Технические секреты: как устроены внутри современные холодильники?

Как разобрать компрессор от холодильника

Компрессор в холодильнике является единственным агрегатом, который не разбирается, так как он выполнен в закрытом не разборном корпусе. И при выходе компрессора из строя почти во всех случаях необходима замена.

В редких случая , но все же удается восстановить компрессор, при том случае когда он заклинил его удается сорвать с места не вскрывая корпус.

Для этого необходимо аккуратно разрезать верхнюю часть компрессора болгаркой. После разреза вы получаете доступ к внутренностям.

Если смотреть с теоретической стороны то заменить обмотку и другие детали можно, но восстановить корпус в домашних условиях не получится. И именно по той причине, что корпус не подлежит восстановлению, компрессор можно использовать для самодельных электроинструментов, но не как не для работы холодильника.

Как устроен компрессор, какая ее производительность, его типы и характеристики мы узнали. Так же мы рассказали о том, что разборка бытового холодильного компрессора практически не возможна не причинив вред оболочке. Если же вы хотите узнать, что именно находится внутри, рекомендуем ознакомиться с фото, где расположена схема в разрезе.

Принцип работы холодильника.

Принцип работа любого холодильника в том числе и бытового, основана на принципе изменения состояния жидкости, лёд в воду, вода в пар а пар в лёд и так далее по кругу.

Рис.1 Принцип работы холодильника

Как показано на рисунке №1, принцип основан на движении хладагента от конденсатора к капилляру, от капилляра до испарителя, от испарителя до компрессора, а от компрессора к конденсатору. При прохождении хладагента по кругу, он подвергается высокому и низкому давлению в следствии чего изменяется его состояние.

Основные узлы и детали холодильника:

• Компрессор – основной элемент в каждом холодильнике это его, который выполняет закачку и перегон хладагента (фреона) в конденсатор, а также высасывает из испарителя пары хладагента (фреона). Хладагент (Фреон) – газ (без цвета и запаха), При воздействии на него температуры или давления он изменяет свои свойства.
• Конденсатор – артерия холодильника она представляет собой металлическую трубка с малым внешним диаметром, приблизительно 5 мм. Как правило она исполнена в виде змейки. Она соединена с тонкими металлическими прутиками по всей ширине через каждые 10-15 мм. В системе конденсатора происходит сжатие фреона, после чего он приобретает жидкое состояние. Также в конденсаторе или возле него крепят фильтры-осушители – устройство на вид цилиндр, концы которого заужены. Его основное назначение – сушка фреона, а также задержка и фильтрация мусора, который образуется процессе эксплуатации.
• Испаритель – Несёт в себе одну из основных функций. За счёт того что в него осуществляется впрыск фреона после чего в последствии и происходит охлаждение фреона до низкой температуры. Всю систему испарителя называют агрегатом холодильника.
• Реле – пускозащитное реле обычно размещено на компрессоре или возле него. Принцип работы реле холодильника для запуска и обеспечения работы компрессора, а также служит для защиты от перегрузок сети.
• Термометры – сейчас их называют блоком управления, обычно такие блоки сочетаются индикацию температуры, замораживания и размораживания, ледоколом и многим другим. Его основное назначение это контроль и информирование о работе холодильника и работе всех его функций.
• Предохранители – размещаются обычно рядом с блоком управления и зачастую они подключены к термометрам и другим датчикам. Служат они для защиты всего блока управления и всех электронных устройств холодильника от перенапряжения или скачков напряжения в сети.
• Полки – полки, как может показаться на первый взгляд что основной функции в работе холодильника они не несут, но это не так. Они выполняют роль изоляционных перекрытий для морозильных камер для сдерживания холода внутри морозильных камеры.
• Уплотнители – резиновые прокладки с магнитными держателями. Служат уплотнители для герметизации отсеков холодильника от внешнего воздействия и препятствуют попаданию воздуха во внутрь камер.
• Крыльчатки – выполняют функцию обычного вентилятора или вытяжки. Она регулирует воздухообмен и циркуляцию воздуха в камере холодильника.
• Лампы – обеспечивают освещение для удобного использования холодильника в ночное время.

Необходимо отметить что вся система соединена между собой медными трубками – которые осуществляют подачу хладагента (фреона) из одного устройства в другое.

Устройство термостата холодильника

Терморегулятор предназначен для поддержания заданной температуры внутри системы. Устройство герметично впаяно с одного конца капиллярной трубки. Другим концом капиллярная трубка подсоединяется к испарителю.

Основным элементом устройства терморегулятора любого холодильника является термореле. Конструкция термореле состоит сильфона и силового рычага.

Устройство терморегулятора

Сильфоном называют гофрированную пружину, в кольцах которой находится фреон. В зависимости от температуры фреона, пружина сжимается или растягивается. При понижении температуры хладагента пружина сжимается.

Под воздействием сжатия рычаг замыкает контакты и подключает компрессор к работе. При повышении температуры происходит растягивание пружины. Силовой рычаг размыкает цепь и мотор выключается.

Особенности конструкции

Для полноценной работы холодильника необходим фреон. Этот газ быстро меняет свои состояния, что позволяет ему успешно понижать температуру, тем самым способствуя бережному сохранению продуктов. Безопасность этого хладагента неоднократно подтверждалась практикой, поэтому беспокоиться о токсичности этого вещества не стоит. Холодильник – надежный агрегат, безупречно выдерживающий 5–10 лет беспрерывной работы. Обычный классический холодильник – это шкаф изотермического типа, работающий от электричества. Герметичность его стенок обеспечивает листовая сталь с внешним эмалевым покрытием или ударопрочный пластик. Каждый из таких агрегатов имеет следующее устройство.

Дверь представлена двумя панелями, соединенными изнутри теплоизолирующей вставкой, которую чаще всего размещают по стенкам, в нижней части, у дна или вдоль внутренней части дверного полотна. Для этого используют пенополистирол, пенополиуретан, минеральное волокно, стекловолокно. Магнитный уплотнитель, зафиксированный аналогичным способом, удерживает створку максимально плотно.

Современные холодильники оборудуют 1 или 2 такими элементами, а хладагент – вещество, вбирающее в себя тепло, такую функцию выполняет фреон.

Конденсатор имеет вид изогнутой трубки с диаметром в 5 мм. Такой змеевик постепенно соединяется с металлическим прутиком, в этой части фреон приобретает жидкое состояние, а тепло перемещается в окружающую среду.

Фильтр осушитель в виде цилиндрического прибора с зауженными краями устанавливается в конденсатор или около него. Его назначение – выводить влагу из системы и обеспечить фреону безупречную чистоту.

Капиллярные медные трубки понижают давление фреона, их устанавливают в пространстве между испарителем и конденсатором. Пусковое реле обеспечивает постоянную работу компрессора и предохраняет холодильник от случайной поломки в результате скачка напряжения. Температурные датчики регулируют показатели тепла и холода в самой камере. При достижении определенных значений они приостанавливают работу компрессора.

Крыльчатки перемешают воздух по камере холодильника. Лампа загорается в момент открывания и гаснет при закрывании дверки, позволяя наиболее экономно расходовать энергию.

Описание процесса охлаждения

Устройства, из которых состоит холодильник, известны. Теперь будет представлена схема их взаимодействия, чтобы охладить внутреннюю среду.

Работа простого холодильника без дополнительных устройств вроде системы NoFrost построена следующим образом:

1. При помощи мотор-компрессора хладагент или фреон в газообразном состоянии высасывается из испарителя. Компрессор сжимает газ и через фильтрующий элемент выталкивает его в конденсатор.
2. В результате сжатия жидкий фреон нагревается. В конденсаторе он остывает до комнатной температуры и переходит в жидкое состояние.
3. Хладагент в жидком состоянии находится под давлением, которое создаёт компрессор. Из конденсатора жидкий фреон попадает через капилляр в испаритель. Там агрегатное состояние меняется обратно на газообразное. Но для перехода в газ фреону требуется тепло. Оно отнимается у стенок внутренней полости холодильника. В результате пространство охлаждается, а фреон становится газообразным.
4. Процесс длится до того момента, пока в испарителе не будет достигнута предварительно заданная терморегулятором температура. Как только она будет достигнута, терморегулятор выключит электрическую цепь, и компрессор прекратит работу.
5. Спустя некоторое время внутри холодильника температура начнёт расти, поскольку охлаждение будет отсутствовать. Однако терморегулятор замкнёт контакты, и пусковое реле включит электродвигатель компрессора. Цикл повторится заново.

Как видно, процесс работы холодильника построен на переходе охлаждающей жидкости (фреона или хладагента) из жидкого состояния в газообразное. Чтобы превратиться в пар, фреону требуется тепло. Это тепло он отнимает во внутреннем пространстве камер холодильника. Чтобы автоматизировать процесс, в холодильнике используется автоматическое оборудование для терморегулирования и включения/выключения электромотора.

Устройство и принцип работы разных видов холодильников

Принцип работы холодильника

Сейчас в продаже можно найти несколько разновидностей холодильников, отличающихся друг от друга принципом функционирования. Давайте рассмотрим принципы работы холодильника для новичков, простым языком.

Принцип работы абсорбционных холодильников

Такая техника не имеет компрессора, а в качестве хладагента используется аммиак, который при попадании в абсорбер растворяется в воде. Принцип действия абсорбционных холодильника следующий: готовый раствор переходит сначала в десорбер, выполняющий роль испарителя, а затем в дефлегматор, где охлаждается и разделяется на отдельные составляющие. После прохождения конденсатора аммиак становится жидкостью, которая через абсорбер вновь попадает в испаритель.

Принцип работы саморазмораживающегося холодильника

В технике с капельной системой испаритель располагается на задней стенке камеры. Образующийся иней тает и по желобам стекает в поддон, который находится в нижней части техники. После этого жидкость испаряется при помощи компрессора. 

Промышленные холодильники

Принцип работы холодильника, предназначенного для промышленного использования, не отличается бытового, но промышленные агрегаты обладают куда большей мощностью, которая может достигать несколько десятков кВт. В камерах поддерживается температура от +5 до -50 C. Промышленные холодильники должны вмещать большое количество продукции — от 5 до 5000 тонн. Это позволяет использовать технику на перерабатывающих и заготовительных предприятиях.

Принцип работы инверторного холодильника

Электродвигатель стандартного компрессора то запускается, то выключается, испытывая при этом значительные нагрузки. Инверторная установка обеспечивает непрерывную работу мотора, изменяется лишь скорость его вращения. Такой режим позволяет сэкономить электроэнергию и снизить износостойкость отдельных деталей прибора.

Линейный компрессор более экономичный

Принцип работы холодильника ноу фрост с одним компрессором

Главный недостаток обычных холодильников для дома — превращение попадающей в камеру влаги в иней, который покрывает внутренние стенки прибора, перегружает компрессор и препятствует нормальному процессу охлаждения.

При наличии системы No Frost влага не замерзает, поэтому необходимость в регулярной разморозке холодильника отсутствует. Система предполагает наличие вентилятора, который располагается за испарителем и обеспечивает равномерное охлаждение продукции воздушными потоками. При этом на стенках испарителя скапливается конденсат, постепенно начинающий превращаться в иней. Благодаря специальному таймеру периодически включается ТЭН и лед тает. Образовавшаяся жидкость по трубкам перемещается в размещенный вне камеры поддон, откуда испаряется естественным путем.

Как образуется холод

Принцип работы холодильника основан на том, что хладагент, попадая в испаритель, резко расширяется, переходя в газообразное состояние. Поэтому его температура падает, и он становится холоднее воздуха в камере. В результате температура в ней понижается, а фреон становится теплей.

В отличие от современных холодильников, у которых испаритель изготовлен в виде отдельно расположенных трубок из алюминия или пластин, в старых моделях для этой цели использованы стенки камеры.

Затем газообразный фреон, пройдя через фильтр-осушитель, сжимается компрессором и попадает в охладитель. Остывая, он становится жидким и через капиллярную трубку опять подаётся в испаритель. Повторение циклов происходит до достижения заданной температуры.

Как работает холодильная машина

Для получения холода используется свойство холодильного агента корректировать собственную температуру кипения при изменении давления. Чтобы превратить жидкость в пар, к ней подводится определенное количество теплоты. Аналогично конденсация парообразной среды наблюдается при отборе тепла. На этих простых правилах и основывается принцип работы холодильной установки.

• компрессор
• конденсатор
• терморегулирующий вентиль
• испаритель

Между собой все эти узлы соединяются в замкнутый технологический цикл при помощи трубопроводной обвязки. По этому контуру подается холодильный агент. Это вещество, наделенное способностью кипеть при низких отрицательных температурах. Этот параметр зависит от давления парообразного хладагента в трубках испарителя. Более низкое давление соответствует низкой температуре кипения. Процесс парообразования будет сопровождаться отнятием тепла от той окружающей среды, в которую помещено теплообменное оборудование, что сопровождается ее охлаждением.

При кипении образуются пары хладагента. Они поступают на линию всасывания компрессора, сжимаются им и поступают в теплообменник-конденсатор. Степень сжатия зависит от температуры конденсации. В данном технологическом процессе наблюдается повышение температуры и давления рабочего продукта. Компрессором создают такие выходные параметры, при которых становится возможным переход пара в жидкую среду. Существуют специальные таблицы и диаграммы для определения давления, соответствующего определенной температуре. Это относится к процессу кипения и конденсации паров рабочей среды.

Конденсатор – это теплообменник, в котором горячие пары хладагента охлаждаются до температуры конденсации и переходят из пара в жидкость. Это происходит путем отбора от теплообменника тепла окружающим воздухом. Процесс реализуется при помощи естественной или же искусственной вентиляции. Второй вариант зачастую применяется в промышленных холодильных машинах.

После конденсатора жидкая рабочая среда поступает в терморегулирующий вентиль (дроссель). При его срабатывании давление и температура понижается рабочих параметров испарителя. Технологический процесс вновь идет по кругу. Чтобы получить холод необходимо подобрать температуру кипения хладагента, ниже параметров охлаждаемой среды.

• «И» — испаритель
• «К» -компрессор
• «КС» — конденсатор
• «Д» — дроссельный вентиль

Стрелочками указано направление технологического процесса.

Помимо перечисленных основных узлов, холодильная машина оснащается приборами автоматики, фильтрами, осушителями и иными устройствами. Благодаря им установка максимально автоматизируется, обеспечивая эффективную работу с минимальным контролем со стороны человека.

В качестве холодильного агента сегодня в основном используются различные фреоны. Часть из них постепенно выводится из употребления ввиду негативного воздействия на окружающую среду. Доказано, что некоторые фреоны разрушают озоновый слой. Им на смену пришли новые, безопасные продукты, такие как R134а, R417а и пропан. Аммиак применяется лишь в масштабных промышленных установках.

Эргономичность в эксплуатации и простота в уходе

Движущими принципами развития технологий по-прежнему остались экономичность, эффективность, простота в эксплуатации и уходе. Уже в XXI век современные холодильники вошли с массой новых преимуществ.

Размораживать больше не нужно

В процессе работы влага конденсируется и замерзает на корпусе испарителя. В результате в морозильном отделении появляется слой льда. Размораживание требовалось как минимум раз в месяц и занимало полдня. Проблема была решена брендом Liebherr, который предложил технологию No Frost. Испаритель был установлен за задней стенкой, а циркуляция воздуха осуществлялась вентилятором. Лед на испарителе, конечно, появлялся, но в корпусе оставалось сухо. Периодически в автоматическом режиме включался нагреватель испарителя, лед таял, стекал в емкость на компрессоре и испарялся.

Размораживать почти не надо

Более новая функция антиобледенения называется Low Frost. Недостатком предыдущей системы стала чрезмерная сухость в камере, а, как известно, для хранения продовольствия необходима влажность 50-95%. Принцип Low Frost заключается в обширной конструкции испарителя по всей периферии корпуса. Благодаря этому охлаждение происходит равномерно и наледь почти не образуется. Данный способ полностью не исключает сам процесс размораживания, но значительно сокращает его необходимость.

Заморозка горячих продуктов

Еще с одной бытовой ситуацией помогли справиться разработчики холодильника Mitsubishi Electric. Наверняка все знают, что горячую еду в него ставить нельзя. В этом случае температура внутри камеры повысится и приведет к сокращению срока хранения другой еды. К тому же, чтобы вывести тепло наружу, устройству придется затратить лишнюю электроэнергию. Новая функция горячей заморозки предусматривает дополнительную камеру быстрого охлаждения, куда можно поставить горячее блюдо или остудить соус, не замораживая его в лед.

Функция Hot Freezeeng основана на автоматическом определении температуры продукта и обдува его потоком холодного воздуха. Это позволяет быстро остудить блюдо, без потери его вкусовых качеств. Камера имеет 3 режима: быстрого и щадящего замораживания, а также может работать как простая морозильная камера.

Как работает холодильник

Принцип работы холодильника

Плачущий испаритель

Данное название закрепилось не только в народе, но и стало официальным термином в мире производства бытовой техники. Сам испаритель выглядит как небольшая металлическая пластина, или своеобразная полка, размещенная на задней панели холодильника.

Только попав в испаритель, фреон начинает вскипать и своими парами охлаждать холодильный отсек. Когда нужная температура достигнута (обычно это 4-5 градусов по Цельсию), компрессор отключается, а сам элемент начинает оттаивать. Соответственно, на нем начинает появляться конденсат, отсюда и появилось такое «говорящее» название.

Трехкамерные холодильники и зона нулевой температуры

Свежие мясо, птица и рыба недолго хранятся в основном отсеке холодильника, а при заморозке теряют часть полезных свойство, вкуса и аромата. Для них часто предусмотрен отдельный ящик с температурой, близкой к нулю, либо даже отдельная камера. 

Наиболее точно поддерживается температура в зоне свежести при таких условиях:

• отдельная камера со своим испарителем и термистором, система циркуляции фреона двух– или трехконтурная. Вариант довольно дорогой и громоздкий, но и объёмы камеры значительные;
• изолированный отсек в основной камере холодильника с системой No Frost, снабженный дополнительными настраиваемыми вручную воздуховодами от испарителя и термометром. Точность температуры зависит от своевременности ручной настройки;
• аналогичное предыдущему исполнение, в котором воздушные заслонки управляются электронным блоком.

Альтернативный вариант – охлаждение от “плачущего” испарителя основной камеры.

Зона свежести чаще всего располагается между морозильной и холодильной камерами, охлаждается дополнительным притоком воздуха из первой

Как видим, нулевая зона может быть реализована в холодильниках с различной схемой электрики, для обеспечения её работы могут быть дополнительно включены терморегулятор или термистор, а также расширена плата электронного управления.

Как работает холодильник: принцип работы устройства

Под воздействием компрессора испарившиеся пары фреона выходят из испарителя и переходят в пространство конденсатора (систему из трубок, располагающуюся внутри стенок, а так же на задней части устройства). В этом конденсаторе хладагент относительно быстро остывает и постепенно становится жидким. Двигаясь в испаритель, газовая смесь сушится в фильтре-осушителе, а затем проходит сквозь капиллярную трубку. При входе в испаритель, увеличиваясь во внутреннем диаметре трубки давление резко падает, и газ превращается в парообразное состояние. Такой цикл повторяется столько, пока внутри устройства не будет достигнута заданная температура.

Некоторые холодильники имеют раздельные контуры для каждой камеры

В холодильниках со встроенной системой Ноу Фрост («без инея»), имеется только один испаритель. Он спрятан в морозилке под пластиковой стенкой. От него холод передается с помощью вентилятора. Тот, в свою очередь, расположен за испарителем. Сквозь технологические отверстия поток холодного воздуха попадает в морозильную, а потом и в холодильную камеру. Для того, чтобы оправдать такое название холодильник с системой «no frost» оборудован программой оттаивания. Это значит, что несколько раз в сутки в устройстве срабатывает таймер, который активизирует нагревательный элемент под испарителем. Произведенная жидкость испаряется за пределы холодильника.

Для определения холодопроизводительности, применяются следующие «стандартные» показатели температурного режима:

• Температура кипения хладагента в испарителе должна быть на уровне пятнадцать градусов по Цельсию ниже нуля;
• Конденсация достигается при температуре в пределах минус тридцать градусов соответственно шкалы по Цельсию;
• Всасывание паров хладагента происходит при пятнадцати градусах по Цельсию.

Жидкий хладагент перед регулирующим вентилем имеет температуру 32 градуса по Цельсию.

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.