Как работает холодильное оборудование?
Содержание
Содержание
Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.
Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.
Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.
Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.
Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.
Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.
Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.
Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.
Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.
Из холода в жар
Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?
Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!
В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.
Виды компрессоров
Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.
Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.
Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:
Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.
Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.
Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.
Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.
Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.
Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.
Типы хладагентов
Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.
В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:
Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.
R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.
Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.
Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.
Все про хладагент в холодильнике: какой лучше, как осуществляется замена
Даже если вы не знаете, как именно устроен холодильник, вы наверняка слышали, что для поддержания необходимой температуры в камере, требуется особое вещество – хладагент. Многие слышали, но не все знают, что представляет собой это вещество, как правильно его менять и какой именно приобретать для замены. А многие зададутся вопросом: надо ли вообще менять хладагент в холодильных установках?
Что это за вещество
Хладагент – особое вещество, которое циркулирует по охладительной системе холодильника. В разные времена использовались различные виды хладагентов. В начале 20 столетия это был сернистый ангидрид, но он очень опасен для человека. Чтобы снизить уровень опасности и обеспечить бесперебойную работу холодильных установок, был создан фреон. Однако это вещество наносило непоправимый урон окружающей среде.
В конце 90-х ученые изобрели новый вид хладагента – R134a. Несколько лет подряд это вещество успешно применялось при производстве холодильного оборудования. Сегодня же, это вещество заменили более новым, современным видом холодильного агента – R600a. Для стабильной работы 130-литрового агрегата требуется всего 20 г R600a. Это говорит о высокой производительности газа, который позволяет значительно экономить расход электроэнергии для работы холодильного оборудования.
Отечественные аналоги
Отечественные производители выпускают несколько разновидностей охлаждающего вещества. К ним относятся:
Последний тип хладагента холодильника, является экологически безвредным, не рушащим озоновую среду земли. Для тех, кто задумывается о том, какой лучше использовать хладагент в агрегатах? Рекомендуем изучить устройства современных моделей морозильного оборудования от ведущих производителей. В данном случае используется только высококачественное, безопасное вещество под названием изобутан. Более того, на предприятиях, где до сих пор используются устаревшие модели морозильных камер, осуществляется замена опасных холодильных агентов на новые, безвредные аналоги.
Заправка холодильного оборудования
Замена хладагента в холодильнике должна осуществляться специалистом, с использованием специализированного оборудования. Именно специалист подскажет, какой лучше хладагент, как правильно осуществлять замену и требуется ли дополнительное обслуживание агрегата.
Лучшим среди аналогов, является вещество R600. Что это такое и в чем его преимущества мы выяснили выше. Как же происходит наполнение охлаждающей системы данным веществом?
Заправка оборудования осуществляется специальным механизмом, который дозирует вещество с точностью до миллилитра. Отметим, что количество хладагента в холодильном оборудовании, строго определено инструкцией от производителя. К примеру, бытовой агрегат Bosch вмещает в себя 21 г хладагента. Такие тонкости обязан знать специалист по ремонту морозильных установок.
Замена охлаждающего вещества осуществляется с использованием таких комплектующих:
Чтобы не ошибиться с количеством заправляемого вещества перед началом работ, емкость с вентилем взвешивают. После того, как заправка хладагентом агрегата завершена, баллончик взвешивают повторно. Произведя нехитрые математические расчеты, устанавливают точное количество хладагента, который был заправлен в холодильную установку. К примеру, расчет может выглядеть так: вес емкости с хладагентом равен 84,5 г. Вентиль выпускной весит 64,4 г. Плюсуя эти цифры, получаем, что общий вес устройства равен 147,9 г. При норме выхода хладагента 21 г выпускают вещество в количестве 31,5 г, открыв вентиль. В результате, масса баллончика с вентилем должна составить 117,4 г.
Важно: перед тем, как наполнить агрегат новым веществом, прежний хладагент удаляют при помощи вакуумного насоса. Также замене подлежит и фильтр-осушитель.
Таким образом, рядовому потребителю вовсе необязательно знать, какой именно тип хладагента используется в холодильных установках. Также, не требуется знать, все тонкости замены и заправки агрегатов хладагентами. Данный вид работ должен осуществляться специалистом с применением специального оборудования.
Назначение хладагента, его свойства и способы работы с ним
Процесс охлаждения в холодильных установках происходит в результате кипения фреона — газообразного вещества, который выполняет функцию хладагента (теплообменника). Этот материал не только является основным функциональным элементом, но и выполняет роль смазочного состава для компрессора устройства.
Температура кипения фреона напрямую зависит от давления окружающей среды. Чтобы в холодильнике или кондиционере сохранялся цикл конденсации и испарения вещества, нужно поддерживать в системе установленный уровень давления.
В холодильных установках применяются разные виды фреона, имеющие свой химический состав и особенности. Чаще всего применяются хладагенты следующих типов:
Температура кипения у хладагентов различается, её можно определить по специальным техническим таблицам. Для заправки того или иного холодильного устройства, нужно учитывать тип фреона, который оно использует в работе. При необходимости, фреон можно заменять хладагентом со сходными показателями давления и температурой кипения.
Схема холодильного цикла
Охлаждение воздуха в кондиционере и другом холодильном оборудовании обеспечивается циркуляцией, кипением и конденсацией фреона в замкнутой системе. Кипение происходит при низком давлении и температуре, а конденсация при высоком давлении и температуре.
Такой способ работы называется холодильным циклом компрессионного типа, так как для движения хладагента и повышения давления в системе используется компрессор. Рассмотрим схему компрессионного цикла поэтапно:
Все холодильные циклы состоят из двух областей — с низким и высоким уровнем давления. За счёт разницы давления происходит преобразование фреона и его движение по системе. При этом чем выше уровень давления, тем выше температура кипения.
Компрессионный цикл охлаждения используется при работе многих холодильных систем. Хотя кондиционеры и холодильники различаются по конструкции и назначению, они работают по единственному принципу.
Признаки утечки фреона
Хладагент фреон в кондиционерах подвержен утечке в процессе эксплуатации. В течение года использования количество фреона уменьшается на 4–7% естественным образом. Однако при неисправной работе кондиционера или повреждениях внутреннего блока, утечка может произойти и в новом устройстве. Её важно определить на начальном этапе и вовремя дозаправить устройство хладагентом.
Основные признаки утечки фреона:
Если утечка произошла в результате длительного использования, работоспособность кондиционера можно восстановить, заправив его хладагентом. При повреждении деталей и фреоновых трубок, по которым движется цикл, потребуется не только дозаправка, но и вмешательство специалистов по ремонту охладителей.
Способы заправки кондиционера
Заправку кондиционеров фреоном рекомендуют производить не реже, чем раз в 1.5-2 года. За это время происходит естественная утечка значительной части хладагента, которую необходимо восполнить. Эксплуатация охладителей без дозаправки в течение 2 лет и более может привести к поломке устройства из-за перегрева и износа деталей, а также утечки масла.
Дозаправкой устройств кондиционирования занимаются специализированные службы. Однако если есть необходимые инструменты, эту процедуру можно провести самостоятельно.
Как правило, кондиционер не требует полной заправки, а нуждается лишь в восполнении того количества хладагента, которое испарилось в результате утечки. Поэтому важнейшим этапом работ является определение уровня утечки вещества.
Новичок может сделать эту процедуру двумя способами:
Заправка кондиционера: алгоритм действий
Перед тем как заправить систему кондиционирования фреоном, нужно подобрать необходимые инструменты и материалы. Для этого потребуется манометр, баллон с фреоном, вакуумный насос, а также весы, по которым будет определяться объем хладагента в кондиционере.
Алгоритм действий при заправке кондиционера:
Сравнительная таблица хладагентов
Ранее при производстве холодильных установок использовали аммиак, как хладагент. Однако это вещество губительно влияет на экологию и разрушает озоновый слой, а в больших количествах может создавать проблемы со здоровьем у людей. Поэтому учёные и производители начали разрабатывать другие виды охлаждающих веществ.
Современные виды хладагентов безопасны для экологии и людей. Они представляют собой различные типы фреонов. Фреон — это вещество, которое содержит фтор и насыщенные углеводороды, отвечающее за теплообмен. На сегодняшний день существует более сорока видов таких веществ.
Фреоны активно используются в бытовых и промышленных приборах, работающих на охлаждение воздуха и жидкостей:
Таблица свойств позволяет выбрать оптимальный вид хладагента. Она отражает основные свойства фреонов: температуру кипения, теплоту парообразования, плотность.
При заправке кондиционера могут понадобиться и сравнительные таблицы фреонов. Они определяют вещества, которыми можно заменить тот или иной хладагент, если его не удалось найти в продаже. Ниже представлена упрощённая версия такой таблицы с наиболее распространёнными типами охладителей.
Как понять, что требуется закачка фреона в холодильник?
Любой сбой в работе или поломка холодильника создает массу неудобств пользователям. При утечке хладагента агрегат работает «впустую», что в итоге вызовет его поломку. Причиной утечки обычно бывают нарушения правил эксплуатации холодильника – механическое повреждение системы при транспортировке, установке, несоблюдении правил обслуживания, непрофессиональная замена хладагента – несоответствие марки вещества может вызвать перепады давления и разгерметизацию.
Принцип работы компрессорного холодильника
К холодильникам подобного типа относятся многие известные марки. Процесс охлаждения в камерах запускается компрессорами. Основными составляющими частями холодильника являются:
Хладагент попадает в испаритель, затем за счет поглощения выработанного тепла нагревается и переходит в газообразное состояние. В этот момент происходит запуск компрессора холодильника, который создает давление, необходимое для движения хладагента в системе. Начиная свое движение, хладагент попадает в конденсатор, где за счет отдачи тепла его температура снижается, а он сам переходит в жидкое состояние. Регулировка температуры в камерах современных холодильников осуществляется механическим или сенсорным терморегулятором. После охлаждения хладагент проходит в фильтр-осушитель, где из него удаляется лишняя влага. Затем хладагент опять поступает в испаритель. Данный цикл будет повторяться несколько раз до достижения в камерах температуры, выставленной регулятором. Когда заданная температура будет достигнута, контроллер посылает сигнал на пусковое реле, отключающее двигатель холодильника.
Виды хладагентов
Хладагент – специальное вещество, циркулирующее по охладительной системе холодильника. Существует несколько видов хладагента, отличающихся по производительности и безопасности.
Фреон 134а – один из первых хладагентов, бесцветный газ, производится без применения хлора. Не горит, не взрывоопасен в любых концентрациях, не содержит хлора, абсолютно безопасен.
Фреон R12 – представитель хлорфторуглеродов. Бесцветный газ, имеет специфический запах, не взрывоопасен, очень текуч, растворяется в масле, не растворяется в воде. Применяется в холодильниках с температурой конденсации не более 75 градусов. В современных моделях его обычно заменяют на более современный хладагент, поскольку R12 запрещен к применению.
R600а – изобутан, природный газ, не разрушающий озоновый слой и не создающий парниковый эффект. Изобутан хорошо горит, в больших количествах взрывоопасен. При использовании изобутана масса хладагента сокращается примерно на треть по сравнению с R12 и R134a. В бытовых холодильниках его количество не превышает 50-100 г. Холодильники с R600а отличаются низким уровнем шума в связи с низким давлением в рабочем контуре хладагента.
Как понять, что хладагент вышел из системы?
Учитывая, что хладагенты – это бесцветные газы, не имеющие запаха, увидеть их «вытекание» нельзя. Если вы увидели, что из холодильника вышла жидкость – это компрессорное масло. В холодильнике оно находится в общей с хладагентом системе. При циркуляции эти вещества смешиваются. Если происходит вытекание масла, значит, нарушилась герметичность системы и необходимо искать утечку хладагента. Такая неисправность будет проявляться и другими проблемами в работе прибора.
Повышение температуры в одной из камер или в обеих сразу
Типичным симптомом утечки хладагента является повышение температуры в холодильной камере, при том, что морозильная камера продолжает морозить до выхода оставшегося хладагента. В двухкомпрессорных холодильниках дефект проявляется в одной камере. Агрегат второй остается герметичным и работает без проблем.
Компрессор не отключается
При снижении уровня хладагента падает давление в контуре всей системы, поэтому компрессор работает, не выключаясь. Если постоянно слышен равномерный шум работающего компрессора, и он не делает паузы через обычные 15-20 минут, значит, холодильник старается компенсировать недостаток хладагента безостановочной работой.
Компрессор остановился и не подает признаков жизни
После того, как холодильник попытался работать, используя остатки хладагента, происходит его полная утечка. При этом процесс охлаждения останавливается, компрессор перестает включаться. Если при этом прикоснуться к конденсатору – решетке на торце холодильника, то она будет холодной. Это признак того, что хладагент в системе закончился.
Что будет делать мастер?
Для устранения данной неисправности необходимо вызвать мастера из сервисного центра. В его задачу входит не только восстановить необходимое количество хладагента, но – в первую очередь – найти и устранить его утечку. Мастер измерит давление в системе охлаждения и проверит ее на наличие утечки. Для обнаружения места утечки мастер сначала осмотрит холодильник на наличие видимых признаков разгерметизации – вздутия или ржавчины. Затем, используя специальный прибор – течеискатель, найдет точное место утечки. Течеискатель работает по принципу газоанализатора, определяя содержание газа в определенном месте. Проверив систему по всей длине, мастер найдет точки обрыва.
Устранение утечки
Для устранения утечки сначала выполняется полный сброс остатков хладагента. После этого обнаруженные трещины запаиваются. Сложность задачи определяется местом утечки:
В некоторых случаях трубки нельзя запаять, они требуют полной замены. Например, микротрещины испарителя запаять очень сложно. В некоторых ситуациях, требующих замены нескольких деталей контура, стоит рассмотреть вопрос покупки нового холодильника.
Заправка хладагентом
Правильная технология заправки системы хладагентом предполагает несколько этапов. При перезаправке обязательно выполняется замена фильтра-осушителя. Это делается для предотвращения попадания частиц влаги в охлаждающий контур. Для проверки герметичности мастер выполняет продувку системы азотом. Заполняя контур азотом, мастер контролирует давление на манометре. Если тест пройдет успешно, газ стравливается и мастер приступает к вакуумированию. Оно выполняется для гарантированного удаления из системы воздуха и влаги. Работа выполняется с использованием специального оборудования. Подключение делают через клапан Шредера. Затем выполняется откачка до получения требуемого уровня вакуума. Заправка нового хладагента также происходит через клапан Шредера. Степень заправки контролируется по манометру или с учетом массы. После окончания работ мастер должен обязательно проверить герметичность системы, используя течеискатель.
Купите новый холодильник от ASKO
Холодильники ASKO станут изысканным дополнением к функциональному оснащению кухни. Все модели отличаются эргономичным дизайном, экономичностью, широким функционалом. В зависимости от модели холодильники оснащены системой NoFrost или Total NoFrost, обеспечивающей автоматическое размораживание холодильного и морозильного отделений. Двойная система охлаждения обеспечивает индивидуальную регулировку микроклимата в каждой камере отдельными температурными регуляторами. Удобный цифровой дисплей на современных моделях показывает текущую температуру в морозильной камере, секции свежих продуктов и в дополнительном выдвижном ящике. Особое внимание производители холодильников ASKO уделили системе безопасности. Современные модели оснащены функциями индикации открытой дверцы и блокировкой от детей. Используемый в агрегатах хладагент R600a (изобутан) имеет природное происхождение и не оказывает негативного воздействия на окружающую среду.
Многие модели холодильников имеют дополнительные зоны для хранения продуктов. Зона свежести Freshbox увеличивает срок хранения овощей и фруктов, а секция Coldbox с пониженной температурой предназначена для мяса и рыбы. Функция быстрой заморозки Super cool позволит максимально сохранить полезные свойства продуктов. Быстрое замораживание происходит за счет интенсивного обдува холодным воздухом.
Компания ASKO – единственный в мире производитель, выпускающий морозильники с функцией трансформации в холодильное отделение. Конвертируемая камера имеет широкий температурный диапазон, благодаря которому в течение двух часов можно перестроить агрегат на требуемый режим. Холодильники ASKO имеют улучшенную систему теплоизоляции и герметичные двери.