Каталог материалов
Холодильник изнутри и снаружи
12.05.2005

Холодильник изнутри и снаружи

Чуть-чуть физики

Откуда берется холод в домашнем холодильнике? Чтобы понять это, достаточно вспомнить, как охлаждается кожа, если протереть ее ваткой, смоченной эфиром или иным летучим веществом. Для испарения пленочки жидкости нужно тепло, и она отбирает его у поверхности кожи. Именно тепловой эффект испарения жидкости (или, как нас учили на уроках физики, изменения ее фазового состояния) используется в холодильных машинах.

Возможно, на какой-нибудь фантастической планете, где имеются неограниченные запасы подобных летучих веществ, а их испарения не причиняют организму инопланетян никакого вреда, давно уже придумали простейший способ получения холода: для этого им достаточно непрерывно смачивать инопланетным эфиром контейнер с инопланетными пищевыми продуктами. Но в наших земных условиях этот способ не годится — эфира не напасешься, да и вдыхать его пары лишний раз не стоит. Поэтому нашим изобретателям и инженерам пришлось упорно поработать, чтобы создать:

— холодильные аппараты с замкнутым контуром, в одной части которого происходит испарение, а в другой части — конденсация рабочего тела;

— специальные вещества (хладагенты), которые годами циркулируют в контуре холодильной машины в качестве рабочего тела, то испаряясь, то снова конденсируясь;

— надежные электрические машины (компрессоры), которые «гоняют» хладагент по замкнутому контуру холодильника.

Идем по контуру

Схема движения хладагента по контуру показана на рис. 1. Повышенное давление на выходе работающего компрессора толкает газообразный хладагент в конденсатор, где происходит первое изменение его фазового состояния — газ превращается в жидкость. При этом выделяется тепло, которое отводится в окружающую среду, то есть идет на нагрев воздуха кухни. В этом легко убедиться, заглянув «за спину» холодильника и потрогав его заднюю стенку. У многих моделей холодильников конденсатор виден невооруженным глазом — это большой черный теплообменник на задней стенке, представляющий собой длинную, многократно изогнутую трубку.

Рис. 1. Схема движения хладагента по контуру холодильного аппарата

Кстати, если уж вы действительно добрались до конденсатора, не поленитесь очистить его от пыли — этим вы окажете неоценимую услугу своему холодильнику, улучшив условия отдачи тепла в воздух.

Ну, хорошо, мы превратили хладагент в жидкость, нагрели воздух на кухне, потратив на это определенное количество электроэнергии. Но мы же купили не отопительный прибор, нам нужно охладить продукты внутри холодильника! Для этого необходимо, чтобы произошло еще одно изменение фазового состояния, и жидкость стала газом. Чтобы это случилось, жидкому хладагенту приходится протискиваться через длинный узкий канал — капиллярную трубку. Проход через капилляр дается хладагенту нелегко, на это тратится весь запас давления, который был создан компрессором.

Что же теперь случится с хладагентом? Снова вспомним школьные уроки физики: если подняться высоко в горы и развести там костер, то вода в котелке закипит не при 100°С, а при более низкой температуре, например, при 95°С. Вот что значит пониженное давление! Так и наш хладагент: протиснувшись через капилляр и потеряв весь свой былой напор, он попадает в испаритель холодильника, где закипает, словно от сознания собственного бессилия. Именно это нам и нужно. Вспомним ватку с эфиром: ведь испарение жидкости отнимает тепло от тела, находящегося в контакте с ней. А испаритель холодильника обвивает своими трубками самую холодную его часть — морозильную камеру. Это внутренний эпицентр холода, откуда холодный воздух растечется (сам или под действием принудительной вентиляции) по отсекам и полочками нашего белого шкафа.

А сделавшему свое дело газообразному хладагенту остается только вернуться назад в компрессор, где он вновь будет «подкачан» и под высоким давлением опять поступит в контур, продолжая свое непрерывное движение.

Основные элементы холодильного контура показаны на рис. 2. Конечно, это только самые важные части холодильника. Реальный холодильный аппарат имеет много других элементов. Например, прислушавшись к работе своего холодильника, вы наверняка заметите, что компрессор работает не все время. Периодически он выключается, а затем включается снова. Дело в том, что внутри холодильника имеется термостат — устройство, контролирующее температуру в холодильной камере. Регулировочная рукоятка термостата находится на панели управления, и, поворачивая ее, вы можете «поддать холода», если в помещении жарко, или, наоборот, убавить производство холода, если на кухне прохладно. Когда заданная вами температура будет достигнута, термостат сработает на отключение компрессора. Делается это, конечно, не для того, чтобы дать компрессору отдохнуть, а для того, чтобы не переохладить полость холодильника и поддерживать в ней именно ту температуру, которую вы задали.

Рис. 2. Элементы холодильного контура

Что такое No Frost

Испаритель — самое холодное место холодильника, его «полюс холода». Когда внутри трубок испарителя кипит хладагент, на наружной поверхности этого теплообменника нарастает ледяная «шуба» — это конденсируется влага из воздуха, которым заполнена морозильная камера. Любая хозяйка знает: дверцу морозильника нельзя долго держать открытой, иначе теплый воздух из кухни наполнит камеру, и тогда «шуба» станет толще, а значит, раньше придется оттаивать морозильник.

В традиционных холодильниках операцию оттаивания или размораживания проводят один-два раза в год, обычно приурочивая ее к уборке внутреннего пространства холодильника. Аппараты с ручным размораживанием для этого просто отключают от сети питания, оставив открытой дверцу морозильной камеры. Здесь нужно проявить терпение и дать корочке льда растаять самой, не пуская в ход ножей, скребков и иных острых орудий — ими недолго повредить испаритель. Если уж совсем не терпится, поставьте в морозильник кастрюльку с горячей водой.

После того как ледяная корка полностью сойдет, нужно вымыть внутреннюю поверхность камеры теплой водой, вытереть насухо, проветрить часок-другой, закрыть дверцу и включить холодильник в сеть.

Холодильник с полуавтоматическим размораживанием достаточно только периодически отключать, нажав на кнопку датчика-реле на корпусе термостата. Включится он сам, после того как растает ледяная корочка на испарителе.

В традиционных холодильниках воздух внутри камеры движется крайне медленно: более теплые и легкие его порции поднимаются вверх, холодные и тяжелые опускаются вниз, повинуясь законам естественной конвекции.

Появление в холодильниках систем принудительной циркуляции воздуха (для этого внутри камер имеются специальные вентиляторы) позволило, во-первых, добиться равномерного распределения воздуха по объему камер, донеся холод до самых укромных уголков. Благодаря этому в холодильниках стали широко применяться эстетичные и легко моющиеся полки из стекла, которые пришли на смену прежним решеткам. На рис. 3, где показаны такие полки, хорошо видны и отверстия воздухораспределительной системы холодильника.

Рис. 3.  Стеклянные полки (холодильники Samsung)

Во-вторых, с помощью принудительной вентиляции удалось победить ледяную «шубу» и полностью избавиться от операции размораживания. Так в холодильниках появилась система No Frost, при которой иней в морозильной камере не образуется.

Точнее говоря, ледяную «шубу» вывели за пределы морозильной камеры, спрятав испаритель за ее стенкой. Именно туда вентилятор гонит воздух, чтобы влага вымораживалась на поверхности испарителя, а не на стенке камеры. Испаритель снабжен электрическим нагревательным элементом, а рост «шубы» на нем находится под неусыпным контролем электронной системы управления холодильника. Каждые 6—8 ч автоматически включается нагрев, и поверхность испарителя освобождается от намерзшей ледяной корочки.

У холодильников с системой No Frost есть одна особенность, которую следует иметь в виду. Обдув продуктов воздушными потоками, создаваемыми в полости холодильника, приводит к их обезвоживанию и заветриванию. Поэтому продукты в таком холодильнике следует хранить в упаковке.

О чем плачет холодильник

Понятно, что морозильную камеру периодически нужно оттаивать, хоть вручную, хоть автоматически. На то она и называется морозильной, что в ней стоит мороз до –18°С, а значит, образуется лед или по крайне мере иней. Но иногда в инструкции к холодильнику можно прочесть и об оттаивании холодильной камеры, где температура выше нуля.

Оказывается, такое оттаивание тоже необходимо. Происходит оно автоматически, а тает при этом влага, намерзшая на пластиковой задней стенке холодильной камеры. За этой стенкой во многих современных аппаратах находится отдельная секция испарителя, отвечающая за холод в холодильной камере. Воздух в камере действительно имеет положительную температуру, но стенка холоднее, вот и образуется на ней тонкий слой инея, как на оконном стекле, когда на улице мороз, а в доме тепло. Когда компрессор отключается, слой инея на стенке тает, и капельки воды стекают вниз, поступая по трубке в кювету на крышке компрессора. В этот момент холодильник как бы «плачет», поэтому подобные конструкции называются «плачущая стенка».

Один или два?

Итак, современные холодильники могут иметь отдельный испаритель для каждой из камер — морозильной и холодильной. Не удивительно, что многие из них, особенно те, что отличаются высоким ростом и внушительным объемом камер, имеют и два компрессора, каждый из которых работает на свою камеру.

В этом есть определенный плюс: например, уезжая в отпуск, вы можете отключить компрессор холодильной камеры и оставить ее открытой для проветривания. В работающей морозильной камере при этом останутся продукты длительного хранения.

Есть и минус: холодильник с двумя компрессорами дороже (компрессор — самая дорогая деталь), и шумят два компрессора сильнее, чем один.

Блестящим инженерным решением стало использование в ряде моделей холодильников электромагнитного клапана, направляющего поток хладагента то в морозильную, то в холодильную камеру (рис. 4). Такой клапан позволяет обойтись всего одним компрессором, но заставляет его при этом работать «за двоих». В холодильнике с клапаном тоже есть «отпускной» режим, когда холодильную камеру можно отключить, направив до вашего возвращения весь хладагент в испаритель морозильной камеры.

Рис. 4. Холодильный контур с электромагнитным клапаном

Впрочем, полное отключение холодильной камеры вовсе не обязательно. Например, в режиме «Отпуск» холодильников Whirlpool в течение 90% времени электромагнитный клапан направляет хладагент в испаритель морозильной камеры, и в течение 10% времени — в холодильную камеру, где при этом поддерживается температура 12—13°С. Положив в холодильную камеру перед отъездом бутылочку хорошего вина, вы сможете открыть ее по возращении и отметить окончание отпуска.

Малыши и гиганты

Спектр современных бытовых холодильников необычайно широк — на одном его краю находятся малыши, в буквальном смысле входящие под столешницу кухонной мебели, на другом — гиганты класса Side-by-side, внос которых в квартиру порой создает отдельную проблему.

Малогабаритный однодверный холодильник высотой 85 см и общим объемом 125—180 л (рис. 5) может иметь небольшой морозильник объемом 17—18 л с внутренней дверцей, а может и не иметь его — таковы, например, холодильники?минибары, применяемые для оборудования гостиничных номеров. В минибаре морозильник не обязателен, достаточно небольшого отсека с отрицательной температурой, где помещается лоток для намораживания кубиков льда.

Рис. 5. Малогабаритный холодильник

Двухдверные холодильники могут различаться расположением морозильной камеры. В холодильниках классической компоновки (рис. 6) морозильник расположен сверху (англ. Top mounted). Общий объем таких холодильников достигает 330 л, а объем морозильной камеры — 105 л.

Рис. 6. Двухдверный холодильник с морозильной камерой сверху

Другой популярный вариант компоновки двухдверных холодильников — так называемый тип Combi, в котором морозильная камера располагается снизу (рис. 7). Это, пожалуй, самые «рослые» из современных бытовых холодильников: высота некоторых моделей превышает 2 м. Общий объем холодильников данного типа составляет 180—410 л при объеме морозильной камеры 70—175 л.

Рис. 7. Combi: двухдверный холодильник с морозильной камерой снизу

Особенностью холодильников Combi является относительно большой объем морозильной камеры: если у холодильников с верхним ее расположением на морозильник приходится лишь до 30% общего объема, то у Combi объем морозильника может достигать 60% общего объема шкафа.

«Королем кухни» по праву можно считать холодильник класса Side-by-side (рис. 8). У этого гиганта, американца по происхождению, холодильная и морозильная камеры находятся не друг над другом, а рядом, в буквальном переводе с английского — бок о бок. Общий объем такого холодильника достигает 730 л при объеме морозильной камеры до 290 л. Большинство холодильников этого класса имеет на передней панели дозатор охлажденных напитков и кубиков льда (рис. 9), а сам холодильник подключается не только к электрической розетке, но и к линии подачи воды.

Рис. 8. Холодильник Side-by-side

Рис. 9. Дозатор охлажденных напитков (Samsung)

Донести холод до каждого уголка столь вместительного шкафа можно только с помощью системы принудительной циркуляции воздуха. Эта система может быть единой для обеих камер холодильника, а может быть и так, что каждая из камер имеет свою независимую систему охлаждения (рис. 10). В последнем случае исключается перенос запахов из одной камеры холодильника в другую.

Рис. 10. Независимые системы циркуляции воздуха в холодильной и морозильной камерах (Samsung)

Если перспектива транспортировки и подъема в квартиру такого гиганта, как холодильник Side-by-side пугает вас, есть альтернативный вариант. Например, однодверный холодильник Bosch KSR 38493 и однодверный морозильник Bosch GSE 34494 выглядят как два брата-близнеца, только у холодильника дверца открывается справа налево, а у морозильника — слева направо. Каждый из братьев имеет высоту 185 см, ширину 60 см и глубину 65 см. Поставьте их рядом — с виду чем не Side-by-side? А транспортировать и заносить их в квартиру можно по отдельности.

Третья камера — не лишняя

Если есть одно- и двухдверные холодильники, то почему не быть трехдверным? Точнее, холодильник Bosch KDF 324A2 (рис. 11) нужно назвать трехкамерным. Сверху он имеет морозильную камеру объемом 65 л. В центральной холодильной камере есть «сухая» зона сохранения свежести объемом 171 л (здесь влажность поддерживается на уровне 50%) и расположенная под ней «влажная» зона сохранения свежести: объемом 22 л (здесь влажность составляет 95%). И наконец, в самом низу находится холодильное отделение объемом 64 л с выдвижной тележкой.

Рис. 11. Трехкамерный холодильник Bosch KDF 324A2

Оказывается, внутри холодильника могут быть зоны не только с различной температурой, но и с различной влажностью. Во влажной зоне сохранения свежести продукты хранятся при нулевой температуре и относительной влажности 90%, что идеально подходит для овощей и фруктов. Благодаря тому что «влажный» бокс накрыт специальным фильтром, хранящиеся в нем продукты не теряют влагу. Микроорганизмы в таком боксе не размножаются, а витамины и минеральные вещества сохраняются.

В сухой зоне сохранения свежести с температурой, близкой к нулю, и относительной влажностью воздуха 50% в течение многих дней остаются свежими и ароматными: колбаса, рыба и морепродукты. Мясо и птица могут храниться здесь еще больше.

Такая система хранения продуктов в зонах с различной влажностью в холодильниках Bosch носит название VitaFresh. В пользу этой системы говорит то, что благодаря ее применению продукты сохраняются в три раза дольше, сохраняя при этом свежесть, натуральный цвет, форму и высокое содержание витаминов.

Особая третья камера под названием CoolSelect Zone есть и в холодльниках Side-by-side производства компании Samsung (рис. 12). Владелец холодильника может выбирать необходимый режим работы этой камеры, устанавливая нужную температуру в зависимости от помещенных в нее продуктов при помощи сенсорной панели управления (рис. 13).

Рис. 12. Камера CoolSelect Zone (Samsung)

Рис. 13. Температурные режимы камеры CoolSelect Zone

Режим быстрого охлаждения позволяет всегда иметь под рукой холодное пиво. Режим оттаивания, при котором в камеру поочередно подается то теплый, то холодный воздух, позволяет размораживать продукты без потери влаги и изменения цвета. Режим мягкого замораживания (–5°С) создает оптимальные условия для хранения свежего мяса, птицы и рыбы, которые при этой температуре легко нарезаются ломтиками. Режим сохранения свежести (2°С) способствует сохранению влаги в продуктах, а режим охлаждения (–1°С) оптимален для хранения овощей и фруктов.

Только мороз

Если вы хотите сохранить до следующего лета обильный урожай, собранный со своего дачного участка, морозильной камеры обычного холодильника может оказаться недостаточно. К счастью, существуют аппараты, представляющие собой один большой морозильник.

Вертикальный морозильник (рис. 14) представляет собой шкаф объемом до 330 л, на полках которого вы без труда разложите любые продукты — от мяса до ягод. Вертикальные морозильники могут иметь систему NoFrost, электронную систему управления и все остальные «навороты» современного аппарата для создания холода. Единственным недостатком вертикального шкафа является то, что когда вы открываете его дверь, тяжелый холодный воздух вытекает вниз, а на его место стремительно проскальзывает теплый воздух помещения. Так что постарайтесь снабдить каждую полку табличкой с указанием того, что на ней хранится, чтобы быстрее найти нужные продукты и поменьше держать дверь открытой.

Рис. 14. Вертикальный морозильник

Другое дело — горизонтальные морозильники, или морозильники-лари (рис. 15). Вы можете уложить продукты, предназначенные для длительного хранения, на самое дно, и быть уверенными, что в этой самой холодной зоне с ними ничего не случится. Вот только, чтобы добраться до этого дна, придется переворошить все, что лежит сверху.

Рис. 15. Горизонтальный морозильник (ларь)

Словом, каждый тип морозильника имеет свои плюсы и минусы. Выбирайте на свой вкус!

<

Смотрите также


Если вам понравилась данная статья, поделитесь ей в социальных сетях: