Как работает холодильное оборудование? | Холодильники и морозильники | Блог

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!

Однако здесь есть некоторые тонкости — эффективность холодильной машины уменьшается при падении температуры на испарителе и ее росте на конденсаторе. Это связано с тем, что теплообмен между двумя веществами происходит тем быстрее, чем больше разница их температур. А поскольку температура кипения хладагента постоянна, то, чем ниже температура в испарителе, тем медленнее идет теплообмен и тем меньше тепла он вырабатывает при той же потребляемой мощности. И при температуре окружающей среды до -5…-10°С эффективность кондиционера как отопительного прибора становится невысока.

Поэтому использовать кондиционер для отопления дома или квартиры можно, только если температура зимой не падает ниже -5°С.

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:

• Несбалансированность однопоршневого компрессора является причиной высокого уровня шума и вибраций при работе.
• Большое количество движущихся деталей приводит к ускоренному износу и снижению ресурса.
• Опасность поломки при быстром повторном пуске. Сразу после остановки в цилиндре компрессора наличествует высокое давление. Если в этот момент включить компрессор, создается критическая нагрузка на двигатель, могущая привести к его повреждению.

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

В качестве хладагента в холодильных машинах используются различные жидкости и газы — аммиак, пропан, фреоны (смеси углеводородов). Используемый в холодильной машине хладагент сильно влияет как на ее характеристики, так и на условия эксплуатации. Например, кондиционер, заправленный фреоном R-134a (температура кипения -26,5 °С) при -30 на улице работать в режиме обогрева не будет вообще — фреон просто не вскипит в наружном блоке. Более того, попытка включения кондиционера в таких условиях с большой вероятностью приведет к его поломке — попадание жидкости (а не газа) в компрессор обычно выводит его из строя.

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.

R410A и R407С (хлорофторокарбонат, температура кипения -51,4°С) используются взамен R22. Они не вредят экологии, но требуют большего давления для конденсации, поэтому техника, заправляемая R410 или R407, стоит дороже. Кроме того, при возникновении утечек в системе, заполненной этими фреонами, могут возникнуть проблемы. Эти фреоны состоят из нескольких компонентов, которые улетучиваются неравномерно, поэтому при утечке более чем 40 % R410A дозаправка уже невозможна. Еще хуже обстоит дело с R407C – при возникновении утечки систему следует перезаправлять полностью.

R134 (тетрафторэтан) используется в кондиционерах взамен вышедшего из употребления R12. Температура кипения R134 составляет -26,3°С, поэтому в низкотемпературной технике он не используется. Однако, хоть R134 и не вреден для озонового слоя, он относится к газам, усиливающим парниковый эффект, поэтому безвредным его назвать нельзя.

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.

ХЛАДОНЫ — это… Что такое ХЛАДОНЫ?

ХЛАДОНЫ — (фреоны) техническое название группы насыщенных алифатических галогенсодержащих углеводородов, применяемых в качестве хладагентов; газы (напр., CCl2F2, tкип 29,8 .C) или летучие жидкости (напр., CCl3F, tкип 23,7 .C). Нетоксичны, не образуют… …   Большой Энциклопедический словарь

ХЛАДОНЫ — (ФРЕОНЫ) хлорфторуглеводороды (ХФУ) высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в быту и в производстве в качестве хладагентов (в холодильниках, кондиционерах, рефрижераторах) пенообразователей,… …   Экологический словарь

Хладоны — (фреоны), техническое название группы насыщенных фторсодержащих (могут также содержать хлор и бром) углеводородов, применяемых в качестве хладагентов; газы или летучие жидкости. Нетоксичны, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом.… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

ХЛАДОНЫ — (фреоны) техническое название группы насыщенных алифатических фторсодержащих (могут также содержать хлор и бром) углеводородов, применяемых в качестве хладагентов. Химически инертны, негорючи, взрывоопасны, нетоксичны. Некоторые Х. разрешающе… …   Российская энциклопедия по охране труда

ХЛАДОНЫ — (фреоны) техническое название группы насыщенных газообразных млн. жидких фторуглеродов или полифторуглеводородов, часто содержащих атомы хлора, реже брома. X. практически безвредны, негорючи, взрывобезопасны, химически мало активны, однако… …   Большая политехническая энциклопедия

хладоны — (фреоны), техническое название группы насыщенных алифатических фторсодержащих (могут также содержать хлор и бром) углеводородов, применяемых в качестве хладагентов; газы (например, CCl2F2, tкип 29,7°C) или летучие жидкости (например, CCl3F, tкип… …   Энциклопедический словарь

хладоны — freonai statusas T sritis chemija apibrėžtis Lakūs fluorinti ir chlorinti angliavandenilių dariniai. atitikmenys: angl. freons rus. фреоны; хладоны …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

ХЛАДОНЫ — (фреоны), насыщ. фторуглероды или полифторуглеводороды (часто содержат также атомы С1, реже Вr). Торговые названия X. состоят из фирменного названия (в России хладон, в США фреон, по международному стандарту буква R) и цифрового обозначения, в к… …   Химическая энциклопедия

ХЛАДОНЫ — (фреоны), техн. назв. группы насыщенных алифатич. фторсодержащих (могут также содержать хлор и бром) углеводородов, применяемых в качестве хладагентов; газы (напр., СС12F2, tкип 29,7 °С) или летучие жидкости (напр., СС13F, tкип 23,7 °С).… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

Хладоны — Фреоны  галогеноалканы, фторсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно …   Википедия

хладон — это… Что такое хладон?

Хладон — Фреоны  галогеноалканы, фторсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно …   Википедия

хладон — хлад он, ов, ед. ч. д он, а …   Русский орфографический словарь

ХЛАДОН — В управлении ущербом: огнетушащее вещество, нетоксичное химическое соединение, представляющее собой распыляемую жидкость, которая используется в стационарных автоматических установках объемного пожаротушения и в ручных огнетушителях. При… …   Страхование и управление риском. Терминологический словарь

Хладон 114В2 (тетрафтордибромэтан — C₂F₄Br₂) — 2.4.1. Хладон 114В2 (тетрафтордибромэтан C2F4Br2) при нормальных условиях это тяжелая бесцветная жидкость со специфическим запахом, трудногорючая. Хладон 114В2 является сильным ингибитором горения углеводородных горючих, высокоэффективным… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Хладон 13В1 (бромтрифторметан — CF₃Br) — 2.4.2. Хладон 13В1 (бромтрифторметан CF3Br) представляет собой бесцветный газ без запаха, не обладающий электрической проводимостью и легко сжижающийся под небольшим давлением. Является сильным ингибитором горения. Хранится в баллонах в жидком… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

хлор-хладон — хлор хладон, хлора хладона …   Орфографический словарь-справочник

Газовое пожаротушение — Газовое пожаротушение  это вид пожаротушения, при котором для тушения возгораний и пожаров применяются газовые огнетушащие составы. Автоматическая установка газового пожаротушения обычно состоит из баллонов или емкостей для хранения газового …   Википедия

К-152 «Нерпа» — У этого термина существуют и другие значения, см. Нерпа. К 152 «Нерпа» …   Википедия

Дихлородифлюорометаны — Фреоны  галогеноалканы, фторсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно …   Википедия

Дихлородифлюорометан — Фреоны  галогеноалканы, фторсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно …   Википедия

Что такое фреон? (с картинками)

Freon ™ — это семейство продуктов, разработанных компанией DuPont в 1928 году. В течение 1980-х годов Freon ™ использовался в самых разных областях, пока не появилось все больше свидетельств того, что он способствует повреждению озонового слоя, который защищает Землю. В ответ были разработаны альтернативы этим продуктам, и несколько правительств выступили с инициативами, чтобы помочь людям заменить продукты, содержащие фреон ™, с тем чтобы их можно было безопасно изолировать.

Атмосферный хлор, полученный из хлорфторуглеродов (ХФУ), превращает озон в молекулы кислорода.

Эти продукты были первоначально разработаны для использования в холодильной технике.Они являются частью семейства химических веществ, известных как хлорфторуглероды (ХФУ). До производства Фреона ™ различные токсичные вещества, включая аммиак, использовались в холодильнике, вызывая заболевание при возникновении утечек. Фреон ™ рассматривался как безопасный хладагент, потому что он нетоксичен, не вызывает коррозии, не воспламеняется и не реагирует. В 1930-х годах использование химикатов в холодильных системах стало резко расти, и производители считают, что продукты безопаснее и с ними легче работать.

Постоянные достижения в области холодильной техники позволили создать безопасные альтернативные хладагенты и эффективные машины, для которых требуется доля химических веществ, используемых хладагентом, которые использовались в старых установках.

Помимо использования в качестве хладагента в холодильниках и морозильных камерах, Freon ™ также использовался в системах кондиционирования воздуха, в системах пожаротушения и в качестве аэрозольного пропеллента. Широкое производство и использование Фреона ™ привело к накоплению химического вещества в окружающей среде.В конце концов, люди начали понимать, что озоновый слой над Землей начинает разрушаться, и ХФУ подозреваются в участии, что приводит к призывам запретить использование и дополнительное производство этих химических веществ.

Фреон ™ когда-то был обычным хладагентом для бытовой техники.

DuPont и другие химические компании разработали альтернативы Freon ™, которые безопасны для использования в качестве хладагентов. Тем не менее, большое количество химического вещества по-прежнему присутствует, и все еще вызывает повреждение озонового слоя. Старые приборы часто содержат фреон, что делает их дорогостоящими для ремонта, если они начинают выходить из строя.Утилизация старых приборов также должна выполняться с осторожностью, чтобы снизить риск утечки охлаждающей жидкости.

Люди, которые не уверены в том, содержат ли их системы охлаждения Freon ™ или нет, могут обратиться к специалисту по холодильному оборудованию с просьбой провести оценку системы. Если в системе есть Freon ™, для решения этой проблемы могут быть разные способы: от использования системы до ее отказа, а затем от замены до модернизации системы, чтобы она могла использовать альтернативу Freon ™ в качестве охлаждающей жидкости. ,

Утечки фреона

не являются непосредственным риском для здоровья человека, за исключением случаев, когда охлаждающая жидкость протекает в больших количествах. При комнатной температуре он часто достигает газообразного состояния, и вдыхание газа может привести к удушью, поскольку он вытесняет кислород из воздуха. Специалист по HVAC может устранить утечку и устранить первопричину, чтобы она не повторилась.

Фреон ™ когда-то использовался в качестве аэрозольного пропеллента. ,