Hoe werkt een koelkast: apparaat en werkingsprincipe van de belangrijkste soorten koelkasten

Een duidelijk inzicht in de bouw en de processen die zich in een koelaggregaat afspelen, helpt de levensduur van de apparatuur te verlengen. Het werkingsprincipe van een koelkast begrijpen is niet moeilijk. Bij elk model bestaat het uit het creëren van een koude omgeving door het onttrekken van warmte uit de binnenruimte en het vervolgens afvoeren ervan naar buiten het apparaat.

Alles over hoe koelkasten met verschillende werkingsprincipes werken, leert u in ons artikel. We vertellen over de bijzonderheden van de bouw en de bijbehorende gebruiksregels. Onze tips helpen uw koelmachines te beschermen tegen voortijdige defecten, en u te behoeden voor de noodzaak om te repareren.

Werkingsprincipe van de belangrijkste typen koelkasten

Koelapparatuur wordt in veel werkvelden gebruikt. In het dagelijks leven is het onmisbaar en men kan zich geen volwaardige werking voorstellen van productiehallen in bedrijven, verkoopruimtes en horecagelegenheden.

Afhankelijk van het beoogde doel en het toepassingsgebied worden verschillende hoofdtypen apparaten onderscheiden: absorptie-, wervel-, thermo-elektrische en compressorapparaten.

Het compressortype komt het meest voor, daarom zullen we het in het volgende deel gedetailleerd bekijken. Laten we nu de belangrijkste verschillen tussen alle vier constructies aangeven.

Het functioneren van absorptietechniek

In het systeem van absorptie-installaties circuleren twee stoffen: koudemiddel en absorberend middel. De functie van koudemiddel wordt meestal vervuld door ammoniak, minder vaak door acetyleen, methanol, freon, lithiumbromide-oplossing.

Het absorberend middel is een vloeistof met voldoende absorptievermogen. Dit kan zwavelzuur, water enz. zijn.

De volledige werking van de apparatuur is gebaseerd op het absorptieprincipe, dat de opname van de ene stof door de andere inhoudt. De constructie bestaat uit verschillende hoofdcomponenten: verdamper, absorber, condensor, regelkleppen, generator, pomp.

De systeemelementen zijn verbonden door buizen, waarmee een gesloten circuit wordt gevormd. De koeling van de kamers vindt plaats door middel van thermische energie.

Het proces verloopt als volgt:

• koelmiddel, opgelost in vloeistof, dringt de verdamper binnen;
• uit de geconcentreerde oplossing komen ammoniakdampen vrij die bij 33 graden koken en het object koelen;
• de stof gaat naar de absorber, waar het opnieuw door het absorptiemiddel wordt opgenomen;
• de pomp verpompt de oplossing naar de generator, die wordt verwarmd door een bepaalde warmtebron;
• de stof kookt en de vrijkomende ammoniakdampen gaan naar de condensor;
• het koelmiddel koelt af en wordt omgezet in vloeistof;
• het werkmedium gaat door de regelklep, wordt samengedrukt en naar de verdamper gestuurd.

Als gevolg hiervan onttrekt de ammoniak, die in een gesloten circuit circuleert, warmte uit de gekoelde ruimte wanneer deze de verdamper binnenkomt. En geeft deze warmte af aan de buitenomgeving wanneer deze zich in de condensor bevindt. De cycli worden ononderbroken herhaald.

Omdat het apparaat niet kan worden uitgeschakeld, is het niet erg zuinig en heeft het een hoog energieverbruik. Als dergelijke apparatuur defect raakt, kan deze waarschijnlijk niet worden gerepareerd.

De afhankelijkheid van absorptieapparaten van spanningsschommelingen, stroom en andere netparameters is minimaal. De compacte afmetingen maken het eenvoudig om ze op elke geschikte locatie te installeren.

In de constructie van de apparaten zijn er geen omvangrijke bewegende en wrijvende onderdelen, daarom hebben ze een laag geluidsniveau. De apparaten zijn geschikt voor gebouwen waarvan het elektriciteitsnet voortdurend onderhevig is aan piekbelastingen, en voor plaatsen waar geen constante stroomvoorziening is.

Het absorptieprincipe wordt toegepast in industriële koelinstallaties, kleine koelkasten voor auto's en kantoorruimtes. Soms komt het voor in bepaalde huishoudelijke modellen die op aardgas werken.

Werkingsprincipe van thermo-elektrische modellen

De temperatuurverlaging in de kamer van een thermo-elektrische koelkast wordt bereikt met behulp van een speciaal systeem dat warmte afvoert volgens het Peltier-effect. Dit houdt in dat warmte wordt geabsorbeerd op de plaats waar twee verschillende geleiders samenkomen op het moment dat er een elektrische stroom doorheen gaat.

De constructie van de koelkasten bestaat uit thermo-elektrische elementen in de vorm van een kubus, gemaakt van metalen. Ze worden verenigd door één elektrisch schema. Samen met de beweging van stroom van het ene element naar het andere wordt ook warmte verplaatst.

Een aluminium plaat absorbeert het uit het interne compartiment en geeft het vervolgens door aan de kubusvormige werkonderdelen, die op hun beurt het doorsturen naar de stabilisator. Daar wordt het dankzij een ventilator naar buiten afgevoerd. Volgens dit principe werken draagbare mini-koelkasten en koeltassen.

Bij de meeste modellen van thermo-elektrische koelapparaten kunt u door de polariteit van de stroomtoevoer om te schakelen niet alleen koude maar ook warmte krijgen – tot 60 graden Celsius. Deze functie wordt gebruikt voor het opwarmen van voedsel.

Deze apparatuur wordt gebruikt bij kamperen, bij de inrichting van personenauto's, jachten en motorboten, en wordt vaak geplaatst in tuinhuisjes en op andere plaatsen waar het apparaat kan worden voorzien van elektriciteit met een netspanning van 12 V.

In thermo-elektrische producten is een speciaal noodmechanisme voorzien dat ze uitschakelt bij oververhitting van werkende onderdelen of bij het uitvallen van het ventilatiesysteem.

Tot de voordelen van deze werkwijze behoren een hoge betrouwbaarheid en een vrij laag geluidsniveau bij het gebruik van de apparaten. Tot de nadelen behoren de hoge kosten en de gevoeligheid voor externe temperaturen.

Kenmerken van apparatuur met wervelkoelers

In apparaten van deze categorie is een compressor aanwezig. Deze comprimeert lucht, die vervolgens uitzet in de geïnstalleerde blokken van wervelkoelers. Het object wordt gekoeld door de plotselinge uitzetting van de samengeperste lucht.

Wervelapparaten zijn duurzaam en veilig: ze hebben geen elektriciteit nodig, hebben geen bewegende delen en bevatten geen gevaarlijke chemische stoffen in het interne systeem van de constructie.

De methode van wervelkoelers heeft geen brede toepassing gevonden, maar bleef beperkt tot testmodellen. Dit wordt verklaard door een hoog luchtverbruik, een zeer lawaaierige werking en een relatief lage koelcapaciteit. Soms worden de apparaten gebruikt in industriële bedrijven.

Overzicht van compressortechniek

Compressorkoelkasten zijn het meest voorkomende type apparatuur in huishoudens. Ze zijn in bijna elk huis te vinden - ze verbruiken niet te veel energie en zijn veilig in gebruik. De meest succesvolle modellen van betrouwbare fabrikanten doen hun eigenaren meer dan 10 jaar dienst. Laten we hun structuur en de principes waarop ze werken bekijken.

Bijzonderheden van de interne constructie

Een klassieke huishoudkoelkast is een verticaal georiënteerde kast met een of twee deuren. De behuizing is gemaakt van stijf plaatstaal van ongeveer 0,6 mm dik of stevig plastic, wat het gewicht van de draagconstructie vermindert.

Voor een hoogwaardige afdichting van het product wordt een pasta met een hoog gehalte aan chloorvinylhars gebruikt. Het oppervlak wordt gegrond en voorzien van een hoogwaardige email uit spuitpistolen. Bij de productie van interne metalen compartimenten wordt de zogenaamde stempelmethode gebruikt; plastic kasten worden gemaakt volgens de methode van vacuümvormen.

De deuren van het apparaat bestaan uit stalen platen. Aan de randen wordt een dichte rubberen afdichting geplaatst die buitenlucht tegenhoudt. Bij sommige modificaties zijn magnetische sluitingen ingebouwd.

Tussen de binnen- en buitenwand van het apparaat wordt altijd een laag thermische isolatie aangebracht, die de kamer beschermt tegen warmte van buitenaf en voorkomt dat de interne koude verloren gaat. Voor dit doel is minerale of glaswol, geëxpandeerd polystyreen, polyurethaanschuim zeer geschikt.

De binnenruimte wordt traditioneel verdeeld in twee functionele zones: het koelgedeelte en het vriesgedeelte.

Wat betreft de vormgeving van de indeling onderscheiden we:

• een-;
• twee-;
• meerkamerapparaten.

In een aparte categorie vallen apparaten van het type Side-by-Side, die twee, drie of vier kamers omvatten.

Apparaten met één kamer zijn voorzien van één deur. In het bovenste gedeelte van het apparaat bevindt zich het vriesvak met een eigen deurtje met een neerklap- of openslaand mechanisme, in het onderste gedeelte het koelgedeelte met in hoogte verstelbare planken.

In de kamers is verlichting geïnstalleerd met een led- of gewone gloeilamp, zodat u kunt zien wat er precies in de koelkast ligt.

Apparaten van het type 'side by side' zijn veel omvangrijker en breder dan hun tegenhangers. Beide compartimenten beslaan de volledige hoogte van het apparaat. Ze zijn parallel aan elkaar geplaatst.

Bij apparaten met twee kamers zijn de binnenkasten geïsoleerd en elk voorzien van een eigen deur. De indeling van de compartimenten kan Europees of Aziatisch zijn. Het eerste type heeft het vriesvak onder, het tweede boven.

Bestanddelen van de constructie

Koelinstallaties van het compressortype produceren geen kou. Ze koelen het object door interne warmte op te nemen en naar buiten af te voeren.

Het koelproces verloopt met medewerking van de volgende onderdelen:

• koelmiddel;
• condensor;
• verdampingsradiator;
• compressortoestel;
• thermoregulerende klep.

Het koelmiddel waarmee het koelsysteem wordt gevuld, is verschillende soorten freon – mengsels van gassen met een hoge vloeibaarheid en vrij lage kook-/verdampingstemperaturen. Het mengsel beweegt door een gesloten circuit en transporteert warmte door verschillende delen van de cyclus.

In de meeste gevallen gebruiken fabrikanten Freon 12 als werkzaam element voor huishoudelijke koelmachines. Dit kleurloze gas met een nauwelijks waarneembare specifieke geur is niet giftig voor de mens en beïnvloedt de smaak en eigenschappen van in de kamers bewaarde producten niet.

Compressor – het centrale onderdeel van elke koelkast. Het is een inverter- of lineair apparaat dat de geforceerde circulatie van gas in het systeem veroorzaakt door druk op te bouwen. Simpel gezegd: de compressor van de koelkast perst de freondamp samen en laat deze in de gewenste richting bewegen.

Het apparaat kan worden uitgerust met één of twee compressoren. Trillingen die tijdens het gebruik ontstaan, worden geabsorbeerd door de externe of interne ophanging. Bij modellen met twee compressoren is er een apart apparaat verantwoordelijk voor elke kamer.

De classificatie van compressoren omvat twee subtypes:

1. Dynamisch. Het dwingt het koelmiddel te bewegen door de kracht van de beweging van de schoepen van een centrifugaal- of axiale ventilator. Het heeft een eenvoudige structuur, maar vanwege het lage rendement en snelle slijtage onder invloed van koppel wordt het zelden gebruikt in huishoudelijke apparatuur.
2. Volumetrisch. Het comprimeert het werkmedium met behulp van een speciaal mechanisch apparaat dat wordt aangedreven door een elektromotor. Het kan zuiger- of roterend zijn. In koelkasten worden voornamelijk dit type compressoren geïnstalleerd.

Zuigerapparaat is gepresenteerd als een elektromotor met een verticale as, ingesloten in een massieve metalen behuizing. Wanneer het startrelais de stroom aansluit, activeert het de krukas en begint de zuiger, die eraan is bevestigd, te bewegen.

Bij het werk wordt een systeem van openende en sluitende kleppen ingeschakeld. Uiteindelijk worden de freondampen uit de verdamper gezogen en in de condensor gepompt.

Bij storingen van de zuigercompressor is reparatie alleen mogelijk met speciaal professioneel gereedschap. Elke demontage in een huishoudelijke omgeving brengt het risico van verlies van luchtdichtheid met zich mee en maakt verdere werking onmogelijk.

In roterende mechanismen wordt de benodigde druk gehandhaafd door twee rotoren die naar elkaar toe bewegen. Freon komt in de bovenste zak aan het begin van de assen, wordt gecomprimeerd en verlaat via de onderste opening met kleine diameter. Om wrijving te verminderen wordt olie in de ruimte tussen de assen ingebracht.

Condensors worden uitgevoerd als een rooster-spoel, die aan de achter- of zijwand van het apparaat wordt bevestigd.

Ze hebben verschillende ontwerpen, maar hebben altijd dezelfde taak: het koelen van hete gasdampen tot de ingestelde temperatuurwaarden door condensatie van de stof en het verspreiden van warmte in de ruimte. Ze kunnen paneel- of vinbuisvormig zijn.

De verdamper bestaat uit een dunne aluminium leiding en samengesoldeerde stalen plaatjes. Het staat in contact met de interne compartimenten van de koelkast, voert de geabsorbeerde warmte effectief af uit het apparaat en verlaagt de temperatuur in de kasten aanzienlijk.

Thermostatische expansieklep is nodig om de druk van het werkmedium op een bepaald niveau te houden. De grote onderdelen van het aggregaat zijn met elkaar verbonden door een systeem van buizen die een gesloten luchtdichte ring vormen.

Volgorde van de werkcyclus

De optimale temperatuur voor langdurige opslag van proviand in compressieapparaten wordt gecreëerd tijdens werkcycli die na elkaar plaatsvinden.

Ze verlopen als volgt:

• Wanneer het apparaat op het elektriciteitsnet wordt aangesloten, start de compressor die freondampen comprimeert, waarbij synchroon de druk en temperatuur worden verhoogd;
• Onder invloed van overdruk komt het hete werkmedium, dat in gasvormige toestand verkeert, in de condensorvat;
• Terwijl het door een lange metalen buis beweegt, geeft de damp de opgeslagen warmte af aan de buitenomgeving, koelt geleidelijk af tot kamertemperatuur en wordt vloeibaar;
• Het vloeibare werkmedium passeert een droogfilter dat overtollig vocht absorbeert;
• Het koelmiddel dringt door een smalle capillaire buis, waarvan aan de uitgang de druk daalt;
• De stof koelt af en wordt omgezet in gas;
• De gekoelde damp bereikt de verdamper en neemt, terwijl het door de kanalen gaat, warmte uit de interne compartimenten van de koelunit;
• De temperatuur van het freon stijgt en het wordt weer naar de compressor gestuurd.

In eenvoudige bewoordingen over hoe een compressiekoelkast werkt: de compressor pompt het koelmiddel in een gesloten kringloop. Freon verandert op zijn beurt van aggregatietoestand dankzij speciale voorzieningen, verzamelt warmte binnen en transporteert het naar buiten.

De werkcyclus in het systeem wordt herhaald totdat de door de systeemprogramma's ingestelde temperatuurwaarden zijn bereikt, en wordt hervat zodra een stijging wordt gedetecteerd.

Nadat de gewenste parameters zijn bereikt, stopt de thermostaat de motor door de elektrische kring te verbreken.

Wanneer de temperatuur in de kamers begint te stijgen, sluiten de contacten weer en wordt de elektromotor van de compressor in werking gesteld door een beveiligingsstartrelais. Daarom is tijdens de werking van de koelkast het geluid van de motor steeds aanwezig en weer weg.

Aanbevelingen voor gebruik en onderhoud

Het gebruik van de apparatuur is niet ingewikkeld: het werkt 24 uur per dag automatisch. Het enige dat u bij de eerste inschakeling moet doen en periodiek tijdens het gebruik moet aanpassen, is het instellen van de optimale temperatuur voor de specifieke omstandigheden.

De gewenste temperatuur wordt ingesteld met een thermostaat. In een elektromechanisch systeem worden de waarden op het oog of volgens de aanbevelingen in de handleiding van de fabrikant ingesteld. Daarbij moet u rekening houden met het type en de hoeveelheid producten die in de koelkast worden bewaard.

De regelknop is meestal een rond mechanisme met meerdere schaalverdelingen, of, in modernere en duurdere modellen, kan de bediening via een touchscreen worden uitgevoerd.

Om de mate van bevriezing te beoordelen, adviseren specialisten om de regelaar in eerste instantie in de middenstand te zetten en na enige tijd indien nodig naar rechts of links te draaien.

Elke markering op zo'n knop komt overeen met een bepaalde temperatuurinstelling: hoe hoger het cijfer, hoe lager de temperatuur. De elektronische module maakt het mogelijk om de temperatuur met een maximale nauwkeurigheid van 1 graad in te stellen met behulp van een draaiknop of knoppen.

Bijvoorbeeld, stel in het vriesvak een waarde van -14 graden in. Alle ingevoerde parameters worden weergegeven op het digitale display.

Om de levensduur van een huishoudelijke koelkast maximaal te verlengen, moet men niet alleen inzicht hebben in de werking ervan, maar ook op de juiste manier onderhoud plegen. Het ontbreken van goed onderhoud en onjuist gebruik kan leiden tot snelle slijtage van belangrijke onderdelen en een verminderde functionaliteit.

Ongewenste gevolgen kunnen worden voorkomen door een aantal regels te volgen:

1. Reinig de condensor regelmatig van vuil, stof en spinrag bij modellen met een open metalen rooster aan de achterzijde. Gebruik hiervoor een gewone, licht vochtige doek of een stofzuiger met een klein mondstuk.
2. Installeer het apparaat correct. Zorg ervoor dat de afstand tussen de condensor en de muur minimaal 10 cm is. Deze maatregel helpt bij een onbelemmerde luchtcirculatie.
3. Tijdig ontdooien, zodat er geen overmatige sneeuwlaag op de wanden van de compartimenten ontstaat. Voor het verwijderen van ijsvorming is het verboden messen en andere scherpe voorwerpen te gebruiken, die gemakkelijk de verdamper kunnen beschadigen en buiten werking stellen.

Houd er ook rekening mee dat de koelkast niet in de buurt van verwarmingstoestellen of op plaatsen met direct zonlicht mag worden geplaatst. Overmatige invloed van externe warmte heeft een negatief effect op de werking van de belangrijkste componenten en de algemene prestaties van het apparaat.

Voor het reinigen van onderdelen van roestvrij staal zijn alleen speciale middelen geschikt die door de fabrikant in de handleiding worden aanbevolen.

Indien het apparaat van de ene naar de andere plaats wordt verplaatst, is het het beste om het in een bestelwagen met hoge laadruimte te vervoeren, waarbij het in een strikt verticale positie wordt vastgezet.

Op deze manier kunnen defecten en het lekken van olie uit de compressor, die rechtstreeks in het circulatiecircuit van het koelmiddel terechtkomt, worden voorkomen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video #1. Hoe werkt een koelaggregaat:

Video #2. Uitgebreide uitleg over de werking van compressiekoelkasten:

Video #3. Informatie over de werking van absorptiekoelmachines:

Zolang de koelapparatuur probleemloos werkt, zijn consumenten zelden geïnteresseerd in de werking ervan. Toch moet u deze kennis niet verwaarlozen. Ze is zeer waardevol, omdat u hiermee snel de oorzaak van een storing kunt vaststellen en het probleem kunt lokaliseren, waardoor ernstige defecten worden voorkomen.

Laat alstublieft reacties achter, plaats relevante foto's en stel vragen over het artikel in het onderstaande blok. Vertel hoe u de werking van uw eigen koelkast heeft uitgezocht. Deel hoe u de kennis over de constructie van een koelmachine in de praktijk heeft toegepast.