Under hela historien har människor sökt sätt att hålla mat sval för att förhindra förstörelse och skydda deras hälsa. En av de tidigaste strategierna, som först användes i Indien för flera hundra år sedan, var att utnyttja kylkraften hos förångande vatten. Så länge sedan 1100-talet hade tekniker utvecklats för att kondensera vattenånga i spolar, trycka den och skicka den genom en öppning för att få den att förångas. Vatten är dock inte ett mycket bra kylmedium, och dessa tidiga kylsystem var inte särskilt effektiva.
kredit: Christian Horz / iStock / GettyImages Kylsystemet som du ser på en typisk frys har två uppsättningar spolar, kondensorspolarna och förångningsspolarna.Snabb framåt till 1700-talet, när uppfinnarna började bygga kylsystem genom att komprimera luft, ammoniak och andra gaser och sedan tvinga dem att ta upp värme genom att minska trycket och låta dem expandera. Kylning blev emellertid inte livskraftig i stor skala förrän 1876, då den tyska ingenjören Carl von Linde byggde ett kondenseringssystem som kunde täta dessa gaser. Cirka 50 år senare avslutade General Electric åldern på isboxen genom att marknadsföra det första allmänt tillgängliga kylsystemet, som använde en egengas känd som Freon som köldmediet.
Kylskåp och frysar är nu vanligt och varje hushåll har en, även om Freon nu är föråldrad. De flesta enheter har både kylskåp och frysfack, men kylningen sker faktiskt i frysen och en fläkt cirkulerar den svala luften i kylskåpet. Oavsett om enheten är en liten hushållsapparat eller ett stort kommersiellt inloppsområde, fungerar kylsystemet enligt samma grundprincip som en djupfrysare.
Fryskompressorn är kylsystemets hjärta
Kylsystemet du ser på en typisk frys har två uppsättningar spolar, kondensorspolarna och förångningsspolarna, och de är separerade med en liten bländare som kallas expansionsventilen. Om frysen går på elektricitet, vilket inte alla frysar gör, trycksätter en elektrisk fryskompressorpump kylmediet i den första spolen och som tvingar den att spraya genom expansionsventilen i den andra spolen. Eftersom trycket i den andra spolen är mycket lägre, förångas köldmediet, och det är det som ger kylningen.
På kemi språket är indunstning en endoterm process, vilket innebär att den absorberar värme. Värmen kommer från den omgivande luften, och den ger den energi som köldmedelsmolekylerna behöver för att komma in i gasformigt tillstånd. En frys ger inte så mycket svalhet i luften eftersom den drar bort värmen från den, och den värmen måste gå någonstans.
Efter att ha förvandlats till en gas, cirkulerar köldmediet tillbaka in i kondensorspolarna där det trycksätts av kondensorpumpen och förvandlas tillbaka till en vätska. Trycksättningen genererar värme, som slutför den termiska cykeln, och värmen måste avledas från frysfacket för att bibehålla den låga temperaturen i frysen. Många enheter har en fläkt för att underlätta detta. Den termiska cykeln kan fortsätta på obestämd tid, förutsatt att spolarna är förseglade och inget av kylmediet kan undkomma.
Ett frysfack måste vara väl tätat
Djupfrysstemperaturen kan gå ner till 0 grader Fahrenheit (-18 C) och ännu lägre, men för att detta ska hända måste facket vara väl tätat. Förångningsspolarna är vanligtvis placerade bakom frysens bakvägg. Så länge facket är tätat fortsätter spolarna att absorbera värme från frysfacket och sprida det genom kondensorspolarna, och temperaturen i frysen fortsätter att sjunka.
De flesta frysar har en termostat som övervakar temperaturen. När måltemperaturen uppnås, signalerar termostaten fryskompressorn att stängas av. Om facket är väl tätat och isolerat tar det lång tid innan temperaturen stiger och för kompressorn att cykla på. Dåliga dörrtätningar som tillåter varm luft in i frysfacket får kompressorn att cykla ofta, och detta slösar bort energi.
Frysar behöver periodisk avfrostning
En av anledningarna till att du har en frys är att tillverka och förvara is, men isen ska vara i brickor eller påsar, inte på frysväggarna. När is samlas på frysväggen intill förångningsspolarna eller själva spolarna stör det luftflödet och minskar deras kyleffektivitet. Som ett resultat måste kondensorn arbeta hårdare och det slösar energi.
Arbetsprincipen för en djupfryser är att spolarna tar upp värme från den omgivande luften, men de kan inte göra det om de är täckta med is eller frost. Det är därför periodisk avfrostning är så viktig och varför många frysar har en automatisk avfrostningsfunktion. Om en frys inte har en avfrostningsfunktion måste den avfrostas manuellt genom att stänga av den tillräckligt länge för att isen ska smälta.
När en frys har en avfrostningsmekanism, har den vanligtvis formen av ett värmeelement fäst vid förångningsspolen. Avfrostningen kan komma på automatiskt eller så kan du behöva slå på den manuellt. Hursomhelst smälter det isen på spolarna och vattnet går igenom ett system med dräneringsrör till en panna där det kan avdunsta.
Vad skiljer en frys med en kylskåp?
De flesta kylskåp har en bifogad frys och de finns i separata fack. Den perfekta djupfrysta temperaturen är cirka 0 F (-18 C), men i kylskåpet är det mer som 40 F (4 C). För att upprätthålla denna temperaturskillnad separeras facken genom en ventilöppning och en fläkt blåser sval luft från frysen in i kylen endast när det behövs.
Du reglerar temperaturen i kylskåpet genom att justera fläktens funktion. Om dörrtätningarna och isoleringen är intakta och frysen har rätt temperatur men kylskåpet är för varmt eller för kallt är orsaken vanligtvis en fläktfel. Om frysstemperaturen är högre än den borde vara, är det dock vanligen kondensorn som är fel, och det är ett allvarligare problem.
Kan du serva din frys själv?
När saker och ting går fel i kylskåpet kan du ofta reparera fläkten eller reglagen själv om du vet vad du gör. Det är en annorlunda historia när du inte kan upprätthålla frysstemperaturen, för det betyder oftast att det finns problem med kylsystemet. Den federala lagen förbjuder olicensierade personer att betjäna kylsystem.
En av de främsta orsakerna till förbudet har att göra med kylmedlets flyktighet. Även om Freon (även känd som R22 köldmedium) inte längre används eftersom det är ett klorfluorkol som skadar jordens ozonlager, kan vissa äldre system fortfarande använda det. Dessutom kan vissa nuvarande köldmedier, såsom hydrofluorkolväten (HFC), också skada miljön genom att bidra till den globala uppvärmningen.
Vissa fryssystem, särskilt propan, använder ammoniak som kylmedium, vilket är en återgång till de tidiga dagarna med kylsystem. Ammoniak är mycket frätande och orsakar förbränning av ögon och andningsorgan och kan vara dödlig i stora mängder. Det krävs skickliga tekniker och strikta procedurprotokoll för att arbeta på kylsystem utan att släppa några av dessa farliga gaser.
