen zamrzovalni predel z lastnimi vrati s preklopnim ali odpirajočim mehanizmom, v spodnjem pa hladilni del z višinsko nastavljivimi policami.

V komorah je nameščena osvetljevalna oprema z LED ali navadno žarnico z žarilno nitko, da se vidi, kaj pravzaprav leži v hladilniku.

Naprave, izdelane po tipu 'bok ob bok', so veliko obsežnejše in širše od svojih sorodnikov. Oba oddelka v njih zasedata prostor po celotni višini opreme. Nameščena sta vzporedno drug z drugim.

Pri dvokomornih agregatih sta notranji omarici izolirani in ločeni, vsaka s svojimi vrati. Razporeditev oddelkov v njih je lahko evropska ali azijska. Prva možnost predvideva spodnjo postavitev zamrzovalne komore, druga pa zgornjo.

Sestavni elementi konstrukcije

Hladilne naprave kompresorskega tipa ne proizvajajo mraza. Hladijo predmet tako, da prevzemajo notranjo toploto in jo prenašajo navzven.

Postopek nastajanja mraza poteka s sodelovanjem naslednjih sklopov:

• hladilno sredstvo;
• kondenzator;
• uparjalni radiator;
• kompresorski aparat;
• termostatni ventil.

V vlogi hladilnega sredstva, s katerim napolnijo sistem hladilnika, nastopajo različne znamke freona – mešanice plinov z visoko stopnjo tekočnosti in dokaj nizkimi vrednostmi vrelišča/izparevanja. Mešanica potuje po zaprtem krogu in prenaša toploto skozi različne dele cikla.

V večini primerov proizvajalci kot delovni element za domače hladilne stroje uporabljajo Freon 12. Ta brezbarvni plin s komaj zaznavnim specifičnim vonjem ni strupen za človeka in ne vpliva na okus in lastnosti živil, shranjenih v komorah.

Kompresor je osrednji del konstrukcije vsakega hladilnika. To je inverterska ali linearna naprava, ki povzroča prisilno kroženje plina v sistemu s povečevanjem tlaka. Preprosto povedano, kompresor hladilnika stiski pare freona in jih sili, da se premikajo v želeno smer.

Naprava je lahko opremljena z enim ali dvema kompresorjema. Vibracije, ki nastanejo med delovanjem, absorbira zunanje ali notranje vzmetenje. Pri modelih s parom kompresorjev je za vsako komoro odgovorna ločena naprava.

Klasifikacija kompresorjev predvideva dva podtipa:

1. Dinamični. Sili hladilno sredstvo, da se premika s pomočjo sile gibanja lopatic centrifugalnega ali aksialnega ventilatorja. Ima preprosto strukturo, vendar se zaradi nizkega izkoristka in hitre obrabe pod vplivom navora redko uporablja v gospodinjskih napravah.
2. Prostorninski. Stisne delovno telo s pomočjo posebne mehanske naprave, ki jo poganja elektromotor. Lahko je batni ali rotacijski. V hladilnikih se v glavnem nameščajo takšni kompresorji.

Batni aparat je predstavljen kot elektromotor z navpično gredjo, zaprt v enovito kovinsko ohišje. Ko zaganjalni rele priključi napajanje, aktivira ročično gred, bat, pritrjen nanjo, pa se začne premikati.

Pri delu se vklopi sistem odpiralnih in zapiralnih ventilov. Posledično se freonske pare izvlečejo iz uparjalnika in potisnejo v kondenzator.

Pri okvarah batnega kompresorja je popravilo možno le pod pogojem uporabe specializirane profesionalne opreme. Vsakršno razstavljanje v domačem okolju prinaša tveganje izgube tesnilnosti in onemogoča nadaljnjo uporabo.

V rotacijskih mehanizmih potreben tlak vzdržujeta dva rotorja, ki se premikata drug proti drugemu. Freon vstopi v zgornji žep, ki se nahaja na začetku gredi, se stisne in izstopi skozi spodnjo odprtino majhnega premera. Za zmanjšanje trenja se v prostor med gredema vnaša olje.

Kondenzatorji so izdelani v obliki rešetke-zvitka, ki ga pritrdijo na zadnjo ali stransko steno naprave.

Imajo različno konstrukcijo, vendar vedno opravljajo eno nalogo: hlajenje vročih plinskih par na nastavljene vrednosti temperature s kondenzacijo snovi in oddajanjem toplote v prostor. Lahko so panelni ali rebrasto-cevni.

Uparjalnik je sestavljen iz tankega aluminijastega cevovoda in spajkanih jeklenih ploščic. V stiku je z notranjimi predeli hladilnika, učinkovito odvaja absorbirano toploto iz naprave in znatno znižuje temperaturo v omarah.

Termostatski ekspanzijski ventil je potreben za vzdrževanje tlaka delovnega telesa na določeni ravni. Veliki sklopi agregata so med seboj povezani s sistemom cevk, ki tvorijo tesnjen zaprt krog.

Zaporedje delovnega cikla

Optimalna temperatura za dolgotrajno shranjevanje zalog v kompresijskih napravah se ustvari med delovnimi cikli, ki potekajo drug za drugim.

Potekajo na naslednji način:

• ob priklopu naprave na električno omrežje se zažene kompresor, ki stiska freonske pare, hkrati zvišuje njihov tlak in temperaturo;
• pod vplivom nadtlaka vroče delovno telo v plinastem agregatnem stanju vstopi v posodo kondenzatorja;
• ko se premika po dolgi kovinski cevi, para odvaja nabrano toploto v okolico, se počasi ohladi na sobno temperaturo in se spremeni v tekočino;
• tekoče delovno telo preide skozi filtrirni sušilnik, ki vpija odvečno vlago;
• hladilno sredstvo prodre skozi ozko kapilarno cevko, na izhodu iz katere se zniža njegov tlak;
• snov se ohladi in pretvori v plin;
• ohlajena para prispe do uparjalnika in med prehodom skozi njegove kanale odvzema toploto iz notranjih predelov hladilnega agregata;
• temperatura freona se poviša in ponovno odide v kompresor.

Preprosto povedano, kako deluje kompresijski hladilnik: postopek je naslednji: kompresor črpa hladilno sredstvo v zaprtem krogu. Freon pa spreminja agregatno stanje s pomočjo posebnih naprav, zbira toploto v notranjosti in jo prenaša navzven.

Delovni cikel v sistemu se ponavlja, dokler niso dosežene temperaturne vrednosti, ki jih določijo sistemski programi, in se znova zažene, ko zazna njihovo povišanje.

Po ohladitvi na želene parametre termostat ustavi motor s prekinitvijo električnega tokokroga.

Ko temperatura v komorah začne naraščati, se kontakti ponovno sklenejo in elektromotor kompresorja se zažene z zaščitno-zagonskim relejem. Prav zato med delovanjem hladilnika nenehno izmenično slišimo brnenje motorja in nato tišino.

Priporočila za uporabo in vzdrževanje

Pri uporabi opreme ni nič zapletenega: deluje v avtomatskem načinu 24 ur na dan. Edino, kar je treba storiti ob prvem vklopu in občasno prilagajati med delovanjem, je nastaviti optimalen temperaturni režim glede na konkretne okoliščine.

Želena temperatura se nastavi s termostatom. V elektromehanskem sistemu se vrednosti nastavijo na oko ali ob upoštevanju priporočil, navedenih v navodilih proizvajalca. Pri tem je treba upoštevati vrsto in količino živil, shranjenih v hladilniku.

Ročica regulatorja je praviloma okrogel mehanizem z več delitvami, ali pa je pri sodobnejših in dražjih modelih upravljanje možno prek senzorske plošče.

Da bi ocenili stopnjo zamrzovanja, strokovnjaki svetujejo, da najprej regulator postavite v srednji položaj, nato pa ga po nekaj časa po potrebi zavrtite v desno ali levo.

Vsaka oznaka na takem gumbu ustreza določenemu temperaturnemu režimu: večja kot je delitev, nižja je temperatura. Elektronska enota omogoča nastavitev temperature z največjo natančnostjo do 1 stopinje s pomočjo vrtljivega regulatorja ali gumbov.

Na primer, v zamrzovalnem predalu nastavite vrednost -14 stopinj. Vsi vneseni parametri bodo prikazani na digitalnem zaslonu.

Da bi kar najbolj podaljšali življenjsko dobo gospodinjskega hladilnika, se ne smete le spoznati na njegovo delovanje, ampak ga tudi pravilno negovati. Pomanjkanje ustreznega servisa in nepravilna uporaba lahko povzročita hitro obrabo pomembnih delov in neustrezno delovanje.

Neželenim posledicam se lahko izognete, če upoštevate vrsto pravil:

1. Redno čistite kondenzator umazanije, prahu in pajčevine pri modelih z odprto kovinsko rešetko na zadnji steni. Za to uporabite navadno rahlo vlažno krpo ali sesalnik z majhnim nastavkom.
2. Pravilno namestite napravo. Poskrbite, da je razdalja med kondenzatorjem in steno sobe najmanj 10 cm. Ta ukrep bo pomagal zagotoviti nemoteno kroženje zračnih mas.
3. Pravočasno odtajajte in ne dopuščajte nastajanja prekomerne plasti snega na stenah predelkov. Pri tem je za odstranjevanje ledenih skorj prepovedano uporabljati nože in druge ostre predmete, ki lahko zlahka poškodujejo in uničijo uparjalnik.

Prav tako je treba upoštevati, da hladilnika ne smete postaviti v bližino grelnih naprav in na mesta, kjer je možen neposreden stik s sončnimi žarki. Prekomeren vpliv zunanje toplote slabo vpliva na delovanje glavnih sklopov in splošno zmogljivost naprave.

Za čiščenje delov iz nerjavečega jekla so primerne le posebne snovi, ki jih priporoča proizvajalec v navodilih za napravo.

Če nameravate opremo prevažati z enega mesta na drugega, jo najbolje prepeljete s tovornjakom z visoko kabino, pri čemer jo pritrdite v strogo navpičnem položaju.

Tako lahko preprečite okvare, iztekanje olja iz kompresorja, ki neposredno vstopa v krogotok hladilnega sredstva.

Zaključki in koristen video na to temo

Video #1. Kako deluje hladilni agregat:

Video #2. Podrobna razlaga delovanja kompresijskih hladilnikov:

Video #3. Informacije o delovanju absorpcijskih strojev:

Dokler hladilna oprema deluje brezhibno, se potrošniki le redko zanimajo za njeno zgradbo. Vendar teh znanj ne gre zanemariti. So zelo dragocena, saj omogočajo hitro določitev vzroka okvare in odkriti problematično mesto ter s tem preprečiti resne napake.

Puščajte, prosim, komentarje, objavljajte tematske fotografije, postavljajte vprašanja o temi članka v spodnjem bloku. Povejte, kako ste se ukvarjali z zgradbo svojega hladilnika. Delite, kako ste v praksi uporabili znanje o konstrukciji hladilnega stroja.