ตลอดประวัติศาสตร์ผู้คนต่างค้นหาวิธีที่จะทำให้อาหารเย็นเพื่อป้องกันการเน่าเสียและปกป้องสุขภาพของพวกเขา หนึ่งในกลยุทธ์แรกสุดที่ใช้ครั้งแรกในประเทศอินเดียเมื่อหลายร้อยปีก่อนคือการควบคุมพลังความเย็นของน้ำที่ระเหย เมื่อนานมาแล้วในศตวรรษที่ 11 ได้มีการพัฒนาเทคนิคต่าง ๆ เพื่อควบแน่นไอน้ำในขดลวดกดอัดและส่งผ่านรูรับแสงเพื่อให้ระเหยออก อย่างไรก็ตามน้ำไม่ใช่สารทำความเย็นที่ดีมากและระบบทำความเย็นในช่วงต้นเหล่านี้ไม่มีประสิทธิภาพมากนัก
เครดิต: Christian Horz / iStock / GettyImages ระบบทำความเย็นที่คุณเห็นในช่องแช่แข็งทั่วไปมีสองชุดคอยส์คอยส์คอนเดนเซอร์และคอยส์แบบระเหยกรอไปข้างหน้าสู่ศตวรรษที่ 18 เมื่อนักประดิษฐ์เริ่มสร้างระบบทำความเย็นโดยการอัดอากาศแอมโมเนียและก๊าซอื่น ๆ แล้วบังคับให้พวกเขาดูดซับความร้อนโดยการลดความดันและปล่อยให้มันขยายตัว เครื่องทำความเย็นไม่สามารถทำงานได้ในขนาดใหญ่อย่างไรก็ตามจนถึงปี 1876 เมื่อวิศวกรชาวเยอรมัน Carl von Linde สร้างระบบกลั่นซึ่งสามารถทำให้ก๊าซเหล่านี้เป็นของเหลว ราว 50 ปีต่อมาเจเนอรัลอิเล็กทริกสิ้นสุดอายุของกล่องน้ำแข็งโดยทำการตลาดระบบทำความเย็นที่มีวางจำหน่ายเป็นครั้งแรกซึ่งใช้ก๊าซที่เป็นกรรมสิทธิ์ที่รู้จักกันในชื่อฟรีออนในฐานะสารทำความเย็น
ปัจจุบันตู้เย็นและตู้แช่แข็งเป็นเรื่องธรรมดาและทุกครัวเรือนมีตู้แช่แข็ง แต่ฟรีออนล้าสมัยไปแล้ว หน่วยส่วนใหญ่มีทั้งตู้เย็นและช่องแช่แข็ง แต่การทำความเย็นเกิดขึ้นจริงในช่องแช่แข็งและพัดลมจะส่งลมเย็นเข้าสู่ตู้เย็น ไม่ว่าจะเป็นเครื่องใช้ในครัวเรือนขนาดเล็กหรือพื้นที่การค้าขนาดใหญ่ระบบระบายความร้อนทำงานบนหลักการพื้นฐานเดียวกันของช่องแช่แข็งลึก
คอมเพรสเซอร์ตู้แช่แข็งเป็นหัวใจของระบบทำความเย็น
ระบบทำความเย็นที่คุณเห็นในช่องแช่แข็งทั่วไปมีคอยส์สองชุดคอยส์คอนเดนเซอร์และคอยล์เย็นแบบระเหยและพวกเขาแยกออกจากรูรับแสงเล็ก ๆ ที่เรียกว่าวาล์วขยาย หากช่องแช่แข็งทำงานโดยใช้ไฟฟ้าซึ่งไม่ใช่ตู้แช่แข็งทั้งหมดปั๊มคอมเพรสเซอร์ตู้แช่แข็งไฟฟ้าจะทำหน้าที่ดันสารทำความเย็นในขดลวดแรกและบังคับให้พ่นผ่านวาล์วขยายเข้าไปในขดลวดที่สอง เนื่องจากความดันในขดลวดที่สองต่ำกว่ามากสารทำความเย็นระเหยและนั่นคือสิ่งที่ให้ความเย็น
ในภาษาเคมีการระเหยเป็นกระบวนการดูดความร้อนซึ่งหมายถึงการดูดซับความร้อน ความร้อนมาจากอากาศโดยรอบและให้พลังงานที่โมเลกุลสารทำความเย็นจำเป็นต้องเข้าสู่สถานะก๊าซ ตู้แช่แข็งไม่ได้เพิ่มความเย็นให้กับอากาศมากนักเนื่องจากมันจะลบความอบอุ่นออกจากมันและความอบอุ่นนั้นจะต้องไปที่ไหนสักแห่ง
หลังจากเปลี่ยนเป็นแก๊สสารทำความเย็นจะวนกลับเข้าไปในคอยล์คอนเดนเซอร์ซึ่งปั๊มจะถูกอัดด้วยแรงดันและเปลี่ยนกลับเป็นของเหลว แรงดันสร้างความร้อนซึ่งทำให้วัฏจักรความร้อนเสร็จสมบูรณ์และความร้อนจะต้องกระจายไปจากช่องแช่แข็งเพื่อรักษาอุณหภูมิต่ำในช่องแช่แข็ง หลายหน่วยมีแฟนคอยอำนวยความสะดวก วงจรความร้อนสามารถดำเนินต่อไปเรื่อย ๆ หากขดลวดถูกปิดผนึกและไม่มีสารทำความเย็นใดสามารถหนีได้
ช่องแช่แข็งจะต้องปิดผนึกอย่างดี
อุณหภูมิแช่แข็งลึกสามารถลดลงได้ถึง 0 องศาฟาเรนไฮต์ (-18 C) และต่ำกว่า แต่เพื่อให้เกิดสิ่งนี้ช่องจะต้องถูกปิดผนึกอย่างดี คอยล์เย็นแบบระเหยมักจะอยู่หลังกำแพงด้านหลังของช่องแช่แข็ง ตราบใดที่ช่องถูกปิดผนึกคอยล์จะยังคงดูดซับความอบอุ่นจากช่องแช่แข็งและกระจายผ่านคอยล์คอนเดนเซอร์และอุณหภูมิในช่องแช่แข็งจะลดลง
ตู้แช่แข็งส่วนใหญ่มีตัวควบคุมอุณหภูมิที่ตรวจสอบอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเป้าหมายถึงอุณหภูมิเทอร์โมสตัทจะส่งสัญญาณคอมเพรสเซอร์คอมเพรสเซอร์ช่องแช่แข็งเพื่อปิด หากช่องมีการปิดผนึกอย่างดีและมีฉนวนก็ต้องใช้เวลานานกว่าอุณหภูมิจะสูงขึ้นและเพื่อให้คอมเพรสเซอร์เปิดทำงาน ซีลประตูที่ไม่ดีซึ่งทำให้อากาศอุ่นเข้าไปในช่องแช่แข็งทำให้คอมเพรสเซอร์หมุนบ่อยขึ้นและทำให้สิ้นเปลืองพลังงาน
ตู้แช่แข็งต้องการการละลายน้ำแข็งเป็นระยะ
หนึ่งในเหตุผลที่คุณมีช่องแช่แข็งคือการทำและเก็บน้ำแข็ง แต่น้ำแข็งควรอยู่ในถาดหรือถุงไม่ใช่บนผนังช่องแช่แข็ง เมื่อน้ำแข็งสะสมบนผนังช่องแช่แข็งถัดจากคอยล์เย็นหรือคอยส์มันจะรบกวนการไหลของอากาศและลดประสิทธิภาพการทำความเย็น ดังนั้นคอนเดนเซอร์ต้องทำงานหนักขึ้นและสิ้นเปลืองพลังงาน
หลักการทำงานของตู้แช่แข็งลึกคือคอยส์ดูดซับความร้อนจากอากาศโดยรอบ แต่พวกเขาไม่สามารถทำได้ถ้าปกคลุมด้วยน้ำแข็งหรือน้ำค้างแข็ง นี่คือเหตุผลที่การละลายน้ำแข็งเป็นระยะมีความสำคัญมากและทำไมตู้แช่แข็งจำนวนมากจึงมีฟังก์ชั่นการละลายน้ำแข็งอัตโนมัติ หากช่องแช่แข็งไม่มีฟังก์ชั่นการละลายน้ำแข็งมันจะต้องทำการละลายด้วยตนเองโดยการปิดมันนานพอที่น้ำแข็งจะละลาย
เมื่อช่องแช่แข็งมีกลไกการละลายน้ำแข็งมันมักจะอยู่ในรูปขององค์ประกอบความร้อนที่ติดอยู่กับคอยล์เย็น เครื่องไล่ฝ้าอาจทำงานโดยอัตโนมัติหรือคุณอาจต้องเปิดเครื่องด้วยตนเอง ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดมันจะละลายน้ำแข็งบนขดลวดและน้ำจะผ่านระบบท่อระบายน้ำไปยังกระทะที่สามารถระเหยได้
อะไรทำให้ตู้แช่แข็งแตกต่างจากตู้เย็น?
ตู้เย็นส่วนใหญ่มาพร้อมกับช่องแช่แข็งที่แนบมาและพวกเขาอยู่ในช่องแยกต่างหาก อุณหภูมิแช่แข็งลึกที่เหมาะสมที่สุดอยู่ที่ประมาณ 0 F (-18 C) แต่ในตู้เย็นช่องเก็บของก็เหมือนกับ 40 F (4 C) เพื่อรักษาความแตกต่างของอุณหภูมินี้ช่องแยกออกจากกันโดยช่องระบายอากาศและพัดลมจะเป่าลมเย็นจากช่องแช่แข็งไปยังตู้เย็นเมื่อจำเป็นเท่านั้น
คุณควบคุมอุณหภูมิในตู้เย็นช่องโดยปรับการทำงานของพัดลม หากซีลประตูและฉนวนกันความร้อนยังคงอยู่และตู้แช่แข็งอยู่ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม แต่ตู้เย็นอุ่นเกินไปหรือเย็นเกินไปสาเหตุมักเป็นเพราะพัดลมทำงานผิดปกติ หากอุณหภูมิช่องแช่แข็งสูงกว่าที่ควรจะเป็นอย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้วคอนเดนเซอร์ที่ผิดปกติและเป็นปัญหาที่ร้ายแรงกว่า
คุณสามารถให้บริการตู้แช่แข็งของคุณเองได้หรือไม่?
เมื่อสิ่งผิดปกติในตู้เย็นคุณสามารถซ่อมแซมพัดลมหรือตัวควบคุมได้บ่อยครั้งถ้าคุณรู้ว่าคุณกำลังทำอะไรอยู่ มันเป็นเรื่องที่แตกต่างเมื่อคุณไม่สามารถรักษาอุณหภูมิตู้แช่แข็งได้เพราะนั่นมักจะหมายความว่ามีปัญหากับระบบทำความเย็น กฎหมายของรัฐบาลกลางห้ามมิให้บุคคลที่ไม่มีใบอนุญาตใช้บริการระบบทำความเย็น
หนึ่งในเหตุผลหลักสำหรับข้อห้ามเกี่ยวกับความผันผวนของสารทำความเย็น ถึงแม้ว่าฟรีออน (หรือที่เรียกว่าสารทำความเย็น R22) จะไม่ใช้งานอีกต่อไปเพราะมันเป็นคลอโรฟลูออโรคาร์บอนที่ทำลายชั้นโอโซนของโลก แต่ระบบเก่าบางระบบอาจใช้งานได้ ยิ่งไปกว่านั้นสารทำความเย็นในปัจจุบันบางชนิดเช่น hydrofluorocarbons (HFCs) สามารถทำอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการทำให้โลกร้อนขึ้น
ระบบแช่แข็งบางระบบโดยเฉพาะโพรเพนใช้แอมโมเนียเป็นสารทำความเย็นซึ่งเป็นการกลับไปสู่ยุคแรกของระบบทำความเย็น แอมโมเนียมีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและทำให้เกิดการไหม้ของดวงตาและระบบทางเดินหายใจและอาจถึงแก่ชีวิตได้ในปริมาณมาก ต้องใช้ช่างเทคนิคที่มีทักษะและระเบียบวิธีปฏิบัติที่เข้มงวดเพื่อทำงานกับระบบทำความเย็นโดยไม่ปล่อยก๊าซอันตรายเหล่านี้
