Princip činnosti a vybavení chladničky

Lednička je jakési domácí tepelné čerpadlo, které pomocí chladiv přenáší teplo zevnitř svého těla ven. Jako chladicí kapalina se používá směs plynů zvaná „freon“. Každá chladicí kapalina má své vlastní vlastnosti a symbol (viz část 2 Chladiva).

Složení lednice

Kompresor – srdce každé chladničky, které nutí chladivo cirkulovat systémem a přenášet teplo. Ve svém jádru je to elektrické čerpadlo umístěné v utěsněném krytu a pracující v chladivovém prostředí.

Odpařovač – hliníkový plech s trubičkami nebo jen trubičkami, který je nalepen na zadní stranu oddílu chladničky a funguje jako pohlcovač tepla.

Kondenzátor – železné trubky umístěné na zadní straně chladničky nebo za bočními stěnami, které jsou od jejího vnitřku odděleny tepelně izolačním pláštěm. K odvodu tepla z chladiva je zapotřebí kondenzátor, který se odebírá kontaktem s okolním vzduchem nebo jeho přirozenou cirkulací.

Systém řízení cyklu – systém, který zabraňuje nepřetržitému provozu chladničky, protože to může vést ke zmrznutí potravin (mléko zmrzne, klobása se změní v kámen) a povede k značnému plýtvání elektrickou energií. Všechny chladničky pro domácnost proto mají svůj vlastní systém řízení cyklu, který reguluje provozní cyklus vzhledem k dané teplotě, při jejím dosažení se kompresor vypne a při její změně se kompresor zapne.

Také tento systém dokáže řídit nejen teplotu, ale i provozní dobu kompresoru. Pravidelné odmrazování chladničky, aby se zvýšil koeficient absorpce tepla výparníku, čímž se zabrání velkému nahromadění sněhu a ledu, které je pak třeba rozmrazit a odstranit ručně (viz část 4, Systémy řízení cyklu).

Kapilární trubice – umělé zúžení průtočné plochy okruhu na 0.63-0.8 mm, pro vytvoření tlakového rozdílu.

Princip činnosti

Než se zamyslíme nad základním principem fungování chladničky, je nutné definovat dva hlavní procesy, které se vyskytují v jakékoli lednici nebo tepelném čerpadle.

Odpařování – proces přeměny kapalné látky v plynnou, ke kterému dochází na povrchu látky v důsledku toho, že se molekuly (v našem případě chladivo) začnou plnit energií dostatečnou k překonání přitažlivé síly z další molekuly, oddělující se od hlavní části látky. Současně se energie zbývajících molekul snižuje a kapalina se ochlazuje. Tento proces je opakem kondenzace.

Kondenzace – proces přechodu z plynného stavu do kapalného stavu, kde stojí za zmínku takový koncept jako „rosný bod“. Rosný bod je teplota plynu, při které se začíná tvořit rosa.

Carnotův cyklus

Sekce AB Kompresor čerpá chladivo do kondenzátoru, ale kvůli malé průtokové ploše kapilární trubice se většina z nich začne hromadit v kondenzátoru, než aby šla přímo do výparníku. Současně se začne zvyšovat tlak a plynné chladivo nejprve začne kondenzovat na stěnách a poté se zcela změní na kapalinu.

Oddíl BC Když chladivo přechází z jednoho stavu agregace do druhého, uvolňuje se teplo a kondenzátor se začne ohřívat.

Sekce CD Při výstupu z kapiláry dostává směs páry a kapaliny „chladivo“ větší objem, než měla před vstupem do kondenzátoru, v důsledku čehož klesá koncentrace a tlak.

Sekce DA Jak koncentrace a tlak klesají, „chladivo“ se vaří a mění se z kapaliny zpět na plyn, přičemž začíná znovu absorbovat teplo z chladicí komory.

Tento cyklus trvá do dosažení specifikovaných teplotních parametrů v komoře a nazývá se „Carnotův cyklus“.

Teplotní rozvody

Některé modely chladniček využívají princip přirozené konvekce – míchání vzduchu a přirozené rozložení teploty (1), díky čemuž se studený vzduch zužuje a stává se těžším ve srovnání se vzduchem ohřátým. A pokud je zdroj chladu umístěn nahoře, budou z něj postupně proudit chladnější vzduchové hmoty, které vytlačí teplejší, stoupají vzhůru, kde je umístěn výparník, který je začne ochlazovat. A to se děje během chladicího cyklu.

Kromě přirozené konvekce je v moderních lednicích velmi často využíván princip umělého míchání vzduchu (3). U takového systému může být zdroj chladu umístěn níže (obvykle mraznička) a ventilátor může vytlačovat studený vzduch nahoru do prostoru chladničky. Velmi často má tento kanál přepážku, která reguluje distribuci tepla mezi oddíly. Tento systém se nazývá NO FROST a má mnoho funkcí, o kterých budeme hovořit v lekci „Systémy řízení cyklu“.

Existují modely chladniček, které kombinují tyto dva systémy (2). Výparník chladicího prostoru je zároveň plákacího typu, to znamená, že nemá nucený zdroj konvekce a mraznička je No Frost (ventilátor, odmrazovací topné těleso, čidla a časovač).

Většina chladniček pro domácnost je navržena podle stejného principu. Mají kompresor a kondenzátor s výparníkem a proces fyzického chlazení je poměrně jednoduchý a přímočarý.

Pochopení provozu tak důležitého zařízení je nezbytné nejen pro nezávislé opravy, ale také pro rychlou identifikaci oblasti poruchy a sledování práce povolaného technika. Potřebná znalost zařízení také zaručuje správný, a tedy nepřerušovaný provoz po celou dobu životnosti chladicího zařízení.

Schematické znázornění klasické kompresorové chladničky

Z čeho se skládá chladicí zařízení s kompresorem?

Jakákoli lednice funguje na principu, že neprodukuje chlad, jak by se na první pohled mohlo zdát. Odebírá teplo z oddílu chladničky a přenáší ho ven. Celý proces probíhá pomocí freonu nebo isobutanu – látek, které cirkulují trubičkami mezi vnitřními skříněmi chladničky a vnějším prostředím.

Každá lednička obsahuje:

• Kompresor, jinak nazývaný motor. Dnes existují buď invertorové nebo lineární modely. Kompresor nepracuje po celou dobu, ale pouze periodicky se spouští a začíná pohybovat kapalinou v chladicím systému. Ohřátý freon (který odebíral teplo z potravin v lednici) se tedy pohybuje ven a tam se ochlazuje a ochlazená část kapaliny vstupuje do komory a ohřívá se. Poté se cyklus opakuje.
• Chladivo je speciální kapalina, která cirkuluje v uzavřeném systému a redistribuuje teplo. Dnes jsou hlavními látkami: freon, isobutan.
• Ventil nebo knoflík pro nastavení intenzity práce. Toto zařízení je v podstatě zodpovědné za rychlost cirkulace freonu nebo isobutanu v systému. Čím vyšší je nastavená rychlost, tím více kompresor pracuje, tím více se spotřebuje elektřiny, ale chladnička funguje efektivněji.
• Trubky kondenzátoru jsou umístěny na stěnách chladničky. U starších modelů je na zadní stěně instalován kondenzátor. Moderní chladničky stále častěji vyžadují instalaci kondenzátoru na boční stěny (takže boky chladničky mohou být horké, což je normální).
• Výparník je místo, kde se freon zahřeje do té míry, že se změní na plyn. Tento proces vyžaduje velké množství tepla. Nejčastěji je výparník umístěn v mrazicím prostoru chladničky.

Celý proces je dnes automatizovaný. Aby chladnička fungovala autonomně, používají se termostaty a relé, které při dosažení nastavené teploty uvnitř chladničky vypnou kompresor.

Chladící zařízení

Jsou nějaké rozdíly mezi jednokomorovou a dvoukomorovou lednicí?

Ano, mezi dvoukomorovými a jednokomorovými modely jsou patrné rozdíly. Spočívá v počtu výparníků a kompresorů.

Staré modely s jedním kompresorem byly tedy rozděleny do dvou skříní (mrazák a hlavní oddíl), ale měly pouze jeden výparník – v mrazáku. Ve skutečnosti se hlavní proces získávání tepla odehrával výhradně v mrazáku. A protože skříně vlastně nebyly od sebe izolovány, část tepla se odebírala z hlavní skříně (tam ale vždy zůstávala vyšší teplota než v mrazáku).

Později se objevily dvoukomorové modely chladniček se dvěma nezávislými výparníky a kompresory. To znamená, že hlavní skříň a mraznička se chladí nezávisle. Výhodou takových modelů je jemné doladění a udržení mikroklimatu v každém oddělení. Nevýhodou je vyšší spotřeba energie.

Existují však modely, které pomocí senzorů dokážou vypnout přívod freonu do určité komory, ale fungují z jednoho kompresoru.

Překrývající se modely

Jak funguje kompresor

Existují určité kategorie, které pomáhají určit účinnost chladničky. Je zřejmé, že motor nefunguje neustále (a pokud se nevypne, je to určitě důkaz poruchy). Podíl se vypočítá na základě doby práce a odpočinku.

Například kompresor běží 15 minut a poté zůstane 25 minut vypnutý. Pak je jeho koeficient práce: 15/(15+25) = 0,37. Tento údaj je považován za blízký normálu.

Pokud je koeficient menší než 0,2 nebo vyšší než 0,6, pak není termostat nebo kompresor správně nastaven. Možná budete potřebovat odbornou pomoc, abyste chybu odhalili.

Absorpční lednice nebo oblíbené modely No Frost

Dnes existuje několik modelů chladniček, které šetří majitele před tak nepříjemnou potřebou, jako je odmrazování.

V absorpční chladničce cirkuluje čpavek a voda v chladicích trubicích. Konstrukce takového zařízení je složitá. Kapalina prochází několika zpracovatelskými cykly, buď se smísí s vodou ve speciálním zařízení, poté se opět rozdělí na vodu a čpavek.

Nejoblíbenější No Frost chladničky jsou dnes modely, ve kterých je chlad rozváděn po celé komoře pomocí ventilátoru z výparníku po celé skříni chladničky. Speciálními otvory se do otvorů dostává vlhký vzduch, kde se vlhkost sráží na stěně (tzv. pláče). Přebytečná voda se tak shromažďuje na jednom místě a jak teplota přirozeně stoupá (při vypnutém kompresoru), stéká do speciální pánve.

Super zmrazení

Super zmrazení je speciální funkce, která je přítomna v drahých modelech chladniček: Haier, Biryusa, Ariston. Jak název napovídá, po zapnutí režimu kompresor pracuje bez zastavení, dokud potraviny nezmrznou na zadané parametry. Pro vypnutí se aktivuje automatický senzor.