По способности работать при максимальных температурах окружающей среды холодильные приборы подразделяются на классы: расширенного умеренного – SN; умеренного – N; субтропического – ST; тропического – T. Значения температуры окружающей среды при эксплуатации холодильного прибора указаны в таблице 1.
В зависимости от выполняемых функций холодильники подразделяют на шесть групп сложности, морозильники на две (0 и 1). Группы сложности холодильных приборов приведены в таблице 2.
По конструктивному исполнению холодильные приборы подразделяются на следующие типы:
КШ – холодильники однокамерные в виде шкафа;
КС – холодильники однокамерные в виде стола;
КШД – холодильники двухкамерные в виде шкафа;
КШТ – холодильники трехкамерные в виде шкафа;
МКШ – морозильники в виде шкафа;
КШМХ – холодильники-морозильники комбинированные в виде шкафа.
По международным стандартам холодильники классифицируются:
Холодильники * – отделение с низкой температурой, применяемое для краткосрочного
Хранения замороженных пищевых продуктов (сроком около недели).
Температура -6 °С.
Холодильники ** – отделение с низкой температурой, применяемое для хранения замороженных пищевых продуктов сроком средней продолжительности (около одного месяца). Температура -12 °С.
Холодильники *** – отделение с низкой температурой, применяемое для хранения замороженных продуктов в течение длительного срока (около трех месяцев), а также мороженого и других подобных продуктов.
Температура -18 °С.
Холодильники **** – холодильник / морозильник **** – этот символ указывает на возможность хранения замороженных продуктов при низкой температуре в течение длительного времени, а также замораживать свежие продукты.
Если морозильное отделение не имеет маркировки звездочкой,тополучение указанных температур не гарантируется.
Первые компрессионные холодильники были изобретены немецким инженером Линде в 1875 г. и использовались для технических целей. Первые бытовые холодильники этого типа появились у нас в стране в конце 30-х годов. Небольшое количество их под маркой ХТЗ-120 в виде напольного шкафа было выпущено Харьковским тракторным заводом имени Орджоникидзе. По конструктивным показателям холодильник был на уровне лучших образцов того времени. Однако наладить массовое производство холодильников помешала Великая Отечественная война и послевоенный период восстановления разрушенного народного хозяйства. В 1950 г. производство компрессионных холодильников освоил Московский автомобильный завод имени И.А. Лихачева. С этого времени в стране началось производство компрессионных холодильников на многих машиностроительных заводах.
Компрессионные холодильные агрегаты бытовых холодильников с целью увеличения срока службы и сокращения расхода электроэнергии проектируются на холодопроизводительность, значительно превышающую сумму всех теплопритоков в холодильную камеру. Поэтому в нормальных условиях они обеспечивают требуемый уровень охлаждения прерывистым режимом работы. При этом требуемая цикличность работы холодильного агрегата обеспечивается терморегулятором.
В процессе работы холодильника на стенках испарителя собирается сконденсированная влага в виде снежного покрова (снеговой шубы). Для периодического удаления (оттаивания) снеговой шубы бытовые холодильники снабжаются соответствующими устройствами ручного, полуавтоматического или автоматического действия.
Теплоизоляцией заполняют все свободное пространство между стенками холодильной камеры и корпусом, а также между внутренней облицовочной накладкой и обечайкой двери. При плотно закрытой двери теплоизоляция значительно ограничивает теплопритоки в холодильную камеру. Для обеспечения плотного и герметичного закрывания двери по всему периметру внутренней облицовочной накладки устанавливается специальный эластичный уплотнитель в виде открытого баллона особого профиля. Необходимая плотность прилегания уплотнителя по всему периметру двери обеспечивается специальными механическими или магнитными затворами.
Холодильные агрегаты бытовых холодильников выполняют роль холодильных машин, т.е. служат для отвода тепла из холодильной камеры и передачи его в более теплую окружающую среду. Агрегат может быть демонтирован из шкафа и заменен другим, предназначенным для холодильников данного типа. Конструкции отдельных узлов и деталей холодильных агрегатов различных холодильников с одной холодильной камерой и дверцей могут несколько отличаться друг от друга.
Холодильный процесс осуществляется следующим образом. При работе мотор-компрессора жидкий хладагент из конденсатора по капиллярной трубке подается в испаритель. При этом давление и температура жидкого хладагента понижаются за счет ограниченной пропускной способности капиллярной трубки и охлаждения холодными парами хладагента, идущими навстречу по всасывающей трубке из испарителя. При температуре -10 ¸ -20 °С и давлении 0¸1 ати жидкий хладагент в испарителе кипит, поглощая тепло из холодильной камеры. Чтобы обеспечить постоянное кипение хладагента в испарителе при определенном давлении, холодные пары его отсасываются компрессором через всасывающую трубку. При движении паров к компрессору температура их повышается за счет теплообмена с теплым жидким хладагентом, движущимся по капиллярной трубке, и окружающей средой. При входе в кожух мотор-компрессора температура паров равна примерно 15° С.
Так как температура обмоток электродвигателя и цилиндра компрессора значительно выше 15 °С, то они охлаждаются парами хладагента, что улучшает условия работы электродвигателя и компрессора в герметичном кожухе. Подогретые пары хладагента нагнетаются компрессором в конденсатор, который охлаждается воздухом окружающей среды. При этом давление паров повышается до 8–11 ати в зависимости от температуры окружающей среды. При таком давлении температура конденсации насыщенных паров хладагента становится выше температуры окружающего воздуха, поэтому в последних витках конденсатора пары хладагента превращаются в жидкость. Процесс конденсации паров сопровождается выделением тепла, которое отдается окружающему воздуху. Жидкий хладагент, имеющий температуру на 10–15 °С выше температуры окружающей среды, проходит через фильтр, совмещенный с осушительным патроном, и далее по капиллярной трубке вновь поступает в испаритель. Описанный круговой холодильный процесс работы агрегата повторяется пока работает мотор-компрессор.
Широкое распространение имеют двухкамерные холодильники с раздельным регулированием температурных режимов холодильной и морозильной камер. В этих холодильниках иногда применяют два автономных холодильных агрегата для обеих камер. Однако чаще используют один холодильный агрегат с одним общим компрессором, но с двумя испарителями. Испарители могут соединяться последовательно и параллельно. Верхний испаритель коробчатой формы предназначается для охлаждения морозильной камеры, а нижний плоский – для холодильной. Принцип работы такого холодильного агрегата ничем не отличается от вышеописанного.
По расположению мотор-компрессора в шкафу холодильника различают компрессионные холодильные агрегаты верхнего и нижнего расположения. Агрегаты верхнего расположения конструктивно выполняются более компактно, но с точки зрения общей компоновки в напольных холодильниках они неудобны. Поэтому агрегаты с верхним расположением мотор-компрессора применяются в настенных холодильниках.
Агрегаты с нижним расположением мотор-компрессора, хотя и уступают первым по компактности, в напольных холодильниках обеспечивают уменьшение габаритов шкафа и более удобную компоновку холодильной камеры.
Условия длительной эксплуатации бытовых холодильников и специфические свойства хладагента налагают на конструкцию и изготовление компрессионного холодильного агрегата определенные требования. Основными из этих требований являются: надежная герметичность, отсутствие в системе агрегата воздуха, воды и механических примесей (загрязнений).
Необходимость надежной герметичности агрегата вызывается длительным сроком эксплуатации холодильника, а также следующим обстоятельством. Компрессионные холодильные агрегаты бытовых холодильников заполняются сравнительно небольшим количеством (140¸400 г.) фреона-12. Поэтому даже незначительная утечка фреона существенно сказывается на холодопроизводительности и экономичности агрегата. Кроме того, фреон-12 способен проникать через мельчайшие поры в металле.
Надежная герметичность холодильного агрегата обеспечивается тщательным изготовлением отдельных его деталей и узлов, плотным неразъемным соединением их сваркой или твердой пайкой, а также тщательным контролем. Контроль герметичности холодильного агрегата при изготовлении или ремонте осуществляется многократно и различными способами. Предварительная проверка герметичности отдельных узлов и собранного агрегата осуществляется обычно методом опрессовки. В проверяемый узел или агрегат нагнетают сухой воздух или азот под давлением 10¸18 ати. Затем узел погружают в ванну с водой и по выходящим пузырькам определяют места неплотности, которые чаще всего бывают в соединениях. Окончательно герметичность холодильного агрегата проверяют после заправки его маслом и фреоном. Для этого используют специальный электронный течеискателъ, обнаруживающий утечку фреона до 0,5 г в год.