Hvordan et køleskab fungerer: opbygning og funktionsprincip for de vigtigste køleskabstyper

En klar forståelse af opbygningen og de processer, der foregår inde i køleenheden, hjælper med at forlænge udstyrets levetid. Det er ikke svært at forstå princippet bag et køleskabs funktion. I enhver model sker det ved at skabe et koldt miljø ved at absorbere varme inde i apparatet og derefter føre det udenfor.

Alt om, hvordan køleskabe med forskellige funktionsprincipper fungerer, kan du læse i den artikel, vi præsenterer. Vi fortæller om opbygningens funktioner og de tilhørende driftsregler. Vores råd vil hjælpe med at beskytte kølemaskiner mod for tidlige nedbrud og spare dig for at skulle reparere.

Funktionsprincip for de vigtigste typer køleskabe

Køleudstyr bruges inden for mange områder. Det er uundværligt i hjemmet, og det er umuligt at forestille sig fuld drift af produktionsværksteder, handelsområder og restauranter.

Afhængigt af formål og anvendelsesområde skelnes der mellem flere hovedtyper: absorptions-, virvel-, termoelektriske og kompressorapparater.

Kompressortypen er mest udbredt, så vi vil se nærmere på den i næste afsnit. Lad os nu fremhæve de vigtigste forskelle mellem alle 4 konstruktioner.

Funktion af absorptionsteknologi

I systemet med absorptionstypeenheder cirkulerer to stoffer – kølemiddel og absorbent. Kølemidlet er normalt ammoniak, sjældnere acetylen, methanol, freon, lithiumbromidopløsning.

Absorbenten er en væske, der har tilstrækkelig absorptionskapacitet. Det kan være svovlsyre, vand osv.

Hele udstyrets funktion er baseret på absorptionsprincippet, hvor et stof optages af et andet. Konstruktionen består af flere hovedenheder – fordamper, absorber, kondensator, reguleringsventiler, generator, pumpe.

Systemets elementer er forbundet med rør, der danner et enkelt lukket kredsløb. Afkølingen af kamrene sker ved hjælp af termisk energi.

Processen foregår som følger:

• Kølemiddel opløst i væske trænger ind i fordamperen;
• Fra den koncentrerede opløsning frigives ammoniakdampe, der koger ved 33 grader, og afkøler objektet;
• Stoffet overføres til absorbatoren, hvor det igen absorberes af absorbenten;
• Pumpen pumper opløsningen til generatoren, som opvarmes af en bestemt varmekilde;
• Stoffet koger, og de frigivne ammoniakdampe går til kondensatoren;
• Kølemidlet afkøles og omdannes til væske;
• Arbejdsmediet passerer gennem reguleringsventilen, komprimeres og sendes til fordamperen.

Ammoniakken, der cirkulerer i et lukket kredsløb, optager varme fra kølekammeret, når den går ind i fordamperen, og afgiver den til omgivelserne, når den er i kondensatoren. Cyklusserne gentages uafbrudt.

Da enheden ikke kan slukkes, er den ikke særlig økonomisk og har et øget energiforbrug. Hvis sådant udstyr svigter, vil det sandsynligvis ikke kunne repareres.

Absorptionsapparaternes afhængighed af spændingsudsving, strøm og andre elektriske parametre er minimal. De kompakte dimensioner gør det let at installere dem på ethvert bekvemt sted.

I konstruktionen af enhederne er der ingen store bevægelige eller gnidende dele, så de har et lavt støjniveau. Enhederne er relevante for bygninger, hvis elnet udsættes for konstante spidsbelastninger, og steder, hvor der ikke er konstant strømforsyning.

Absorptionsprincippet realiseres i industrielle køleinstallationer, små køleskabe til biler og kontorlokaler. Nogle gange ses det i individuelle husmodeller, der kører på naturgas.

Funktionsprincip for termoelektriske modeller

Temperatursænkningen i kammeret i et termoelektrisk køleskab opnås ved hjælp af et specielt system, der fjerner varme i henhold til Peltier-effekten. Denne effekt indebærer absorption af varme i området, hvor to forskellige ledere forbindes, når en elektrisk strøm passerer gennem dem.

Køleskabenes konstruktion består af termoelektriske elementer i kubisk form, fremstillet af metaller. De forbindes af ét elektrisk kredsløb. Sammen med strømmens bevægelse fra et element til et andet flyttes også varmen.

Aluminiumspladen absorberer det fra det indre rum og overfører det derefter til de kubiske arbejdsdele, som igen dirigerer det til stabilisatoren. Der, takket være en ventilator, kastes det ud. Efter dette princip fungerer bærbare minikøleskabe og tasker med køleeffekt.

I de fleste modeller af termoelektriske køleapparater kan man ved at skifte strømpolariteten ikke kun opnå kulde, men også varme – op til 60 grader Celsius. Denne funktion bruges til at varme mad op.

Dette udstyr bruges på camping, i forbindelse med indretning af personbiler, yachter og motorbåde, og stilles ofte op på sommerhuse og andre steder, hvor man kan forsyne enheden med strøm fra et 12 V net.

I termoelektriske produkter er der en speciel nødafbrydelsesmekanisme, der slukker dem i tilfælde af overophedning af arbejdsdelene eller svigt af ventilationssystemet.

Fordelene ved denne arbejdsmetode omfatter høj pålidelighed og ret lav støj under drift. Ulemperne omfatter høj pris og følsomhed over for omgivende temperaturer.

Egenskaber ved udstyr med virvelkølere

I apparater i denne kategori er der en kompressor. Den komprimerer luft, som derefter ekspanderer i de installerede hvirvelkølerblokke. Objektet afkøles som følge af den pludselige ekspansion af den komprimerede luft.

Hvirvelanordninger er holdbare og sikre: de har ikke brug for elektricitet, har ingen bevægelige dele og indeholder ingen farlige kemiske stoffer i den interne konstruktion.

Metoden med hvirvelkølere har ikke vundet bred udbredelse og er forblevet begrænset til testmodeller. Dette skyldes højt luftforbrug, meget støjende drift og relativt lav kølekapacitet. Nogle gange bruges enhederne i industrielle virksomheder.

Oversigt over kompressorteknik

Kompressorkøleskabe er den mest almindelige type udstyr i hjemmet. De findes i næsten alle hjem – de bruger ikke for mange energiressourcer og er sikre at bruge. De bedste modeller fra pålidelige producenter holder i over 10 år. Lad os se på deres opbygning og de principper, de fungerer efter.

Funktioner ved den indre opbygning

Et klassisk husholdningskøleskab er et vertikalt orienteret skab med en eller to døre. Dets kabinet er fremstillet af hård stålplade med en tykkelse på ca. 0,6 mm eller af stærk plast, der gør bærekonstruktionen lettere.

Til kvalitetsforsegling af produktet anvendes en pasta med højt indhold af chlorvinylharpiks. Overfladen grundes og dækkes med kvalitetslak fra sprøjtepistoler. Ved fremstilling af indvendige metalafdelinger anvendes den såkaldte stemplingsmetode; plastskabe fremstilles ved vakuumformning.

Dørene på apparatet består af stålplader. Langs kanterne indsættes en tæt gummitætning, der forhindrer udendørs luft i at trænge ind. I nogle modeller indbygges magnetlåse.

Mellem produktets indvendige og udvendige væg skal der altid lægges et lag isolering, som beskytter kammeret mod varme, der forsøger at trænge ind fra omgivelserne, og forhindrer tab af den kulde, der dannes indeni. Til dette formål egner mineral- eller glasuld, ekspanderet polystyren og polyurethanskum sig godt.

Det indre rum er traditionelt opdelt i to funktionelle zoner: køle- og frysezonen.

Efter kompositionsform skelnes der mellem:

• enkelt-;
• dobbelt-;
• flerkammerapparater.

I en særskilt kategori er Side-by-Side-enheder, der omfatter to, tre eller fire kamre.

Enkeltkammer-enheder er udstyret med én dør. I den øverste del af udstyret er der et fryserum med sin egen låge med klap- eller åbningsmekanisme, og i den nederste del er der et kølerum med højdejusterbare hylder.

I kamrene installeres belysningsudstyr med LED eller almindelig glødepære, så man kan se, hvad der egentlig ligger i køleskabet.

Apparater af typen 'side by side' er meget større og bredere end deres søskende. Begge rum i dem optager plads i hele udstyrets højde. De er placeret parallelt med hinanden.

I tokammer-enheder er de indre skabe isolerede og adskilt hver med deres egen dør. Placeringen af rummene i dem kan være europæisk eller asiatisk. Den første variant indebærer en nedre placering af fryserummet, den anden en øvre.

Konstruktionens komponenter

Køleenheder af kompressortypen producerer ikke kulde. De afkøler objektet ved at optage intern varme og lede det udenfor.

Proceduren for køledannelse forløber med deltagelse af følgende komponenter:

• kølemiddel;
• kondensator;
• fordamperradiator;
• kompressorapparat;
• termostatisk reguleringsventil.

Som kølemiddel, som fylder køleskabets system, anvendes forskellige mærker af freon – gasblandinger med høj flydeevne og ret lave koge-/fordampningstemperaturer. Blandingen bevæger sig i et lukket kredsløb og transporterer varme gennem forskellige dele af cyklussen.

I de fleste tilfælde anvender producenterne Freon 12 som arbejdselement til husstandskøleskabe. Denne farveløse gas med en knap mærkbar specifik lugt er ikke giftig for mennesker og påvirker ikke smagen eller egenskaberne af produkter opbevaret i kamrene.

Kompressoren er den centrale del af konstruktionen i ethvert køleskab. Det er en inverter- eller lineær enhed, der fremtvinger gasens cirkulation i systemet ved at øge trykket. Kort sagt, køleskabets kompressor komprimerer freondampe og får dem til at bevæge sig i den rigtige retning.

Maskinen kan være udstyret med en eller to kompressorer. Vibrationer, der opstår under drift, absorberes af en ekstern eller intern ophængning. I modeller med et par kompressorer styrer en separat enhed hvert kammer.

Klassifikationen af kompressorer omfatter to undertyper:

1. Dynamisk. Tvinger kølemidlet til at bevæge sig ved hjælp af bladenes kraft fra en centrifugal- eller aksialventilator. Har en simpel konstruktion, men på grund af lav effektivitet og hurtigt slid under påvirkning af drejningsmoment anvendes det sjældent i husholdningsudstyr.
2. Fortrængningskompressor. Komprimerer arbejdsmediet ved hjælp af en særlig mekanisk anordning, der startes af en elektromotor. Findes som stempel- og rotationskompressorer. I køleskabe installeres hovedsageligt sådanne kompressorer.

Stempelkompressor fremstår som en elektromotor med en lodret aksel, indeholdt i et helt metalhus. Når startrelæet tilslutter strømmen, aktiverer det krumtapakslen, og stemplet, der er fastgjort til den, begynder at bevæge sig.

Et system af åbne og lukkende ventiler tilsluttes. Til sidst trækkes freondampene ud af fordamperen og pumpes ind i kondensatoren.

Ved fejl på stempelkompressoren er reparation kun mulig under anvendelse af specialiseret professionelt udstyr. Enhver adskillelse i hjemmemiljø risikerer tab af tæthed og umulighed for fortsat drift.

I rotationsmekanismer opretholdes det nødvendige tryk af to rotorer, der bevæger sig mod hinanden. Freon kommer ind i den øverste lomme, placeret i begyndelsen af akslerne, komprimeres og forlader gennem det nederste hul med lille diameter. For at reducere friktion indføres olie i mellemrummet mellem akslerne.

Kondensatorer udføres i form af et spolerist, som fastgøres på bag- eller sidevæggen af udstyret.

De har forskellig konstruktion, men varetager altid én opgave: afkøling af varme gasdampe til specificerede temperaturværdier ved kondensation af stoffet og spredning af varme i rummet. De kan være plade- eller ribbe-rørtyper.

Fordamperen består af en tynd aluminiumsrørledning og loddede stålplader. Den er i kontakt med køleskabets indre rum, leder effektivt absorberet varme væk fra apparatet og sænker temperaturen i skabene betydeligt.

Termostatisk ekspansionsventil er nødvendig for at opretholde arbejdsmediets tryk på et bestemt niveau. De store enheder i aggregatet forbindes med hinanden gennem et system af rør, der danner en tæt lukket ring.

Rækkefølge af arbejdscyklussen

Den optimale temperatur til langtidsopbevaring af proviant i kompressionsapparater opnås gennem arbejdscyklusser, der følger efter hinanden.

De foregår på følgende måde:

• Når apparatet tilsluttes strømnettet, starter kompressoren, som komprimerer freondampene, samtidig med at de øges i tryk og temperatur.
• Under indvirkning af overtrykket kommer det varme arbejdsstof, som er i gasform, ind i kondensatorbeholderen.
• Når dampen bevæger sig gennem et langt metalrør, afgiver den den akkumulerede varme til omgivelserne, køles gradvist ned til stuetemperatur og bliver til væske.
• Det flydende arbejdsstof passerer gennem et tørrefilter, der absorberer overskydende fugt.
• Kølemidlet trænger gennem et smalt kapillarrør, og ved udgangen falder dets tryk.
• Stoffet afkøles og omdannes til gas.
• Den afkølede damp når frem til fordamperen, og mens den passerer gennem dens kanaler, optager den varme fra køleskabets indre rum.
• Freonens temperatur stiger, og den sendes igen til kompressoren.

Hvis man skal forklare, hvordan et kompressorkøleskab fungerer i enkle vendinger, ser processen sådan ud: Kompressoren cirkulerer kølemidlet i et lukket kredsløb. Freonen skifter aggregeringstilstand ved hjælp af specielle anordninger, opsamler varme indeni og transporterer den ud.

Arbejdscyklussen i systemet gentages, indtil de temperaturværdier, der er indstillet af systemets programmer, er nået, og genoptages, når der registreres en stigning.

Efter afkøling til de ønskede parametre stopper termostaten motoren ved at afbryde det elektriske kredsløb.

Når temperaturen i kamrene begynder at stige, lukkes kontakterne igen, og kompressorens elektromotor aktiveres af startrelæet. Det er derfor, at lyden af motoren konstant kommer og går under køleskabets drift.

Anbefalinger til brug og vedligeholdelse

Der er ikke noget kompliceret ved brugen af udstyret: det fungerer automatisk døgnet rundt. Det eneste, der skal gøres ved første tænding og periodisk justeres under drift, er at indstille den optimale temperatur under de givne omstændigheder.

Den ønskede temperatur indstilles med termostaten. I et elektromekanisk system indstilles værdierne efter øjemål eller i henhold til anbefalingerne i producentens vejledning. Man skal tage hensyn til typen og mængden af fødevarer, der opbevares i køleskabet.

Reguleringshåndtaget er normalt et rundt mekanisk med flere inddelinger, eller i nyere og dyrere modeller kan betjeningen ske via et touchpanel.

For at vurdere frysegraden anbefaler eksperter at starte med at sætte regulatoren i midterposition, og efter noget tid, om nødvendigt, dreje den til højre eller venstre

Hvert mærke på sådan et håndtag svarer til en bestemt temperaturindstilling: Jo større inddeling, jo lavere temperatur. En elektronisk enhed gør det muligt at indstille temperaturen med en maksimal nøjagtighed på 1 grad ved hjælp af en drejeregulator eller knapper.

For eksempel indstille en værdi på -14 grader i fryseren. Alle indtastede parametre vil blive vist på det digitale display.

For at forlænge levetiden på et hjemmekøleskab maksimalt, bør man ikke kun forstå dets konstruktion, men også passe på det korrekt. Manglende ordentlig service og forkert brug kan føre til hurtig slitage af vigtige dele og utilstrækkelig funktion.

Man kan undgå uønskede konsekvenser ved at følge en række regler:

1. Rens regelmæssigt kondensatoren for snavs, støv og spindelvæv på modeller med åbent metalgitter på bagvæggen. Brug en almindelig let fugtig klud eller en støvsuger med en lille mundstykke til dette.
2. Installer apparatet korrekt. Sørg for, at afstanden mellem kondensatoren og rummets væg er mindst 10 cm. Dette vil hjælpe med at sikre uhindret luftcirkulation.
3. Afrim i tide, så der ikke dannes et for tykt lag sne på kamrenes vægge. Ved fjernelse af isskorper er det forbudt at bruge knive og andre skarpe genstande, som nemt kan beskadige og ødelægge fordamperen.

Man skal også være opmærksom på, at køleskabet ikke må placeres i nærheden af varmeapparater eller steder, hvor der er direkte sollys. Overskydende påvirkning af ekstern varme påvirker hovedkomponenternes funktion og apparatets samlede ydeevne negativt.

Kun specielle rengøringsmidler, der anbefales af producenten i brugsanvisningen, er egnede til rengøring af rustfrit stål dele.

Hvis det planlægges at transportere udstyret fra et sted til et andet, er det bedst at transportere det i en lastbil med høj varevogn, og fastgøre det i strengt lodret position.

På denne måde kan man forhindre skader og olieudslip fra kompressoren, der kommer ind i kølemiddelkredsløbet.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video #1. Hvordan køleenheden fungerer:

Video #2. Detaljeret forklaring af kompressionskøleskabers opbygning:

Video #3. Information om drift af absorptionskøleskabe:

Mens køleudstyret fungerer korrekt, er forbrugerne sjældent interesserede i dets konstruktion. Men disse oplysninger bør ikke ignoreres. De er meget værdifulde, fordi de gør det muligt hurtigt at fastslå årsagen til en fejl og finde problemstedet, hvilket forhindrer alvorlige fejl.

Efterlad venligst kommentarer, del relevante billeder, stil spørgsmål om artiklens emne i blokken nedenfor. Fortæl om, hvordan du satte dig ind i dit eget køleskabs konstruktion. Del, hvordan du i praksis anvendte viden om kølemaskinens opbygning.