Külmkapp

Külmkapp ehk külmik on külmuti, mida kasutatakse toiduainete hoidmiseks ja säilitamiseks madalal temperatuuril.^[1]

Külmkappide alaliigid on kombineeritud külmikud ja sügavkülmikud. Kombineeritud külmikutes on väheldane sügavkülmkamber (jääkamber) külmkambri all või kohal.

Püsivalt madala temperatuuri hoidmiseks eemaldatakse (sügav)külmkambrist üleliigne soojus. Seda on võimalik teha mitmel põhimõttel, kuid olmekülmikutes on üldiselt kasutusel aurukompressoriga jahutusseadmed ehk aurukompressorkülmutid. Seda tüüpi seadmeid hakati tootma juba 1930. aastail.

Külmkambri jahutamiseks kantakse sealt soojust välja niisuguse vedeliku abil, mis aurustub juba väga madalal temperatuuril. Seda ainet, mille vahendusel soojus üle kandub, nimetatakse külmutusagensiks ehk külmaaineks. Aurukompressorkülmutis aurustab külmaainena toimivat vedelikku soojus, mis tuleb külmkambri õhust, selle tulemusena temperatuur kambris langeb.

Külmaainena kasutatakse mõnikord isobutaani; see asendab alates 1994. aastast keskkonnaohtlikke külmaaineid, sealhulgas freooni. Isobutaan aurustub normaalrõhul (760 mm Hg) –11,7 ºC juures: Rõhu alandamisel, s.t alarõhu tekitamisel alaneb ühtlasi aurustumistemperatuur (näiteks 400 mm Hg korral umbes 30 miinuskraadini). Isobutaan on tuleohtlik, kuid selle kogus on külmikus väga väike – 15–70 g.

Igas kompressioonkülmutis on kompressor (kokku ehitatud elektriajamiga), jahuti (kondensaator), drosselventiil ja aurusti. Elektrimootoriga käitatav kompressor paneb külmaaine seadmes ringlema. Külmaaine saabub kompressorisse külmkambris paiknevast aurustist. Kompressor surub külmaaine auru kokku sedavõrd, et selle temperatuur tõuseb umbes +50 kraadini (kompressori käitamiseks antav elektrienergia muundub siin soojuseks). Kokkusurutud aur läbib jahuti (kondensaatori), milleks on mitmemeetrine siugtoru kapi tagaseinal, väljaspool külmkambrit. Jahutis külmaaine kondenseerub (muutub vedelikuks), andes seejuures ümbritsevasse ruumi ära külmkambrist eemaldatud ja kompressorist saadud soojuse ning torust väljub vedelik, mis on jahtunud 15–20 kraadi võrra. See vedelik surutakse läbi drosselventiili – pika peenikese toru. Drosselist külmkambri jämedamasse aurustitorusse väljumisel vedeliku rõhk järsult alaneb, mille tulemusena toimub osaline aurustumine. Lõplikult aurustub külmutusvedelik aurustis soojuse arvel, mis tuleb külmkambrist läbi aurusti soojusvahetuspinna.

Jääkambriga külmiku aurusti on kaheosaline, kusjuures suurem osa aurustipinnast paikneb sügavkülma poolel.

Külmiku iseloomulik element on termoregulaator ehk temperatuurirelee (termostaat), mis hoiab temperatuuri külmikus etteantud piires. Termostaat koosneb aurusti lähedal asetsevast temperatuuritajurist, kapillaartorust, lõõtsikust ja reguleerimisnupuga lülitusseadisest, mis omakorda koosneb elektrikontaktidest ja temperatuuri seadelülist. Termostaat lülitab kompressori välja, kui külmiku sisetemperatuur on alanenud 0..7 kraadini (olenevalt regulaatori asendist ja kapi tüübist). Sügavkülmiku kompressor lülitatakse välja 16...20 miinuskraadi juures.

Kombineeritud külmikul võib olla kummagi kambri jaoks eraldi kompressor ja termoregulaator. Niisugune kahe regulaatoriga külmkapp on eriti kohane paigutamiseks köetavasse ruumi, kus ainuüksi külmkambri termostaat ei suuda sügavkülmaosa temperatuuri küllalt madalal hoida. Termostaat võib lülitada ka väikest ventilaatorit, mis aurusti juurest külma õhku puhudes tagab ühtlase temperatuuri kogu kambri mahus.

Elektrooniline juhtimissüsteem reguleerib jahutust ja külmutust kapi eri osades temperatuuriandurite abil. Sulatamist mittevajavas (No-Frost, Frost-Free) jääkambrist eemaldub niiskus koos ventilaatori abil ringlema pandud õhuga. Kallitel kappidel on moodulid, et lülitada kapp nutikodu süsteemi ja juhtida kapi režiime näiteks mobiiltelefoni teel.

Külmikuid toodetakse kasutamiseks erisugustes keskkonnatingimustes, millele vastavalt jagunevad kapid mitmesse kliimaklassi. See klass määrab kindlaks ümbrustemperatuuride vahemiku, milles külmik võib kestvalt normaalselt töötada:

SN (subnormal) – kasutamiseks ümbrustemperatuuri vahemikus 10–32 ºC;
N (normal) – vahemikus 16–32 ºC, kasutamiseks eluruumis (harilikult köögis);
ST (subtropical) – vahemikus 18–32 ºC;
T (tropical) – vahemikus 18–43 ºC.

Kõige laiemalt kasutatakse N-kliimaklassi külmikuid. Kui ümbrustemperatuur ületab neile ettenähtud piiri (32 ºC), pole külmuti enam suuteline kapist piisaval määral soojust väliskeskkonda viima, mille tagajärjel temperatuur külmkambris tõuseb. Juhul kui temperatuur külmikut ümbritsevas ruumis on püsivalt madalam kui 16 kraadi, tekib külmutusseadmel raskusi külmaaine temperatuuri hoidmisega tasemel −18 ºC. Seepärast on mitteköetavas ruumis (nt keldris) otstarbekas kasutada SN-klassi külmkappi.

Kapi paigalduskoha valikul on kasulik meeles pidada, et kõrgema ümbrustemperatuuri korral tarbib külmkapp rohkem elektrit, sest kompressor lülitub sagedamini tööle.

Kuna külmik on pidevalt elektrivõrku ühendatud, moodustab aastane elektrikulu üldisest kodutarbimusest keskmiselt 5–8%, sügavkülmikul isegi kuni 15%. Energiatarvet iseloomustavad energiaklassid (vt Energiamärgis).

Praegusajal toodetavad külmikud kuuluvad kõik A-klassi, mille sees eristatakse omakorda klasse tähisega A+, A++ ja A+++. Viimased on eriti energiasäästlikud (võivad tarbida aastas isegi alla 200 kWh).

Tähis	Temperatuur	Kasutamine
	< 0 °C	Toiduainete hoidmiseks (lühiajaliseks säilitamiseks)
*	≤ −6 °C	Toiduainete külmutatult säilitamiseks lühiajaliselt (umbes nädal)
**	≤ −12 °C	Toiduainete säilitamiseks (paar nädalat)
***	≤ −18 °C	Toiduainete pikaajaliseks säilitamiseks (mitu kuud, olenevalt muidugi toiduaine liigist)
****	< −18 °C, enamasti −24 °C	Toiduainete pikaajaliseks säilitamiseks (kuni aasta)

Nelja tärniga külmikutel on võimas külmuti, mis on suuteline toiduaineid sügavkülmutama võrdlemisi suures koguses ja nii kiiresti, et toiduainest ei jõua niiskust märkimisväärselt eralduda.

Kolme ja nelja tärniga külmikutel lülitub kompressor tegelikult sisse siis, kui jääkambri aurusti temperatuur on vahemikus −17 kuni −26 ºC, ning lülitub välja temperatuurivahemikus −24 kuni −36 ºC (olenevat külmiku mudelist).

Külmkambris hoiab termostaat temperatuuri 4–8 ºC. Toiduainete paigutamisel riiulitele on kasulik arvestada, et temperatuur on kambri ülaosas 1–2 kraadi kõrgem kui all, puuviljasahtli(te) kohal; viimastes on temperatuur 8 kraadi ringis.

Külmkambri keskmisel temperatuuril jäätunud kiht kambri tagaseinal parajasti sulab. Sulamisvesi valgub kambripõhja tagaääres oleva ava kaudu kompressoril paiknevasse lahtisesse anumasse ja aurab sealt ära.