איך לא מצטבר
קרח במקפיא?

מחפשים משהו טעים לנשנש, פותחים את המקפיא וסוגרים. פותחים, בוהים קצת וסוגרים. ברגע שנמצאה האבדה – במקרה שלי, הגלידה שחלמתי עליה כל היום – נותר רק לחלץ אותה מתוך גוש הקרח שבו היא כלואה. משימה לא קלה שכוללת חציבה וסלילת דרך מילוט. אבל למה בעצם זה קורה? מדוע המקפיא שלנו צובר קרח? התשובה טמונה באותן פתיחות וסגירות מרובות של המקפיא. בכל פעם שהדלת נפתחת, האוויר הלח שבחדר חודר לחלל המקפיא ונכלא בו. טיפות המים הזעירות באוויר שנכנס למקפיא מתקררות וקופאות, ויוצרות שכבת קרח מתעבה והולכת על הדפנות.

אז מה הפתרון נגד אותה מערת נטיפים ביתית? לא לפתוח את המקפיא? לשים אותו בתוך ואקום? כדי לשמור על הפעלה מיטבית של מקפיא כזה, צריך להפשיר אותו פעם בכמה חודשים ולאפשר לכל הקרח שהצטבר להפשיר. מעין אתחול ידני.

אבל זה לא קורה בכל המקפיאים. במקפיאים חדישים יותר נעשה שימוש בטכנולוגיית no frost שכשמה כן היא – אינה מאפשרת לקרח להצטבר בחלל המקפיא, וכך חוסכת את הטרחה שבהפשרה ידנית.

איך עובד מקפיא?

מקפיא קולט את החום שהמזון שלנו מפיץ, וכך מקרר אותו. הוא מנייד את החום החוצה בעזרת מערכת סגורה של סלילים שדרכם עובר חומר המשנה את מצב הצבירה שלו בין גז לנוזל. נוזל קר בלחץ נמוך נכנס למקפיא דרך מערכת סלילי אידוי מפותלת, קולט חום ממוצרי המזון, מתחמם ומתאדה. גז הקירור שנוצר ממשיך את מסלולו למדחס, אשר דוחס אותו וכך גם מעלה את הטמפרטורה שלו. הגז החם והדחוס עובר דרך סלילים הנמצאים מחוץ למקפיא, שם הוא פולט את החום שצבר ומתקרר. בסלילי העיבוי הללו, הגז גם משנה את מצב הצבירה שלו לנוזל קר, שיכול לחזור מחדש דרך סליל האידוי ולקרר את המקפיא.

איך עובד מקפיא? הסבר מאויר על עקרונות הפעולה של המכשיר (באנגלית): 

איך נפטרים מהקרח?

המקפיא מסיר את שכבת הקרח הנוצרת על ידי העלאת הטמפרטורה בתוכו במחזורים קבועים. אף שהאוכל עדיין נשמר קפוא, שינויים אלה מונעים ממולקולות המים שבאוויר להצטבר בתור קרח. שינויי הטמפרטורה הקלים במזון הקפוא עלולים לגרום לאיבוד הלחות שבמזון, ובאחסון ממושך גם לפגוע באיכות המזון (כמו בשר ציד הנשמר במשך שנים אחדות) בהשוואה למקפיאים ללא תוכנית חימום, שלא מתרחשות בהם תנודות כאלה בטמפרטורה.

נוזל הקירור מסלק אל מחוץ למקפיא את החום שנפלט מהמזון שבתוכו. נוסף על המעגל החשמלי המפעיל את המדחס, מעגל חשמלי אחר מפעיל מנוע וגוף חימום שנועד להפשיר את הקרח. מערכת הבקרה הנפוצה ביותר פועלת בעזרת טיימר פנימי, הקובע מתי להפעיל את המעגל החשמלי של הקירור ומתי להפעיל את החימום. כאשר מעגל אחד פועל, המעגל האחר מושבת.

מערכת הבקרה מחשבת מתי דלת המקפיא סגורה במשך שעות אחדות, ואז דואגת להפעיל למשך זמן קצוב את גוף החימום השזור בסלילי האידוי שבהם זורם גז הקירור. כך גוף החימום מפשיר את הקרח שהצטבר עליהם מאז הפעם האחרונה שהופעל. בטמפרטורה המרבית התרמוסטט מכבה את גוף החימום. במקביל,  הטיימר ממשיך למנות את הזמן שהוקצב לתוכנית החימום ובסיומו מתחיל שוב מחזור הקירור. כאשר הטיימר מעביר את המקפיא למחזור קירור, המדחס מתחיל לפעול.

שיטת הפעלה זו, המתבססת על שעון עצר, היא בזבזנית, משום שהמקפיא נכנס למחזור הפשרה בלי קשר לצורך בכך, וטווח הטמפרטורות רחב יחסית. לפיכך פותחו תוכניות הפשרה חסכוניות יותר, שהאחרונה שבהן קרויה "בקרת הפשרה אדפטיבית". בתוכנית זו משתנים משך ההפשרה ופרקי הזמן שבין מחזורי ההפשרה. הבקר מתוכנת לעקוב אחר השימוש במכשיר ואחר הזמן הדרוש לסליל האידוי כדי להפשיר לחלוטין, וכך הוא מחשב את הזמן הדרוש להפשרה. בקרה זו היא חשמלית, חסכונית באנרגיה וגם מפחיתה את תנודות הטמפרטורה בתוך המקפיא.

במצב קירור (משמאל) בקר הקור מפעיל את המדחס, ואילו במצב הפשרה הטיימר מפעיל את גוף החימום | מקור: appliance411

היכולת לשמור מזון לאורך זמן אפשרה לאדם להצמיח שורשים, להתיישב במקום אחד ולהקים יישובי קבע, בלי צורך לנדוד בהתאם לעונות השנה ולזמינות המזון. האדם רתם את הטבע לצורך זה: מרתפים, מערות ונהרות קרים שימשו לשימור המזון בטמפרטורה נמוכה. מאז שימור המזון בגושי קרח התקדמנו ויצרנו חורף מלאכותי בתוך קופסה. כעת נותר רק לשמור על התחזית שלה קפואה, אך ללא סיכוי לשלג וברד.