Jak działa lodówka?

Na pewno korzystasz z niej na co dzień. Szukając lodówki do kuchni, chcesz, aby była pojemna, energooszczędna, a także miała dodatkowe elementy, jak np. podajnik wody i kostkarka. Wymagasz od niej niezawodnego działania. Jednak gdy coś w niej zaczyna szwankować, warto wiedzieć, jaka jest zasada jej działania. Dowiedz się, jak działa lodówka, żeby móc właściwie z niej korzystać.

Jak działa lodówka? Rodzaje chłodzenia w urządzeniach

Chłodziarki elektryczne pojawiły się już w XIX wieku, ale jak to przeważnie bywa – do wykorzystania w przemyśle. Jako AGD do kuchni domowych zaczęły funkcjonować dopiero w I połowie XX wieku. Były to urządzenia absorpcyjne, działające na zasadzie absorpcji i desorpcji.

W dzisiejszych czasach rezygnuje się z tej technologii na rzecz urządzeń sprężarkowych. Gwarantują one większą wydajność i oszczędności. Jednak chłodziarki absorpcyjne nie znikły całkiem z rynku. Nadal są one wykorzystywane jako lodówki do przyczepy kempingowej. W tym wypadku jest to korzystniejsze, bo lodówki do auta albo przyczepy muszą być dość małe. Sprężarka zajęłaby w takim urządzeniu zbyt dużo miejsca.

Jak podaje Wikipedia, to nie wszystkie rodzaje chłodziarek. Wśród mniej znanych można wymienić adsorpcyjne, termoelektryczne (działające na zasadzie efektu Peltiera) i termoakustyczne.

Jak działa nowoczesna lodówka?

W tym momencie domowe chłodziarko-zamrażarki to właśnie lodówki sprężarkowe. Dlatego skupimy się głównie na tych urządzeniach. Działają na zasadzie lewobieżnego obiegu Lindego, który obrazuje przemiany termodynamiczne zachodzące w urządzeniu chłodniczym¹. Na tej zasadzie przepompowują czynnik chłodzący poprzez rurki i pojemniki. Cały układ jest podzielony na część ciepłą i zimną – odpowiednio zamontowane wewnątrz i na zewnątrz lodówki, na jej „plecach”. W trakcie pompowania czynnika ziębiącego przez obieg zmienia on swoją postać z gazowej w płynną i odwrotnie.

Co zawiera lodówka sprężarkowa? Budowa układu

Współczesne lodówki działają podobnie, niezależnie od tego, czy są jednodrzwiowe czy side by side albo multidoor. Różne funkcje również nie wpływają na budowę ich głównego układu chłodniczego – jedynie na zmianę detali, np. przy No Frost. Co to znaczy dla nas, że układ chłodniczy w każdej chłodziarko-zamrażarce jest podobny? Dzięki temu, znając zasadę działania lodówki, możemy wstępnie określić przyczynę awarii, gdy coś takiego się wydarzy.

Agregat lodówki, czyli sprężarka

Ten element jest najważniejszy w całym układzie. Jak działa sprężarka w lodówce? Pompuje ona czynnik chłodzący znajdujący się w układzie. Podczas tego procesu zwiększa on swoją temperaturę, co jest niezbędnym elementem do odprowadzania ciepła z lodówki.

Sprężarka działa tylko wtedy, gdy jest to potrzebne. Uruchamia się, gdy system wykryje, że temperatura w komorach chłodziarki lub zamrażalnika jest podwyższona. Po ochłodzeniu komór ponownie się wyłącza. Przeważnie wystarczy, aby włączała się parę razy w ciągu doby. Dzięki temu pobiera prąd tylko w tych momentach. To jest tzw. sprężarka tłokowa. Gdy agregat w lodówce nie włącza się przez dobę lub dłużej, to znaczy, że nastąpiła jego awaria. Zauważysz to po wzroście temperatury w komorach.

Nowsze urządzenia mają już inny rodzaj sprężarki – kompresor inwerterowy. Do jego napędzania służy falownik. Działa on bez przerwy, ale ze zmiennym natężeniem pracy, dostosowanym do aktualnych wymogów lodówki. Zwiększa swoją pracę, gdy w komorze potrzeba więcej chłodu. Mimo ciągłej pracy jego działanie ma być bardziej energooszczędne.

Nowsze modele chłodziarko-zamrażarek mają po dwie sprężarki – osobno do lodówki i zamrażalnika. To ułatwia niezależną regulację temperatury w obu komorach, łącznie z wyłączeniem jednej części, np. podczas dłuższego wyjazdu (np. opcja Wakacje).

Sprężarka w lodówce Kernau KFRC 17153.1 W

Termostat w lodówce

Niezbędny do zachowania odpowiedniego chłodu wewnątrz komór lodówki i zamrażarki. Jest połączony ze sprężarką. Jak działa termostat w lodówce? Ma zamontowany czujnik, który stale monitoruje temperaturę w części chłodzącej i mrożącej. W ten sposób w odpowiednich momentach aktywuje uruchomienie się oraz wyłączenie agregatu. Bez niego sprężarka również mogłaby pracować, ale to on odpowiada za stałą temperaturę w lodówce. Dlatego gdy lodówka nie chłodzi albo zbyt mocno mrozi, warto sprawdzić działanie termostatu.

Bardzo ważne jest, żeby nie zasłaniać czujnika termostatu, nie uderzać go pojemnikami oraz nie dopuścić do zalodzenia tego elementu. Przez to nie będzie dobrze sczytywał temperatury i wystąpią problemy z chłodzeniem albo mrożeniem w lodówce. Jeden z tych problemów rozwiązuje system No Frost – dzięki niemu czujnik się nie oblodzi, bo na ściankach nie będzie się osadzał szron.

Czynnik chłodzący w lodówce

To jest właśnie substancja, która krąży w całym układzie pojemników i rurek w urządzeniu. Dzięki niej lodówka chłodzi i mrozi. Inaczej nazywamy ją chłodziwem albo ziębnikiem. Co jest czynnikiem chłodzącym w lodówce? Obecnie to przede wszystkim izobutan (węglowodór nasycony) oznaczany symbolem R600a.

Dawniej najczęściej napełniano układ chłodzący freonem. Jednak dowiedziono, że szkodzi on ludziom i powiększa dziurę ozonową. Dlatego przy rozszczelnieniu urządzenia ulatniający się freon mógł być niebezpieczny. Izobutan jest bardziej przyjazny dla środowiska i według ekspertów nie szkodzi ludziom.

Parownik

To dość długa, kręta rurka, która jest schowana w chłodziarko-zamrażarce. Nazwa tego detalu sugeruje, jaki proces w nim zachodzi. W parowniku czynnik chłodniczy zmienia swoją postać z płynnej na gazową. Podczas parowania oddaje swój chłód do wnętrza lodówki, obniżając temperaturę komór.

Skraplacz

Ten detal można łatwo zobaczyć w lodówce (jeśli nie ma zabudowanego tyłu). To właśnie ta pokręcona rurka, która jest na „plecach” chłodziarki. W jej wnętrzu ziębnik przechodzi ponownie w postać płynną, skraplając się i oddając ciepło. Z tego powodu lodówka jest ciepła na zewnątrz. Dlatego też potrzebuje odstępu od ściany i mebli, aby oddać to ciepło.

Ten przykład pokazuje, że warto wiedzieć, jak działa lodówka. Niektórzy mogą się przestraszyć, gdy poczują ciepło od urządzenia, które teoretycznie ma chłodzić. Tymczasem to sygnał, że wszystko jest w porządku.

Skraplacz w lodówce Kernau KFRC 18262.2 NF E B

Kapilara

Ten element znajduje się między skraplaczem i parownikiem. Wygląda jak bardzo cienka rurka. Ciekły ziębnik, przeciskając się przez nią, rozpręża się i staje się gazem. Jej działanie można porównać do używania dezodorantu lub innego sprayu. Podczas wytryskiwania z postaci płynnej przechodzi w gaz.

Jak chłodzi lodówka sprężarkowa?

Znając już opis lodówki, prześledźmy jej działanie. Takie elementy, jak sprężarka, skraplacz, kapilara i parownik, służą do przemieszczania czynnika chłodzącego. Krąży on w układzie, zmieniając swoją postać pod wpływem niskiego i wysokiego ciśnienia, któremu jest poddawany. Poniżej przedstawiamy poszczególne etapy drogi, którą przebywa chłodziwo.

• Włączasz urządzenie. Sprężarka się uruchamia i zaczyna się ruch czynnika chłodniczego w układzie.
• W skraplaczu ziębnik jest w płynnej postaci. Stamtąd jest wtłaczany do kapilary.
• Z kapilary płyn wtryskuje do parownika. W tym procesie obniża się jego temperatura i ciśnienie. Płyn zaczyna wrzeć i parować. W ten sposób zabiera ciepło z parownika i komory lodówki się oziębiają.
• Wciąż parując, gazowy czynnik chłodniczy przechodzi do sprężarki. Jest pompowany przez nią do skraplacza. Teraz zwiększa się jego ciśnienie i podwyższa temperatura.
• Ocieplony ziębnik trafia do skraplacza – który wystaje poza obudowę lodówki. Para przekształca się w płyn, skraplając się. Ciepło z tego procesu przechodzi na zewnątrz chłodziarki.
• Chłodziwo znów jest płynem. Ponownie przechodzi do kapilary i proces się powtarza.

W ten sposób można prosto przedstawić, jak działa lodówka. Fizyka jej działania nie jest taka skomplikowana, jak mogłoby się wydawać. Niezależnie, czy jest to zwykła chłodziarko-zamrażarka, czy do zabudowy, czy lodówka z dystrybutorem wody, kostkarką, czy lodówka No Frost. Jak działa w niej agregat i termostat, każda w ten właśnie sposób będzie ochładzać swoje wnętrze. Jedyną różnicą może być tryb uruchamiania się sprężarki (tłokowa / inwerterowa).

Budowa lodówki – schemat działania sprężarki (źródło: Wikipedia)

Jak sprawdzić, czy lodówka działa poprawnie?

Zdarza się, że któryś z elementów lodówki ulegnie awarii i urządzenie nie będzie prawidłowo chłodzić. Kiedy podejrzewać awarię lodówki? Najlepiej sprawdzić to empirycznie, czyli dotknąć produktów w lodówce. Można też zostawić w niej na jakiś czas termometr.

Gdy lodówka nie chłodzi dobrze, może to wskazywać na awarię termostatu, czujnika temperatury, a nawet agregatu. Natomiast jeśli urządzenie zbyt mocno mrozi, winne temu będą termostat albo jego czujnik. Zawsze w takich sytuacjach sprawdź stan czujnika. To najłatwiejsza czynność, bo jest on widoczny w komorze lodówki.

Gdy lodówka mrozi jedynie w zamrażalniku, po pierwsze sprawdź bardzo prostą rzecz – czy nie jest włączona funkcja Wakacje. Jeśli Twoje urządzenie nie ma takiej opcji, to oznacza usterkę. Winowajcą może być nieprawidłowo działający silnik wentylatora parownika, przez co zimne powietrze nie będzie się rozchodzić w komorze.

Na pocieszenie można napisać, że do lodówek są dostępne części zamienne. Dlatego nie zawsze będzie konieczna wymiana całego urządzenia. Jeśli nie znasz się na wymianie elementów w lodówce, wezwij fachowca.

Jak działa lodówka absorpcyjna?

Warto poruszyć również to zagadnienie, bo jak wyżej wspomnieliśmy – lodówki absorpcyjne wciąż są używane. Najczęściej to właśnie chłodziarki samochodowe, turystyczne. Taka mała lodówka nie zmieści w sobie sprężarki. Niektóre małe chłodziarki do domu również są wyposażone w ten sposób chłodzenia.

Jak działa lodówka turystyczna absorpcyjna? Ziębnikiem w tym wypadku jest amoniak. Oprócz niego w układzie pojawia się woda i wodór. Układ chłodniczy zawiera desorber i absorber. W pierwszym amoniak jest wydzielany z roztworu wodnego poprzez podgrzanie, a w drugim ponownie łączony z wodą.

• Poprzez podgrzanie w warniku (desorberze) woda amoniakalna paruje w separatorze i unosi się wyżej.
• Para przedostaje się do skraplacza, w którym jest z niej pobierane ciepło. Dzięki temu woda wraca, a lotny amoniak przedostaje się w dalsze części układu, poprzez deflegmator i rurkę kompensacyjną.
• Amoniak trafia do parownika (lub dwóch parowników – osobno dla zamrażalnika i chłodziarki). Tam łączy się z wodorem i paruje, pobierając ciepło z otoczenia. W ten sposób ochładza lodówkę.
• Następnie amoniak trafia do absorbera, gdzie łączy się z wodą. Resztki wodoru ulatują z powrotem do parownika.
• Woda amoniakalna przepływa do warnika i następuje ponowny proces.

Do aktywacji całego procesu potrzebne jest dostarczenie energii, aby woda amoniakalna w warniku się podgrzała. Wystarczy do tego napięcie 12 V albo 230 V. Zasilana prądem lodówka turystyczna elektryczna nadaje się do kamperów, bo nie potrzebuje wiele energii i można ją wpiąć do gniazda samochodowego. Takie modele mają też zabezpieczenie przed rozładowaniem akumulatora w aucie. Natomiast gdy nie masz możliwości podpięcia chłodziarki do prądu, są także lodówki zasilane gazem. Paradoksalnie, ogień przyczynia się do tego, że możesz schłodzić jedzenie.

Jak działa lodówka na gaz? Dobrze wyjaśnia tę zasadę prezentacja na poniższym filmie.

Zalety i wady lodówek absorpcyjnych

Jak wcześniej wspomnieliśmy, te lodówki są kompaktowe, więc można z nich korzystać w podróży albo np. w domkach letniskowych. Możliwość wyboru sposobu zasilania również jest dużą zaletą (niektóre modele mają przełącznik między zasilaniem prądem i gazem).

Dodatkową zaletą lodówek absorpcyjnych jest ta, że nie musimy się martwić o części zamienne. Cały układ nie ma ruchomych elementów, które mogłyby się poluzować i przestać działać. Dlatego działają przez wiele lat. Jedynym zagrożeniem jest rozszczelnienie układu i wydostanie się gazów. To minimalne ryzyko, bo jest on bardzo solidnie zbudowany. Lodówka musiałaby więc ulec naprawdę poważnemu uszkodzeniu.

Minusem tych urządzeń jest wydajność. W porównaniu do chłodziarek sprężarkowych takie lodówki zużywają więcej energii i są mniej efektywne pod względem chłodzenia. Dlatego w domu się nie sprawdzą. Natomiast gdy potrzeba małej lodówki do auta, są idealne.

Lodówka turystyczna termoelektryczna

Pozostałe rodzaje lodówek

Jak napisaliśmy we wstępie, oprócz dwóch najpopularniejszych rodzajów istnieją również inne rodzaje chłodzenia w lodówkach.

Chłodziarka termoelektryczna

W ten sposób działają małe lodówki turystyczne. Wyglądają one bardziej jak skrzynia lub duży pojemnik. Do schłodzenia wnętrza wykorzystuje efekt Peltiera. To zjawisko termoelektryczne, które zachodzi podczas przepływania prądu przez złącza. Na jednym z nich energia jest wydzielana, a na drugim pochłaniana, co prowadzi do różnicy temperatur między nimi.

Chłodziarka termoakustyczna

Ten rodzaj chłodzenia nie jest wykorzystywany na razie przy produkcji AGD do kuchni. Lodówki działające w ten sposób chłodzą poprzez efekt termoakustyczny. Wzbudza się go poprzez działanie falą akustyczną na specjalną rurę. W ten sposób wytwarza się przepływ ciepła. Cząsteczki sprężanego i rozprężanego gazu odpowiednio oddają i odbierają ciepło ze ścianek wymienników ciepła. Dzięki temu efektowi można odprowadzać ciepło z komory chłodziarki.

Chłodziarka magnetyczna

Na razie takie urządzenia nie funkcjonują, ale sam sposób chłodzenia już jest teoretycznie opracowany. Chodzi o efekt magnetokaloryczny. Dzięki niemu czynnik chłodniczy przechodziłby przez zmienne pole magnetyczne, aby spełnić swoje zadanie. Lodówka magnetyczna byłaby bardzo oszczędna. W tym momencie jednak nie ma możliwości produkowania takich urządzeń na dużą skalę.

Jaka lodówka jest w moim domu?

Produkty AGD do kuchni to w większości lodówki sprężarkowe. W nielicznych wypadkach, np. gdy w domu są bardzo stare urządzenia lub małe lodówki, mogą to być chłodziarki absorpcyjne. Jeśli nie masz pewności – spójrz na tył urządzenia. Układ sprężarkowy i absorpcyjny różnią się między sobą. W ten sposób ustalisz, jaki typ chłodzenia jest w Twojej lodówce. Przy czym jeśli masz naprawdę starą chłodziarkę, lepiej wymień ją na nowszą. Zwróć uwagę na zużycie energii. Nowe modele sprężarkowe są o wiele bardziej oszczędne.

Gdy wiesz, jak działa lodówka sprężarkowa, w razie usterki możesz wstępnie określić źródło problemu oraz ewentualną część do wymiany. Mając większą świadomość sposobu jej działania, lepiej o nią zadbasz. Teraz będziesz wiedzieć, dlaczego lodówka wymaga odstępu od ściany i mebli (bo oddaje ciepło). Będziesz także właściwie układać żywność na półce, przy której jest czujnik termostatu, żeby go nie zasłaniać. Dobrze traktowana chłodziarko-zamrażarka posłuży Ci przez długi czas.

--

¹ pl.wikipedia.org/wiki/Obieg_Lindego, dostęp 4.04.2023 r.

--
Bibliografia

bombakaloryczna.pl/dobra-lodowka-ergonomia-konstrukcja-energooszczednosc-czesc-1/, dostęp 4.04.2023 r.

pl.wikipedia.org/wiki/Ch%C5%82odziarka#Ch%C5%82odziarka_adsorpcyjna, dostęp 4.04.2023 r.

youtube.com/@Doswiadczalnik, lodówka absorpcyjna - budowa i zasada działania, dostęp 5.04.2023 r.