Аккумулятор холода своими руками: как и из чего делать холодильные кассеты

Предварительные работы

Заправка начинается с подготовки оборудования и сопровождается соблюдением некоторых правил техники безопасности:

1. Отключить холодильник от электропроводящей сети.
2. Нельзя включать аппараты, выделяющие большое количество тепла, и курить в помещении, где проводится процедура.
3. Прибор надо заземлить и изолировать площадь, на которой будет происходить ремонт.
4. После спуска или закачки газа проветрить помещение в течение 15 минут как минимум.
5. Необходимо внимательно изучить инструкцию. Производители указывают, что именно допускается заливать в холодильник. Каждый из агрегатов имеет свои особенности, о которых следует узнать перед началом работы.

Первым делом выявляют место утечки визуальным осмотром или, при необходимости, применив течеискатель. Перед запаиванием спускают фреон вакуумным насосом с трубопровода. После этого место утечки запаивают, но если повреждения велики, такой испаритель подлежит замене.

Необходимое для заправки

Самостоятельная заправка холодильника – дело трудоемкое и небезопасное. Перед началом процесса следует убедиться в наличии всего необходимого для этого:

Фреон. Чтобы выяснить, сколько нужно фреона для заправки холодильника и его наименование, необходимо просмотреть технические данные в паспорте или найти эту информацию на этикетке компрессора. Не стоит экспериментировать и пытаться заправить холодильник чем-то другим, кроме фреона, – это приведет к поломке

При транспортировке баллона следует соблюдать меры предосторожности.

Фильтр-осушитель. Его нужно заменить, если нарушилась герметичность холодильной системы

Иначе там будет скапливаться влага, которая спровоцирует еще одну поломку.

Вакуумно-насосная станция, нагнетательный насос, вакуумный насос. Эти предметы необходимы для проведения опрессовки, вакуумирования охлаждающей системы и заполнения ее фреоном. Покупка вакуумно-насосной станции обойдется дороже, чем вызов мастера по ремонту, поэтому рекомендуется взять ее напрокат.

Клапан Шрадера. С ним создается вакуум и повышенная сила напора. Автомобильный ниппель для этого не приспособлен, вместо клапана Шрадера его использовать нельзя.

Два манометра (красного и синего цвета) и три шланга (желтого, синего и красного цветов). Манометр синего цвета применяется, чтобы контролировать численные показатели атмосфер всасывания, а манометр красного – для контроля показателей атмосфер нагнетания.

Баллон с азотом. С его помощью продувают охладительную систему. При показателях в баллоне выше 6 атм для заправки требуется еще и редуктор, чтобы снизить силу напора до нужных пределов.

Очистка системы

До начала заправки систему очищают от оставшегося в ней фреона.

Для этого фильтр-осушитель зажимают при помощи игольчатого захвата и прокалывают там, где виднеется медь. Чтобы воздух в месте проведения работ не загрязнялся, газ следует стравить через трубку, выведенную на улицу через окно. После систему продувают азотом, чтобы убрать ненужную влагу.

После удаления фреона из устройства устанавливают клапан Шрадера, чтобы закачать новый.

Использование в зависимости от вида сумки

Чтобы выбрать идеальный способ сохранения холода для конкретного случая и решить, как использовать сумки-холодильники разных типов, важно сравнить их основные пользовательские свойства

Подробнее стоит рассмотреть универсальные варианты, которые не привязаны к транспортному средству.

С аккумуляторами холода — для коротких поездок и пеших прогулок Компрессорный мини-холодильник — для длительных поездок Изотермические — для пикника и коротких поездок Термоэлектрическая — для длительных поездок

Сумки-термосы

Учитывая, что представляет собой изотермическая сумка, ее можно использовать и как большой термос: если внутрь загрузить теплые продукты, они долго не остынут. И холодные, и горячие блюда можно взять с собой в такой сумке на загородный пикник, в поезд (если только это не поездка из Москвы во Владивосток), на работу. Упрощенный вариант конструкции – термопакет – имеет очень тонкий теплоизоляционный слой (0,3-0,8 мм). Таким примитивным холодильником правильно пользоваться как сумкой для доставки замороженных продуктов из магазина, но не более того.

Аккумуляторы холода

Если выложить все внутренние поверхности сумки хладоэлементами, она может сохранять холод сутки-двое. Этого хватит для поездки в выходной день или короткого похода. Можно заранее просчитать, сколько нужно аккумуляторов холода для сумки-холодильника, чтобы достичь максимального эффекта. Допустим, глубина внутреннего пространства контейнера – 25 см, ширина и длина – по 30 см, а уложить нужно хладоэлементы размером 9 х 19 х 2 см. В этом случае схема будет такой:

• на дно вдоль одной стенки уместится три хладоэлемента, четвертый – ко второй, а оставшуюся брешь придется закрыть пятым;
• еще пять – под крышку;
• на изоляцию стенок – по три хладоэлемента.

Итого на контейнер объемом 22 л уйдет 22 аккумулятора. Весить они будут не меньше 6 кг. Если планируется носить все это в руках, придется пойти на компромисс: уложить на дно и по бокам по одному хладоэлементу, еще один – под крышку. Очевидные слабые места – стыки блоков изолирующего материала, повреждения, сквозные крепления – тоже лучше прикрыть хладоэлементами. Именно так устроено большинство готовых решений с аккумуляторами холода.

За несколько часов до того, как пользоваться сумкой с аккумуляторами холода, нужно подготовиться и продумать процедуру загрузки. Примерная последовательность действий:

1. Хладоэлементы «зарядить» в морозилке 8-12 часов.
2. Выложить в охлажденную сумку.
3. Сразу же загрузить продукты.
4. Положить несколько хладоэлементов сверху.
5. Плотно закрыть крышку, тщательно проверить герметичность.

Перед тем как пользоваться аккумулятором холода для охлаждения вакцины или лекарства, нужно выяснить правила хранения препарата. Если в инструкции написано «не замораживать», нельзя класть хладоэлементы прямо из морозилки. Понадобится выдержать их пару часов в холодильнике, пока при встряхивании емкости не станет слышен плеск жидкости внутри.

Термоэлектрические мини-холодильники

Красивые и «умные» холодильники на элементах Пельтье – интересная альтернатива сумкам-термосам. Важный плюс термоэлектрических приборов – возможность подогрева (в некоторых моделях – до 70 °C). Можно достать холодные продукты, а потом разогреть приготовленные блюда в той же камере.

Однако у этих высокотехнологичных изделий есть несколько серьезных минусов:

• мощность охлаждения низкая: если часто открывать крышку, содержимое нагреется;
• поддерживаемая температура обычно выше 0 °C;
• при автономном использовании к весу контейнера прибавляется масса элементов питания.

Термоэлектрическая модель подойдет тем, кто пользуется сумкой-холодильником как минимум несколько раз в год. Для редких поездок на пикник уместной будет простая и легкая изотермическая сумка.

Порядок заправки холодильника в домашних условиях

Перед проведением работ вентили на манометрах поставьте в положение “Закрыто”. Далее:

1. Синий шланг подключите к трубке для заправки системы. Примените для этого штуцер.
2. Желтый шланг зафиксируйте на баллоне с фреоном.
3. Красный шланг присоедините к клапану Шрадера.
4. Плавно откройте клапан на синем манометре и заполните систему фреоном из баллона. Нагнетатель должен доходить до показателя 0,4–0,5 атм. После этого перекройте оба вентиля.
5. Включите компрессор на полминуты или чуть больше, а затем выключите.
6. Открепите желтую трубку от баллона, на ее место присоедините вакуумный насос.
7. Включайте насос после того, как будет закручен вентиль синего цвета до упора на трубопроводе. Насос следует держать включенным 9–10 минут, больше не требуется.
8. Уберите желтый шланг от насоса и подключите к баллону с фреоном. Отключите желтую трубку от коллектора. На 1-2 сантиметра отведите ее в сторону, чтобы из системы вышел лишний воздух. Потом откройте клапан.
9. Подключите желтый шланг обратно, откройте синий вентиль. Агрегат начнет заправляться. По достижении нужного значения вентиль перекройте.
10. Включите компрессор, наблюдая за манометром. Если отклонений от нужной силы напора в атмосферах нет, перегните трубки.
11. Перегнутые трубки запаяйте во избежание утечки.

Как сделать аккумулятор холода для термосумки

Для изготовления хладогенератора потребуется минимум веществ и предметов. В качестве хладагента можно использовать один из компонентов:

• Хлорид натрия;
• спирт изопропиловый;
• карбоксиметилцеллюлоза;
• желатин;
• глицерин;
• клей обойный.

Приготовление водно-солевого раствора займет минимум времени. Хлорид натрия растворяется в небольшом количестве воды. Добавлять столько кристаллов, сколько сможет раствориться.

Затем смесь разбавляется водой и замораживается в пластиковых контейнерах или бутылках.Почему необходимо большое количество соли – ответ на вопрос в дальнейшем описании.

Выбор и примеры моделей

• конструкция;
• состав наполнителя;
• объём.

Практически все аккумуляторы холода промышленного изготовления имеют неограниченный срок годности. Конечно, при соблюдении правил их хранения, когда они не используются. Многие производители подобных моделей гарантируют безопасность материалов, из которых они изготовлены, а также и безвредность для окружающей среды.

Давайте, кратко рассмотрим некоторые распространённые на рынке модели.

• Это аккумулятор холода российского производства, имеющий гелевый наполнитель. Способен поддерживать температуру в термоконтейнере около 0 градусов в течение нескольких суток. Среди плюсов можно назвать корпус этого устройства. Он изготовлен из поливинилхлорида высокого давления, что обеспечивает его стойкость к ударам и падению.
• Ezetil Ice Akku. Этот аккумулятор холода импортного производства. Среди особенностей стоит выделить малую толщину, что экономит пространство в термосумке. Кроме того, эту модель отличает широкий диапазон поддерживаемых температур. С её помощью можно поддерживать температуру от минус 25 до плюс 55 по Цельсию в течение суток;
• Ezetil Soft Ice. Аккумулятор холода с гелевым наполнителем того же производителя. Может использоваться как для создания холода, так и тепла в термосумке. В первом случае он выдерживается в холодильнике несколько часов, а во втором ─ в кипятке несколько минут. Эти модели хорошо поддерживают температуру в термоконтейнере на протяжении первых 10─15 часов;
• Арктика. Это продукция российского производителя. В основу этих аккумуляторов холода положен солевой раствор, который помещён в пластиковый корпус. Среди плюсов стоит отметить быструю подготовку устройства к работе. То есть, быструю заморозку.
• Green Glade. Это китайский аккумулятор холода на гелевой основе. Привлекает, прежде всего, стоимость, которая лежит в пределах 200─300 рублей. Однако полиэтиленовый пакет, в котором находится гель, легко повредить;
• Аккумуляторы холода, выпускаемые под этим брендом, хорошо обеспечивают нужную температуру продуктов в течение длительного периода времени.

Ezetil Soft Ice

Ezetil Ice Akku

Freezpack

Арктика

Eva

Green Glade

Принцип работы

Разберём подробнее, как работает сумка-холодильник. Простые термосумки удерживают холод исключительно за счёт свойств слоя теплоизоляции, препятствующей теплообмену с внешней средой. Если такую сумку не открывать слишком часто, то продукты, положенные внутрь неё, останутся охлаждёнными на протяжении примерно трёх часов. Конечно, это время зависит от качества материалов изделия, а также качества его сборки и может отличаться у разных моделей. Кроме того, на данный параметр влияет температура окружающей среды.

Принцип работы термосумки с аккумулятором холода, в общем-то, такой же, но благодаря использованию этого аккумулятора такое изделие держит холод значительно дольше. Хорошая модель может сохранять продукты в охлаждённом состоянии до 24 часов. Сам аккумулятор холода представляет собой плоский резервуар, наполненный специальным раствором или гелем. Его предварительно выдерживают несколько часов в камере глубокой заморозки стационарного холодильника, после чего укладывают в термосумку. Там аккумулятор постепенно отдаёт накопленный холод, поддерживая, таким образом, низкую температуру внутри термосумки.

Переносные автомобильные мини-холодильники, как правило, могут работать как от автомобильного прикуривателя, так и от обычной электросети. Они самостоятельно вырабатывают холод, поэтому могут постоянно поддерживать нужный температурный режим. Будучи отключёнными от электропитания, они способны длительное время удерживать помещённые внутрь продукты в охлаждённом состоянии, т.к. обладают хорошей термоизоляцией. По сравнению с термосумками, такая техника довольно громоздкая и тяжёлая, однако если сравнивать её со стационарными аппаратами, то автохолодильники весьма компактны (объём примерно 25-30 литров) и обладают маленьким весом (обычно 4-5 кг).

Выбор и использование альтернативных аккумуляторов холода

Выбор зависит от частоты использования, длительности поездок, объема термосумки и перевозимых продуктов. Если необходимо довезти заморозку до дачи или места отдыха, можно обойтись самодельной сумкой и аккумулятором. Использовать хладагент, сделанный своими руками можно неограниченное количество раз, главное хранить его в морозилке после использования.

После каждого использования нужно очищать накопитель от конденсата, который часто приводит к загрязнению поверхности емкости.

Аккумуляторы холода заводского производства более удобны и компактнее самодельных аналогов. Если ваши путешествия носят регулярный характер, то лучше приобрести сумку с комплектом контейнеров хладагентов. Производители рассчитывают количество необходимых аккумуляторов холода на объем изотермической сумки.

Перед каждым новым применением аккумулятор нужно промывать обычной водой, а после высыхания помещать в морозильную камеру.

Главное, не перегружайте термосумку, продукты должны находиться на небольшом расстоянии друг от друга, чтобы аккумулятор мог поместиться между упаковками и не используйте контейнеры с механическими повреждениями.

При соблюдении нехитрых правил хладагент можно эксплуатировать неограниченный период времени.

Изотермической сумкой с аккумуляторами холода, при аккуратном обращении, вы будете пользоваться долгое время, она обеспечит вас прохладными напитками и свежими продуктами в самый жаркий летний день.

Краткая история открытия и обоснование физики работы

В основе работы элемента Пельтье находится физический принцип прохождения тока через две соприкасающиеся пластины, изготовленные из материалов с различными уровнями энергии тока прохождения, или другими словами — полупроводниками отличающихся типов. В месте их соединения будет наблюдаться нагрев при подаче тока в одну сторону, и понижение температуры при движении его в обратную.

Открыт эффект был еще в 18 веке Жан-Шарлем Пельтье, который получил его случайно, соединив контакты из висмута и сурьмы от источника тока. Капля воды, находящаяся в точке соприкосновения, превратилась в лед, что и вызвало интерес исследователя. Практическое применение открытие не получило по причине слабой распространенности электротехники в указанный период времени. Вспомнили о нем уже позднее, в век развития микроэлектроники, компонентам которой нужно было миниатюрное охлаждение, желательно без жидкостей и подвижных частей (насосов, вентиляторов и прочих).

Продаваемые сборки элементов Пельтье:

Элемент Пельтье можно создать не только из полупроводников. Но, к сожалению, эффект от использования различных проводящих металлов будет ниже, и практически полностью потеряется за счёт нагревания их в месте соприкосновения и общей теплопроводности материала.

Внутреннее устройство элемента Пельтье:

В общем виде конструкция выглядит как набор электродов кубической формы, изготовленных из полупроводников n- и p-типа. Каждый из них соединен с противоположными проводящими контактами, а все указанные пары соединены между собой последовательно. Причем расположение элементов выполняется так, чтобы связующие металлы между сборками полупроводников одного типа, соприкасались с первой стороной устройства в общем, а второго с противоположной. Сами p- и n- кубы зачастую изготавливаются из теллурида висмута и сплава кремния с германием. Соединительные контакты обычно из меди, алюминия или железа. Здесь главное требование — хорошая теплопроводность. Количество же пар в одной конструкции не ограничивается, и чем их больше, тем эффективнее работает элемент Пельтье. При подаче напряжения на сборку одна ее сторона нагревается, вторая охлаждается.

Принципиальная схема соединений в элементе Пельтье:

Годом нахождения обратного эффекта, выражающегося в выработке тока при охлаждении и нагреве соединенных проводников из разных металлов, принято считать 1821. Открытие было сделано Т. И. Зеебеком, который уже на следующий год опубликовал его в статье, предназначенной для Прусской академии наук, с названием «К вопросу о магнитной поляризации некоторых металлов и руд, возникающей в условиях разности температур».

Хотя согласно его работе, система генерации действует не только при использовании полупроводников, с ними ее КПД намного выше.

Элемент Пельтье, предназначенный целям генерации тока:

Что такое аккумулятор холода

Система состоит из активного вещества — специального раствора карбоксиметилцеллюлозы. Перед использованием, раствор охлаждают до нужной температуры. Термосумка холодильник, где применяются аккумуляторы холода, превратилась в постоянного спутника любителей туристических походов. В ней можно длительный период времени хранить продукты, охлаждать газированные напитки.

Устройство комплектуются пакетами, сделанными из высокопрочной пластмассы, в которых содержится раствор карбоксиметилцеллюлозы. Например, аккумулятор холода для термосумки, куда входит силиконовый наполнитель. Он свободно поддерживает температуру (0–5 градусов), ориентировочно 48 часов. Пользоваться переносным холодильником, оборудованным таким устройством, довольно легко.

Чтобы начать использовать такой аппарат, его сначала выдерживают в морозилке, пока не заморозится наполнитель. В замороженном виде наполнитель помещают в термическую сумку совместно с необходимыми продуктами. Прибор начнет отбирать тепло, сохранять нужное значение температуры.

Как пользоваться аккумулятором холода, после окончания заморозки «хладоэлемента»? Сначала его промывают чистой водой, затем, чтобы вновь зарядить, отправляют в морозилку. Большие системы холода выпускаются только из материалов, отвечающих требованиям экологии. В них отсутствуют токсичные вещества, поэтому хранить продукты в этих сумках неопасно.

Если термосумка не будет использоваться длительное время, она должна храниться в любом прохладном месте, куда невозможно попасть прямым солнечным лучам. При правильном хранении, переносным холодильником с аккумулятором, становится, возможно, пользоваться длительный период времени.

Для термосумки большого объёма, используют несколько аппаратов. Один опускают вниз, другие изделия располагают между продуктами, последний укладывают на сверху.

Нашли применение подобные устройства также в домашних холодильниках. Благодаря им, холодильная камера сохраняет постоянную температуру. Компрессор начинает реже включаться. Заморозка становится сильнее. При неожиданном отключении электричества, продукты не успевают испортиться, такой заморозки хватает на 24 часа.

Не существует изотермической камеры, способной работать без установки такого аккумулятора. Только после покупки мороженого, становится понятно, насколько хватает такой заморозки. В жаркую погоду мороженое не тает, долгое время остается сильно замороженным.

Такие термосумки стали не заменимыми в медицинской отрасли. В них перевозят:

• Плазму крови.
• Медицинские препараты.
• Биологический материал.

Гелевый аккумулятор для термосумки

Чтобы хранить продукты питания долгое время, используют специальные переносные холодильники, которые помогают поддерживать желаемую температуру в течение многих часов. Безупречным вариантом для хранения еды считается приобретение такой изотермической сумки и использование охлаждающего элемента для сумки-холодильника. Понадобится дополнительно приобрести аккумулятор для сохранения низкой температуры.

Этот вариант накопителя холода нередко применяется в авто. Он имеет много преимуществ для автомобилистов. Основной плюс в том, что гелевый наполнитель не выливается из пластмассового контейнера при его повреждении и отлично держит температуру.

Холодильный элемент для термосумки представляет собой мешок или контейнер маленького объема или же пластмассовый короб, внутри которого есть особое вещество с высокой проводимостью, способное поддерживать стабильную температуру. Гелевые накопители могут как понижать, так и увеличивать температуру в контейнере. Это безвредные и действенные холодные аккумуляторы.

Использование этих средств играет роль в тех случаях, когда человек каждый день раскрывает термосумку в жаркую погоду, то есть запускает конкретное число теплого воздуха, что может быстро поменять внутренний локальный климат емкости. Если использовать ту же систему с охладителем, негативный эффект бессчетных открываний будет снижен.

Применение этих устройств простое. Перед тем как ставить аккумулятор в термосумку, его сначала нужно оставлять на несколько часов в морозильнике простого холодильника (вы сможете оставить его на ночь перед поездкой). Впоследствии хладоэлемент повышает время, в течение которого в сумке-холодильнике будет оставаться нужная температура.

Накопитель холода своими руками

При рассмотрении только охлаждающих вариантов, то эти устройства можно изготовить своими руками. Простейшей самоделкой выступает пластиковая бутылка – ее наполняют чистой водой и укладывают в морозильник на 2-3 часа. Подобного аккумулятора хватает, чтобы довезти продукты до дачи, но КПД возможно повысить путем изменения наполнителя (хладагента).

Качественный теплообменник по задуманным параметрам в домашних условиях сделать не выйдет, так как при изготовлении нужно проводить сложные расчеты и учитывать физику переходных процессов. Для бытового использования может быть достаточно и простейших рецептов на основе соли и других загустителей для воды, к примеру – обойного клея. Они мало изменят характеристики водной основы, но увеличат длительность сохранения продуктов.

Поваренная соль (хлорид натрия)

Чтобы получить простейший вариант смеси добавляют в 1 литр воды 400 г поваренной соли. Чтобы хлорид натрия лучше растворился – жидкость нужно подогреть. Полученный раствор разливают в пластиковые контейнеры – бутылки, прочные пакеты, паки из-под соков. Перед применением нужно просто заморозить сосуд. Эта разновидность аккумулятора холода позволит сохранить продукты в термоизолированном боксе на 12-14 часов при температуре около -20˚С.

Глауберова соль

Для обеспечения температурного режима около -10˚С, подготавливают состав на основе глауберовой соли. Раствор можно получить при смешении 200 г сухого компонента с 1 л воды. Для большего сгущения массы возможно дополнить смесь обойным клеем, но его необходимо не более 10 г. Перед применением солевой аккумулятор холода для термосумки замораживают в течение 5-8 часов.

Клей для обоев

Кроме солевых вариантов можно использовать раствор на основе обойного клея. Для приготовления разбавляют 40 г сухого клея в 1 л воды. Смесь должна иметь гелеобразную структуру. Для применения ее заливают в пластиковые контейнеры и замораживают. Характеристики этой самоделки приближают показатели температуры в термоизолированном контейнере к бытовому холодильнику – 12-13 часов держится на уровне 0˚С.

Для справки!

Клеевой раствор в аккумуляторах можно заменить клейстером или раствором крахмала – различия в показателях будут незначительны.