5.4: Холодильники

Last updated
Save as PDF

Page ID: 29598

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Холодильники - це тепловози, які переміщують тепло від низької температури (всередині холодильника) до високої температури (зовні холодильника на кухню). Теплові двигуни не виробляють жодного тепла, а просто переміщаються з одного місця в інше.

У наступному відео показано, як працює теплоносій.

Як працює холодильник?

Принцип роботи холодильника схожий з кондиціонером. Він переміщує теплову енергію зсередини назовні. У холодильнику є чотири основні компоненти і їх функції полягають в наступному:

Розширювальний клапан - Рідкий холодоагент при високому тиску протікає через розширювальний клапан. У міру просування холодоагенту через розширювальний клапан він переміщається з зони високого тиску в зону низького тиску. Зниження тиску відповідає зниженню температури.
Випарник або теплообмінні труби - сукупність спіральних трубок, що несуть низький тиск, розширений холодоагент. У випарнику рідкий холодоагент також розширюється і випаровується. Випаровування рідини забирає тепло, створюючи холодний газ в змійовиках. Холодний холодоагент, що протікає через змійовики, поглинає тепло від холодильника. Їжа стає холодною. Однак холодоагент прогрівається через поглинання тепла.
Компресор - пристрій, який нагнітає тиск на теплий холодоагент і робить його гарячим (гарячіше, ніж температура кухні). Цей гарячий холодоагент надходить в конденсатор.
Конденсатор або другий змійовик теплообмінника - розташований в задній частині холодильника, де він віддає тепло повітрю на кухні.

Наступне відео пояснює, як працює холодильник.

Види і особливості

Існує чотири типи холодильників: верхня морозильна камера (або верхнє кріплення), нижня морозильна камера (або нижнє кріплення), пліч-о-пліч і вбудований (як показано на малюнку 5.4.1).

Холодильники також бувають чотирьох категорій розмірів: малі (від 7 до 9,9 кубічних футів), середні (від 10 до 13,9 кубічних футів), великі (від 14 до 19,9 кубічних футів) та надзвичайно великі (від 20 до 29 кубічних футів).

Малюнок 5.4.1. Типи холодильників: згорі (зліва), знизу (посередині), бок-о-пліч (праворуч)

Енергоефективність холодильника

Велика частина енергії, яку використовує холодильник, використовується для відкачування тепла з шафи. Невелика кількість використовується для збереження шафи від потовиділення, для розморожування холодильника, для освітлення інтер'єру.

ККД холодильника заснований на енергії, споживаної в рік при заданому розмірі. ККД холодильника виражається в обсязі охолодженої на одиницю електричної енергії на добу, т. Е.

\[ Refrigerator \, Efficiency = \dfrac{Volume \, Cooled \, (ft^3)}{Unit \, Electrical \, Energy \, per \, day \, (kWh)} \]

Енергоефективність холодильників і морозильних камер різко покращилася за останні три десятиліття. Наприклад, рахунок за енергію для типового нового холодильника з автоматичним розморожуванням і верхньою морозильною камерою становитиме близько 55 доларів на рік, тоді як типова модель, продана в 1973 році, обійдеться майже в 160 доларів на рік (майже втричі більше споживання енергії).

Стандарти Міністерства енергетики (DOE) встановлюють максимально допустиме річне споживання енергії для різних розмірів і класів холодильників. Ці федеральні стандарти ефективності вперше вступили в силу в 1993 році, вимагаючи, щоб нові холодильники та морозильники були більш ефективними, ніж будь-коли раніше. Новий набір жорсткіших стандартів набув чинності 1 липня 2001 року.

Етикетки енергетичного керівництва

Холодильники тепер постачаються з етикеткою EnergyGuide, показаною на малюнку 5.4.2, яка повідомляє вам за кіловат-години (кВт-год), скільки електроенергії використовує певна модель за рік. Чим менше кількість, тим менше енергії використовує холодильник і тим менше обійдеться вам експлуатація.

Повнорозмірні холодильники, які перевищують федеральний стандарт на 15% і більше (і повнорозмірні морозильні камери, які перевищують його на 10%) претендують на маркування ENERGY STAR.
Компактні холодильники та морозильні камери повинні перевищувати стандарт на 20%, щоб претендувати на ENERGY STAR.

Малюнок 5.4.2. Етикетка енергетичного керівництва

Кваліфіковані холодильники ENERGY STAR забезпечують економію енергії, не жертвуючи бажаними функціями. ENERGY STAR - кваліфіковані моделі мають

Високоефективні компресори
Покращена ізоляція
Більш точна температура
Більш точні механізми розморожування

Ці моделі також використовують щонайменше на 15% менше енергії, ніж потрібно чинним федеральним стандартам, і на 40% менше енергії, ніж звичайні моделі, продані в 2001 році.

Багато кваліфікованих моделей ENERGY STAR включають автоматичні льодогенератори та наскрізні дозатори льоду. Кваліфіковані моделі також доступні з верхньою, нижньою та пліч-о-пліч морозильниками.

На що звернути увагу в холодильнику

При виборі холодильника пам'ятайте наступне:

Холодильники з морозильною камерою або знизу, або зверху є найбільш ефективними. Моделі нижньої морозильної камери використовують приблизно на 16 відсотків менше енергії, ніж моделі пліч-о-пліч, а моделі верхньої морозильної камери використовують приблизно на 13 відсотків менше, ніж пліч-о-пліч.
Наскрізні льодогенератори та диспенсери для води зручні та зменшують потребу відкривати дверцята, що допомагає підтримувати більш постійну температуру; однак ці зручні предмети збільшать споживання енергії вашого холодильника на 14-20 відсотків.
Міні-двері дають вам легкий доступ до предметів, які найчастіше використовуються. Головні двері відкриваються рідше, що дозволяє економити електроенергію.
Занадто великий холодильник може витрачати простір і енергію. Занадто малий може означати додаткові поїздки в продуктовий магазин. Найкраще вирішити, який розмір відповідає вашим потребам, а потім порівняти етикетку EnergyGuide на кожному, щоб ви могли придбати найбільш енергоефективну марку та модель.
Холодильник з ручним розморожуванням використовує половину енергії моделі автоматичного розморожування, але його потрібно регулярно розморожувати, щоб залишатися енергоефективним.
Холодильники з нагрівачами проти поту споживають від 5 до 10 відсотків більше енергії. Шукайте моделі з перемикачем «енергозбереження», який дозволяє вимикати або вимикати нагрівальні котушки (які запобігають утворенню конденсату).

Технологічні вимоги

Підвищення енергоефективності за останні три десятиліття обумовлено:

додавання вакуумних ізоляційних панелей навколо морозильної секції для зменшення тепловіддачі;
додавання пінополіуретану до дверей подвійної товщини утеплювача;
заміна двигунів змінного струму на більш ефективні двигуни постійного струму;
заміна автоматичного управління розморожуванням на адаптивне розморожування, яке спрацьовує тільки при необхідності.

Холодильники та охорона навколишнього середовища

Ось деякі речі, які ви можете контролювати, щоб мінімізувати вплив вашого холодильника на навколишнє середовище.

Зберігайте холодильник або морозильну камеру при такій температурі: 37—40°F для відділення для свіжих продуктів у холодильнику, 0-5°F для морозильної камери. Використовуйте термометр для перевірки внутрішньої температури.
Регулярно розморожуйте холодильники та морозильні камери з ручним розморожуванням; не допускайте наростання морозу більше 1/4 дюйма.
Переконайтеся, що ущільнювачі дверей холодильника та морозильної камери герметичні. Періодично перевіряйте ущільнювач на дверних прокладках, закриваючи двері на доларову купюру. Якщо вона витягується легко, може знадобитися нова прокладка.
Тримайте двері максимально закритими і переконайтеся, що вони щільно закриті.
Щоб забезпечити належне охолодження його вмісту, не скупчуйте продукти харчування. Занадто багато посуду перешкоджають циркуляції повітря.
Накрийте рідиною і загорніть продукти, що зберігаються в холодильнику. Непокриті продукти виділяють вологу і змушують компресор працювати важче.
Замініть паперові обгортки на харчових продуктах алюмінієвою фольгою або поліетиленовою плівкою. Папір є ізолятором.
Подумайте про вимкнення кондиціонера з маслом, оскільки це невеликий нагрівач всередині вашого холодильника.
Експериментуйте з перемикачем «енергозбереження» у вашому холодильнику - він дозволяє регулювати нагрівальний змійовик під «шкірою» холодильника (призначення нагрівальних змійовиків - запобігти утворенню конденсату на вашому холодильнику).
Розміщення холодильника дуже важливо. Прямі сонячні промені і тісний контакт з гарячими приладами змусять компресор працювати важче. Що ще важливіше, тепло від компресора і конденсаційної котушки повинно мати можливість вільно виходити, інакше це спричинить ту ж проблему. Не задихайте холодильник, щільно закриваючи його в шафах або до стіни. Правильний простір для дихання буде змінюватися залежно від розташування котушок та компресора на кожній моделі - щось важливе, що потрібно знати, перш ніж шафи будуть перероблені.
Регулярно знімайте щітку або пилососьте котушки холодильника на задній або нижній частині пристрою.
Оскільки більшість холодильників відкидають тепло знизу та/або назад, їм потрібен достатній зазор, щоб забезпечити достатній потік повітря. Хоча не було зроблено жодних конкретних досліджень для розрахунку оптимального простору для зазору, одне загальне правило полягає в тому, щоб подвоїти простір, рекомендований виробниками для установки холодильника. Ще одне правило полягає в тому, щоб дозволити 2 дюйми потоку повітря навколо холодильника.
Не тримайте цей старий, неефективний холодильник, який працює вдень і вночі в гаражі для тих небагатьох випадків, коли вам потрібні додаткові закуски. 15-річний холодильник може коштувати від 100 до 150 доларів на рік.