A hűtőgép belsejében található elpárologtató az a fő alkatrész, amely felelős a hő kivezetéséért. Alapvetően úgy vonja el a meleget a hűtő belsejéből, hogy a folyékony hűtőközeget gázzá alakítja. A legújabb tanulmányok szerint a hűtőből eltávolított hő körülbelül 62 százaléka ezen a módon kerül ki a jégmentes modellök esetében. Az elpárologtatók tekercs formájú tervezése segíti, hogy nagyobb felületen érintkezzenek a hűtő belsejében lévő meleg levegővel, így hatékonyabbá téve a hűtést, és megelőzve a jégképződést a modern jégmentes készülékekben. Ez a tervezési jellemző magyarázza, miért nem szükséges manuálisan leolvasztani a modern hűtőket, mint ahogy azt a régebbi modellek esetében tenni kellett.
A hűtőközeg elpárolgásának módja nagymértékben függ valamitől, amit látens hőelnyelésnek neveznek. Vegyük például az R-600a-t: a Nemzetközi Hűtési Kutatás és Technológiai Központ (IIR) 2022-ben közzétett kutatása szerint ennek az anyagnak mindössze egy grammja körülbelül 386 joule energiát von magához, amikor folyadékból gázhalmazállapotba vált. A következő lépés is igen érdekes. Amikor az alacsony nyomású hűtőközeg belép a párologtató tekercsbe, olyan hőmérsékleten teszi ezt, ami körülbelül 15, sőt akár 25 Fahrenheit-fokkal hidegebb, mint a célként meghatározott hőmérséklet. Ez a hőmérsékletkülönbség lehetővé teszi a rendszer számára, hogy hőt vonjon el olyan terekből, ahol a hőmérséklet akár negyven fok köré vagy az alá is csökkenhet. A 2023-ban anyagtudományi laborokból származó legújabb eredmények azt mutatták, hogy a hűtőközegek összetételének finomhangolása akár közel egyharmaddal növelheti hőmozgatási képességüket, ami jelentős különbséget jelentene a gyakorlati alkalmazásokban.
Az, hogy hogyan szabályozzuk a nyomást, jelentős hatással van az e rendszerekben lévő elpárologtatás hatékonyságára. Amikor a technikusok az elpárologtató nyomását körülbelül 45 psi-ről kb. 22 psi-re csökkentik, érdekes dolog történik: a hűtőközeg valójában alacsonyabb hőmérsékleten forr fel, körülbelül 27 Fahrenheit-fokkal hidegebben. Ez azt jelenti, hogy sokkal gyorsabban képes hőt felvenni, ahogyan azt a HVAC Tech Journal is megjegyezte 2023-ban. Manapság a legtöbb fagymentes rendszer ezekre a kifinomult elektronikus expanziószelepekre támaszkodik, hogy a nyomásszintet pontosan a megfelelő szinten tartsa. Képesek akár fél Fahrenheit-fok pontossággal is stabilizálni a hőmérsékletet, még akkor is, amikor a rendszer teljes terheléssel üzemel. És éppen ez a szoros szabályozás jelenti a különbséget, mivel megakadályozza, hogy folyékony hűtőközeg kerüljön a kompresszorba, ahol idővel súlyos mechanikai problémákat okozhat.
A mai jégmentes elpárologtatók mikrocsatornás alumínium tekercsekkel és olyan okos geometriai tervezéssel rendelkeznek, amely jelentősen javítja a hőátadást. A kutatások kimutatták, hogy ezek az új konstrukciók körülbelül 60 százalékkal hatékonyabban csökkentik a jégképződést, mint a hagyományos lamellás-csöves rendszerek. Egy 2019-ben Soylemez és kollégái által közzétett tanulmány ezt a CFD-nek nevezett kifinomult számítógépes szimulációk segítségével vizsgálta. Ami még okosabbá teszi ezeket, az a páratartalom-érzékelők beépítése, amelyek ténylegesen tudják, mikor kell elindítani az automatikus leolvasztási ciklust, így elkerülve a felesleges működést. Ez jelentős energiamegtakarítást eredményez anélkül, hogy a hőmérséklet nagymértékben ingadozna, és körülbelül fél Celsius-fokon belül tartja stabilan a hőmérsékletet.
Amikor a hullámos kialakítású elemek segítségével körülbelül 30–40 százalékkal növeljük az elpárologtató felületét, az ténylegesen fokozza a hőcserét, mivel nagyobb zavarosságot (turbulenciát) hoz létre a hűtőközeg áramlásában. A anyagválasztást tekintve a réz-alumínium hibrid megoldások körülbelül 18 százalékkal jobb hőátadást mutatnak a hagyományos, egyfémes megoldásokhoz képest. Ez jól működik, mivel a réz kiválóan vezeti a hőt, kb. 401 watt/méter Kelvin sebességgel, míg az alumínium sokkal ellenállóbb a korrózióval szemben. Számítógépes szimulációk, az úgynevezett számítógépes áramlástan (CFD) kimutatták, hogy ezek a fejlesztések körülbelül 22 százalékkal csökkentik a kompresszor terhelését a standard, fagyasztásmentes hűtőgéptípusoknál. Ilyen hatékonyság jelentős különbséget jelent hosszú távon a teljesítmény és az energia költségek szempontjából.
Amikor a ventilátorokat több irányba helyezik el, segítenek az áramló levegőt egyenletesen eloszlatni az elpárologtató felületein. A levegő mozgásának fenntartása körülbelül 2–3 méter másodpercenként kb. 15%-kal gyorsabban hűt és megakadályozza a meleg foltok kialakulását különböző területeken. A görbített lapátokkal rendelkező, új EC-motorok által hajtott ventilátorok valójában körülbelül 35%-kal csökkentik az energiafogyasztást a hagyományos axiális ventilátorokhoz képest. Egy HyCold Tech által készített, a légáramlás javításáról szóló tanulmány is alátámasztja ezt, kimutatva, hogy ezek az hatékony tervezések valós energiamegtakarítást eredményeznek a hűtőrendszerekben.
A kettős elpárologtatórendszerrel rendelkező hűtők külön szabályozzák az egyes rekeszeket, így a fagyasztó kb. -18 Celsius-fokon marad, míg a hűtőtartomány körülbelül 4 fokon tart. Ez a felépítés megakadályozza a nedvesség átjutását a részek között. Ennek eredményeként a hidegebb területeken az alacsony páratartalom 50% alatt marad, míg a zöldségtartókban ez kellemesen magas, 85–90% között van. Ezek az készülékek kevésbé gyakran kapcsolják be a kompresszort, így a ciklusok számát körülbelül 40%-kal csökkentik. Albert Lee tavalyi kutatása szerint azok, akik élelmiszert ilyen hűtőkben tárolnak, azt tapasztalják, hogy a gyümölcsök és zöldségek körülbelül egy héttel tovább maradnak frissek, mint a hagyományos modellekben. Ez logikus, ha figyelembe vesszük, milyen fontos a megfelelő páratartalom annak érdekében, hogy a zöldségek és gyümölcsök ne romoljanak meg túl gyorsan.
A modern elpárologtatók pontos hűtőközeg-szabályozást igényelnek a maximális hűtési teljesítmény és energiahatékonyság érdekében. A fejlett mérnöki megoldások a hőtermelést az energiafogyasztással összhangba hozva csökkentik a veszteségeket és meghosszabbítják a rendszer élettartamát.
A nyomáscsökkentő szelepek pontossági szabályozóként működnek, szabályozva a hűtőközeg áramlását az elpárologtató tekercsekbe. Csökkentik a nyomást, és a nagy nyomású folyadékot alacsony nyomású folyadék-gőz keverékké alakítják. Termodinamikus nyomáscsökkentő szelepek (TXV-k) dinamikusan állítják az áramlási mennyiséget a valós idejű elpárologtató körülmények alapján, így biztosítva a hűtési igény ingadozása ellenére is állandó hűtőközeg-szállítást.
Az egyenetlen hűtést és a kompresszorterhelést okozó hűtőközeg-hiányt elektronikus adagolóeszközökkel lehet megelőzni. Ezek a rendszerek figyelemmel kísérik az elpárologtató körülményeit, és ±3%-os pontossággal szabályozzák az áramlást a 2024 Industrial Refrigeration Report az alultáplálás és túltáplálás elkerülésével növelik a megbízhatóságot, meghosszabbítják az elpárologtató élettartamát, és csökkentik az energia veszteségeket.
Az optimalizált hűtőközeg-elosztás biztosítja az egyenletes hőfelvételt az elpárologtató felületein. A kettős útvonalú tervezés elkülöníti a hűtőközeget a frissélelmiszer- és fagyasztókamrák számára, így akár 40%-kal csökkenti a hőmérséklet-ingadozást az egyszeres útvonalú rendszerekhez képest. Ez a célzott áramlásszabályozás lehetővé teszi a zománcozásmentes elpárologtatók számára, hogy állandó hőmérsékletet tartsanak fenn, miközben 15–20%-kal kevesebb energiát fogyasztanak a hagyományos modellekhez képest.
A fagymentesítő elpárologtatók a hűtőgépek teljes energiafogyasztásának akár 40%-áért is felelősek, mivel szabályozzák a hőátadási sebességet. A hatékonytalan működés hosszabb futási ciklusokra kényszeríti a kompresszorokat, ami 18–25%-kal növeli az áramfogyasztást (Green Design Consulting 2024). A nagy teljesítményű elpárologtatók minimalizálják a hőellenállást, lehetővé téve a gyors fázisváltást, amely csökkenti a kompresszor terhelését.
A háztartási hűtőgépeket két fő mutató alapján értékelik:
Egy 2024-es tanulmány szerint a kettős elpárologtató rendszerek évente 240 kWh-t takarítanak meg az egyszeres elpárologtató egységekhez képest. A független hűtőkörök lehetővé tették a páratartalom pontosabb szabályozását a friss élelmiszer tároló részben, miközben 7,2%-kal javították a fagyasztó hatékonyságát ( 2024 Dual-Evaporator Study, ScienceDirect ).
A kialakulóban lévő rendszerek infravörös érzékelőket és mesterséges intelligencia algoritmusokat alkalmaznak a hűtőközeg-áramlás valós idejű szabályozására. Egy prototípus a defrostatási ciklusokat 63%-kal csökkentette az ajtónyitások és a környezeti páratartalom-változások észlelésével, így 19%-kal csökkentve a segédenergia-felhasználást.
Fontos, hogy a tekercsek tiszták maradjanak, és megfelelő legáramlás legyen egy elpárologtató rendszer maximális hatékonyságának biztosításához. Ahogy múlnak a hónapok, por, kosz és egyéb szennyeződések halmozódnak fel a belső fémfelületeken, amelyek akár körülbelül 17 százalékkal is csökkenthetik a hőelnyelés hatékonyságát. Ezért érdemes ezeket az alkatrészeket három havonta megtisztítani a gyártó által javasolt módon. A rendszeres tisztítás megakadályozza a makacs biofilmek kialakulását, és hatékony működést biztosít a kritikus fázisátalakulások során. A modern, jégmentes készülékek esetében több szabványos karbantartási feladat hatékonyan kiegészíti egymást: a tekerccsel lerakódott szennyeződések kefével való eltávolítása, alapos porszívózás, valamint annak ellenőrzése, hogy a kondenzvíz lefolyók ne legyenek eldugulva szennyeződéssel.
A teljesítmény csökkenésének korai jelei:
Ezek a tünetek a hőátadás romlására utalnak, és gyakran szakmai ellenőrzést igényelnek. A rendszeres karbantartás nélküli hűtőkészülékek 23%-kal több energiát fogyasztanak, mint azok, amelyek rendszeres megelőző karbantartásban részesülnek.
A vízlepergető bevonatok ma már védik az elpárologtató lamellákat a lerakódások felhalmozódása ellen anélkül, hogy csökkentenék a hőátadási teljesítményt. Laboratóriumi tesztek szerint a mikroszerkezetű felületek öt év után is megtartják eredeti hatásfokuk 98%-át, míg a bevonat nélküli egységek csak 78%-ot. A gyártók egyre gyakrabban kombinálják ezeket a bevonatokat biológiailag lebomló tisztítószerekkel, amelyek a rendszeres leolvasztási ciklusok során bontják le az organikus lerakódásokat.
A hűtőgép elpárologtatójának elsődleges funkciója, hogy hőt vonjon el a hűtő belsejéből, ezzel folyékony hűtőközeget gázzá alakítva, ami hatékonyan eltávolítja a meleget, és így hozzájárul a hűtéshez.
A modern elpárologtatók a mikrocsatornás alumíniumtekercsek, az elektronikus expanziószelepek és a kettős útvonalú hűtőközeg-elosztás tervezési innovációin keresztül növelik a hatékonyságot, amelyek optimalizálják a hőátadást és csökkentik az energiafogyasztást.
A rendszeres karbantartás, beleértve a tekercsek tisztítását és a megfelelő levegőáramlás biztosítását, alapvető fontosságú, mivel megakadályozza a szennyeződés felhalmozódását, amely akár körülbelül 17%-kal is csökkentheti a hőelnyelés hatékonyságát, így biztosítva az elpárologtató optimális működését.
A kettős elpárologtató rendszer lehetővé teszi a hőmérséklet és páratartalom független szabályozását a hűtő különböző rekeszeiben, pontos körülmények fenntartását és a kompresszor kb. 40%-kal csökkentett üzemidejét.
EN
Forró hírek