على مر التاريخ ، سعى الناس إلى طرق للحفاظ على الطعام باردًا لمنع التلف وحماية صحتهم. كانت إحدى الاستراتيجيات الأولى ، التي استُخدمت لأول مرة في الهند منذ عدة مئات من السنين ، تسخير طاقة التبريد لمياه التبخر. منذ القرن الحادي عشر ، تم تطوير تقنيات لتكثيف بخار الماء في الملفات ، والضغط عليه وإرساله عبر فتحة لجعله يتبخر. الماء ليس مبردًا جيدًا للغاية ، لكن أنظمة التبريد المبكرة هذه لم تكن ذات كفاءة عالية.
الائتمان: كريستيان هورز / iStock / GettyImages يحتوي نظام التبريد الذي تراه على المجمد النموذجي على مجموعتين من الملفات ، ملفات المكثف والملفات التبخرية.تقدم سريعًا إلى القرن الثامن عشر ، عندما بدأ المخترعون في بناء أنظمة التبريد عن طريق ضغط الهواء والأمونيا والغازات الأخرى ثم إجبارهم على امتصاص الحرارة عن طريق تقليل الضغط والسماح لهم بالتوسع. لم يصبح التبريد قابلاً للتطبيق على نطاق واسع ، حتى عام 1876 ، عندما بنى المهندس الألماني كارل فون ليندي نظام تكثيف يمكنه تسييل هذه الغازات. بعد حوالي 50 عامًا ، أنهت شركة جنرال إلكتريك عصر صندوق الثلج من خلال تسويق أول نظام تبريد متاح على نطاق واسع ، والذي استخدم غازًا خاصًا يعرف باسم فريون كمبرد.
أصبحت الثلاجات والمجمدات الآن أمرًا شائعًا ، ولكل أسرة واحدة ، رغم أن الفريون أصبح الآن قديمًا. تحتوي معظم الوحدات على مقصورة للثلاجة والفريزر ، لكن التبريد يحدث فعليًا في الثلاجة ، وتقوم المروحة بتدوير الهواء البارد في حجرة الثلاجة. سواء كانت الوحدة عبارة عن أجهزة منزلية صغيرة أو منطقة تجارية كبيرة ، فإن نظام التبريد يعمل على نفس المبدأ الأساسي للمجمد العميق.
ضاغط التجميد هو قلب نظام التبريد
يحتوي نظام التبريد الذي تراه على الفريزر النموذجي على مجموعتين من الملفات ، لفائف المكثف والملفات التبخرية ، ويتم فصلها بفتحة صغيرة تُعرف باسم صمام التمدد. إذا كان الفريزر يعمل بالكهرباء ، وهو ما لا تفعله جميع المجمدات ، فإن مضخة ضاغط الفريزر الكهربائية تضغط على المبرد في الملف الأول ، مما يجبرها على الرش عبر صمام التمدد إلى الملف الثاني. لأن الضغط في الملف الثاني أقل بكثير ، يتبخر المبرد ، وهذا ما يوفر التبريد.
في لغة الكيمياء ، التبخر هو عملية ماصة للحرارة ، مما يعني أنه يمتص الحرارة. تأتي الحرارة من الهواء المحيط ، وتوفر الطاقة التي تحتاجها جزيئات التبريد لدخول الحالة الغازية. لا يضيف الفريزر الكثير من البرودة إلى الهواء كما يطرح الدفء منه ، ويجب أن يذهب هذا الدفء إلى مكان ما.
بعد التحول إلى غاز ، يعود المبرد إلى ملفات المكثف حيث يتم الضغط عليه بواسطة مضخة المكثف ويتحول مرة أخرى إلى سائل. يولِّد الضغط الحرارة ، التي تُكمل الدورة الحرارية ، ويجب تبديد الحرارة بعيدًا عن حجرة التجميد للحفاظ على درجة الحرارة المنخفضة في الثلاجة. العديد من الوحدات لديها مروحة لتسهيل ذلك. يمكن أن تستمر الدورة الحرارية إلى أجل غير مسمى ، شريطة أن تكون الملفات محكمة الغلق ولا يمكن لأي من المبردات الهروب.
يجب أن تكون حجرة التجميد محكمة الغلق
يمكن أن تنخفض درجة حرارة المجمد العميق إلى 0 درجة فهرنهايت (-18 درجة مئوية) وحتى أقل من ذلك ، ولكن لكي يحدث ذلك ، يجب أن تكون الحجرة محكمة الغلق. عادة ما توجد الملفات التبخرية خلف الجدار الخلفي للمجمد. طالما أن الحجرة محكمة الغلق ، تستمر الملفات في امتصاص الدفء من حجرة التجميد وتبديده من خلال ملفات المكثف ، وتستمر درجة الحرارة في الثلاجة في الانخفاض.
معظم المجمدات لديها ترموستات يراقب درجة الحرارة. عند الوصول إلى درجة الحرارة المستهدفة ، يشير منظم الحرارة إلى ضاغط التجميد لإغلاقه. إذا كانت الحجرة محكمة الغلق ومعزولة بشكل جيد ، فإن الأمر يستغرق وقتًا طويلاً لارتفاع درجة الحرارة وحتى يتمكن الضاغط من الدوران. تؤدي فقمة الباب السيئة التي تسمح بالهواء الدافئ إلى داخل حجرة التجميد إلى دورة ضاغط الهواء بشكل متكرر ، مما يؤدي إلى إهدار الطاقة.
تحتاج المجمدات إلى إزالة الجليد الدورية
أحد أسباب امتلاك المجمد هو صنع الثلج وتخزينه ، ولكن يجب أن يكون الجليد في صواني أو أكياس ، وليس على جدران المجمد. عندما يتجمع الثلج على جدار الثلاجة بجوار الملفات التبخرية أو الملفات نفسها ، فإنه يتداخل مع تدفق الهواء ويقلل من كفاءة التبريد. نتيجة لذلك ، على المكثف أن يعمل بجدية أكبر ، وهذا يهدر الطاقة.
مبدأ عمل المجمد العميق هو أن الملفات تمتص الحرارة من الهواء المحيط ، لكنها لا تستطيع القيام بذلك إذا كانت مغطاة بالجليد أو الصقيع. هذا هو السبب في أن إزالة الجليد الدورية مهمة للغاية ولماذا يوجد لدى العديد من المجمدات وظيفة إزالة الجليد التلقائية. إذا لم يكن للمجمد وظيفة إزالة الجليد ، فيجب إزالتها يدويًا عن طريق إيقاف تشغيله لفترة كافية حتى يذوب الجليد.
عندما يكون للمجمد آلية لإزالة الجليد ، فإنه عادة ما يأخذ شكل عنصر تسخين متصل بالملف التبخيري. قد يتم تشغيل مزيل الصقيع تلقائيًا أو قد تضطر إلى تشغيله يدويًا. في كلتا الحالتين ، يذوب الجليد على الملفات ، ويمر الماء عبر نظام من أنابيب التصريف إلى مقلاة يمكن أن تتبخر منها.
ما الذي يجعل الفريزر مختلفًا عن الثلاجة؟
تأتي معظم الثلاجات مزودة بفريزر متصل وهي في مقصورات منفصلة. تبلغ درجة الحرارة المثالية للفريزر العميق حوالي 0 فهرنهايت (-18 درجة مئوية) ، ولكن في حجرة الثلاجة ، يشبه 40 فهرنهايت (4 ج). للحفاظ على هذا الاختلاف في درجات الحرارة ، يتم فصل الأجزاء عن طريق فتحة تهوية وتنفخ المروحة الهواء البارد من الثلاجة إلى الثلاجة فقط عند الحاجة.
يمكنك تنظيم درجة الحرارة في حجرة الثلاجة عن طريق ضبط تشغيل المروحة. إذا كانت أختام الباب والعزل سليمة وكان الفريزر في درجة حرارة مناسبة ولكن الثلاجة دافئة جدًا أو باردة جدًا ، يكون السبب عادةً هو عطل في المروحة. إذا كانت درجة حرارة الفريزر أعلى مما ينبغي ، فإنه عادة ما يكون المكثف على خطأ ، وهذه مشكلة أكثر خطورة.
يمكنك خدمة الفريزر الخاص بك نفسك؟
عندما تسوء الأمور في الثلاجة ، يمكنك غالبًا إصلاح المروحة أو أدوات التحكم بنفسك إذا كنت تعرف ما تفعله. إنها قصة مختلفة عندما لا يمكنك الحفاظ على درجة حرارة الثلاجة ، لأن ذلك يعني عادة أن هناك مشكلة في نظام التبريد. يحظر القانون الفيدرالي على الأفراد غير المرخص لهم خدمة أنظمة التبريد.
أحد الأسباب الرئيسية للحظر يتعلق بتقلب المبرد. على الرغم من أن الفريون (المعروف أيضًا باسم سائل التبريد R22) لم يعد قيد الاستخدام لأنه عبارة عن مادة الكلوروفلوروكربون التي تلحق الضرر بطبقة الأوزون على الأرض ، إلا أن بعض الأنظمة القديمة قد لا تزال تستخدمها. علاوة على ذلك ، فإن بعض المبردات الحالية ، مثل مركبات الكربون الهيدروفلورية (HFCs) ، يمكن أن تلحق الضرر بالبيئة من خلال المساهمة في الاحتباس الحراري.
تستخدم بعض أنظمة التجميد ، خاصة أنظمة البروبان ، الأمونيا كمبرد ، وهو ما يعد العودة إلى الأيام الأولى لأنظمة التبريد. الأمونيا شديدة التآكل ، وتتسبب في حرق العينين والجهاز التنفسي ويمكن أن تكون قاتلة بكميات كبيرة. يتطلب الأمر فنيين ماهرين وبروتوكولات إجرائية صارمة للعمل على أنظمة التبريد دون إطلاق أي من هذه الغازات الخطرة.
