Ремонт и устройство холодильника: принципы работы разных видов, типичные неисправности, компоненты

Ремонт холодильника своими руками имеет под собой прежде всего экономическое обоснование. Библия очень любит объяснять все притчами, а в научных кругах ходит следующий исторический анекдот: Старший Капица, Петр Леонидович, еще в начале своей научной деятельности, в 20-е годы прошлого века, проходил стажировку в США. В городе, где он стажировался, на заводе какой-то фирмы монтировали тогда одну из первых в то время автоматических линий. Собрали, включили – а ее клинит. Вызвали специалистов изготовителя, мучались они, мучались, а ее клинит и клинит. До того дело дошло, что владельцы дали в местной газете объявление: $10 000 любому, кто запустит. Сумма по тем временам, до Великой Депрессии, отчаянно огромная. Пошел Петр Леонидович по объявлению. Попросил несколько раз включить-выключить, присматривался внимательно. Потом сильно пнул куда-то там ногой: «Включайте!» Включили – работает! Выключили, включили – работает!! Загрузили сырье, включили – продукция идет!!! Взяли образцы, проверили – ТУ соответствует. Глава фирмы тогда: «Мистер Капица, слово американского бизнесмена дороже его жизни. Вот ваш чек. Но скажите по-правде, 10 000 баксов за пинок ногой – не многовато ли?» – «Пинок ногой стоит 1 доллар.» – «А остальное за что??!» – «За то, что знал, куда и как пнуть».

Примечание: на все полученные шальные деньги П. Л. Капица закупил научное оборудование для АН СССР.

С бытовыми холодильниками история несколько подобная. Напр., среди определенной категории мастеров-индивидуалов холодильники «Индезит» с капельной саморазморозкой (т. наз. «плачущие», см. далее) известны как «сладкие». Ремонт холодильника Индезит такого типа в 6 случаях из 10 (!) сводится к замене некоего модуля на глазах у хозяина (хозяйки). Размер оплаты назначается «по психологии», насколько, на взгляд мастерового, данный клиент богат и разводим. Еще и сверху дают на радостях. Далее тот же «мастак» производит со снятой запчастью некоторые простые манипуляции отверткой прямо на колене, в своей машине, и едет на следующий вызов, где починенная часть ставится взамен негодной. Затем история повторяется и повторяется. Модуль стоимостью ок. 250 руб. так и ходит по кругу, принося каждый раз более 1000 руб. Предъявления претензий по закону или неформальным образом этот специалист не боится: после экспресс-ремонта бытовых холодильников на ходу снятый узел становится работоспособным и вполне надежным. Пяток таких вызовов в день – и зачем куда-то там баллотироваться, нервы трепать и бояться потом, что где-то на чем-то попадешься? Материал данной статьи предназначен в первую очередь для начинающих любителей помастерить:

• Его главная цель – объяснить, что, где, как и для чего в холодильнике, а также – где и как его можно «пинать» своими руками, не рискуя испортить серьезнее и нарваться на более дорогостоящий ремонт специалистом.
• Вторая – дать знания, которые позволят правильно проконтролировать качество работы специалиста в случае, когда самостоятельный ремонт невозможен. 1000 руб. за ремонт в описанной эпопее (мы об этом еще вспомним) цена в общем-то справедливая, учитывая возможные потери от простоя холодильника и расходы по доставке его в сервисный центр и обратно. Главное, чтобы мастер был мастером, а не халтурщиком или недоучкой; за скорую хорошую работу и сверху от души не жалко.

О марках холодильников

В тексте далее будут упоминаться бренды (торговые марки) холодильников, но это не значит, что они ломаются чаще других. Те же Индезиты совсем не плохие холодильники. Но судить о характерных неисправностях можно только по их статистике, а она, понятное дело, тем достовернее, чем больше изделий данного типа находится в эксплуатации. Напр., есть такие швейцарско-китайские чудеса – Liberton. В них, как говорится, поломка на поломке сидит и поломкой погоняет. Но ввиду своей прочнейшей, в определенном специфическом смысле, репутации, Либертонов продается и покупается мало. Если брать только по количеству поломок, то сей бренд, глядишь, и в неубиваемые выйдет. Во-вторых, для примеров типичных поломок нужно брать изделия типичного для данного клона марок устройства, которые могут быть и надежнее собратьев. В целом, конструкция бытовых холодильников давно устоялась и при правильной эксплуатации до мелкого ремонта дело доходит не чаще, чем раз в 5 лет, а общий срок их службы превышает 20 лет. В распоряжении автора имеется армянский Арагац выпуска 1964 г (!), используется как резервный и в качестве испытательного стенда. Обшарпан – на свалку краше кладут, но морозит исправно. Даже уплотнения двери (простые резиновые, немагнитные) до сих пор родные.

Что где можно самому?

В любом бытовом холодильнике можно выделить следующие конструктивные системы (контуры):

1. Собственно холодильную – самому сюда лезть можно только в исключительных случаях, напр., если холодильник в глухой глубинке и вызвать мастера нет возможности. Но знать, что к чему в холодильном контуре, необходимо, т.к. именно здесь неквалифицированный и/или небрежный ремонт способен в дальнейшем причинить наибольший ущерб, вплоть до необходимости покупки нового холодильника;
2. Систему терморегуляции – это самый активный источник поломок. Самостоятельный ремонт возможен довольно часто, если есть некоторые технические знания и навыки. Однако прежде необходимо сопоставить стоимость вызова специалиста и покупки в розницу элементов на замену, плюс потери от их ожидания: в хозмагах запчасти для холодильников продаются только в больших городах, заказывать скорее всего придется по интернету;
3. Электросистему – ремонт своими руками возможен почти всегда, если есть тестер, умение паять и начальные навыки электрика или радиолюбителя;
4. Механическую систему – подвес дверей, компрессора, крепления крышек/полок, уплотнения и т.п. Самостоятельный ремонт возможен в отдельных случаях, но какой-либо особой квалификации не требует.

Как морозит холодильник?

По способам охлаждения содержимого бытовые холодильники делятся на 3 типа:

• Испарительные компрессионные, или просто компрессионные, или просто испарительные.
• Испарительные абсорбционные (абсорбционные, попросту).
• Термоэлектрические (полупроводниковые).

В первых 2-х используется сжижаемый в нормальных условиях теплоноситель – хладоагент или хладагент. Последние – чисто электрические, без трубопроводов, клапанов и т.п. В быту используются холодильники всех 3-х типов, но наиболее распространены испарительные компрессионные. Они же отличаются наибольшим разнообразием конструкций.

Примечание: «в нормальных условиях» значит, что данное вещество способно переходить из жидкой в газообразную фазу и обратно при температуре комнатной и несколько выше только под воздействием давления. У «настоящих» газов (кислород, азот, водород и др.) т. наз. тройная точка лежит на температуре много ниже комнатной и превратить их в жидкость без охлаждения до температуры ниже нее, только давлением, невозможно.

Компрессионные

Принцип действия компрессионного испарительного холодильника показан слева на рис. Хладагент под давлением впрыскивается в змеевик-испаритель через узкое сопло – фильеру. От бытовых холодильников требуется относительно невысокая производительность по холоду, поэтому в них применяются непрофилированные фильеры в виде отрезка капиллярной трубки с внутренним диаметром ок. 0,8 мм. В испарителе хладагент резко расширяется, мгновенно вскипает и испаряется, поглощая количество тепла, равное его теплоте парообразования. Испаритель помещен в термоизолированную холодильную камеру; температура в ней падает и продукты охлаждаются. Чтобы давление в испарителе не повысилось и хладагент не перестал испаряться, его пары непрерывно откачивает компрессор. Их температура при этом повышается. Для охлаждения пар хладагента поступает в другой змеевик (радиатор) – конденсатор. Посредством него теплота конденсации, в точности равная теплоте парообразования, плюс теплота, соответствующая мощности, потребляемой компрессором от электросети, и совсем малость, равная теплопотерям в системе, выделяется в окружающую среду. Хладагент при этом остывает, сжижается под давлением, создаваемым компрессором, и через капилляр поступает снова в испаритель, холодильный цикл повторяется. Капилляр, испаритель, компрессор, конденсатор и соединяющие их трубопроводы составляют холодильный контур. Главные достоинства компрессионных холодильников – экономичность и возможность использования химически нейтральных и безвредных хладагентов, а также довольно быстрая заморозка. Энергия со стороны потребляется только на перекачку хладагента, тепловой КПД холодильного контура близок к 100% Скорость заморозки определяется теплотой парообразования хладагента и скоростью его циркуляции в контуре; то и другое поддается увеличению чисто конструктивными и производственно-технологическими способами. Основной недостаток компрессионных холодильников – наличие в конструкции движущихся частей, разъемных соединений и механических связей холодильного контура с внешней средой (вал мотора компрессора и др.), требующих применения уплотнений. Однако более чем за столетие технического развития конструкция компрессионных холодильников доведена до высокой надежности; это живой пример того, как сложнейшие в принципе проблемы решаются путем множества отдельных усовершенствований. В настоящее время вершиной эволюции компрессионной системы являются холодильники типа No Frost (без инея), не требующие останова на разморозку и не образующие (в исправном состоянии) внутри холодильной камеры ледяной шубы. Холодильники No Frost сложны по устройству (см. схему справа на рис.), но, как ни странно на первый взгляд, именно они лучше всего поддаются ремонту своими руками в домашних условиях. Как работает холодильник No Frost, см. след. видео, а мы вернемся к ним детальнее, когда дело дойдет до ремонта.

Видео: как работает No Frost + о его ремонте

Существенный с точки зрения пользователя недостаток компрессионных холодильников – их нельзя очень долго держать выключенными в заправленном состоянии. В «протепленном» холодильнике давление в контуре возрастает в несколько раз, ускоряется уставание металла и резко растет вероятность возникновения микротрещин, через которые хладагент вытечет вон. Об этой особенности часто не знают и продавцы с мастерами: товара на годы вперед сейчас никто не закупает и холодильники продаются много скорее, чем истечет допустимый срок их хранения в заправленном виде. Но, если вы бросите компрессионный холодильник на зиму в нежилом помещении, то от скачка давления при включении трубки могут полопаться, и – дорогой ремонт с перезаправкой. Которая по всем правилам (см. далее) удовольствие тоже не из дешевых.

Об одной несостоявшейся теории

В качестве хладагента в компрессионных холодильниках чаще всего используются органические легкокипящие вещества – фреоны. То, что фреоны дырявят озоновый слой атмосферы и вообще почти что Чернобыль, известно всем. Так вот, это неправда. Более того, преднамеренная, тщательно спланированная и организованная коммерчески направленная ложь. Дыры в озоновом слое были обнаружены в конце 60-х. В обширный перечень веществ, способных их вызвать, попали и фреоны. Это было замечено руководителями всемирного монстра под названием DuPont, крупнейшего химического концерна. Компания Дюпон тут же, трубя вовсю, взялась финансировать исследования по влиянию фреонов на озон. Выборочно, гранты выделялись специалистам, фанатически стремящимся доказать губительное действие фреонов в ущерб научной объективности. Одновременно и еще щедрее, но очень тихо, финансировались собственные исследования по поиску заменителей фреонов; в сегменте хладагентов DuPont давно и чувствительно жали конкуренты. В итоге DuPont стал монопольным владельцем всех патентов на альтернативные хладагенты и «снял бабла немеряно» на волне антифреоновой истерии: к 80-м DuPont «пробил» Монреальские конвенции, по которым использование фреонов было ограничено, а некоторые страны сгоряча вообще их запретили. Да и сейчас еще стрижет неплохие барыши на пене от нее. Тем временем к началу нулевых группами независимых исследователей в Японии, США, а затем и в России было доказано, что:

• Озоновые дыры много большего, чем сейчас, размера на протяжении геологической истории Земли возникали многократно.
• Озоновые дыры четко привязаны к районам повышенной тектонической активности и совершенно не кореллируются с местами выбросов фреонов и путями их миграции в атмосфере.
• Озоновые дыры однозначно вызваны истекающим из земной коры водородом и легкими неорганическими водородсодержащими соединениями.
• Земля на нижайшем из возможных минимуме тектоники «газит» водородом в 10 000 раз больше, чем выбрасывалось фреонов на пике их неконтролируемого использования, а на максимуме тектоники естественный выход водорода превосходит выброс фреона в 1 млн. и более раз.

В общем, не бойтесь фреона и холодильников на фреоне. В целом фреоны экологичнее и безопаснее своих заменителей.

Абсорбционные

Хладагент абсорционного холодильника – легкокипящее вещество, хорошо растворимое в достаточно высококипящей жидкости – абсорбере. Абсорбером называется и сосуд в холодильном контуре, в котором содержится расходный запас концентрированного раствора хладагента, см. рис. Термонасос (просто вертикальная медная трубка, подогреваемая электроспиралью, не путать с тепловым насосом!) гонит раствор в парогенератор, также подогреваемый электричеством. Избыток слабого раствора из парогенератора стекает обратно в абсорбер по другой трубке, это т. наз. малый контур. Смесь паров хладагента и абсорбера поступает в дефлегматор – радиатор с внутренним лабиринтом. Здесь абсорбер конденсируется и стекает обратно в парогенератор, а пары хладагента идут к конденсатор, роль которого идентична таковой в компрессионном холодильнике. Затем жидкий хладагент течет самотоком в испаритель, где и холодит точно так же. Пары поглотившего тепло хладагента вместо компрессора с насосом высасывает абсорбер, жадно их поглощающий. Достоинство абсорбционных холодильников – полное отсутствие движущихся частей и разъемных соединений с уплотнениями, вследствие чего срок их службы в принципе неограничен. Другое следствие – невысокая стоимость; оба контура это просто трубопроводы между резервуарами безо всякой сложной механики. Однако, т.к. в холодильный контур ответвляется только часть общего потока, то на единицу производимого холода абсорбционный холодильник потребляет в 1,2-3 раза больше электричества, чем компрессионный.

Примечание: абсорционные холодильные системы превосходят по экономике компрессионные при относительно небольшом охлаждении больших объемов, напр. овощехранилищ или в качестве кондиционеров больших зданий.

Другой недостаток – у подходящих к данной системе по теплотехнике хладагентов малая теплоемкость, теплота парообразования и не очень низкие температуры кипения при атмосферном давлении. Поэтому абсорбционные холодильники морозят плохо и медленно. Стандартная температура в морозилке абсорбционного холодильника –6 Цельсия, т.е. мороженое там растает. В отечественных Кристалл-9 и 12-18 температуру морозилки довели до –18, но морозят они все равно долго. Важный момент также безопасность. Обычный хладагент в абсорционной системе – аммиак; растворитель – вода. Т.е., в контурах циркулирует нашатырный спирт крепче того, что в аптечном пузырьке. Что будет, если в квартиру вытечет несколько литров такой амброзии, пояснять не надо. Несколько фирм (Exmork, Samsung и др.) выпускают абсорционные холодильники на хладагенте пропане или изобутане и с органическим абсорбером, но редька пропановая оказывается горше хрена аммиачного. Добавить отдушку в горючий газ – хладагент по техническим причинам невозможно, и холодильник становится взрывоопасным. Если запах аммиака чувствуется в малейших концентрациях и у пользователя при аварии есть время, чтобы принять меры или просто выбежать, то утечка чистых насыщенных углеводородов в воздух никак себя не проявит, пока кто-то не щелкнет выключателем и не проскочит искра. Поэтому легального импорта абсорбционных холодильников на горючих газах в РФ и многие другие страны нет. Тем не менее, у абсорбционных холодильников есть своя устойчивая и вполне обоснованная ниша применения: они могут неограниченно долго храниться выключенными и заправленными. Избыток паров хладагента поглощает абсорбер и давление в контурах держится в допустимых пределах. Поэтому абсорбционные холодильники чаще всего покупают на дачу или для сезонно обитаемых помещений.

Полупроводниковые

Действие полупроводникового термоэлектрического холодильника основано на прямом и обратном эффекте Пельтье: при пропускании электротока через спай разнородных полупроводников в одном направлении он разогревается сверх джоулева тепла, а в обратном – охлаждается до полной его компенсации и заморозки, см. рис. Эффект Пельтье позволяет получать температуры до –40 Цельсия и ниже, но термоэлектрические холодильники еще прожорливее абсорбционных, а элементы Пельтье вследствие диффузии неосновных носителей заряда сквозь спай под действием электрического тока подвержены деградации и ресурс их ограничен. Достоинства термоэлектрических холодильников, во-первых, очень малая чувствительность к механическим воздействиям: толчкам, ударам, тряске. Лопаться, трескаться и вытекать из них просто нечему. Во-вторых, переключив направление тока, холодильник можно превратить в нагреватель и быстро разморозить содержимое. Поэтому термоэлектрические холодильники применяются преимущественно как автомобильные и возимые для временного использования на пикниках и т.п. мероприятиях. Из бытовых термоэлектрических холодильников в РФ продается несколько видов холодильных баров, а также корпусные напольно-настольные Холодок и Чайка.