Hoe een koelkast werkt

1. Hoe Werkt een Koelkast?

Een koelkast werkt door middel van de dampcompressiekoelcyclus, die warmte uit het interieur van het apparaat verwijdert en naar de omgeving overbrengt. Door warmte effectief naar buiten te verplaatsen, koelt de ruimte binnenin af. Dit proces is gebaseerd op de principes van thermodynamica en de eigenschappen van koelmiddelen om warmte efficiënt over te dragen binnen het systeem.

1. Schema's van Koelkastindelingen

Om de overgang van theoretische diagrammen naar de koelkast in jouw huis makkelijker te maken, vind je hier drie schema’s van gangbare koelkastindelingen. Klik op elk diagram om een vergrote weergave te zien.

!

De klassieke boven-vriezer koelkast

!

De volgende evolutie: de Side-by-Side koelkast. Sommige modellen hebben dubbele verdampers.

!

De Franse-deur koelkast, veel voorkomend bij luxere modellen; vaak met twee verdampers. Andere indelingen, vooral Side-by-Side modellen, kunnen ook dubbele verdampers hebben.

1. De Belangrijkste Componenten van de Koelcyclus

De koelcyclus bestaat uit vier hoofdcomponenten: de compressor, de condensor, het expansieventiel of capillair en de verdamper. Elk van deze componenten beïnvloedt de druk en fase (vloeibaar of gasvormig) van het koelmiddel, zodat warmte binnenin wordt geabsorbeerd en naar buiten wordt afgevoerd. In de bovenstaande schema’s kun je deze componenten terugvinden in verschillende typen koelkasten. Ze werken allemaal volgens dezelfde principes die hieronder worden uitgelegd.

1. Diagram van de Koelcyclus

!

1. Compressie

• De cyclus begint bij de compressor, een pomp die wordt aangedreven door een elektromotor.
• De compressor comprimeert het koelmiddelgas, waardoor de temperatuur en druk stijgen.

1. Warmteafgifte

• Het hete, hogedrukgas verlaat de compressor en stroomt naar de condensor, een reeks spoelen of buizen aan de achterkant of onderkant van de koelkast.
• De condensor voert warmte af naar de omgevingslucht, waarbij een ventilator lucht over de condensorbuizen blaast.
• Terwijl het koelmiddel afkoelt, condenseert het en verandert het in een warme vloeistof onder hoge druk.

1. Expansie

• De vloeibare koelmiddelstroom gaat door een capillair buisje dat de doorstroming beperkt.
• Hierdoor verliest het koelmiddel druk terwijl het door de capillaire buis stroomt.
• Bij de overgang naar de verdamper zet het koelmiddel gedeeltelijk uit en verdampt deels.
• Dit verdampingsproces onttrekt warmte aan het resterende vloeibare koelmiddel, waardoor het mengsel van gas en vloeistof koud wordt.
• Onze diagrammen tonen een expansieventiel, maar een capillair buisje werkt op een vergelijkbare manier.

1. Het Koelen van het Interieur

• Het koude, lage-drukmengsel van gas en vloeistof stroomt door de verdamper, een reeks spoelen binnen in de koelkast of vriezer.
• Het koelmiddel verdampt volledig en absorbeert daarbij warmte uit de lucht in de koelkast, waardoor deze afkoelt.
• De verdamperventilator circuleert de lucht in de koelkast, zodat deze langs de koude verdamper stroomt en de temperatuur verlaagt.
• Dit proces gaat door totdat de gewenste temperatuur is bereikt, waarna de compressor wordt uitgeschakeld en het koelproces stopt.

1. Terugkeer naar de Compressor

• Het koelmiddel, nu volledig in gasvorm en op lage druk, keert terug naar de compressor, waar de cyclus opnieuw begint.

1. Temperatuurregeling

• De temperatuur van de koelkast wordt geregeld door een feedbacksysteem met sensoren en thermostaten.
• Als de temperatuur boven een bepaalde drempel stijgt, schakelt de thermostaat de compressor in om de koelcyclus te starten.
• Zodra de gewenste temperatuur is bereikt, schakelt de thermostaat de compressor uit en stopt het koelen.

1. Een Handige Analogie

Je kunt het koelmiddel vergelijken met een spons voor warmte. Een samengeknepen (gecomprimeerde) spons wordt ondergedompeld in een waterbak (de binnenkant van de koelkast). Wanneer je de spons loslaat (expansie), neemt deze water (warmte) op uit de bak. Vervolgens knijp je de spons uit (compressie) en laat je het water eruit lopen. Door dit proces steeds te herhalen, kun je veel water uit de bak verwijderen.

Een andere vergelijking is zweten bij mensen. Ons lichaam gebruikt een faseverandering (het verdampen van zweet) om af te koelen. De verdamping onttrekt warmte aan de huid, waardoor je afkoelt. Bij droge lucht verdampt zweet sneller en voelt de verkoeling sterker aan. Bij vochtige lucht verdampt zweet minder goed, waardoor je je warm en klam voelt.

1. Meer over Koelmiddelen

Goede koelmiddelen hebben een laag kookpunt, zodat ze warmte kunnen opnemen door te verdampen, zelfs in een koude omgeving zoals een koelkast. Ze hebben ook een hoog kritisch punt (de hoogste temperatuur waarbij ze zowel in vloeibare als gasvormige toestand kunnen bestaan) en een hoge latente warmte (de hoeveelheid warmte die ze kunnen opnemen of afgeven bij een faseverandering). Verder hebben ze een lage viscositeit (om gemakkelijk door het systeem te kunnen stromen) en een hoge dichtheid (om zoveel mogelijk energie op te slaan). Daarnaast moeten ze veilig, kostenefficiënt en milieuvriendelijk zijn.

1. Te Lang; Niet Gelezen

Een koelkast werkt volgens de principes van thermodynamica door een koelmiddel door een cyclus van leidingen te pompen. Dit koelmiddel absorbeert warmte binnenin de koelkast en voert die af naar buiten.