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冰箱的节能与预设研讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-01-03 05:49:39 来源: 作者:用户77775    浏览次数:2    
摘要

进入九十年代以来 ,大气污染、地球温室效应日益严重 ,直接影响到人类的生存和发展 ,因此 ,提高能源效率和加强环境保护 ,已成为世界各国政府的追切任务 ,成为世界经济可持续发展的先决条件。 目前 ,我国用能产品量大面广 ,而能源利用效率只有 32 %左右 ,比国外先进水平低 10 多个百分点 ,所以 ,节能潜力巨大 ,其节能效果和经济效益非常显著。 仅以电冰箱为例 ,我国每年电冰箱销售量900 多...

进入九十年代以来 ,大气污染、地球温室效应日益严重 ,直接影响到人类的生存和发展 ,因此 ,提高能源效率和加强环境保护 ,已成为世界各国政府的追切任务 ,成为世界经济可持续发展的先决条件。 目前 ,我国用能产品量大面广 ,而能源利用效率只有 32 %左右 ,比国外先进水平低 10 多个百分点 ,所以 ,节能潜力巨大 ,其节能效果和经济效益非常显著。 仅以电冰箱为例 ,我国每年电冰箱销售量900 多万台 ,如果每台电冰箱节电 011kWh/ 24h/ 100L ,全国每年节电量价值将达 10 亿多元。 因而 ,电冰箱的节能已成为能源工作的重要组成部分。

家用电冰箱的节能只有通过优化制冷系统、改善产品的结构和设计、合理使用材料和先进的控制方式等 ,找到一种经济的节能手段才是解决问题的有效途径。

1制冷系统的节能

1.1 生产和采用高效压缩机

压缩机是制冷系统的“心脏”,其品种和质量直接影响着冰箱的多种性能 ,对整台冰箱能耗大小起决定性作用 ,因而开发、生产和采用高效压缩机是冰箱节能的关键。 旋转式压缩机具有容积效率高、运转平稳、躁声小等优势 ,其效率比活塞式压缩机高 10 %左右。 美国美利冷压缩机公司生产的 RG系列高效 R134a 压缩机的 COP 值可达到 115 左右(一般压缩机的 COP 值为 111 左右) ,而其 RH 系列超高效 R134a 压缩机的 COP 值更高 ,达约 116.

采用这种压缩机的冰箱就具有制冷效率高 ,耗电少的优势。 我国科龙公司采用环戊烷 + 异丁烷的替代方案 ,在不加厚冰箱绝热层的情况下冰箱能耗比我国现行的 A 级能耗标准提高 35 %. 除了对制冷系统的优化和碳氢制冷剂本身具有的节能效果外 ,其主要原因是采用了丹佛斯公司的高效压缩机。

所以 ,高效压缩机的生产和采用是节约能耗的有力措施。

1.2选定*佳制冷剂充注量

冰箱制冷剂充注量是影响制冷性能的关键因素之一。 充注量过多或过少对系统均不利 ,所对应的冰箱的性能也不一样 ,只有保证制冷剂的*佳充注量 ,才能使系统的能耗*小。 通过计算机动态模拟和实验相结合的办法能准确确定制冷剂的*佳充注量 ,再借助先进的充注系统来保证冰箱系统的制冷剂充注精度 ,从而实现低能耗目标。

1.3 优化系统的管路走向

在对电冰箱的制冷系统进行设计时 ,首先面临的是系统管路的走向问题 ,防凝管的布置和走向是影响冰箱节能的一个方向。 大部分冰箱生产厂家采用压缩机排出的过热气体加热门框来达到使门框温度升高防止凝露。 但由于过热气体温度较高 ,和冰箱内的温度差较大 ,增加了对箱内的漏热量 ,对降低能耗不利 ,同时增加了箱内温度的不均匀性。

采用分体式冷凝器 ,将防冷凝路管置于左右冷凝器之间 ,用冷凝器中的饱和段对门框进行适当加温 ,既起到了防凝露的效果 ,又减少了对冰箱体内的漏热 ,达到了节能的目的。

1.4采用高效循环系统

冰箱的冷冻室和冷藏室温差很大 ,而传统的冰箱冷冻室和冷藏室的冷量由一个蒸发器提供 ,蒸发温度由冷冻室温度决定 ,它与冷凝温度的差值很大 ,由热动力原理可知 ,这个温差越大 ,热动力循环的不可逆损失也越大 ,制冷循环的效率越低。 若采用双蒸发器循环系统 ,两个蒸发器分别向冷冻室和冷藏室提供冷量 ,则可减少系统的不可逆损失 ,提高制冷循环效率。

1.5寻找高效的化霜方法

冰箱蒸发器比较理想的化霜方法是根据蒸发器表面霜层的厚薄或蒸发器换热性能的下降等进行化霜 ,但因其控制比较困难 ,还没有在产品中实现。 目前 ,无霜电冰箱大部分用化霜定时器控制电加热丝化霜 ,这种方法简单易行 ,但电加热丝需消耗电能 ,且化霜后会使蒸发器及其周围空气温度上升 ,造成较大的能耗。 因此 ,寻找高效的化霜方法也是节能的一个方面。 目前 ,有人设想采用国内*新研制的双稳态电磁阀 (阀本身基本不耗电) 来控制压缩机的高温排气代替电加热丝化霜 ,提高化霜效率 ,节约电能。

1.6换热器节能设计

换热器包括蒸发器和冷凝器两部分。 对蒸发器来讲 ,制冷剂流动阻力的增加造成蒸发温度下降 ,系统耗能增大 ,效率降低 ,采用大内径的蒸发盘管可减小流动阻力 ,提高效率 ;采用增加蒸发器的传热面积来保证箱内所需的冷量 ,从而可适当提高蒸发温度 ,而蒸发温度的提高对减少冰箱的能耗至关重要 ;采用高效换热器增强冷凝器的换热效果 ,降低冷凝压力 ,能有效地提高系统的效率。

1.7 回气换热器节能设计

冰箱系统中设置回气换热器的目的使毛细管内的制冷剂液体过冷 ,提高制冷效率 ,降低能耗。 为了提高回气换热器的换热效果 ,采用毛细管和回气管逆流布置的方式 ,或适当增加毛细管和回气管的换热长度加强两者之间的换热 ,或采用毛细管和回气管用锡焊料并焊的方法来提高两者间的换热效率 ,计算机模拟显示 ,这种方法换热效率比毛细管穿过回气管的换热效率高1.8 变容节能设计

变容是指在冰箱冷冻室内设置节能隔板 ,可根据冷冻食品的多少调节容积 ,以达到节能的目的 ,可节能 10 %~40 %。 再者可分别为冷冻、冷藏空间设置独立开关 ,根据储存食品的多少和要求 ,可以同时使用二室或停用其一 ,也可在储存食品少时 ,转换冷冻室为小型冷藏室 ,从而达到高效节能地使用冰箱。

2箱体及门的节能

由于冰箱发泡剂 CFC211 转向使用 HCFC2 141b 或环戊烷替代 ,如何保证替代发泡剂的绝热性能优于 CFC211 发泡剂 ,是各国都在研究的难题之一。 采用先进的微孔发泡技术 ,可降低箱体及门体绝热泡沫的导热系数 ,同时从工艺上保证各位置发泡密实度的均匀一致 ,减少漏热量 ,降低能耗 ;采用真空绝热板技术 (简称 VIP 技术) 发泡 ,其绝热性能比普通硬质聚氨酯发泡层的绝热性能约提高一倍 ,不使用氟利昂 ,保护环境 ,节约能源。

冰箱门采用整体发泡技术 ,可以避免螺钉连接 ,既增加了门体强度和寿命 ,又可减少对外漏热量 ,一举两得。 此外 ,还可以通过改变封条的结构 ,提高密封性能 ,减少能耗。

3控制系统的节能

3.1 采用变频控制

变频控制是根据冰箱负荷的高低自动调节压缩机电机的转速 ,使压缩机提供的冷量始终和系统的热负荷处于*佳匹配状态。 当放入的食品需要急冻或制冰时 ,压缩机高速运转提供较多的冷量 ;当夜间或白天无人开门时 ,其转速随之下降 ,进入超静态节能运行状态。 整个过程通过变频调节器自动控制 ,可提高冰箱的制冷效率 ,节能降噪。 如日本三菱电机公司生产的 MR2J F48D 冰箱 ,采用变频控制以后 ,其耗电量由以前的 75kWh/ 月降到现在的 52kWh/ 月 ,省电 31 %. 由于采用变频器而增加的成本不到一年便可从节省的电费中回收。

3.2 采用神经元模糊控制

模糊逻辑控制主要是根据温度传感器测得各室温度值和算出的温度变化 ,运用模糊神经推理确定食品的温度 ,时而控制压缩机的运转、风扇运转和风门开闭 ,达到*佳的运行状态和*佳的保鲜效果。 神经网络通过不断地学习和记忆用户的调节要求、环境温度、开门次数、放取食品等情况预置于IC 控制程序中 ,然后自动地通过“专家”系统 ,选择*佳控制方案来适应用户的需要。利用神经元模糊控制来控制*佳化霜时间、合理分配各箱的制冷量 ,在冰箱使用频率高时 (如烧饭前) 进行预制冷 ,在环境温度较低时弱运转等 ,使系统始终处于*佳工作状态 ,从而达到节约能源、降低噪声、提高食品速冻保鲜质量等目的。

3.3 控制系统节能设计

由于压缩机启动时功率较大 ,耗能较多 ,因此 ,压缩机的频繁启停对系统的节能是不利的。 通过计算机动态模拟和实验相结合的办法正确选择压缩机的冷量、开停比、工作周期和控制参数 ,可实现控制系统的节能设计。 另外冰箱中采用毛细管节流 ,当压缩机停机后 ,高压制冷剂向低压侧流动 ,到系统压力达到平衡为止 ,当压缩机再次启动至建立正常的压差要消耗更多的能量。 采用压差阀的控制系统 ,通过控制压差阀阀门的通断可保持压缩机停机前制冷剂的压力分布状态 ,减少从下次启动到制冷系统稳定运行这部分能量损失。 如“三菱”300 升以上冰箱均采有差压阀 , 采用后可节电 5 % ~10 %。

4家用电冰箱的发展趋势

随着家用电冰箱的发展和普及 ,其耗电量占民用总用电量的比例越来越大(美国为 13 %) ,因而 ,提高冰箱的能源效率 ,增加我国家电产品在国内外市场上的竞争力 ,与国际水平接轨 ,已成为生产企业的重要任务。 为了鼓励企业生产节能冰箱和用户购买节能冰箱 ,世界各国采取了一系列的政策措施。 如美国颁布了能源法 ,制定了包括冰箱在内的十二种家用电器的能耗限制标准 ;日本实施了家用电器系列节能标准 ;欧洲对冰箱实行了能效等级标准 ;此外 ,加拿大、澳大利亚、台湾、香港等国家和地区也制定或实施了电冰箱的能效标准。 我国家用电器节能技术也是《“九五”国家重点技术开发指南》中的重大关键技术之一 ,而且国家经贸委已正式确定“九五”期间 ,节能与 CFC s替代技术的开发将作为家用电器行业参与国际竞争、赶超国际水平的重点项目。 节能已成为全球关心的一大课题。 但由于我国冰箱工业发展较晚 ,冰箱节能技术的开发和应用与发达国家相比有大的差距 ,因此我们必须加强和发达国家的技术交流 ,参考和借鉴国外先进的节能经验和措施 ,促进我国冰箱节能工作的开展。 同时政府部门采取倾斜政策鼓励企业进行技术创新 ,大力开展节能产品认证工作 ,推动冰箱节能技术的快速发展。

总之 ,在家电市场竞争日趋激烈的今天 ,如何在节能、变频等技术**一步 ,以提升产品的高科技含量来占领市场 ,从而引导家电产品的更新换代 ,已成为家电行业竞争的前沿阵地。 节能是世界家电的发展趋势。

 
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