Как работает холодильник: устройство и принцип работы

Холодильник работает как насос, только перекачивает не воду, а тепло: забирает его у продуктов внутри камеры и выбрасывает в кухню. Переносит тепло хладагент — вещество, которое кипит при очень низкой температуре. Внутри холодильника хладагент испаряется и забирает тепло, снаружи компрессор сжимает его пар, пар снова становится жидкостью и отдаёт тепло через решётку на задней стенке. Поэтому сзади холодильник тёплый, а внутри холодно. Ниже — из каких частей он состоит, что происходит за один цикл, чем No Frost отличается от капельной системы и что ломается чаще всего.

Из чего состоит холодильник

Части удобно разбирать по пути хладагента: он бегает по замкнутому контуру из трубок, и в каждой точке с ним что-то происходит.

Часть	Где стоит	Что делает
Компрессор	Внизу сзади, чёрный «бочонок»	Сжимает пар хладагента, повышая его давление и температуру
Конденсатор	Решётка или змеевик на задней стенке, у многих моделей спрятан в боковых стенках	Отдаёт тепло горячего пара воздуху кухни, пар превращается в жидкость
Фильтр-осушитель	Небольшой цилиндр после конденсатора	Задерживает влагу и мелкий мусор, которые могли попасть в контур
Капиллярная трубка	Тонкая длинная трубка	Сильно тормозит поток, давление хладагента за ней резко падает
Испаритель	Внутри камеры: в задней стенке, в морозилке или за перегородкой у No Frost	Здесь хладагент кипит и забирает тепло у воздуха и продуктов
Хладагент	Внутри всего контура	Переносит тепло; в современных бытовых холодильниках чаще всего изобутан (R600a)
Термостат или электронный блок	Внутри камеры, у ручки регулировки	Следит за температурой, включает и выключает компрессор
Пусковое реле	Сбоку на компрессоре	Помогает мотору компрессора запуститься и защищает его от перегрузки
Уплотнитель двери	По периметру дверцы	Магнитная резинка, которая не пускает тёплый воздух внутрь
Теплоизоляция	Между стенками корпуса	Слой вспененного полиуретана, который замедляет приток тепла снаружи

Как работает холодильник: один круг хладагента

В основе — простое физическое явление: при испарении жидкость забирает тепло, а при конденсации — отдаёт. Так остывает кожа, когда с неё испаряется вода после купания. Второе явление — температура кипения зависит от давления: при низком давлении жидкость кипит при низкой температуре, при высоком — при высокой.

1. Компрессор включается. Термостат заметил, что в камере стало теплее заданного, и подал питание на мотор. Компрессор засасывает холодный пар хладагента из испарителя и сжимает его. Пар разогревается.
2. Конденсатор отдаёт тепло. Горячий пар под высоким давлением идёт по трубкам решётки. Воздух кухни холоднее, и пар остывает и превращается в жидкость. Тепло, которое он вынес из камеры, уходит в комнату.
3. Капиллярная трубка сбрасывает давление. Жидкость проходит через очень узкую трубку, и на выходе её давление падает во много раз.
4. Испаритель забирает тепло. При низком давлении хладагент закипает при температуре намного ниже нуля. Кипя, он забирает тепло у стенок испарителя, а те — у воздуха и продуктов в камере.
5. Пар возвращается в компрессор. Хладагент, уже полностью испарившийся, снова попадает в компрессор, и круг повторяется.
6. Компрессор выключается. Когда в камере становится достаточно холодно, термостат размыкает цепь. Изоляция держит холод, и какое-то время компрессор отдыхает, пока температура снова не поднимется.

Хладагент при этом не расходуется: он годами ходит по одному и тому же запаянному кругу. Если его стало меньше, значит, где-то в контуре появилась утечка.

No Frost и капельная система

Воздух в камере влажный, и влага намерзает на самом холодном месте — испарителе. Разница между системами — в том, куда девается этот иней.

Капельная система. Испаритель спрятан в задней стенке холодильной камеры. Пока компрессор работает, стенка покрывается инеем или каплями. Когда компрессор останавливается, стенка теплеет, иней тает, вода стекает по желобку в дренажное отверстие и дальше по трубке в поддон на компрессоре, где испаряется от его тепла. В морозилке такой системы нет, поэтому её приходится время от времени размораживать.

No Frost («без инея»). Испаритель вынесен за перегородку. Вентилятор гонит через него воздух и по каналам разносит холод по камерам. Иней оседает только на испарителе, и несколько раз в сутки встроенный нагреватель на несколько минут его растапливает. Вода уходит в тот же поддон. Продукты в таком холодильнике быстрее подсыхают, поэтому их хранят в закрытой посуде.

	Капельная система	No Frost
Где иней	На задней стенке холодильной камеры и в морозилке	Только на скрытом испарителе
Размораживать вручную	Морозилку — да, периодически	Не нужно
Температура по камере	Разная: у стенки холоднее	Ровнее за счёт вентилятора
Продукты	Сохнут меньше	Без упаковки подсыхают
Шум	Тише	Добавляется шум вентилятора

Какой вариант выбрать для своей кухни, разобрано в статье о том, как выбрать холодильник.

Чем компрессорный холодильник отличается от других

Абсорбционный. Стоит в гостиничных мини-барах и автодомах. Компрессора в нём нет: хладагент гоняет по кругу нагреватель. Он бесшумный, но потребляет больше электричества и охлаждает слабее.

Термоэлектрический. Автомобильные сумки-холодильники с элементом Пельтье: пластина, которая при прохождении тока охлаждается с одной стороны и нагревается с другой. Удобно для поездки, но охлаждает всего примерно на 15–20 градусов ниже окружающего воздуха.

Кондиционер устроен по тому же принципу, что и холодильник: те же компрессор, конденсатор и испаритель, только испаритель стоит в комнате, а конденсатор — на улице. Подробнее — в статье о том, как работает кондиционер.

Интересные факты

• Почему сзади тепло. Решётка сзади — это конденсатор, через него выходит тепло, забранное у продуктов, плюс тепло от работы мотора. У моделей со скрытым конденсатором теплеют боковые стенки — это нормально.
• Почему нельзя вплотную к батарее и плите. Конденсатору нужно отдавать тепло воздуху. Если вокруг жарко, отдавать некуда, компрессор работает дольше и изнашивается быстрее.
• Почему только что закрытую дверь трудно открыть снова. Тёплый воздух, который зашёл внутрь, быстро остывает, давление в камере становится чуть ниже наружного, и уплотнитель присасывает дверь. Через полминуты давление выравнивается.

Почему холодильник ломается и на что смотреть

• Компрессор работает без остановки. Чаще всего пропускает уплотнитель двери, конденсатор забит пылью или холодильник стоит у батареи. Если это исключено — возможна утечка хладагента.
• Мотор работает, а холода нет. Типичный признак утечки: хладагента в контуре стало мало, переносить тепло нечему. Поиск утечки, пайка контура и заправка — работа мастера со специальным оборудованием.
• Лёд в No Frost, вода под ящиками. Не сработал нагреватель оттайки или его датчик, либо замёрз дренаж. Иней растёт, закрывает испаритель, и холод перестаёт доходить до камер.
• Компрессор щёлкает, но не запускается. Неисправно пусковое реле или сам мотор, иногда — напряжение в сети. Это электрическая часть, её проверяет мастер.
• Новый шум. Износ вентилятора No Frost или самого компрессора, ослабшие крепления и трубки, которые стали касаться корпуса.

Если холодильник гудит без перерыва и всё равно плохо морозит или внутри нарастает лёд, лучше не ждать, пока испортятся продукты, и вызвать мастера по ремонту холодильников.