Jak funguje kondenzátor v chladničce?

Lednička je jakési domácí tepelné čerpadlo, které pomocí chladiv přenáší teplo zevnitř svého těla ven. Jako chladicí kapalina se používá směs plynů zvaná „freon“. Každá chladicí kapalina má své vlastní vlastnosti a symbol (viz část 2 Chladiva).

Složení lednice

Kompresor – srdce každé chladničky, které nutí chladivo cirkulovat systémem a přenášet teplo. Ve svém jádru je to elektrické čerpadlo umístěné v utěsněném krytu a pracující v chladivovém prostředí.

Odpařovač – hliníkový plech s trubičkami nebo jen trubičkami, který je nalepen na zadní stranu oddílu chladničky a funguje jako pohlcovač tepla.

Kondenzátor – železné trubky umístěné na zadní straně chladničky nebo za bočními stěnami, které jsou od jejího vnitřku odděleny tepelně izolačním pláštěm. K odvodu tepla z chladiva je zapotřebí kondenzátor, který se odebírá kontaktem s okolním vzduchem nebo jeho přirozenou cirkulací.

Systém řízení cyklu – systém, který zabraňuje nepřetržitému provozu chladničky, protože to může vést ke zmrznutí potravin (mléko zmrzne, klobása se změní v kámen) a povede k značnému plýtvání elektrickou energií. Všechny chladničky pro domácnost proto mají svůj vlastní systém řízení cyklu, který reguluje provozní cyklus vzhledem k dané teplotě, při jejím dosažení se kompresor vypne a při její změně se kompresor zapne.

Také tento systém dokáže řídit nejen teplotu, ale i provozní dobu kompresoru. Pravidelné odmrazování chladničky, aby se zvýšil koeficient absorpce tepla výparníku, čímž se zabrání velkému nahromadění sněhu a ledu, které je pak třeba rozmrazit a odstranit ručně (viz část 4, Systémy řízení cyklu).

Kapilární trubice – umělé zúžení průtočné plochy okruhu na 0.63-0.8 mm, pro vytvoření tlakového rozdílu.

Princip činnosti

Než se zamyslíme nad základním principem fungování chladničky, je nutné definovat dva hlavní procesy, které se vyskytují v jakékoli lednici nebo tepelném čerpadle.

Odpařování – proces přeměny kapalné látky v plynnou, ke kterému dochází na povrchu látky v důsledku toho, že se molekuly (v našem případě chladivo) začnou plnit energií dostatečnou k překonání přitažlivé síly z další molekuly, oddělující se od hlavní části látky. Současně se energie zbývajících molekul snižuje a kapalina se ochlazuje. Tento proces je opakem kondenzace.

Kondenzace – proces přechodu z plynného stavu do kapalného stavu, kde stojí za zmínku takový koncept jako „rosný bod“. Rosný bod je teplota plynu, při které se začíná tvořit rosa.

Carnotův cyklus

Sekce AB Kompresor čerpá chladivo do kondenzátoru, ale kvůli malé průtokové ploše kapilární trubice se většina z nich začne hromadit v kondenzátoru, než aby šla přímo do výparníku. Současně se začne zvyšovat tlak a plynné chladivo nejprve začne kondenzovat na stěnách a poté se zcela změní na kapalinu.

Oddíl BC Když chladivo přechází z jednoho stavu agregace do druhého, uvolňuje se teplo a kondenzátor se začne ohřívat.

Sekce CD Při výstupu z kapiláry dostává směs páry a kapaliny „chladivo“ větší objem, než měla před vstupem do kondenzátoru, v důsledku čehož klesá koncentrace a tlak.

Sekce DA Jak koncentrace a tlak klesají, „chladivo“ se vaří a mění se z kapaliny zpět na plyn, přičemž začíná znovu absorbovat teplo z chladicí komory.

Tento cyklus trvá do dosažení specifikovaných teplotních parametrů v komoře a nazývá se „Carnotův cyklus“.

Teplotní rozvody

Některé modely chladniček využívají princip přirozené konvekce – míchání vzduchu a přirozené rozložení teploty (1), díky čemuž se studený vzduch zužuje a stává se těžším ve srovnání se vzduchem ohřátým. A pokud je zdroj chladu umístěn nahoře, budou z něj postupně proudit chladnější vzduchové hmoty, které vytlačí teplejší, stoupají vzhůru, kde je umístěn výparník, který je začne ochlazovat. A to se děje během chladicího cyklu.

Kromě přirozené konvekce je v moderních lednicích velmi často využíván princip umělého míchání vzduchu (3). U takového systému může být zdroj chladu umístěn níže (obvykle mraznička) a ventilátor může vytlačovat studený vzduch nahoru do prostoru chladničky. Velmi často má tento kanál přepážku, která reguluje distribuci tepla mezi oddíly. Tento systém se nazývá NO FROST a má mnoho funkcí, o kterých budeme hovořit v lekci „Systémy řízení cyklu“.

Existují modely chladniček, které kombinují tyto dva systémy (2). Výparník chladicího prostoru je zároveň plákacího typu, to znamená, že nemá nucený zdroj konvekce a mraznička je No Frost (ventilátor, odmrazovací topné těleso, čidla a časovač).