冰箱技术

第三章我国家用电冰箱发展趋势

随着时代的发展，冰箱的广泛使用带来了一系列的问题：冰箱制冷工质散逸对臭氧层的破坏和温室效应的加剧，广泛普及导致电力消耗过大，寿命期满后处置不当带来的环境污染与资源浪费等等，加之人们对家用电冰箱在智能化，舒适化方面的要求提高，这些都要求在冰箱生产中药使用一系列新技术和新工艺加以改进等；本章将一一予以阐述。

3.1 节能方面

当前冰箱行业的热点话题非“节能”莫属。国家节能新标准的实施、全国部分地区出现的电力匮乏都使节能冰箱成为消费者的首选。因此，众多冰箱生产厂家也将产品开发重心放在了节能上。据统计，我国家用电冰箱在我国居民生活用电比重曾一度接近50%，现今也稳定在20%左右，加之世界和我国能源需求和开发的状况，最大程度的节能也就成了必然。我国也制定了相应的新的国家能耗标准《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》（GB12021.2—2003），此标准的出台将会强制性的要求冰箱生产厂家进行技术上的改进和创新，节能冰箱将成为未来市场的亮点之一。电冰箱节能要从制冷系统各个环节采取措施，以达到目的。据调查，目前市场上节能冰箱除了传统的加厚保温层技术外，主要采用变频技术、真空绝热技术和多循环制冷系统技术等来提高产品的节能性能。

3.1.1变频技术应用

交流变频调速技术的原理是把工频50Hz的交流电转换成频率和电压可调的交流电，通过改变交流电动机定子绕组的供电频率，在改变频率的同时也改变电压，从而达到改变电动机转速的目的。目前的变频调速系统还次用微机控制技术，它可以根据电动机负载的变化实现自动、平滑的实现增速或者减速。

交流变频调速系统在节约能源方面有着很大优势，是目前国际公认的交流电动机的最理想、最有前途的调速技术。许多变动负载电动机一般按最大需求来选择电动机的容量，故设计余量偏大，而在实际运行中，轻载运行的时间所占的比例偏高。如果采用变频调速，可大大提高轻载运行的工作效率。以风机为例，转轴功率与转速的三此房成正比。当所需风量减小，风机转速降低时，功率按转速的三次方下降。因此，精确调速的节电效果费城可观，节约电力达70%以上。变频冰箱，其特征是针对冰箱压缩机，以单相交流电动机为驱动电机，所述单相交流电动机采用变频供电电源。本实用新型是以变频电源控制压缩机转速，从而调节压缩机的制冷量，在热负荷大时，压缩机制冷量大，热负荷小时，压缩机制冷量小，从而提高蒸发温度、降低耗电量。变频技术，通过传感器及电子智能控制系统，压缩机根据冰箱冷藏室或冷冻室的需要改变转速。定频冰箱维持冷冻温度是通过测温控制自动开关机来实现的，实际上是对食品进行反复的温度冲击。变频冰箱则通过5摄氏度、0摄氏度等温控点的转速调节，使食品温度冲击变小，减少食品水分流失，节能效果也相应提高。目前，欧美等发达国家均已普及变频冰箱，日本中高档冰箱中95%以上采用了变频技术。由于以往国内在生产变频压缩机方面技术较为落后，国内企业所需的变频压缩机进口较多，所以变频冰箱的成本较高。但近几年，随着我国在变频技术上的快速发展，一些企业纷纷与国际著名的企业合作开发变频压缩机。由于目前变频压缩机无需再进口且能大批量生产，所以大大降低了变频冰箱的成本，使变频冰箱更加贴近于寻常百姓，也引领了中国冰箱变频技术的应用和发展。中国节能产品认证中心曾对变频冰箱作过严格的检测，不仅向消费者推荐变频冰箱在节能上的优势，并指出变频冰箱在降低产品噪音以及保鲜上也有很大的突破。变频技术的优势不仅得到了冰箱生产厂家的认可和应用，在其他家电产品上也颇受欢迎，变频空调、变频洗衣机、变频微波炉……已越来越多地走近老百姓的生活。业内人士指出：“变频”已成为全球家电的发展趋势，中国作为全球最大的家电制造基地，“变频风暴”已经临近.

3.1.2采用高效压缩机

家用制冷机的节能措施有多种：变频压缩机、双转子压缩机、模糊逻辑控制、微孔发泡、节能差压阀等。其中采用变频控制实现节能的方案正在得到广泛应用。最早的变频冰箱着眼于快速冷冻，已经从市场上消失，已被新一代节能型变频冰箱代替。损耗降低32%，噪声降低约20db，缩短冷冻时间1/2以上。特别是工作频率提高后，变频装置成本也显著下降。由于采用变频压缩机，要解决低速运转时的振动问题和润滑油供给问题，高速运转时的轴承负荷问题、摩擦和磨损问题，因此对压缩机的设计和制造提出了更高的要求，控制系统也比较复杂，增加了成本。另一种新型节能制冷压缩机是使用直线振动电动机驱动的新一代活塞式压缩机达到节能的目的。直线电机利用电能直接产生直线运动，它有突出的优点：a）结构简单：在需要直线运动的地方，采用直线电机可以实现直接传动，不需要一套将旋转运动转变为活塞直线往复运动的中间转换机构，因而使机器设备总体结构大大简化，体积大大缩小。b）反应速度快，随动性好：直线电机容易做到无刷无接触运行，动子在运动中毫无机械阻力，这是其它传统驱动装置无法竞争的优点。c）容易密封，随动性好：直线电机容易做到无刷无接触运行，动子在运动中毫无机械阻力，这是其它传统驱动装置无法竞争的优点;适用性强：由于电机本身结构简单，又可做到无接触运行，因此容易密封，经过适当浸渍、涂封，它可在各种特殊环境中使用（包括液态物质中）。d）稳定可靠，寿命长：直线电机是一种直接传动的特种电机，可实现无接触传递力，没有什么机械损耗，故障少，几乎不需要维修，不怕震动和冲击，因此稳定可靠，寿命长。目前发达国家均采用微型低温制冷机作为红外探测器件以及高温超导器件的冷源（通常提供液氮至液氢温区约-200℃~ -150℃的制冷温度），因为它更容易做到微型化、更高的可靠性和不受放置方向的限制等。低温制冷机由低温制冷器和压力波发生器组成。其中压力波发生器是一种无阀型活塞-电机一体化设计的特种直线压缩机，其电功转换效率可高达90%以上。美国宇航局及欧洲航天局从八十年代末至今发射的十余颗卫星均采用了这种压缩机驱动的斯特林制冷机，它是提高卫星有效载荷和延长卫星使用寿命的有效手段。目前，国外正在进行将这一高技术成果推向民用的研究。美国正在开发用于家用制冷机的直线马达制冷压缩机。这一项目由美国环保署（U.S.Environmental Protection Agency ，简称EPA）发起并启动研发，美国环保署、美国宇航局、投资公司等相继投入资金推动进一步的研究。

2）混合工质冰箱压缩机近年来，为了满足环保和市场的需要，国内电冰箱厂纷纷推出了CFCs工质替代的电冰箱（俗称无氟冰箱或环保冰箱）；相应地，电冰箱压缩机厂也不断开发出CFCs工质替代的制冷压缩机。混合工质在替代路线中，处于一种过渡时期，相应对压缩机改进设计变动很少，不致引起工夹具、模具作大的变动，因此，混合工质压缩机将广为使用。混合工质的物性要求压缩机的使用应注意以下几个方面：a)制冷压缩机所用的润滑油目前主要有三种：石蜡基、环烷基及合成类油。区别于合成油，石蜡基、环烷基冷冻机油是由天然石油提炼出的油品作为基础油调制而成，而合成油则是以合成油品为基础油调制而成，合成油一般采用烷基苯油。在三种冷冻机油中，烷基苯油最易溶于氟系制冷剂，环烷基油次之，石蜡基油混溶性最差，但对R12的混溶性还可满足使用。根据以上分析及结合各种油所做的台架试验，决定使用混合工质的压缩机采用烷基苯油。b)由于混合工质中R152a和烷基苯油的分子极性相对于R12时情况要强，因而对压缩机中使用的所有非金属零件提出了更高要求。通过压缩机使用不同冷冻机油时的台架试验得出：原使用R12作为制冷工质的压缩机使用混合工质时，绝缘材料（聚脂薄膜）需要改进采用一种萃取性好，耐高温、不脆化的新型材料，其它非金属、金属零件材料不需要更改。