Trong suốt lịch sử, con người đã tìm cách giữ cho thực phẩm nguội để tránh hư hỏng và bảo vệ sức khỏe.Một trong những chiến lược sớm nhất, được sử dụng lần đầu tiên ở Ấn Độ vài trăm năm trước, là khai thác sức mạnh làm mát của nước bay hơi.Cách đây rất lâu từ thế kỷ 11, các kỹ thuật đã được phát triển để ngưng tụ hơi nước trong các cuộn dây, tạo áp suất và đưa nó qua một lỗ thông hơi để làm cho nó bay hơi.Tuy nhiên, nước không phải là một chất làm lạnh rất tốt và những hệ thống làm mát ban đầu này không hiệu quả lắm.
Tua nhanh đến thế kỷ 18, khi các nhà phát minh bắt đầu xây dựng các hệ thống lạnh bằng cách nén không khí, amoniac và các khí khác rồi buộc chúng hấp thụ nhiệt bằng cách giảm áp suất và cho phép chúng giãn nở.Tuy nhiên, việc làm lạnh đã không trở nên khả thi trên quy mô lớn, cho đến năm 1876, khi kỹ sư người Đức Carl von Linde xây dựng một hệ thống ngưng tụ có thể hóa lỏng các khí này.Khoảng 50 năm sau, General Electric kết thúc kỷ nguyên của thùng đá bằng cách tiếp thị hệ thống làm lạnh đầu tiên được phổ biến rộng rãi, sử dụng một loại khí độc quyền được gọi là Freon làm chất làm lạnh.
Tủ lạnh và tủ đông hiện nay đã trở nên phổ biến và mỗi gia đình đều có một chiếc, mặc dù Freon hiện đã lỗi thời.Hầu hết các thiết bị đều có cả tủ lạnh và ngăn đá, nhưng việc làm mát thực sự diễn ra ở ngăn đá và quạt luân chuyển không khí mát vào ngăn tủ lạnh.Cho dù thiết bị là một thiết bị gia dụng nhỏ hay một khu thương mại lớn, hệ thống làm lạnh hoạt động trên cùng một nguyên tắc cơ bản của một tủ đông sâu.
Máy nén đông lạnh là trái tim của hệ thống lạnh
Hệ thống làm lạnh bạn thấy trên một tủ đông điển hình có hai bộ cuộn dây, cuộn dây ngưng tụ và cuộn dây bay hơi, và chúng được ngăn cách bởi một lỗ nhỏ được gọi là van giãn nở.Nếu tủ đông chạy bằng điện, điều mà không phải tất cả các tủ đông đều làm, một máy bơm máy nén tủ đông chạy điện sẽ tạo áp suất làm lạnh chất làm lạnh trong cuộn dây đầu tiên và điều đó buộc nó phun qua van giãn nở vào cuộn dây thứ hai.Bởi vì áp suất trong cuộn dây thứ hai thấp hơn nhiều, chất làm lạnh bay hơi và đó là thứ cung cấp khả năng làm mát.
Theo ngôn ngữ hóa học, bay hơi là một quá trình thu nhiệt, có nghĩa là nó hấp thụ nhiệt.Nhiệt đến từ không khí xung quanh và nó cung cấp năng lượng mà các phân tử chất làm lạnh cần để đi vào trạng thái khí.Tủ đông không tăng thêm độ mát cho không khí vì nó trừ đi hơi ấm từ nó, và hơi ấm đó phải đi đâu đó.
Sau khi biến thành khí, chất làm lạnh quay trở lại các cuộn dây của bình ngưng, nơi nó được điều áp bởi bơm bình ngưng và trở lại thành chất lỏng.Điều áp tạo ra nhiệt, hoàn thành chu trình nhiệt và nhiệt phải được tản ra khỏi ngăn đá để duy trì nhiệt độ thấp trong ngăn đá.Nhiều đơn vị có một quạt để tạo điều kiện thuận lợi cho việc này.Chu trình nhiệt có thể tiếp tục vô thời hạn, miễn là các cuộn dây được bịt kín và không chất làm lạnh nào có thể thoát ra ngoài.
Ngăn đông lạnh phải được niêm phong tốt
Nhiệt độ ngăn đá sâu có thể giảm xuống 0 độ F (-18 C) và thậm chí thấp hơn, nhưng để điều này xảy ra, ngăn phải được đóng kín.Các cuộn dây bay hơi thường nằm sau bức tường phía sau của tủ đông.Miễn là ngăn được đóng kín, các cuộn dây tiếp tục hấp thụ hơi ấm từ ngăn đá và tản ra qua các cuộn dây ngưng tụ, và nhiệt độ trong ngăn đá tiếp tục giảm xuống.
Hầu hết các tủ đông đều có bộ điều chỉnh nhiệt theo dõi nhiệt độ.Khi đạt đến nhiệt độ mục tiêu, bộ điều nhiệt báo hiệu máy nén của tủ đông sẽ tắt.Nếu ngăn được bịt kín và cách nhiệt tốt, thì sẽ mất nhiều thời gian để nhiệt độ tăng lên và máy nén hoạt động.Gioăng cửa kém cho phép không khí ấm vào ngăn đá khiến máy nén hoạt động thường xuyên hơn và điều này gây lãng phí năng lượng.
Tủ đông cần rã đông định kỳ
Một trong những lý do khiến bạn có tủ đông là để làm và trữ đá, nhưng đá phải được đựng trong khay hoặc túi, không phải trên thành tủ lạnh.Khi đá đọng trên thành tủ đông bên cạnh các cuộn bay hơi hoặc chính các cuộn này, nó sẽ cản trở luồng không khí và làm giảm hiệu quả làm lạnh của chúng.Do đó, bình ngưng phải làm việc nhiều hơn, và điều đó gây lãng phí năng lượng.
Nguyên lý hoạt động của tủ đông sâu là các cuộn dây hấp thụ nhiệt từ không khí xung quanh, nhưng chúng không thể làm được điều này nếu chúng bị bao phủ bởi băng hoặc sương giá.Đây là lý do tại sao rã đông định kỳ rất quan trọng và tại sao nhiều tủ đông có chức năng xả đá tự động.Nếu tủ đông không có chức năng rã đông, bạn phải rã đông thủ công bằng cách tắt tủ đủ lâu để đá tan hết.
Khi tủ đông không có cơ chế làm tan băng, nó thường có dạng một bộ phận làm nóng được gắn vào cuộn dây bay hơi.Bộ rã đông có thể tự động bật hoặc bạn có thể phải bật chế độ này theo cách thủ công.Dù bằng cách nào, nó cũng làm tan băng trên các cuộn dây và nước đi qua một hệ thống ống thoát nước đến một cái chảo để từ đó nó có thể bay hơi.
Điều gì làm cho tủ đông khác với tủ lạnh?
Hầu hết các tủ lạnh đều đi kèm với một ngăn đông kèm theo và chúng nằm trong các ngăn riêng biệt.Nhiệt độ ngăn đá sâu lý tưởng là khoảng 0 F (-18 C), nhưng trong ngăn mát tủ lạnh, nhiệt độ đó là 40 F (4 C).Để duy trì sự chênh lệch nhiệt độ này, các ngăn được ngăn cách bằng lỗ thông hơi và quạt chỉ thổi không khí mát từ ngăn đá vào tủ lạnh khi cần thiết.
Bạn điều chỉnh nhiệt độ trong ngăn mát tủ lạnh bằng cách điều chỉnh hoạt động của quạt.Nếu các gioăng cửa và lớp cách nhiệt còn nguyên vẹn và ngăn đá ở nhiệt độ thích hợp nhưng tủ lạnh quá ấm hoặc quá lạnh, nguyên nhân thường là do trục trặc quạt.Tuy nhiên, nếu nhiệt độ ngăn đá cao hơn mức bình thường, đó thường là bình ngưng bị lỗi và đó là một vấn đề nghiêm trọng hơn.
Bạn có thể tự mình bảo dưỡng tủ đông không?
Khi tủ lạnh gặp sự cố, bạn thường có thể tự sửa quạt hoặc bộ điều khiển nếu biết mình đang làm gì.Tuy nhiên, đó là một câu chuyện khác khi bạn không thể duy trì nhiệt độ tủ đông, vì điều đó thường có nghĩa là có vấn đề với hệ thống làm lạnh.Luật liên bang cấm các cá nhân không có giấy phép bảo dưỡng hệ thống lạnh.
Một trong những lý do chính của lệnh cấm là do sự bay hơi của chất làm lạnh.Mặc dù Freon (còn được gọi là chất làm lạnh R22) không còn được sử dụng vì nó là một chlorofluorocarbon làm hỏng tầng ôzôn của Trái đất, một số hệ thống cũ vẫn có thể sử dụng nó.Hơn nữa, một số chất làm lạnh hiện nay, chẳng hạn như hydrofluorocarbon (HFCs), cũng có thể gây hại cho môi trường bằng cách góp phần vào sự nóng lên toàn cầu.
Một số hệ thống tủ đông, đặc biệt là hệ thống propan, sử dụng amoniac làm chất làm lạnh, đây là sự trở lại những ngày đầu của hệ thống lạnh.Amoniac có tính ăn mòn cao, gây bỏng mắt và hệ hô hấp và có thể gây tử vong với số lượng lớn.Cần các kỹ thuật viên có tay nghề cao và các quy trình quy trình nghiêm ngặt để làm việc trên các hệ thống lạnh mà không thải ra bất kỳ khí độc hại nào.
