Princíp fungovania chladničky

Chladnička je dnes jedným zo základných spotrebičov, ktorý nájdeme vo výbave prakticky každej kuchyne alebo kuchynky, či už ide o miestnosť v domácnosti, kancelárii alebo komerčných priestoroch. Jej hlavnou funkciou je udržiavanie potravín v ihneď spracovateľnom alebo konzumovateľnom stave a zároveň pri takej teplote, ktorá bráni ich rýchlej degradácii a spomaľuje rozkladné biologické procesy. Premýšľali ste už niekedy o tom, ako funguje chladnička? Ako je vlastne vôbec možné, že sa vo vnútri udržuje stály chlad? Celé kúzlo spočíva v premyslenej technológii, ktorej základným princípom je odvádzanie tepla zo spotrebiča smerom von.

Historický vývoj a základné princípy

Aj v minulosti bolo potrebné udržiavať mnohé potraviny v chladnom prostredí. Jednalo sa napríklad o mäso či pivo. K tomuto účelu sa používal ľad, ktorý sa väčšinou ťažil zo zamrzlých riek. Vyťažené kusy ľadu sa potom skladovali v studených kamenných pivničných priestoroch, tzv. ľadovniach. Prvý patent na chladničku patril Francúzovi Focard-Chateauovi, ktorý v roku 1801 zostrojil štyri do seba vložené skrinky s izolačnými medzerami, do ktorých sa vkladal ľad. Tento ľad bolo potrebné vymeniť približne raz za mesiac. Až v roku 1834 Jacob Parkinsov vynašiel praktickejší spôsob chladenia potravín, a to objavom, že niektoré tekutiny sa vyparovaním ochladzujú.

V závislosti od zamýšľaného účelu a oblasti použitia existuje niekoľko hlavných typov chladiacich zariadení: absorpčné, vírivé, termoelektrické a kompresorové. V tomto článku sa zameriame predovšetkým na najrozšírenejší princíp fungovania chladničky, ktorým je kompresorový.

Kompresorové chladničky - najrozšírenejší typ

Dnes sa v domácnostiach najviac využívajú kompresorové chladničky. Tento proces využíva kompresor, ktorý slúži k stlačovaniu obežného chladiva v uzatvorenej chladiacej sústave. Táto technológia využíva skutočnosť, že na vyparenie kvapaliny (chladiaceho média) je jej potrebné dodať teplo. Toto teplo si kvapalina berie z okolia, ktoré je potrebné ochladiť, teda z vnútra chladiaceho boxu.

Základné komponenty a ich funkcia

Kompresorové chladničky fungujú na princípe chladenia, ktorý je založený na cyklickom pohybe chladiva. Tento proces zahŕňa niekoľko hlavných komponentov:

• Kompresor: Tento komponent stláča chladivo, čím zvyšuje jeho teplotu a tlak. Je to centrálna časť dizajnu každej chladničky. Ide o invertor alebo lineárnu jednotku, ktorá vyvoláva nútenú cirkuláciu plynu v systéme a zvyšuje tlak.
• Kondenzátor: Stlačené chladivo prechádza do kondenzátora, kde sa ochladzuje a mení zo plynného stavu na kvapalný. Je to zariadenie na výmenu tepla, ktoré obsahuje sadu rúrkových cievok a rebier upevnených na zadnej alebo bočných stranách chladničky.
• Expanzný ventil (škrtiaci ventil): Chladivo potom prechádza expanzným ventilom, kde sa jeho tlak zníži, čo spôsobí, že chladivo sa opäť mení na plyn a ochladzuje sa. Predtým, ako sa kvapalné chladivo dostane do výparníka, jeho tlak a teplota sa pri prietoku expanzným ventilom znížia na úroveň nasýtenia.
• Výparník: Nakoniec, ochladené chladivo prechádza do výparníka, kde absorbuje teplo z vnútorného priestoru chladničky, čím znižuje teplotu a udržuje potraviny čerstvé. Je to tiež zariadenie na výmenu tepla, kde sa chladiaca kvapalina s nízkou teplotou a tlakom odparuje na paru, ktorá absorbuje teplo vzduchu v chladničke.

Celý tento proces sa deje vo vnútri hermeticky uzavretého chladiaceho systému, ktorý je poháňaný motorom. Vďaka tomuto riešeniu nie je potrebné žiadne špeciálne tesnenie motora, chladiaca kvapalina čiastočne chladí aj samotný motor a túto kvapalinu netreba nijak meniť, nakoľko vydrží v chladničke niekoľko desiatok rokov.

Pracovný cyklus kompresorovej chladničky

Postupnosť pracovného cyklu je nasledovná:

1. Keď je zariadenie pripojené k elektrickej sieti, kompresor sa spustí, stláča chladivo (napr. freón) a synchrónne zvyšuje jeho tlak a teplotu.
2. Pod silou nadmerného tlaku vstupuje horúca pracovná kvapalina, ktorá je v plynnom stave agregátu, do nádrže kondenzátora.
3. Pohybom pozdĺž dlhej kovovej trubice para uvoľňuje nahromadené teplo do vonkajšieho prostredia, hladko sa ochladzuje na izbovú teplotu a mení sa na kvapalinu. Preto ak chytíte chladničku z vonku, tak na ruke budete cítiť teplo.
4. Kvapalné chladivo prechádza cez filtračnú sušičku, ktorá absorbuje prebytočnú vlhkosť.
5. Chladivo preniká cez úzku kapilárnu trubicu (expanzný ventil), na výstupe ktorej klesá jeho tlak.
6. Látka sa ochladí a premení sa na plyn.
7. Ochladená para sa dostane do výparníka a cez jeho kanály odoberá teplo z vnútorných oddelení chladiacej jednotky.
8. Teplota chladiva stúpa a opäť sa posiela do kompresora.

Tento cyklus sa neustále opakuje, pričom teplota vo vnútri chladničky klesá. Keď sa dosiahne nastavená teplota, termostat vypne kompresor. Keď teplota v komorách začne stúpať, termostat opäť zapne kompresor.

Ďalšie typy chladničiek

Okrem kompresorových existujú aj iné typy chladničiek, ktoré využívajú odlišné princípy chladenia:

Absorpčné chladničky

Absorpčné chladničky fungujú na princípe absorpčného chladenia, ktorý je založený na pohlcovaní a vypúšťaní pomocnej kvapaliny. Pri týchto procesoch dochádza k spotrebe tepla a výsledkom je ochladenie napojeného priestoru. Obyčajne sa pre tento účel používa roztok amoniaku, z ktorého sa pôsobením zmeny teploty uvoľňujú výpary, ktoré sú následne pôsobením vodíku spätne kondenzované.

Tento princíp sa často využíva v prenosných autochladničkách, kde môže byť zdrojom tepla elektrická špirála (12V alebo 230V) alebo plameň plynu (propán-bután). Ich výhodou je tichá prevádzka a nezávislosť od elektrickej siete, nevýhodou je však vyššia spotreba energie a nižšia efektivita chladenia v porovnaní s kompresorovými chladničkami.

Termoelektrické chladničky (Peltierov jav)

Zníženie teploty v komore termoelektrickej chladničky je dosiahnuté pomocou špeciálneho systému, ktorý odčerpáva teplo podľa Peltierovho javu. Ide o absorpciu tepla v oblasti, kde sú spojené dva rôzne vodiče, keď nimi prechádza elektrický prúd. Dizajn chladničiek pozostáva z termoelektrických prvkov, ktoré pri prechode prúdu prenášajú teplo z jednej strany na druhú. Vo väčšine modelov je možné pri prepínaní polarity výkonu prijímať nielen chlad, ale aj teplo. Tieto chladničky sú často používané v kempingu, automobiloch alebo jachtách vďaka svojej kompaktnosti a možnosti napájania z 12V zdroja.

Vírivé chladiče

Zariadenia na báze vírivých chladičov majú kompresor, ktorý stláča vzduch. Tento stlačený vzduch potom expanduje vo vírivých jednotkách, čím sa objekt ochladzuje v dôsledku náhlej expanzie. Táto metóda sa však kvôli vysokej spotrebe vzduchu, hlučnosti a relatívne nízkemu chladiacemu výkonu neujala v širokej miere a používa sa skôr v priemyselných podnikoch.

Typy chladničiek podľa konštrukcie

Výber chladničiek na trhu je v súčasnosti široký a pestrý. Chladničku je preto možné vyberať podľa najrôznejších parametrov:

• Chladnička bez mrazničky: Má len chladiacu časť a často sa označuje ako tzv. chladič. Teplota vo vnútri sa pohybuje zvyčajne v rozmedzí od 4 do 8 °C.
• Chladnička s mrazničkou (kombinovaná): Má dve časti - chladiacu a mraziacu. Mraznička býva umiestnená v hornej alebo spodnej časti.
• Americké chladničky: Veľké chladničky s dvoma vertikálne oddelenými oddielmi (často s mrazničkou na jednej strane a chladničkou na druhej).
• Vstavané chladničky: Určené na integráciu do kuchynskej linky, čím šetria miesto a ladia s dizajnom kuchyne.

Podľa tvaru rozloženia sa rozlišujú jednokomorové, dvojkomorové a viackomorové zariadenia. Samostatne sú tiež pridelené jednotky typu Side-by-Side.

Údržba a prevádzka chladničky

Aby chladnička fungovala efektívne a mala dlhú životnosť, je dôležité dodržiavať niekoľko pravidiel:

• Pravidelné čistenie: Odstránenie starých potravín a čistenie políc znižuje riziko kontaminácie. Kondenzátor by sa mal pravidelne čistiť od prachu a nečistôt.
• Správne umiestnenie: Chladnička by nemala byť umiestnená vedľa vykurovacích zariadení alebo na miestach s priamym slnečným žiarením. Je potrebné zabezpečiť dostatočnú vzdialenosť od stien pre cirkuláciu vzduchu.
• Rozmrazovanie: Včasné rozmrazovanie zabraňuje tvorbe nadmernej vrstvy snehu na stenách komôr. Pri odmrazovaní sa nesmú používať ostré predmety.
• Kontrola tesnení: Tesnenia dvierok musia byť v dobrom stave, aby sa predišlo úniku chladu.
• Nastavenie teploty: Optimálna teplota pre skladovanie potravín sa zvyčajne nastavuje pomocou termostatu.

Pokiaľ ide o prvotné zapnutie novej chladničky, závisí to od spôsobu transportu. Ak prebiehal vo vertikálnej pozícii, obvykle postačuje počkať 2 hodiny. Všeobecne sa však odporúča zapojiť chladničku do siete až po 24 hodinách.

Pravidelný servis je základným predpokladom správnej funkčnosti chladničky. Výrobcovia odporúčajú vykonávať servis pravidelne každých 12 - 18 mesiacov a zveriť ho odborníkom.

Chladenie v špecifických podmienkach

V minulosti sa pre udržanie potravín v chlade využívali studené pivnice a špajzy. V situáciách, keď nie je k dispozícii elektrická zásuvka, existujú rôzne alternatívy. Pasívne chladiace boxy sú praktické na kratšie pobyty. Pre dlhšie pobyty alebo pri cestovaní sa používajú kompresorové autochladničky poháňané elektrocentrálou alebo solárnym panelom, prípadne absorpčné autochladničky na plyn a elektrinu.

Pri prevádzke absorpčných chladničiek na plyn je dôležité zabezpečiť dostatočné vetranie a dodržiavať bezpečnostné pokyny, keďže v chladničke horí oheň. Tieto chladničky sú však úplne bezhlučné.

Budúcnosť chladničiek

Technológia chladničiek sa neustále vyvíja. Nové modely sú vybavené inteligentnými funkciami (smart funkcie), ktoré umožňujú pripojenie na internet a diaľkové ovládanie. Moderné chladničky sú tiež navrhnuté tak, aby boli energeticky efektívnejšie, čím sa znižujú náklady na elektrinu a minimalizuje sa ich dopad na životné prostredie.

tags: #princip #fungovania #chladnicky