Как работает холодильник: простое объяснение физики охлаждения

Если потрогать заднюю стенку работающего холодильника, она окажется тёплой. Так и должно быть. Прибор не вырабатывает холод — он забирает тепло из холодильной камеры и отдаёт его воздуху в комнате. Поэтому внутри становится холодно, а снаружи корпус нагревается.

Это не противоречит законам физики. Тепловая энергия не исчезает — холодильник просто переносит её из одного места в другое. На это и расходуется электроэнергия: она нужна для работы компрессора, который приводит в движение хладагент.

Когда хладагент превращается из жидкости в газ, он поглощает тепло из воздуха внутри камеры. Затем, снова став жидкостью, отдаёт это тепло наружу. Благодаря этому внутри холодильника поддерживается низкая температура.

В холодильнике есть четыре главные детали: компрессор, конденсатор, дроссельное устройство и испаритель. Они соединены трубками в герметичный контур, по которому постоянно циркулирует хладагент. Каждая из этих деталей выполняет свою задачу. Если хотя бы одна выйдет из строя, холодильный цикл нарушится, и холодильник перестанет нормально охлаждать продукты.

• Компрессор можно сравнить с насосом. Он заставляет хладагент двигаться по системе и создаёт разницу давлений, благодаря которой работает весь холодильный цикл. Сжимая газообразный хладагент, компрессор повышает его давление и температуру. Когда температура внутри холодильника становится выше заданной, датчик включает компрессор. Как только камера достаточно охлаждается, он снова отключается.
• Конденсатор находится снаружи. В большинстве моделей это металлическая решётка на задней стенке, хотя в современных его могут прятать в боковых стенках корпуса. Здесь хладагент отдаёт тепло воздуху в комнате, охлаждается и снова превращается в жидкость.
• После конденсатора жидкий хладагент проходит через дроссельное устройство — обычно это очень тонкая капиллярная трубка. Здесь давление резко падает, что подготавливает хладагент к следующему этапу охлаждения.
• Испаритель расположен внутри. Именно здесь хладагент поглощает тепло из воздуха, благодаря чему продукты охлаждаются. В классических холодильниках испаритель часто находится рядом с морозильной камерой. В современных моделях No Frost он обычно скрыт за внутренней панелью. Некоторые используют два отдельных испарителя — для холодильной и морозильной камер.
• Хладагент — это вещество, которое переносит тепло внутри холодильника. В современных бытовых моделях чаще всего используют изобутан (R600a), в более старых можно встретить фреоны, например R134a. В промышленных холодильных установках широко применяют аммиак. У каждого хладагента свои свойства, поэтому заменить один другим самостоятельно нельзя. Для этого нужны специальные оборудование и знания.

Теперь посмотрим, как все эти детали работают вместе. Сначала компрессор сжимает газообразный хладагент. Давление и температура повышаются, и горячий газ поступает в конденсатор. Там он отдаёт тепло воздуху в комнате, охлаждается и снова становится жидкостью.

Затем жидкий хладагент проходит через капиллярную трубку. Давление резко падает, поэтому в испарителе он начинает кипеть уже при очень низкой температуре.

Во время кипения хладагент поглощает тепло из воздуха внутри холодильной камеры. Воздух становится холоднее, а продукты охлаждаются. После этого хладагент снова превращается в газ и возвращается в компрессор, где цикл начинается заново.

Из-за этого компрессор работает дольше и расходует больше электроэнергии.

Чем больше тепла попадает внутрь холодильника — например, если часто открывать дверцу или поставить в камеру горячую еду, — тем интенсивнее приходится работать всей системе, чтобы снова охладить продукты.

Почему морозилка холоднее холодильной камеры?

Во многих холодильниках испаритель находится рядом с морозильной камерой. Именно здесь хладагент забирает больше всего тепла, поэтому температура самая низкая. В современных моделях с системой No Frost или двумя испарителями холодильная и морозильная камеры могут охлаждаться отдельно друг от друга. Это помогает поддерживать разную температуру в каждом отделении.

Почему нельзя ставить горячую еду в холодильник?

Горячая еда нагревает воздух внутри камеры. Датчик температуры включает компрессор, и ему приходится работать дольше, чтобы снова всё охладить. Из-за этого холодильник расходует больше электроэнергии и быстрее изнашивается. Лучше сначала дать еде остыть до комнатной температуры, а потом убрать её в холодильник.

Почему холодильник щёлкает, гудит или делает паузы?

Во время работы холодильник может издавать разные звуки — это нормально. Гудение создаёт компрессор. Щелчки обычно слышны, когда система включает или выключает компрессор. Паузы означают, что внутри уже достаточно холодно, поэтому компрессор временно не работает. Обратить внимание стоит, если компрессор долго не выключается, холодильник перестал охлаждать продукты или появился необычный запах.

Почему нельзя сразу включать холодильник после перевозки?

Если его перевозили лёжа или под большим наклоном, масло из компрессора может попасть в трубки системы. Перед включением он должен постоять вертикально, чтобы масло успело вернуться обратно. После вертикальной перевозки обычно достаточно 2–3 часов, после горизонтальной — от 4 до 24 часов. Точное время производитель указывает в инструкции.

Что будет, если вытечет хладагент?

Если хладагент вытечет, холодильник уже не сможет нормально переносить тепло. Из-за этого он будет хуже охлаждать продукты, а компрессор начнёт работать почти без остановки. Самостоятельно устранить утечку и заправить систему нельзя — для этого нужны специальное оборудование и помощь мастера.

Его устройство основано на теплопередаче, фазовых переходах вещества и переносе энергии. Компрессор создаёт разность давлений, хладагент переносит тепло, а испаритель и конденсатор обеспечивают непрерывный холодильный цикл.

По тем же физическим принципам работают кондиционеры, тепловые насосы и промышленные холодильные установки. Поэтому обычный бытовой холодильник можно считать одним из самых наглядных примеров применения термодинамики, который легко наблюдать каждый день.