Что такое домашний холодильник?

Прибор для охлаждения и заморозки присутствует в домашнем хозяйстве, знаете о пользе на практике. Знаете, что даже когда питание отключается, продукты в холодильнике или в морозильной камере начинают размораживаться. Без этого «крутого помощника» вряд ли обойдётесь. Какой домашний холодильник лучше? Какая холодильная установка подходит для кухни?

История и развитие холодильника

Охлаждение применялось уже в древние времена, когда большое количество льда транспортировалось из гор в города и использовалось для хранения продуктов в глубоких ледяных подвалах. В 1748 году Уильям Каллен показал первое искусственное охлаждение в университете Глазго.

Первая разработка эксплуатировалась в то время с аммиаком. Аммиак вызывает коррозию, утечки и неприятный запах. Холодильные приборы не были пригодны для домашнего использования. Изобретение чиллера Карлом фон Линде позволило производить лёд в промышленных масштабах круглый год, чтобы обходиться без натурального льда.

В 1920-х годах были разработки заменителей аммиака. В 1930-х годах это было стандартное оборудование частных домохозяйств в США и на Кубе. В 1937 году в каждом домохозяйстве США был домашний холодильник. До 1950 года также использовались деревянные ящики со льдом, которые заполняли льдом с фабрики или пруда. Хранили лёд в погребе под опилками или внутри сосуда из паяного цинкового листа.

Первые холодильные приборы работали с метилхлоридом, аммиаком или диоксидом серы, что вызывало проблемы с движущимися частями компрессора и утечкой токсичных газов. С открытием и использованием хлорфторуглеродов (ХФУ) эти проблемы были решены. С 1930 года ХФУ были технически произведены и использовались в качестве хладагентов в чиллерах. Это позволяет избежать упомянутых проблем.

Первый в мире холодильник без ХФУ был произведён в 1992 году саксонской компанией «dkk Scharfenstein», позже названной «Foron». В то время производители приборов для охлаждения не интересовались внедрением этой технологии. С 2000 года на рынке появляется больше бытовых и коммерческих холодильных приборов с горючими хладагентами. Система охлаждается с помощью «смеси Дортмундера» (смеси пропана и бутана), которая не увеличивает озоновую дыру и парниковый эффект, но является легковоспламеняющейся.

История сохранения продуктов питания

Старому доброму холодильнику уже более 100 лет. В 1876 году немец Карл фон Линде изобрёл холодильный аппарат в том виде, который знаем сегодня. У большинства есть хотя бы один домашний холодильник, если не больше. Кормилец хранит продукты свежими. Из прошлого термин «ящик для мороженого» или «ящик со льдом» ложно используется для сегодняшнего холодильника.

В 1980-х годах была обнаружена озоновая дыра над Антарктикой и научные доказательства того, что ХФУ истощают озоновый слой. В Монреальском протоколе многие государства обязались прекратить использование ХФУ. С распространением электроэнергии старый кормилец потерял привлекательность.

На протяжении веков методы сохранения пищевых продуктов были усовершенствованы. В древности продукты хранили сушкой или замораживанием (в холодных регионах). Впоследствии использовали соление, чтобы сохранить пищу. Так римляне консервировали рыбу, овощи и оливки. В 1790 г. Николасом Апперте были открыты новые методы консервации. Апперте считается изобретателем банки. Разогревали пищу перед помещением в герметичный стеклянный контейнер. Это аппертизация. Этот метод уничтожает бактерии и микробы. Позже Луи Пастер изобрёл пастеризацию в 1865 году.

В 1913 году первые холодильные установки попадают в дома. Затем наступила заморозка в 1923 году. В 1960 году с помощью домашнего морозильника получили искусственную заморозку и применили сверхвысокие температуры. В 1970 году промышленность разработала вакуумную консервацию пищевых продуктов. С тех пор консервация продуктов стала простой и доступной.

Что такое домашний холодильник?

Современный химический холодильник был продан в 1834 году Александром Твиннингом. В холодильнике применялся сжатый воздух. Дальнейшим развитием стало использование аммиака Фердинандом Карре в 1859 году. Кормилец был усовершенствован в 1876 году немецким инженером и учёным Карлом фон Линде, разработчиком процесса Линде, который имеет фундаментальное значение для науки и техники.

Домашний холодильник является сложным бытовым прибором в виде шкафа, который с помощью интегрированных средств охлаждения и электроснабжения, способен внутри охладить объём до выбранной температуры. Таким образом срок годности и свежесть пищи продлевается. Внешняя оболочка теплоизолирована, предотвращая утечку холода из корпуса или, не позволяя наружному теплу проникать внутрь.

С помощью системы холодильной установки нагретый воздух транспортируется наружу, а воздух внутри охлаждается в непрерывном цикле. В холодильном аппарате продукты быстро не портятся, дольше сохраняется мясо, овощи, фрукты, напитки и другие продукты свежими.

Холодильники используются для хранения продуктов питания, лекарств, химикатов и т.д. Снижение температуры замедляет химические реакции и биологические процессы, которые делают, например, продукты питания несъедобными и лекарства бесполезными.

Типичная рабочая температура внутри бытовых холодильников составляет от 2 °C до 8 °C. Холодильники используются в быту и имеют значительную долю потребления электроэнергии в домашних хозяйствах.

Типы холодильников

Существует три типа холодильников по принципу охлаждения: компрессорные, абсорбционные и термоэлектрические (с элементом Пельтье).

Популярный американский компрессорный холодильник «бок о бок» характеризуется внушительными размерами. Устройство состоит из двух частей. Чаще секция морозильной камеры находится слева, а секция холодильника справа.

В зависимости от модели в этих холодильниках есть дозатор льда и/или пресная вода. В некоторых моделях даже есть «домашний бар». Для большой семьи экономичный вариант домашнего холодильника. Советую приглядеться. «Бок о бок» — холодильник с объёмом 500 литров (холодильник — 350 литров, морозильник — 150 литров).

Крупные варианты имеют, например, двойную дверь в верхнюю зону охлаждения и широкий нижний отдел для морозильного сегмента с одной дверью. Эти варианты называются французским холодильником.

Ещё одним нововведением является оснащение дополнительного отсека для фруктов и овощей светодиодами, которые продолжают светиться при закрытой двери. Например, это два мигающих светодиода, которые имитируют синие и зелёные части солнечного света.

Таким образом, задействованы естественные защитные механизмы фруктов и овощей, чтобы противодействовать истощению витаминов, которое происходит при хранении в темноте.

Термоэлектрический холодильник

Термоэлектрический датчик используется в портативном холодильнике, известном как прохладный ящик, и работает в соответствии с эффектом Пельтье.

Такие приборы применимы по-разному, имеют подключение 12 В и работают тихо. Поскольку энергопотребление относительно высокое, этот бытовой прибор не используют для длительного хранения.

Устройства работают напрямую от 12 В постоянного тока и поэтому подходят для использования в автомобиле. Теоретически работают бесшумно, но поддерживаются вентиляторами, которые генерируют определённый уровень шума.

Недостаток заключается в низкой эффективности: в то время как холодильник с компрессором потребляет 0,5 Вт для передачи 1 Вт «охлаждающей мощности», один элемент Пельтье потребляет более 2 Вт для той же передачи энергии. Поэтому использование этих устройств в домашних условиях не является технически разумной версией.

Охлаждающая способность этих устройств намного ниже, чем у других моделей. Даже при комнатной температуре 20 °C охлаждение до 6 °C не достигается. Термоэлектрические холодильники для охлаждения скоропортящихся пищевых продуктов не подходят.

Абсорбционный холодильник

Абсорбционный холодильник работает с водно-аммиачной смесью в атмосфере водорода. В нагревательном объёме аммиак и вода разделяются путём подачи тепла (например, газовое пламя, электрический тэн, солнечное тепло) на газообразный аммиак и воду.

После этого жидкая вода и газообразный аммиак пропускаются через различные системы трубопроводов. Газообразный аммиак конденсируется в конденсаторе при охлаждении. Прибор отдаёт тепло окружающей среде.

Жидкая вода течёт через тонкую трубу в испарителе во внутренней части, в морозильной камере. Там вступает в контакт с водородом и испаряется из-за низкого парциального давления.

Водород служит для выравнивания давления. В этот момент кормилец охлаждается. Затем газообразный аммиак подаётся в абсорбер с охлаждённой водой из реактора обратно в раствор.

Холодильники-поглотители чаще используются в транспортных средствах или туристическом снаряжении, имеют в электрическом режиме эффективность ниже, чем компрессорные холодильники.

Если устройства работают непосредственно с газом или отработавшим теплом двигателя, то также эффективны, как компрессорные агрегаты, благодаря непосредственному использованию первичной энергии.

Поскольку у этих моделях нет движущихся частей, кроме рабочей жидкости, то практически бесшумны. Это свойство даёт широкий спектр применения, например, мини-бар в гостиничных номерах. Для использования в отдалённых районах существуют также абсорбционные холодильники с бензином.

Преимущества абсорбера-холодильника:

• тихий и без вибрации,
• возможна работа также с топливными газами (пропан),
• нет изнашивающихся частей.

Недостатки абсорбера системы охлаждения:

• низкая эффективность, следовательно, высокое потребление энергии,
• потеря мощности при температуре наружного воздуха 35 °C,
• чувствительность к движению и наклону,
• определена конструкция абсорбера системы охлаждения,
• из-за производственных затрат дороже, чем сопоставимые компрессионные установки.

Холодильник с компрессором

Компрессорный холодильник чаще встречается в домашних хозяйствах, а также в промышленности. Работа аналогична работе абсорбера, но эффективна. Газ охлаждается быстрее и лучше.

В холодильнике с компрессором газообразный хладагент с помощью компрессора адиабатически сжимается, хладагент нагревается. В конденсаторе, который состоит из охлаждающих змеевиков, прикреплённых к задней части устройства, тепло выделяется в окружающую среду.

Затем жидкость из конденсатора поступает на снижение давления через дроссель (расширительный клапан или капиллярная трубка) в испаритель внутри шкафа. Здесь испаряющийся хладагент забирает из холодильных камер необходимое тепло испарения (кипящее охлаждение) и поступает в виде газа на внешний компрессор.

Компрессорный холодильник схож с функциональностью теплового насоса. Отличается только использованием теплообменников. Температура контролируется термостатом, который включает или выключает компрессор в соответствии с желаемой температурой.

Упрощённое описание работы холодильника с компрессором

Охлаждение в холодильнике основано на двух термодинамических принципах. Когда пары жидкости сжимаются, то температура и давление увеличиваются. Этот горячий пар передаст тепло в окружающую среду и затем переходит в жидкое состояние. Это конденсация.

Когда жидкость испаряется, то отводит тепло из окружающей среды. Это испарение: температура жидкости, которая меняет состояние, остаётся постоянной, в то время как температура пищи снижается.

Для достижения этих преобразований состояния используются охлаждающие жидкости, которые имеют различные свойства, температуры и рабочие давления.

Компрессор всасывает холодные пары низкого давления из испарителя, сжимает при высоком давлении и высокой температуре как насос, который позволяет потоку жидкости в контуре.

Конденсатор, расположенный в задней части шкафа, позволяет преобразовывать пар высокой температуры (высокого давления) из компрессора в переохлаждённую жидкость за счёт обмена с воздухом, поэтому конденсатор отводит тепло.

Регулятор представляет собой отверстие малого диаметра, которое внезапно понижает давление и частично испаряет жидкость. Испаритель позволяет жидкости переходить из жидкого состояния в парообразное, удаляя тепло из продуктов. Вентилятор равномерно распределяет холодный воздух в отсеках.

Цифровые инверторные компрессоры

Компрессор — это сердце холодильника и устройство, дающее жизнь всей системе. Компрессоры в старых холодильниках будут либо включены, либо выключены. Это технология с одной скоростью.

Когда внутренняя температура кормильца достигнет оптимального уровня, компрессор выключается. Когда температура поднимется выше определённого предела, компрессор включается.

Контроль температуры внутри корпуса не является плавным, резкое изменение скорости компрессоров приведёт к недолговечности компонентов компрессора.

С помощью цифрового инверторного компрессора возможна переменная скорость компрессора, что позволяет добиться плавного и эффективного регулирования температуры испарителя.

Мощность переменного тока преобразуется в постоянный ток с использованием контроллера, который выдаёт электрическую мощность с переменной частотой для точного управления скоростью двигателя.

Распространённым двигателем, используемым в этой технологии, является BLDC. Цифровой инверторный компрессор потребляет как минимум на 40% меньше энергии по сравнению с односкоростными компрессорами.

Значение звёзд для морозильника

Число звёздочек морозильника зависит от типа изоляции, предназначенной для замораживания продуктов. Температура ниже 0 °C не подходит для хранения замороженных продуктов (в основном для кубиков льда).

Звезда хранит замороженные продукты от двух до трёх дней при температуре ниже -6 °С. Две звезды хранят замороженные продукты при -12 °С в течение четырёх недель.

Трёхзвёздочный домашний холодильник обеспечит срок хранения до одного года. Устройство предлагает температуру ниже -18 °С. Наконец, четырёхзвёздочный домашний холодильник предлагает оптимальную мощность замораживания 4,5 кг в сутки. Сохранение продуктов допускается до даты оптимального потребления.

Звёздная маркировка для морозильных камер       

(одна снежинка) ≤ -6 °C — подходит для кратковременного хранения замороженных продуктов (1 неделя),

 

 

(две снежинки) ≤ -12 °C — подходит для хранения замороженных продуктов до 2 недель,

(три снежинки) ≤ -18 °C — подходит для длительного хранения замороженных продуктов,

(четыре снежинки) ≤ -18 °C — подходит для длительного хранения замороженных продуктов, для замораживания, без оттаивания уже хранящихся замороженных продуктов.

Энергетический класс холодильника

Энергетический класс холодильника указан на энергетической табличке. Это определяется буквой и цветом. Буквы (от лучшего к худшему): A +++, A ++, A +, A, B, C, D, E и F. Сегодня большинство домашних холодильников имеют энергетический класс A ++ или A +++.

Энергетический класс холодильника измеряется потреблением энергии. Но также в отношении внедрённых технологий и материалов, использованных для изготовления. Интерес этих данных заключается в том, чтобы иметь возможность рассчитать энергопотребление устройства и измерить ежегодные эксплуатационные расходы.

Потребность в энергии определяется в Европе для температур окружающей среды от +16 °C до +32 °C и классифицируется как климатический класс N. Для особо энергоэффективных холодильников и морозильников в 2003 году были введены расширения A + и A ++, каждое из которых лучше, чем класс энергоэффективности A, и означает низкое потребление энергии.

Европейский парламент принял директиву 2010/30 / ЕС (регламент для холодильников: ЕС, № 1060/2010) в мае 2010 года новых правил, применимых в 2011 году в классах энергоэффективности для бытовых приборов. В дополнение к классам A + и A ++, класс A +++ указывается на энергетической этикетке.

Новый A + потребляет на 5% больше энергии, чем старый класс A +, а новому A ++ потребуется на 10% больше.

Новая директива предусматривает, что с июля 2011 года на рынке не разрешается выпускать качественные бытовые приборы с компрессорами, выше чем класс A (например, оборудование для абсорберов хуже).

Наиболее экономичные холодильники с морозильной камерой достигают уровня потребления 0,48 кВтч/л в год (55 Вт/м³, при температуре окружающей среды 25 °C), или 0,34 кВтч/л (39 Вт/м³, при 21 °C).

Сравнимое устройство в классе энергоэффективности А требует 1,26 кВтч/л в год (144 Вт/м³, по состоянию на 2006 г.). Более экономичными являются чистые холодильники без морозильной камеры, которые рекомендуются тогда, когда есть отдельная морозильная камера.

Будущее классов энергоэффективности

С 1 мая 2021 года для некоторых групп продуктов появились новые энергетические маркировки, которые сбрасывают классы энергоэффективности. Классы «+» постепенно упраздняются, а продукты теперь маркируются по шкале от A до G. Согласно плану в марте 2021 года не будет устройства, отвечающего критериям класса A. Эта мера призвана стимулировать производителей к разработке эффективных продуктов.

Присвоение классов энергоэффективности для оборудования общественного питания уменьшится на несколько букв. В настоящее время не одобряемый класс энергоэффективности D включает в себя холодильники для общественного питания, которые работают хорошо и энергоэффективно.

Как и в случае со светофором, классы эффективности для электрических устройств маркируются в соответствии с потреблением энергии цветовыми градациями от зелёного (A = низкое потребление) до красного (G = высокое потребление). Предыдущая классификация класса эффективности A, A +, A ++ и A +++ больше не применима.

Устройства, которые ранее отмечались высшим классом A, ещё не соответствуют повышенным требованиям для класса A новой маркировки энергоэффективности. Это относится к устройствам, которые ранее имели наихудший класс эффективности G, но теперь более эффективны, чем недавно определённый класс G. A +++ не будет автоматически означать A в будущем.

Ещё одно дополнение — новый QR-код на этикетке энергоэффективности в 2021 году. Потребители могут использовать это, чтобы получить дополнительную информацию о продукте и иметь больше знаний, а также основу для принятия решения при покупке.

Новая маркировка энергоэффективности

Любой, кто покупает холодильный прибор, теперь путается: в дополнение к этикетке энергоэффективности, которая была видна во время покупки, может быть приложена вторая этикетка. На этой этикетке устройство классифицируется в более низком классе. В магазине или в Интернете на холодильнике указан класс эффективности A +++, но на второй этикетке указан только класс E и другое энергопотребление.

Причина двойных этикеток — изменение, которое вступило в силу в марте 2021 года. Затем будут введены новые таблички эффективности для многих типов оборудования, взамен старых. Это очищается с помощью таких классов, как A +++ и A ++, которые кажутся энергосберегающими. Вместо этого в будущем снова будут только классы от A до G. Это изменение означает, что сегодняшние модели последовательно сгруппированы по более бедным классам.

Холодильные аппараты, ранее достигавшие высшего класса A +++, скоро попадут в класс E.

Покупатели уже видят новые этикетки, несмотря на переход, который произошёл в марте, связан со сроками подготовки и хранения. Производители уже прикрепляют обе этикетки, потому что невозможно предсказать, когда именно товар будет продан. Однако новые этикетки можно будет увидеть в магазинах или в Интернете перед покупкой с 1 марта 2021 года.

Остаётся вопрос о разной информации о потреблении энергии на двух этикетках для одного и того же устройства. Тот факт, что показатель годового потребления в киловатт-часах отличается от старого, связан с тем, что методы измерения также были изменены. Новая информация ближе к повседневному использованию, чем старая.

Какие устройства уже имеют новую энергетическую маркировку ЕС 2021?

Новые знаки энергоэффективности ЕС вступили в силу с 1 марта 2021 года для холодильников и морозильников, посудомоечных и стиральных машин, стирально-сушильных машин и электронных дисплеев, таких как телевизоры и мониторы. Эти новые ярлыки больше не относятся только к потребляемой мощности, но также предоставляют информацию о других свойствах продукта.

Всвязи с новой классификацией энергетической маркировки потребление энергии электрическими (бытовыми) устройствами становится актуальным. С этой целью требования к отдельным классам ужесточаются, что означает, что устройства, которые ранее были отнесены к более экономичному классу энергии, могут упасть на несколько уровней, хотя технические и энергетические свойства не изменились.

Причина этого кроется в обновлённых методах измерения, которые соответствуют техническому прогрессу и точно отражают энергетические свойства устройств. Новые этикетки призваны помочь потребителям в Европе выбирать экономичные устройства. Комиссия ЕС надеется, что это приведёт к экономии энергии к 2030 году и внесёт ощутимый вклад в защиту климата.

Климатический класс холодильника

Климатический класс каждого устройства определяется ассоциацией букв или буквы. Это важная информация при покупке домашнего холодильника. Это соответствует диапазону минимальных и максимальных температур окружающей среды, для которых гарантируется правильное функционирование устройства.

Климатический класс позволяет выразить качество изоляции устройства и, следовательно, уровень производительности. Так нужно ли сравнивать климатические классы с энергетическим классом устройства?

Для холодильников с морозильным отделением учитывают температуру окружающей среды места установки, указанного производителем в климатическом классе:

климатический класс SN (субнормальный), температура окружающей среды от + 10 °С до + 32 °С;

климатический класс N (нормальный), температура окружающей среды от +16 °С до + 32 °С;

климатический класс ST (субтропики), температура окружающей среды от + 16 °С до + 38 °С. С этим классом устройство потребляет на 10% больше энергии, чем обычный класс, чтобы получить такую же метку энергии (например, A ++);

климатический класс T (тропики), температура окружающей среды от +16 °С до + 43 °С. С этим классом устройство потребляет на 20% больше энергии, чем обычный класс, чтобы получить ту же энергетическую метку (например, A ++).

Хотя низкая температура окружающей среды на площадке помогает экономить энергию, падение ниже минимальной температуры приводит (как это ни парадоксально) к оттаиванию в отсеке для льда/морозильной камеры. Это связано с тем, что холодильник и морозильная камера обычно имеют общий компрессор, который управляется термостатом в домашнем холодильнике.

При температуре наружного воздуха ниже -8 °C компрессор редко работает, чтобы обеспечить температуру +6 °С в холодильнике. Этой активности компрессора недостаточно, чтобы убрать большую разницу между температурой наружного воздуха и температурой в морозильной камере (-18 °С). При температуре ниже минимальной рабочей температуры смазка в компрессоре становится вязкой и густой.

Поэтому домашние кормильцы климатического класса SN часто имеют нагрев в непосредственной близости от термостата около 8 Вт. Иногда лампочка (15 Вт) не выключается, чтобы увеличить рабочую температуру от климатического класса N до SN.

Какой объём холодильного устройства и для чего использовать?

Для одного человека выбирают холодильное устройство объёмом от 100 до 150 литров и морозильником объёмом 40 литров. Два или три человека будут использовать домашний холодильник объёмом от 150 до 250 литров и морозильник объёмом от 50 до 60 литров.

Для трёх или четырёх человек потребуется от 200 до 300 литров объёма холодильника и от 60 до 70 литров объёма морозильника. Для четырёх или более человек выбирают объём холодильника более 250 литров и объем морозильника более 70 литров.

Будьте осторожны, объёмы часто указываются производителями в чистом виде.

Чистка домашнего холодильника

В идеале кормильца чистят не реже одного раза в неделю. Это делают с помощью белого уксуса, смешанного с водой, или используют соответствующие чистящие средства.

Чистка позволяет сохранить качество продуктов, помещаемых в охлаждаемый объём, а также оптимизировать срок службы прибора. Для замораживающей части также регулярно удаляют лёд, который накапливается со временем.

Не стесняйтесь удалять картонную упаковку продуктов перед тем, как положить еду в холодильник. Лучшее сохранение продуктов возможно. Остатки продуктов, мясо и другие продукты защищайте алюминиевой фольгой или пищевой плёнкой.

Теперь больше знаете про домашний холодильник для кухни. Желаю, чтобы «крутой помощник» и «кормилец» не подводил.

Использованные материалы:

1. Большая Советская Энциклопедия: Третье издание — главный редактор академик А.М. Прохоров. Холодильник домашний — статья.
2. Википедия. Холодильник.
3. Холодильник домашний, http://www.russika.ru/t.php?t=4671
4. Жертвы холодильной войны, https://www.kommersant.ru/doc/809042

Автор: Королёв Сергей