Pernahkah anda merasa penasaran tentang bagaimana cara kerja kulkas di rumah? Kulkas yang telah menjadi bagian integral di setiap rumah tangga tersebut bekerja berdasarkan beberapa prinsip ilmiah yang sederhana dan menarik. 

Artikel ini akan menguraikan pengoperasian lemari es modern yang dimulai dari model dasar kulkas bersamaan dengan rahasia dibalik efisiensi energi yang tinggi.
Pada dasarnya cara kerja kulkas sebenarnya sederhana, cukup dengan mengeluarkan fluida kerja dingin terus menerus disekitar benda yang akan didinginkan. Mari lihat bagaimana aliran fluida kerja dingin yang terus-menerus ini dapat dilakukan di dalam kulkas. Perangkat sederhana yang disebut alat ekspansi atau short link device adalah komponen kulkas yang paling penting, tabung kapiler digunakan sebagai alat ekspansi. Fluida kerja dingin diproduksi dengan menggunakan fenomena throttling, refrigerant harus berada dalam keadaan cair dan dibawah tekanan tinggi untuk throttling yang efektif dan inlet. Alat ekspansi adalah obstruksi pada aliran sehingga penurunan tekanan yang tinggi terjadi saat fluida mengalir melewatinya, saat tekanan turun titik didih fluida turun. Dengan demikian refrigerant kemudian menguap, energi yang dibutuhkan untuk penguapan tersebut berasal dari zat pendingin sehingga temperaturnya turun. Jika anda memeriksa suhu di alat ekspansi maka Anda pasti akan menyadari penurunan suhu ini, harap diingat bahwa hanya sebagian kecil refrigerant saja yang diuapkan. Ini adalah salah satu properti penting dari fluida kerja pendinginan harus bisa mengubah fase sambil memvariasikan tekanan dibawah suhu normal. 

Langkah selanjutnya dari sistem kerja kulkasi yaitu melewatkan fluida dingin ini di atas barang yang harus didinginkan. Selama proses penyerapan panas zat pendingin selanjutnya menguap dan berubah menjadi uap murni karena ada perubahan fasa selama proses ini suhu refrigerant tidak meningkat penukar panas ini disebut evaporator. Dengan bantuan sirkulasi cerdas yang ada di dalam kulkas yang menggunakan kipas evaporator, kulkas dapat mempertahankan tingkat suhu yang berbeda jadi kita berhasil membuat efek pendinginan yang dibutuhkan. 

Jika kita bisa membuat refrigerant bertekanan rendah ini ke keadaan sebelum throttling yaitu fluida bertekanan tinggi kita akan bisa mengulangi proses ini lagi. Jadi langkah pertama adalah menaikkan tekanan, kompresor digunakan untuk tujuan ini. Kompresor akan menaikkan kembali tekanan ke nilai awalnya, Anda bisa lihat bahwa yang digunakan adalah kompresor tipe reciprocating. Namun karena ini adalah proses pengompres gas bersamaan dengan menekannya maka temperaturnya juga akan meningkat, hal ini tidak bisa terhindarkan. Kini jenis zat pendinginnya adalah uap bertekanan tinggi, berikut adalah alat penukar panas lainnya untuk mengkonversi gas menjadi tahap fluida.

Penukar panas ini dipasang di luar kulkas, dengan demikian ia akan membebaskan panas ke sekelilingnya. Uap akan diubah menjadi fluida dan suhu akan mencapai tingkat normal. Penukar panas ini dikenal sebagai kondensor. Kini zat pendingin kembali ke keadaan awal sehingga bisa diumpankan ke alat ekspansi lainnya, hanya dengan mengulangi siklus ini berulang-ulang kita akan bisa mencapai efek pendinginan yang kontinyu. Siklus ini lebih khusus disebut siklus kompresi uap, sekarang pertanyaannya pentingnya bagaimana cara membandingkan kinerja kulkas yang berbeda? istilah yang disebut koefisien kinerja akan membantu anda dalam masalah ini. Kinerja output dibagi dengan input sehingga koefisiensi kinerja dapat dengan mudah didefinisikan sebagai berikut ini. 


Ini adalah kulkas paling biasa yang mungkin ada, teorinya kulkas ini akan bekerja dengan baik namun dalam prakteknya akan menghadapi banyak masalah mari kita lihat apa saja masalahnya dan bagaimana cara mengatasinya. Salah satu isi utamanya adalah embun beku yang muncul di kompartemen Freezer. Udara yang beredar memiliki kadar air di dalamnya jadi saat udara bersentuhan dengan coil evaporator yang dingin udara akan mengembun dan membentuk embun beku di sekitar coil, Lapisan es macam ini akan mencegah perpindahan panas lebih lanjut dan kulkas menjadi tidak efisien sepanjang waktu. Salah satu cara terbaik untuk mengatasi masalah ini adalah dengan segera menghilangkan embun beku dengan bantuan elemen pemanas, inilah sebabnya mengapa bisa ada panci dan kondensat air di bagian bawah kulkas Anda. Apalagi di kulkas modern tidak akan bisa didapati sirip kondensor di bagian belakang kulkas sebagai gantinya digunakanlah pengaturan kondensor kompak, pengaturan kompak ini dibantu oleh kipas pendingin dan tujuan penolakan panas yang sama juga bisa dicapai. Udara panas yang dikeluarkan oleh kipas angin dapat digunakan secara efektif untuk menguapkan kondensat air yang terbentuk selama pencairan bunga es. Kulkas yang diperbaiki terlihat seperti ini, distribusi suhu yang menarik di berbagai bagian kulkas diilustrasikan di sini, penurunan suhu di tabung kapiler juga digambarkan dengan jelas di sini.

Anda bisa melihat dua garis pendingin di luar kulkas, fluida dingin dialirkan dari tabung kapiler coil evaporator dan yang lainnya adalah garis keluaran uap dari evaporator. Namun jika Anda memeriksa kulkas di rumah, Anda hanya bisa melihat satu garis di bagian luar. Mengapa demikian? bagian paling penting dari kulkas adalah tabung kapiler yang bukan berbentuk alat seperti per, tabung ini bisa saja berbentuk tabung panjang dan lurus seperti yang ditunjukkan. Variasi temperatur pada tabung kapiler lurus digambarkan di sini, Anda hanya melihat satu garis di kulkas rumah anda karena tabung kapiler lurus ini bekerja didalam coil keluaran evaporator. Teknik sederhana ini memiliki kelebihan, kita tahu bahwa temperatur refrigerant tidak naik selama proses penyerapan panas pada evaporator. Hanya fasenya saja yang berubah, ini berarti bahwa jika kita membiarkan tabung kapiler bersentuhan dengan garis keluaran evaporator maka akan menurunkan temperatur refrigerant tabung kapiler dengan tingkat yang tinggi.

Pada dasarnya hal tersebut akan menyebabkan penurunan suhu yang lebih besar di tabung kapiler sehingga menciptakan efek pendinginan yang lebih baik, di sisi lain coil keluaran evaporator menyerap panas. Proses ini memastikan bahwa zat pendingin di jalur keluaran evaporator telah berubah menjadi uap murni ini bagus untuk kompresor yang dirancang hanya untuk menangani uap murni. Pengering filter digunakan untuk menghilangkan kelembaban pada refrigerant yang mungkin terjebak dalam pengoperasian kompresor. 

Mari sekarang kita lihat inovasi terbaru pada kulkas yang telah mengubahnya menjadi lemari es modern. Kompresor inverter digital, kompresor adalah jantungnya kulkas dan merupakan perangkat yang memberi kehidupan keseluruhan sistem. Anda mungkin telah memperhatikan bahwa kompresor di kulkas tua bisa aktif atau pun tidak aktif, hal tersebut adalah teknologi kecepatan tunggal. Apabila suhu dalam kulkas mencapai tingkat optimum kompresor akan dinonaktifkan, apabila suhu di atas batas tertentu kompresor akan diaktifkan. Jadi anda kini tahu bahwa kontrol suhu di dalam kulkas tidak mulus, selain itu variasi kecepatan tiba-tiba dari kompresor akan menyebabkan masalah daya tahan terhadap komponen kompresor. Dengan bantuan kompresor inverter digital, kecepatan kompresor variabel mungkin terjadi. Dengan demikian kontrol suhu evaporator yang halus dan efisien dapat dicapai, di sini daya AC diubah menjadi daya DC dengan menggunakan pengontrol atau controller. Pengontrol kemudian mensupply tenaga listrik dalam frekuensi variabel untuk mengendalikan kecepatan motor secara akurat. Motor yang paling umum digunakan dalam teknologi ini adalah BLDC. Kompresor inverter digital mengonsumsi energi setidaknya 40% lebih sedikit dibandingkan kompresor kecepatan tunggal.