Охлаждение продуктов в холодильниках и морозильниках происходит за счет испарения хладагента в испарителях холодильных агрегатов. При испарении хладагент отбирает тепло от стенок испарителя и за счет этого происходит охлаждение камер и отделений бытовых холодильных приборов (БХП).
В традиционных однокамерных холодильниках открытый испаритель низкотемпературного отделения (НТО) является самым уязвимым узлом. Открытые испарители однокамерных компрессионных холодильников изготавливают из алюминиевых листовых заготовок с разветвленными каналами разных конфигураций. Их называют прокатно-сварными по способу производства: 2 пластины из чистого пищевого алюминия, на одной из которых мастикой нанесен рисунок каналов в уменьшенном масштабе, прокатывают вместе между гладкими валками. При прокатке происходит утонение и холодная сварка пластин за исключением закрашенных каналов. Под большим давлением в штампах раздувают каналы. Выпуклые рисунки лабиринта пересекающихся каналов напоминают вафли.
Алюминиевые заготовки изгибают в соответствии размерами НТО по О-образной или С-образной форме. При О-образной форме испарителя открытой остается задняя стенка НТО, при С-образной форме боковые стенки. Открытые участки, как правило, закрывают алюминиевыми стенками без каналов. В некоторых испарителях охлаждающим являются все 5 стенок. В небольших испарителях задней стенки может не быть. Иногда между стенками испарителя крепят полочку. Алюминиевые испарители имеют высокую теплопроводность и обеспечивают хорошее охлаждение, но легко могут быть повреждены при механическом и химическом воздействии. Самая мелкая трещина и даже точечная раковинка на испарителе приводят к утечке хладагента и отказу в работе холодильного агрегата.
Для защиты от повреждений при эксплуатации алюминиевые испарители покрывают пищевыми лаками и полимерами. Тем не менее нужно принимать меры предосторожности от механических повреждений, воздействия соли и пищевых кислот. Не допускается пользоваться острыми предметами для удаления инея с поверхности испарителя. Иней с испарителя можно удалять только оттаиванием.
Хорошей защитой от износа поверхности испарителя на дне НТО являются полиэтиленовые прокладки, решетки и лотки. При наличии полиэтиленовой прокладки можно без опасений пользоваться металлической посудой и укладывать замороженные продукты на дно испарителя. Полиэтиленовый лоток защитит дно испарителя от воздействия соли и пищевых кислот. Современные модели однодверных холодильников имеют двухиспарительную систему охлаждения. Холодильную камеру охлаждает самооттаивающий испаритель в виде пластины на задней стенке, а низкотемпературную камеру охлаждает испаритель с ручным оттаиванием. Самооттаивающие («плачущие») испарители бывают алюминиевыми листопрокатными и листотрубными, открытыми и скрытыми за перегородкой.
Самооттаивающий испаритель автоматически оттаивает при каждом цикле охлаждения: при работе компрессора обмерзает, а при стоянке оттаивает («плачет»). Он работает в режиме колебаний температур от минусовых до плюсовых значений. В современных конструкциях БХП все большее распространение получают холодильные камеры с охлаждающими стенками. Они не имеют выступающих испарителей. Испаритель закреплен на стенке камеры с обратной стороны и находится внутри твердой пенистой теплоизоляции.
Запененный испаритель защищен от механических и химических воздействий, никогда не обмерзает и не оттаивает. Его нельзя увидеть и случайно повредить.
Применение неразборной конструкции холодильного агрегата стало возможным только после замены листопрокатного испарителя из чистого пищевого алюминия на змеевик из медной трубки. Трубчатые змеевики запененных испарителей имеют очень высокую надежность и, как правило, не выходят из строя в течение всего срока службы БХП.
В период работы компрессора на задней стенке в виде инея конденсируется влага, выделяющаяся из продуктов и содержащаяся в воздухе. При стоянке компрессора иней тает и капельки воды, как слезки, стекают по стенке камеры вниз (стенка «плачет»). При повторном цикле работы компрессора не успевшие стечь вниз капельки воды замерзнут в виде льдинок. Капли воды и льдинки на охлаждающей стенке не должны Вас беспокоить. Это нормальное состояние для холодильника с двухиспарительной системой и естественным охлаждением. При открытом испарителе или охлаждающей стенке в холодильной камере должны быть ограничительные устройства или условные границы, до которых можно размещать продукты. Касание продуктов со стенкой испарителя ухудшает охлаждение, может вызвать примерзание продуктов к стенке и стекание конденсирующейся влаги мимо приемной воронки на дно холодильной камеры. Накопление талой воды может привести к протеканию в небольшие щели между пластмассовой внутренней камерой и металлическим фланцем наружного шкафа. Вода на металлических деталях шкафа приводит к разрушению лакокрасочного покрытия и преждевременному разрушению металла из-за коррозии.
Низкотемпературную камеру охлаждает другой испаритель, который работает в режиме только минусовых температур. Он может быть открытым со всех сторон, запененным снаружи или полностью скрытым за стенкой камеры внутри теплоизоляции.
Трубчато-пластинчатые испарители состоят из набора прямых трубок с нанизанными на них тонкими пластинами. Прямые участки трубок, соединенные С-образными калачами с помощью пайки, образуют змеевик испарителя. Тонкие пластины служат охлаждающими ребрами.
Ребристо-трубные испарители изготавливают методом накатки радиальных кольцевых ребер на толстостенной алюминиевой трубке. Трубчатый змеевик не имеет стыков и паяных или сварных соединений.
Узкие зазоры между пластинами или ребрами позволяют создавать компактные и эффективные теплообменники с развитой охлаждающей поверхностью.
Трубчато-пластинчатые и ребристо-трубные испарители применяют на крупногабаритных холодильниках с принудительным обдувом вентилятором. Автоматическое оттаивание трубчато-пластинчатых испарителей осуществляется с помощью традиционных ТЭНов, а ребристо-трубных с помощью кварцевых электронагревателей.
В БХП с необмерзающими стенками обдуваемые вентилятором испарители размещают за перегородкой или стенкой камеры. Они скрыты от глаз, их не видно. Поэтому БХП с необмерзающими стенками некоторые продавцы ошибочно называют холодильниками и морозильниками «без инея». На БХП с необмерзающими стенками всегда предусматривают возможность замены испарителей.Сравнительные оценки.
На БХП с испарителями, не обеспечивающими 100 процентной надежности по герметичности, должна быть предусмотрена возможность замены.
Алюминиевые испарители из прокатных заготовок, трубчато-листовые, трубчато-проволочные, трубчато-пластинчатые и ребристо-трубные низкотемпературные испарители применяют на съемных холодильных агрегатах и на моделях БХП, предусматривающих возможность замены испарителя.
Алюминиевые листопрокатные испарители наименее надежные и поэтому возможность их замены особенно важное требование. Алюминиевые листопрокатные испарители применяют в НТО однокамерных холодильников, в качестве «плачущих» испарителей холодильных камер на одно-, двух и многодверных БХП, а также в морозильниках.
Запененные трубчатые испарители самые надежные. Их нельзя случайно повредить. Запененные трубчатые испарители применяют в холодильных камерах с «плачущими» стенками, в низкотемпературных камерах холодильников и небольших морозильников.
Трубчато-листовые испарители по надежности и долговечности немного уступают запененным трубчатым, но надежнее трубчато-проволочных. Трубчатый змеевик не сваривают с листом, а соединяют механически, отгибая лепестки в окнах на металлическом листе. Трубчато-листовые испарители применяют в низкотемпературных и морозильных камерах холодильников и морозильников с естественным охлаждением.
Трубчато-проволочные испарители по долговечности немного уступают трубчато-листовым, но надежнее алюминиевых. Уязвимыми точками трубчато-проволочных испарителей являются места сварки. При нарушениях технологии изготовления в точках сварки возможны прожоги и утонение стенки трубки.
Трубчато-пластинчатые испарители, имеющие много калачей и паяных стыков, менее надежны, чем ребристо-трубные испарители из сплошной трубки. Места пайки всегда остаются потенциально опасными в связи с возможными утечками хладагента.
Назначение испарителя в холодильнике — для чего нужен
Первый холодильник появился в 1805 году. Но лишь только в начале XX века изобрели прибор, который положил начало промышленному выпуску холодильного оборудования.
В наше время невозможно представить свою жизнь без этого устройства. Сложно найти дом или квартиру, где нет холодильника. В число важнейших деталей этого прибора входит испаритель. Что это такое и чем грозит выход из строя этого элемента, расскажем в статье.
Испаритель в холодильнике: что это такое
По-другому его называют теплообменником. Это крайне важная и в то же время хрупкая деталь. Если вдруг по какой-то причине испаритель выйдет из строя, наладить работу холодильника будет затруднительно.
Он передает тепло от охлажденного элемента к испаряющемуся. Изготавливают его в основном из алюминия и стали. Залог успеха работы всего холодильного оборудования — правильная и бесперебойная работа испарителя.
Виды испарителей
Они бывают нескольких видов:
Функции и принцип работы
Для чего нужен испаритель в холодильнике? Хладагент циркулирует по прибору во время работы компрессора, забирает тепло холодильного оборудования, в результате чего происходит конденсация влаги на задней стенке вашего холодильника.
Тепло и влага забираются из воздуха, а также из продуктов. Хладагент моментально преобразует капельки влаги в иней. Как только компрессор прекратит свою работу, иней начнет таять, а вода — стекать по прибору в специальную емкость.
Внимание. Такая особенность работы не позволяет размещать продукты вплотную к задней стенке холодильного оборудования, так как содержимое холодильника будет примерзать, образуя вокруг себя слои льда. Продукты, которые расположены близко к испарителю, ухудшают охлаждение.
Если не соблюдать эти меры, влага будет стекать не в емкость, а на дно холодильной камеры. Это приведет к повреждению лакокрасочного покрытия и разрушению металлических элементов.
Замена испарителя
Самая распространенная причина его выхода из строя — механическое повреждение. Чаще всего поломки происходят в однокамерных холодильниках, в которых испаритель по совместительству еще и морозильник.
В современных холодильниках поломки случаются гораздо реже, так как испаритель там лучше защищен. Но если такое все-таки происходит, то заменить деталь сложно — проще купить новый холодильник.
Если компрессор включается, холодильник работает, но температура в нем повышена и не снижается с помощью терморегулятора, то скорее всего испаритель вышел из строя.
Важно. Это не обязательно означает, что неисправен именно испаритель. Такие же проявления возможны при неисправности конденсатора и других поломках. Без проведения профессиональной диагностики достоверно узнать, в чем причина поломки, невозможно.
Порядок замены
В первую очередь ознакомьтесь с правилами безопасности при ремонте холодильника. Далее определите тип испарителя и приобретите новый. Для работы вам потребуется набор инструментов и оборудование для сварки трубок, хладагент и инструменты для заправки системы хладагентом.
Освобождаем холодильник от продуктов и отключаем от электропитания. Теперь можно приступать к замене прибора:
При самостоятельной замене есть определенные риски. Главный из них — сложность процесса дозаправки фреоном. Выполнить такую работу без специального оборудования нельзя, а его покупка для единоразовой замены нецелесообразна.
Если вы считаете, что прибор вышел из строя, лучше всего обратиться в службу ремонта. Только специалист выявит причину неисправности и квалифицированно сделает ремонт. Тогда вам не придется тратить время и приобретать дополнительные инструменты.
Причины и последствия поломки испарителя
В основном все поломки связаны с механическими повреждениями трубок и утечкой фреона. Иногда причина — износ элементов или коррозия металла, но зачастую это происходит из-за неправильных и неосторожных действий владельцев техники.
Повреждение происходит в процессе размораживания холодильника. Это небыстрая процедура, поэтому находится много желающих ее ускорить. Многие начинают отбивать лед ножом вместо того, чтобы использовать вентилятор или поставить емкости с горячей водой. В результате повреждаются стенки и трубки прибора.
Также к повреждению холодильника приводят агрессивные химические средства для мытья. Но и заводской брак тоже исключать не стоит: некачественное соединение трубок или неплотную припайку.
Главный признак неисправности — нарушение температурного режима. Появляется неприятный запах портящихся продуктов, наросты снега и льда на стенках холодильника. Чтобы холодильник окончательно не вышел из строя, проблему устраняют в кратчайшие сроки. Без испарителя прибор не будет выполнять своей главной задачи — охлаждать продукты и обеспечивать их сохранность.
Заключение
Испаритель — неотъемлемая часть холодильника. Благодаря этой детали поддерживается низкая температура. Без него невозможно перемещение хладагента по системе охлаждения, поэтому выход элемента из строя требует немедленных мер.
В некоторых ситуациях можно попытаться отремонтировать прибор своими силами, но более надежный вариант — обратиться за помощью к профессионалу.
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.
