Охлаждение продуктов в любом бытовом холодильном приборе (БХП), происходит за счет отвода тепла из внутренней камеры за пределы наружного корпуса. Охлаждение внутренней камеры (или нескольких камер) в БХП осуществляют с помощью холодильных агрегатов, работающих на электрической или тепловой энергии. При охлаждении внутренней камеры БХП воздух в помещении немного нагревается. Охладить помещение, открыв дверь БХП невозможно.

В автомобильных и переносных холодильниках применяются термоэлектрические холодильные агрегаты, работающие от аккумуляторной батареи автомобиля и/или от бытовой электрической сети. Они абсолютно бесшумные, не имеют движущихся деталей и холодильного агента, но уступают другим типам холодильных агрегатов по экономичности и максимальной холодопроизводительности.

Абсорбционные холодильники работают на водоаммиачной смеси и не имеют движущихся деталей. Циркуляция хладагента осуществляется за счет нагрева трубопровода электрическим нагревателем, либо с помощью горелки, работающей на жидком или газообразном топливе. По экономичности они лучше термоэлектрических холодильников, но хуже компрессионных. По максимальной вместимости они также уступают компрессионным холодильникам.

Компрессионные холодильники самые распространенные, вместительные и экономичные. Почти все относительно крупные модели предназначены для работы от бытовой электрической сети. Холодильный агрегат состоит из герметичного компрессора со встроенным электродвигателем, конденсатора, испарителя, фильтра-осушителя и соединяющих их трубопроводов. Компрессор и конденсатор устанавливают снаружи БХП, а испаритель внутри теплоизолированного корпуса.

Мотор-компрессор является "сердцем" холодильного агрегата. Он заставляет хладагент циркулировать по трубопроводам. На разных участках системы циркуляции физическое состояние хладагента изменяется с газообразного на жидкое и наоборот. Компрессор забирает газообразный хладагент из испарителя и под давлением нагнетает в конденсатор. При сжатии хладагент нагревается. В конденсаторе сжатые пары охлаждаются более холодным окружающим воздухом и сжижаются. Жидкий хладагент постепенно полностью заполняет сечение трубки на выходе из конденсатора и продолжает охлаждаться окружающим воздухом.

На выходе из конденсатора установлен фильтр-осушитель, предназначенный для улавливания твердых частиц и растворенной влаги. Фильтр-осушитель (в обиходе используют термин "осушительный патрон") имеет вид цилиндра с завальцованными торцами. Один конец одевается на трубку конденсатора, а в другой вставляется тонкая капиллярная трубка. Внутри цилиндра между мелкими сетками на входе и выходе находятся гранулы для поглощения растворенной в хладагенте воды.

Вода представляет опасность для работы холодильного агрегата, поскольку может замерзнуть на выходе из капиллярной трубки при резком падении температуры в момент испарения хладагента. Замерзшая капелька воды на выходе из капиллярной трубки может оказаться причиной нарушения циркуляции хладагента и отказа в работе холодильного агрегата.

Под давлением компрессора жидкий хладагент через фильтр-осушитель и капиллярную трубку из конденсатора поступает в испаритель. В испарителе при резком расширении внутреннего сечения канала и разрежении жидкий хладагент испаряется и превращается в газообразный. При испарении хладагент отбирает тепло от стенок испарителя и охлаждает внутреннюю камеру БХП.

В целях обеспечения полного испарения хладагента и во избежание гидравлического удара в компрессоре холодную всасывающую трубку подогревают с помощью горячей капиллярной трубки. Участок всасывающей трубки, соединенный с капиллярной трубкой, называют теплообменником. В теплообменнике капиллярная трубка может быть припаяна к всасывающей, навита на нее, либо проходить внутри нее. Капиллярная трубка подогревает всасывающую трубку, чтобы все капельки жидкого хладагента на входе в компрессор полностью превратились в газообразный хладагент.

Газообразный хладагент из испарителя через всасывающую трубку снова поступает в компрессор и сжимается. Циклы повторяются до тех пор, пока температура на поверхности испарителя не понизится до заданного значения. При достижении заданной температуры испарителя терморегулятор отключает электродвигатель компрессора.

При выключенном компрессоре температура в камере БХП повышается под действием выделяемого продуктами тепла и внешних теплопритоков. Когда температура стенки испарителя повысится на несколько градусов, электромеханический терморегулятор снова включит компрессор. При работе компрессор и конденсатор нагреваются и отдают тепло в окружающее пространство, а испаритель охлаждается и отбирает тепло из камеры БХП. В нормально работающем холодильнике

кожух компрессора и трубка на входе в конденсатор горячие, а патрубок на выходе из конденсатора только немного теплее окружающего воздуха. Температура воздуха внутри камеры поддерживается с небольшими отклонениями на заданном терморегулятором уровне.

Схема охлаждения с 1 компрессором и 1 испарителем применяется: в холодильных шкафах и витринах без низкотемпературного отделения (НТО), винных и сырных холодильниках, однокамерных холодильниках с НТО, вертикальных и горизонтальных морозильниках, в двух- и многокамерных холодильниках с принудительной циркуляцией воздуха и не обмерзающими стенками. Холодильные агрегаты в БХП разного назначения отличаются конструкциями испарителей и конденсаторов.

В однокамерном холодильнике общий испаритель охлаждает НТО и холодильную камеру за счет естественной циркуляции воздуха. Изменение температуры в НТО вызывает повышение или понижение температуры в холодильной камере.

В небольших холодильниках с открытым испарителем температура в НТО, как правило, не достигает –10 °С. Это холодильники без маркировки и с маркировкой одной звездочкой. Чтобы понизить температуру до –12 °С и ниже (маркировка двумя звездочками) и увеличить сроки хранения замороженных продуктов, НТО закрывают дверкой и под испарителем устанавливают перегородку-поддон с окном для циркуляции воздуха. Заслонка на поддоне под НТО регулирует поступление холодного воздуха в холодильную камеру. Чем больше открыто окно в поддоне, тем больше холода будет поступать в холодильную камеру. Чем меньше открыто окно, тем теплее будет в холодильной камере. Заслонка позволяет поддерживать относительно стабильный режим в холодильной камере при изменении температуры в НТО. Чтобы увеличить проходное сечение отверстия для циркуляции воздуха и понизить температуру в холодильной камере нужно вручную подвинуть заслонку.

Окно в поддоне летом в жаркую погоду рекомендуется полностью открывать, а зимой и при относительно низких температурах в помещении полностью закрывать. При ручном оттаивании НТО заслонка должна быть полностью закрыта, чтобы талая вода с испарителя попадала в поддон и стекала в специальный сосуд, а не разбрызгивалась по всей холодильной камере.

Для достижения температуры –18 °С, необходимой для длительного хранения замороженных продуктов, и –24 °С, необходимой для быстрого замораживания продуктов при естественном охлаждении, НТО должно быть полностью теплоизолировано от холодильной камеры. В последнее десятилетие наблюдается тенденция увеличения на рынке моделей однодверных холодильников, в которых НТО полностью изолировано от холодильной камеры. По существу это двухкамерные холодильники с двухиспарительной системой охлаждения и маркировкой 3 или 4 звездочками, но с 1 наружной дверью.

Колебания температуры в НТО при полной загрузке и установившемся режиме работы составляют менее 1 °С, а в холодильной камере несколько градусов.

По законам Природы в БХП на самых холодных поверхностях всегда выпадает конденсат и образуется снеговая "шуба". Периодическое удаление снеговой "шубы" с поверхности испарителя является обязательным для любого холодильника и морозильника.

В однокамерных холодильниках с НТО оттаивание испарителя может быть ручным, полуавтоматическим или полностью автоматическим. Чаще всего применяется ручное оттаивание НТО, как самое простое и надежное решение, хотя и более трудоемкое. Ручное оттаивание, как правило, совмещают с гигиенической уборкой холодильника. Перед началом ручного оттаивания и гигиенической уборки замороженные продукты нужно выгрузить из НТО и укрыть, чтобы по возможности уменьшить их отепление. Холодильник нужно отключить от электрической сети, чтобы не мог произойти несчастный случай. Не следует забывать, что по народной пословице "и не заряженное ружье раз в год стреляет".

В морозильниках типа стола, шкафа и ларя с естественным охлаждением при правильной эксплуатации испаритель можно оттаивать вручную 1 или 2 раза в год.

Испаритель морозильника и двухкамерного холодильника с принудительным охлаждением вентилятором и не обмерзающими стенками (типа no frost) оттаивает автоматически по команде реле времени не реже 1 раза в сутки. Оттаивание происходит под действием электрического нагревателя (ТЭН или кварцевый электронагреватель высокой мощности).

В холодильных шкафах и шкафах-витринах без НТО удаление снеговой "шубы" с поверхности испарителя происходит автоматически в каждый рабочий цикл при стоянке компрессора. Тонкий слой инея оттаивает под действием выделяемого продуктами тепла и естественных теплопритоков через стенки холодильника.

В камерах "свежести", холодильных шкафах и витринах вентиляторы применяют для ускорения охлаждения теплых продуктов сразу же после загрузки их в камеру и для более равномерного распределения температур на всех полках. Охлаждение свежих продуктов с помощью вентилятора некоторые изготовители и продавцы называют "динамическим охлаждением". Иногда холодильный шкаф с вентилятором ошибочно принимают за холодильник типа "ноу фрост". Двухиспарительные холодильные агрегаты имеют низкотемпературный испаритель для охлаждения низкотемпературной/морозильной камеры с замороженными продуктами и высокотемпературный испаритель для охлаждения холодильной камеры со свежими и охлажденными продуктами.

Высокотемпературный испаритель холодильной камеры, который сам оттаивает в цикле работы компрессора, называют "самооттаивающим" или "плачущим", поскольку стекающие по стенке капельки напоминают "слезки". Испаритель может быть скрытым за стенкой камеры холодильника, либо открытым.

На всех старых моделях холодильников испарители были съемными для обеспечения ремонтопригодности. На современных моделях БХП применяют не съемные испарители повышенной надежности, скрытые за стенкой камеры и залитые в твердую пенополиуретановую теплоизоляцию. Холодильную камеру, как правило, охлаждает холодная стенка, на которой с обратной стороны закреплены трубки испарителя.

Открытый испаритель больше подвержен опасности повреждения. Преимущество открытого испарителя в возможности демонтировать его и отремонтировать. Если испаритель находится за стенкой, то облегчается гигиеническая уборка и камера имеет более привлекательный вид. Недостаток скрытого испарителя (запененного внутри теплоизоляции) в исключении возможности ремонта. Запенивание в теплоизоляции стало возможным только после того, как появились технологии изготовления испарителей с очень высокой гарантией герметичности в течение полного срока службы БХП.

Низкотемпературную камеру охлаждает О-образный, С-образный или изогнутый змеевиковый испаритель. Горизонтальные секции змеевикового испарителя, с приваренными к трубке с 2 сторон проволочками, служат решетчатыми полками в морозильной камере. В другом варианте к секциям змеевика крепят пластины из рифленого алюминия с тиснением, увеличивающим поверхность охлаждения. Полками служат пластины с просечками. За счет отгибания лапок в просечках осуществляется крепление пластины к трубке.

Испаритель холодильной камеры может быть установлен перед испарителем морозильной камеры, либо за ним. При последовательном соединении и предвключенном низкотемпературном испарителе хладагент сначала охлаждается морозильная камера. Только после охлаждения морозильной камеры до отрицательных температур хладагент начнет поступать в испаритель холодильной камеры и охлаждать ее.

Если низкотемпературный испаритель установлен после испарителя холодильной камеры, то в первую очередь будет охлаждаться холодильная камера. Охлаждение морозильной камеры будет начинаться с запаздыванием.

Низкотемпературная/морозильная камера может располагаться вверху БХП, либо внизу под холодильной камерой. Во всех случаях БХП могут соответствовать маркировке 3 или 4 звездочками, но зависимость между температурными режимами в камерах будет сохраняться.

В одноиспарительных распашных холодильниках с не обмерзающими стенками морозильная камера расположена слева.

Самооттаивающий испаритель (или охлаждающая стенка холодильной камеры) при работе компрессора имеет отрицательные температуры, а при стоянке компрессора положительные. Компрессор работает, пока средняя температура воздуха в камере БХП не достигнет заданного уровня. При завершении рабочего цикла терморегулятор отключает компрессор и начинается отепление камеры БХП под действием выделяемого продуктами тепла и внешних теплопритоков. Тонкий слой инея, образовавшийся во время рабочего цикла, успевает оттаять автоматически за время стоянки компрессора. Талая вода в виде капелек стекает по испарителю/стенке камеры в приемную воронку, а затем по шлангу отводится за пределы холодильной камеры для испарения в специальном лотке на компрессоре или рядом с ним. В конце процесса оттаивания стенка мокрая. Мокрая холодная стенка поддерживает повышенную влажность в холодильной камере.

После того, как температура охлаждающей стенки достигнет положительных значений, происходит включение компрессора и начинается обмерзание охлаждающих поверхностей. Наступает следующий рабочий цикл охлаждения. Капельки, не успевшие стечь с охлаждающей поверхности, замерзают в виде льдинок.

Капельки воды и замерзшие льдинки на стенке свидетельствуют о нормальной работе холодильника с самооттаиванием.

В однодверных и двухдверных холодильниках с двухиспарительной системой естественного охлаждения при нормальных условиях эксплуатации испаритель холодильной камеры оттаивает автоматически, а низкотемпературный испаритель морозильной камеры нужно оттаивать вручную периодически 1 или 2 раза в год.

В двухкамерных холодильниках со смешанным охлаждением (естественным в холодильной камере и принудительном в морозильной камере) оба испарителя оттаивают автоматически (система "фрост фри"). "Плачущий" испаритель холодильной камеры сам оттаивает в каждом цикле работы компрессора, а испаритель морозильной камеры оттаивает автоматически под действием электрического нагревателя по команде реле времени не реже 1 раза в сутки.

При регулировании режима работы БХП по температуре "плачущего" испарителя температура в морозильной камере будет понижаться с понижением температуры в холодильной камере, и повышаться при ее повышении (зависимая система управления).

Для обеспечения независимого регулирования температур в разных камерах однокомпрессорного БХП с естественным охлаждением применяют двухконтурные системы охлаждения с несколькими испарителями и электромагнитными клапанами. Подачу хладагента в разные испарители осуществляют параллельно через капиллярные трубки разной длины и разного сопротивления.

Наиболее простая двухконтурная схема охлаждения применяется на холодильниках "Атлант". Она включает электромагнитный клапан, перекрывающий подачу хладагента в испаритель холодильной камеры. При закрытом клапане хладагент из конденсатора в испаритель холодильной камеры поступает по обводной капиллярной трубке, но уже в меньшем количестве. Температуру в холодильной камере регулирует электромагнитный клапан, независимо от температуры в морозильной камере. Температурой в морозильной камере управляет терморегулятор за счет регулирования продолжительности рабочего цикла компрессора.

В более сложных двухконтурных схемах устанавливают клапаны, перекрывающие поступление хладагента в оба испарителя поочерёдно. Таким способом обеспечивается независимое регулирование температур в каждой из камер с помощью электронного блока управления. Аналогичные схемы охлаждения применяют на холодильниках "Snaige" и моделях китайского производства.

В холодильниках с двухконтурной схемой циркуляции хладагента и смешанным охлаждением процесс оттаивания совершается автоматически в обеих камерах. В холодильной камере "плачущий" испаритель самооттаивает в цикле работы компрессора под действием естественных теплопритоков, а испаритель морозильной камеры оттаивает с помощью электронагревателя по команде реле времени. Стенки морозильной камеры всегда остаются сухими, поскольку их температура выше температуры на стенках испарителя.