Buzdolabı ve teknoloji

Evlerimizde beyaz eşya önemlidir. Evimizde beyaz eşya olarak isimlendirilen buzdolabı, dondurucu, fırın, mutfak ocağı,  bulaşık makinesi, çamaşır makinesi, çamaşır kurutucu kullanıyoruz. Bunların yanında ütü, kahve makinesi, tost cihazı, mikrodalga ısıtıcısı evlerimizde yer alıyor. Televizyon, bilgisayar, ipad, video/CD/USB çalar, bilgisayar oyun cihazları ve müzik setleri ve sıcak bölgelerde klima cihazları bu listede teknolojik cihazlar olarak yer alıyor. Tüm bu cihazların kaliteli ve ekonomik olması, bilinçli olarak uzun ömürlü kullanılması bütçemizde tasarruf sağlayacaktır. Bu kapsamda et, balık, süt ve benzeri yiyeceklerin bozulmadan saklanması, serin meşrubat için kullanılan ve gıda zehirlenmesinin önlenmesinde etkin rolü olan buzdolabından bahsedeceğim.

Yiyeceklerin yenilene kadar korunması ihtiyaçtır.  Eski dönemlerde, yiyeceklerin örneğin et ve balığın bozulmadan korunmasında tuzlama, baharat koyma, tütsüleme, kurutma metotları kullanılmıştır. Mağara, yer altına yapılan bodrum kiler, kuyu ve benzeri soğuk mekânlardan istifade edilmiştir. Kar ve buz parçalarının dağdan, göllerden alınıp odun talaşı, saman veya ısı yalıtımı sağlayan örtüler içinde saklanarak önemli şehirlere ulaştırılması ve soğutma amacıyla satılması yüzyıllardan beri uygulanmaktadır. Yiyecek ve içeceklerin korunması, soğuk tutulması özellikle Mısır, Çin, Hint, Roma uygarlıkları ve Anadolu’da önemliydi.Anadolu’da  geniş güveç toprak kap içine yiyecek konup, toprak saksı üstüne konduktan sonra aranın su ile doldurulması ve su buharlaşınca yiyeceğin soğuk kalması yüzlerce yıldır uygulanmıştır.  Kuyuya indirilen veya hava akımı olan bacada tutulan yiyecekler serin kalarak muhafaza edilmiştir.  Büyük bir tek parça buz kütlesinin aynı büyüklüğü oluşturan parçalı buzlardan daha geç eridiği fark edilmiştir.  Amerika’da suni olarak soğuk yerlerde, tepelerde, göl kenarlarında buz üretip saklama ve yazın bunları naklederek kullanma çabaları 19. yüzyıldaki başarılardır. 1882 yılında dondurulmuş 4909 tane koyun karkasının kapalı çevrim soğutma makinesinin oluşturduğu soğuk tünel ortamında korunarak Avustralya’dan İngiltere’ye Dunedin gemisiyle nakli ve sadece bir karkasın bozulmuş olması önemli teknik bir başarıdır ve dondurulmuş ürün ihracatı endüstrisinin temeli bu seferle atılmıştır.

Buzdolabı yüzyılların bilgi birikimi sonucudur.  Soğuk, yiyeceklerdeki bakteri faaliyetlerini azaltmakta ve yiyecek kullanım ömrünü uzatmaktadır. Modern buzdolabının atası, 1803 yılında piyasaya çıkan buz kutusudur. İki bölümlü olan bu dolabın üst kısmında büyük bir buz kütlesi bulunmaktadır (günümüz buzdolabının dondurucu kısmı) . Buzun yarattığı serinlik dar aralıklardan aşağıya yayılarak alttaki dolapta bulunan yiyecekleri serin tutmaktadır. Buz eridikçe oluşan su boruyla aşağıda bir kapta toplanmaktadır.  Buz bir kaç kova içine konmuşsa boruya da gerek kalmamaktadır.

GE ilk seri üretimi yaptı. Evlerde kullanılan seri buzdolabı üretimi “General Electric, GE” tarafından 1916 yılında “Guardian-koruyucu” ismiyle ticari olarak satışa sunulmuştur. 1922’de ABD’de buzdolabı 700 $, Ford T otomobili 450 $’dı. Kısa bir sürede buzdolabı üreten şirket sayısı artmış, 25-30’lu rakamlara erişmiştir.

Klima cihazları, buzdolabı benzeridir. Günümüzde sıcak iklimde konforlu yaşamak isteyen insanların ev ve işyerlerinde, otolarındaki klima sistemi, buzdolabı içini odanın veya otomobilin içinin teşkil ettiği soğutma sistemidir. 

Buzdolabını meydana getiren birimler: Günümüzde buzdolabına dışarıdan bakan bir kişi üstteki dondurucuda sağlanan soğukluğun/soğuk havanın vantilatörle 2-3 küçücük kanaldan/pencereden aşağıdaki yiyecek kısmına aktarılması olarak söyleyebilir ve bu doğrudur. Buzdolabı ?kompresör/gaz sıkıştırıcı, ?soğutucu (yiyeceklerden ısı enerjisi alan) , ?yoğuşturucu (ısı enerjisinı dışarıya/odaya veren),?soğutucu akışkan, ?genişleme valfleri ? elektronik kart gibi alt birimlerden oluşur. 

Buzdolabının çalışma prensibi basitçe şöyle açıklanabilir. “Buzdolabının kalbi kompresör, kanı soğutucu akışkan sıvıdır (örneğin freon kökenli R134A’dır)”. Kompresör girişine/soğuk olan emme bölümüne gelen düşük basınçlı, sıcaklığı düşük gazı emer, içeride sıkıştırır ve onu basıncı ve sıcaklığı artmış gaz olarak çıkarır. Gaz yoğuşturucuya gittiğinde ısı enerjisini dışarıya verecek ve sıvılaşacaktır. Bu sıvı akışkan, daha sonra buzdolabı içine, buharlaştırıcı kısma girip ısı enerjisi alacak ve buharlaşarak, kompresör girişine tekrar gelecektir.

Detaylandırırsak,  “Kompresörden çıkan gaz yoğuşturucuya, arabada radyatöre, evde dışarıdaki birime gönderilir. Buzdolabı arkasında bulunan geniş yüzeyli ızgaralar içeren yoğuşturucuya gelen gaz, soğuyarak sıvılaşır. Yoğuşturucu buzdolabının arkasında görünen ızgaralar halinde değil kompresörün yanında ise ısı enerjisini kolay vermesi için vantilatörle üzerine hava üflenir, soğutulur. Soğutucu sıvının, gaz halinden sıvıya geçişi dışarıya ısı aktarma işidir. PV=nRT denklemine göre P basıncı artarsa/azalırsa  V hacmi sabitse eşitliğin öte tarafında T sıcaklığı artmak/azalmak durumundadır. Yoğuşturucuya gelip, dışarıya ısı enerjisi verince akışkanın P basıncı düşer ve T sıcaklığı azalır. Düşük basınç,  faz değiştirme/gazdan-sıvıya veya sıvıdan-gaza geçiş sıcaklık derecelerini azaltır. Sıvı akışkan ızgaralardan sonra kurutucu filtre ve kılcal tüp/genişleme valfinden geçer. Basıncı ve sıcaklığı daha da azalan sıvı soğutucu, buzdolabının üstte dondurucu kısmı arkasında bulunan buharlaştırıcı ızgaralarına/bobinine gelir. Gelen sıvının basıncını 0,6 bar, sıcaklığını  (eksi) -23°C sayabiliriz. Soğutucu akışkan, bobinden geçerken bobinin etrafından buzdolabının üst dondurucu kısmından yeterince ısı enerjisi alarak kaynar ve buharlaşır. Çünkü buzdolabı gelen sıvıya göre daha sıcaktır. Soğutucu sıvı akışkan örneğimizde basıncına bağlı olarak (eksi)   -23°C’ta kaynar ve yeterince enerji alarak, bulunduğu boruları ve ortamı soğutarak buharlaşır. Buharlaşmış soğutucu, buharlaştırıcı borulardan çıktıktan sonra yolda biraz ısınabilir.  (Buharlaşma sırasında dolap soğutularak oradan ısı enerjisi alınır. Ancak buharın sıcaklığı değişmez. Örneğin su  +100°C ‘da kaynar. Suyu ısıtan alevin sıcaklığı 204°C civarında olsa bile su kaynarken onun sıcaklığını ölçen termometre 100°C sıcaklıkta sabit kalır ve suyun aldığı ısı enerjisi yeterli miktarda olunca su buharlaşır. Akışkan’da benzer şekilde davranır. Kaynama sıcaklık derecesi çok düşük sıcaklıktadır -23°C ). Buharlaştırıcıdan çıkan buharın yolda ortam sıcaklığı etkisiyle biraz ısındığını kabul edelim. Örneğin yaklaşık olarak +5°C sıcaklıkta kompresörün emiş hattına buhar gelir ve çevrimini tamamlar. Kompresör bu düşük basınçlı 0,6-1,2 bar ve düşük sıcaklıktaki +5°C varsaydığımız buharı sıkıştırır. Basıncını 7,5 bar/107,8 psi ve sıcaklığını (artı) +50-60°C  bandına artırmış olur. Bu gaz genişleme bobininden geçerken soğur, basıncı düşer ve faz değiştirerek sıvılaşması için buzdolabı arkasında ızgaralar halinde görülen yoğuşturucuya veya kompresöre yakın bulunan yoğuşturucuya, vantilatörün oluşturduğu hava akımıyla soğutulan ızgaralara sevk edilir.  Burada ısı değişimi olur. Yoğuturucuda gaz soğur, sıvılaşır. Bu sıvı genişleme valfinden geçerek basıncı 0,6 bar, sıcaklığı -23°C’ı bulan sıvı olur. Bu sıvı tekrar buharlaştırıcıya gidecek, burada kaynayarak buharlaşacak ve dolaptan ısı enerjisi alarak buzdolabını soğutacak ve buharlaşacaktır. Bu işlem periyodik olarak tekrarlanır. Buzdolabında soğutulan kısımdaki hava vantilatörle kanallara sevkedilerek dondurucu altındaki yiyecek bulunan bölümlerin soğuması (örneğin +5°C  sıcaklıkta olması) sağlanır.

Bazı yazarlar tarafından yapılan başka bir detaylı açıklama:  “Kompresör çıkışından gelen yüksek basınçlı 8 bar ve yüksek sıcaklıklı 45°Csıvı  (yoğuşturucuya/condensere değil)   buharlaştırıcıya/evaporatöre gitmeden önce faz değiştirme bobininde (throttling valve) düşük basınçlı 0,6 bar -20°C  düşük sıcaklıklı buhara dönüşür.  Buzdolabı buharlaştırıcı borularından (dondurucu arka kapağını açınca görülür)  geçerken bu gaz faz değiştirmez, buzdolabından ısı enerjisi alır.  Gaz ısı enerjisi almakta fakat sıcaklığı artmamaktadır. Bu gaz-buhar kompresöre vardığında yine sıkıştırılır. Basıncı artar 8 bar ve sıcaklığı +90°C’ı bulabilen gaz-buhar olur. 

Aynı anlayışa göre takiben bu buhar akışkan,  (bu kez buharlaştırıcı bobine değil)  yoğuşturucu bölümüne varmadan önce, genişleme valfi bobininden geçer. Basıncı ve sıcaklığı düşer. Sıvılaşır. Bu sıvı yoğuşturucu ızgaralarına ulaşır. Burada ısı enerjisini verir.  Takiben Kompresör emme girişine düşük basınçlı ve düşük sıcaklıklı sıvı olarak girerse kompresör bu sıvıyı sıkıştırmalıdır. Sıkışınca basıncı ve sıcaklığı artar. Basıncı 8 bar, sıcaklığı 45°C sıvı olarak çıkar.  Bu açıklamanın öncekinden farkı ısı değiştirme ve faz değiştirme gazdan-sıvıya, sıvıdan-gaza geçiş evresi (faz değiştirme) genişleme valflerinde oluyor şeklindedir. Isı enerjisini dışarıya verme (condenser’de) ve ısı enerjisini buzdolabından alma (evaporator’de) ızgaralarda olmaktadır. Isı enerjisi değişimi (heat exchange) işlemi ızgaralardadır. Kompresör girişine ise bir safhada gaz, öteki safhada sıvı gelecektir. Bu durum istenmez. Kompresöre sadece gazın girip sıkıştırılarak çıkması, ömrünün uzun olması arzulanır.  Bu amaçla yoğuşturucudan gelen sıvı basıncı ve sıcaklığı düşürülerek (capillary tube) gaza dönüştürülür ve buharlaştırıcıya sevkedilir. Bir soğutucu sıvı iken buharlaşırsa bulunduğu ortamdan ısı enerjisi alır ve o ortamı soğutur. Örnek olarak buharlaştırıcı bobinden geçen gaz, yazın duş sonrası kolunuzdan buharlaşan suyun verdiği serinlik gösterilebilir. Bunun aksine soğutucu buhar iken sıvılaşırsa o ortama ısı verir ve ortamı ısıtır örneğin yoğuşturucu ızgaraları.

Buzdolabı kullanırken: Buzdolabı sistemi dış ortama ısı enerjisi verdiğinden mutfak ocağından, fırından, güneşe maruz kısımdan uzağa konması, yoğuşturucunun kolay hava alması ve vantilatörün (kompresör yanındayken) onu kolay soğutması arzulanır. Sıcak bölgelerde klima cihazı dış kısmının gölgelik alana, kuzey yönüne konması arzulanır.  Buzdolabı dışarıya verdiği ısı enerjisini, içeride soğuttuğu yiyeceklerden alacaktır. Enerji kaybolmaz diyeceğinizi biliyorum. Hanımlar,  sıcak yemeği soğuduktan sonra dolaba koyar. Lüzumsuz dolap açıp kapamaya ve uzun süre dolabın açık kalmasına haklı olarak karşıdırlar.  Dondurucuya da patlayacağını bildiklerinden gazlı içecekler ve kapalı şişe suyunu koymazlar. Çok sık açılıp kapanan buzdolabınızı +1°C’ta kullandığınızı varsayalım. Tatile giderken +4°C yapın. Aksi halde açma kapama yani ısınma olmadığından dönüşte bazı yiyecekleriniz donabilir.

Buzdolabının yiyecek saklanan kısmı genellikle +4 ile +5°C’dır.İsteğinize göre örneğin +1 ile  +6 °C bandında dolap sıcaklığını seçebilirsiniz. Ancak bakteri oluşmasın diye kıvırcık, marul, süt ve yumurta gibi ürünleri sıcaklığı sıfıra yaklaşarak azaltırsanız dondurabilirsiniz ve bozulurlar. Kullanamazsınız. Dolabınız seçtiğiniz sıcaklığa gelince soğuk havayı aşağıya yönlendiren dondurucu arkasındaki vantilatör çalışmasını durdurur. Zamanla buzdolabı her gün çok defa açılıp, kapandığından ve açma kapama arasındaki sürede buzdolabı içine nemli hava girdiğinden, soğutucu boruları üzerinde oluşan kar ve buzlanmanın eritilmesi için örneğin 220V/100W güçlü tel dirençten programlanmasına göre periyodik olarak 24 saatte bir defa veya haftada bir akım akar ve direnç ısınır. Ortama yayılan ısı enerjisi kar ve buz oluşmasını, (defrost işlemi) onları eriterek, önler. Oluşan su kanaldan hortumla buzdolabı tabanındaki su deposuna yönlenir ve açık havayla temas ederek buharlaşır. Kar ve buz yoğunlaşır, yığılma olursa dolaptaki kılcal borular ısı değişimini/soğutma işini yapamaz ve buzdolabı çalışamaz duruma gelir. 

Elektronik kart: Buzdolabı birimleri çalışıyor mu? sorusunu cevaplar. Kısa sürede buzdolabı fonksiyonlarının hepsini denetir.  Buzdolabını meydana getiren birimlerin çalışıp çalışmadığını/arızasını testle bulmaya yarayan elektronik kartlar sıralı denemelerle dolapta hangi birimin arızalı olduğunu parçaları söküp denemeye ihtiyaç kalmadan, önceden bulmakta yardımcı olur. Örneğin kompresör iyi çalışmazsa, toprağa kaçak olmuşsa, kompresörün yağı bitmişse arıza belirtme ledlerinin yanıp sönme sayısından veya belirtilen hata rakamlarından (Error code, If) E1, E2 ve 1 E, 2 E gibi  anlayabilirsiniz. Buharlaştırıcı önündeki soğutucu vantilatör ve yoğuşturucu vantilatörünün çalışmasını kontrol edebilirsiniz. Defrost çalışması ve ısıtma direncinin sağlamlığını ve invertör varsa invertörün sağlamlığını elektronik kartla kontrol edebilirsiniz.  Buzdolabına normal çalışmaya dön komutu verebilir, tüm fonksiyonlarını örneğin yarım saatte test edebilirsiniz.Kart arızaları kombilerde ve buzdolaplarında teknisyenlerin suçladığı bir bölümdür. Şebeke gerilimi düzgünse yıllarca çalışsa da kartlar kolayca bozulmaz. Fonksiyonlarını yaparlar. Kartların düşmanı nem ve karlanma, titreşimle soket bağlantısı temassızlığı gibi hususlardır.  İnvertörlü Samsung buzdolabında 33 tane hata kodu vardır. Hata kodu esasen “Bu hata a, b veya c gibi alt birimlerden birinin arızasıyla olabilir der.  Sırayla bu birimleri denemenizi önerir. %100 hatalı parçayı yine teknisyen bulur. Hata kodlarından herhangi biri yandığında hemen servisi çağırmamak için buzdolabının kitabı incelenmelidir. Elektronik arttıkça en iyi metot, fişi prizden bir iki dakika çekmek ve buzdolabını tekrar çalıştırmaktır.

Modern buzdolapları kompresörün devrini sayısal invertörle ayarlamaktadır. Klasik kompresör araç gibi dur kalk yapmakta, çalışmaz veya tam devir çalışmakta veya röle gibi off/on konumunda çalışmasını yapmaktadır. Bu çalışma tarzı, motorda yüksek değerde geçici akımlara sebep olur ve motorun ısınmasına, eskimesine yol açar. Klasik kompresör örneğin 3600 devir/dakika iken sayısal invertör motorun devir sayısını geniş bir bantta 1100 devir/dk ile 4300 devir/dakika arasında ayarlar.   Motor ihtiyaca göre az devir veya daha çok devirle soğutucu gaz sıkıştırma işini yapar. Dur-kalkların sebep olduğu eskime yavaşlar, motorun ömrü uzar. Elektrik güç /watt saat israfı önlenir. Gürültü daha azdır. Benzer şekilde otomobillerde benzin dur kalk sırasında harcanır. Bu yüzden start/stop özelliği fazla tutmamıştır. Sayısal invertör ve ona özgün devri ayarlanır motorla şebekeden % 40’a yakın daha az güç çekerek, klasik kompresörün görevi başarılır. Neticede buzdolabı sıcaklığı daha dar toleransta/daha doğruluklu, örneğin 0,5°C hata ile ayarlanır.

Günümüzde buzdolabında farklı sıcaklık bölümleri yapılabilmektedir.Örneğin +5°C yiyecek, 12°C içecek bölümleri gibi.  Bazı dolaplar iki sayısal invertör ve iki motor kullanarak örneğin beş (5) veya yedi (7) farklı sıcaklık bölümünü -22°C ve +5°C bandında seçme imkanı vermektedir. Farklı sıcaklıkları seçmek ürün tazeliğini ve tadını korumak yönünden yararlıdır. Doğal olarak sayısal invertör-motorlu buzdolabı biraz pahalı olabilir.

Amerikan buzdolaplarında sık kullanılan buz yapma bölümü, filtrelenmiş içilebilir soğuk su bölümü bulunmaktadır. Çift kapılı buzdolapları, Fransız tipi deniyor, buzdolabı kapısını açacak yer darsa veya sadece ilgilenilen bölümün açılması ve mutfaktan buzdolabına giren sıcaklık artışının az olması isteniyorsa alınabilir. Güney Kore firmalarının buzdolapları, evin dış kapısına gelen satıcıları kamerasında gösterebilmekte, buzdolabını açmadan kameralarla dolap içini kontrol ettirebilmektedir. “Mutfak evin en çok kullanılan yaşam alanıdır” yaklaşımıyla buzdolabı kapağında kullanılan bilgisayar ile randevularınızı kaydedebilmekte ve dolabın kapısı açık kalmışsa wi-fi üzerinden ikaz edilmektesiniz. Bilgisayar ekleyince “tatil modu”, “ekonomik çalışma”, “çabuk dondurma”, “bölüm sıcaklıklarını uzaktan ayar”, “kavanozda gıda saklama”, “koku emilmesi”  hizmetleri alınabilmektedir. Bu tür buzdolapları hacim, kalite ve yapılışına göre 2,000$ ile 6000$ bandında fiyatlanmakta, hacimleri ise 550 litre 750 litre aralığında değişmektedir.  Bana sorarsanız, buzdolabında aşırı mühendislik “over engineering” çağı başlamıştır. Paranız çok değilse temel isteklerinizden şaşmayın.

Buzdolabı alırken: Buzdolabının ihtiyaçtan çok büyük hacimli olması, (kişi başına net 150 litre makuldür), toptan alışveriş yapmıyorsanız gerekmez. Dolabın çok büyük olması, sık açılıp kapanması, az hava alan, sıcak yerde bulundurulması, yazın ve sıcak bölgelerde çalışması elektrik sarfiyatını artırır. Buzdolabı 150 Watt/saat çeksin ve %50 görevle çalışsın. Aylık sarfiyatı kabaca 54TL (30günx0.15kW/hx12saatx1TL kWh bedeli=54TL) olur.

Hatalardan biri/ satış elemanlarının abartması ile buzdolabının mutlaka en az kWh harcasın tutkusudur. Bu istek yeterince soğutma sağlanmasını engelleyebilir.  Dolabın boyutlarının küçülmesi aynı oranda sarfiyat azalmasına sebep olmaz. Buzdolabınızı satın alırken yerleştireceğiniz alanın boyutlarını dikkate alın. Dolabın öncelikle kaliteli olmasına, arıza vermeyen bir marka olmasına yeterli büyüklükte olmasına ve fiyatının ödenebilir olmasına dikkat edin. Çok üretilen buzdolabının servisi, yedek parçası, satın alma fiyatı makul olur. Çok fazla sayıda özellik, fiyatının yüksek olması ve ileride arıza olasılığı artışı demektir. Temel isteklerinizin önüne aksesuar istekler geçmesin. Dolabınızın küçük olup, aşırı doldurulması da elektrik sarfiyatını artırır. Arıza giderme hizmetinin yaygın olması, yedek parçanın kolay bulunması ve dolabın makul fiyata satın alınması önemlidir. Bu anlamda Türkiye’de üretilen ve mutlaka servisi olan markalar tercih edilebilir.

Geleceğin buzdolapları: Buzdolaplarının bilgisayarla bütünleşmesi, alışveriş yerindeyken telefonunuzdan dolap raflarında neler olduğunu görmeniz, yeni teknolojiye sahip kompresörsüz buzdolaplarının üretilmesi,  örneğin peltier etkili, güneş soğutucusu, manyetik kalorimetrik buzdolapları üretimi ilginç çalışma alanlarıdır. Hareketli kısımlar içermeyen, soğutucu bileşeni çok uzun ömürlü bir buzdolabı teknolojisi oluşturulması anlamlı olabilecektir. Peltier olayı soğutma sistemleri, Hindistan’da çalışılan Güneş soğutma sistemi,  Manyetk kalorimetrik soğutma sistemi ve bilgisayar entegreli, uzaktan komutalı buzdolabı veya potansiyel başka teknolojiler inovasyon alanlarıdır. Bunların bir kısmı Devletçe özendirilebilir. Güney Kore inovasyon alanında ABD, Almanya gibi başarılıdır.

Dünyadaki buzdolabı ve dondurucu pazarı: 2018 itibariyle75 milyar$ üzerindedir.  Kuzey Amerika ve Avrupa pazarı doygunluğunu Hindistan, Çin, Afrika tüketicilerinin ihtiyacı kompanse etmektedir. Pazara uygun üretim gereklidir. Türkiye, Çin’den sonra Dünya’da önemli beyaz eşya üreticilerindendir. 2018 yılı buzdolabı ihracatı 1,2 milyar $’a yakındır ve %50’den fazlası Avrupa’yadır. Sektör, ürettiğinin üçte ikisini (2/3) ihraç ettiğinden, döviz getirdiğinden ve istihdam sağladığından, üretim kredisi sağlanabilir.

Son söz: Çalışan genç, babanın evindeki dolu buzdolabının kıymetini bil. Tasarruf et. Ayrılınca yeni evinde onu sen dolduracaksın.

Kaynaklar: A&T Bank, You Tube