关键词：家用冰箱；节能环保
引言
随着我国城镇化进程的加快，家用冰箱日益普及，其能耗和污染也在不断加大。进入 21 世纪以来，各个国家都在研究和开发更加节能和无污染的冰箱，并取得了不错的成效，而我国作为家用冰箱制造大国，也在不断开发优化节能新技术，将冰箱能耗降到最低。下面我将从家用冰箱运行时主要耗能部位出发，进一步探讨冰箱节能与环保的方法。
1我国冰箱发展现状
随着我国经济在改革开放后近二十年的高速发展,人们的生活水平得到了很大提高,电冰箱等家用电器也得到迅速发展,并已成为我国许多家庭的普通电器用具。据估计,我国目前冰箱冷柜的拥有量近亿台,而且近年来冰箱的生产量、销售量均在l千万台以上,尤其是随着我国经济向第三个战略目标的迈进、乡镇城市化的实施以及农村经济的发展,电冰箱将在广大农村市场拥有更加广阔的发展前景,全国冰箱的拥有量将进一步增加。城市冰箱平均拥有率达到90.95%。图1是全国城市中冰箱拥有率最高的十座城市。目前在一些大中城市电冰箱市场已接近饱和。但是调查表明在2001一2005年期间,仍有14.6%的城市居民家庭明确表示要购买电冰箱。东部沿海地区由于经济发展较早,电冰箱普及程度高,所以市场消费需求主要以更新为主:而中西部地区由于经济增长较为滞后,电冰箱普及率明显偏低,新购需求和更新需求旺盛。目前在城市居民家庭使用的电冰箱中，1994年以前购买的电冰箱占据主导地位,达到51%。其中1990年以前购买的电冰箱达到了23.4%,以电冰箱使用寿命10一15年计算,这部分电冰箱相继进入淘汰更新期构成未来同年城市电冰箱市场消费需求主体,总量约在2300万台左右。预计今后将有越来越多的家庭面临电冰箱更新换代需求。
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图1中国电冰箱拥有率最高的十座城市
随着科学技术的进步、人们生活水平的提高,电冰箱已成为不可缺少的生活必需品。在发展中国家正在迅速成长。中国正逐渐成为全球的家电及家电零部件生产基地,近10年来,我国电冰箱的产量由1991年的470万台增加到2002年的1599万台,平均每年增长11.1%,增长十分迅速。图2是中国电冰箱年产量变化图。
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图2全国电冰箱年产量变化
2节能技术应用
2.1高效压缩机
冰箱压缩机是冰箱核心部件，该领域的研究方向主要是变频压缩机、压缩机小型化和轻量化、高效电机技术、新型压缩机。到2015年，变频冰箱压缩机的市场份额将由目前的3%，提高到10%，2020年达到20%。目前，功率小于100W的冰箱压缩机重量约5.5~6.5kg，100~200W的冰箱压缩机重量为8~9kg，200W以上的重量为9~11kg。冰箱产业技术路线图指出，到2015年，冰箱压缩机重量在同等性能情况下减少20%。高效电机技术主要研究方向为直流无刷永磁电机和高效铝线电机。目前，直流无刷永磁电机市场应用比例为3%，到2015年，这一比例要达到10%，到2020年要达到20%；2015年，高效铝线电机的应用比例要由目前的5%，提高到20%，2020年要达到50%。新型压缩机的研发方向主要包括线性压缩机、混合能源用直流压缩机、无油或少油压缩机以及其他新型结构压缩机的开发。
2.2制冷剂
R600a环保制冷剂流动性好、循环损失小、比热容大、制冷效率高，充分降低了冰箱能耗，容易实现宽气候带大冷冻能力等优点。同时R600a制冷剂的臭氧层消耗系数为0、温室效应系数为0，并充分降低了冰箱能耗，容易实现宽气候带、大冷冻能力、噪声小等优点。
2.3节能新途径———关于分立多循环制冷技术
我们知道，从第一台电冰箱诞生至今，电冰箱的两个或多个蒸发器的最终连接方式均是串联的，各个间室的温度控制是互相影响的，不能实现各个间室的精确控温，也不能实现随意关闭每一个间室的功能。即使是对于较先进的串联双路或三路循环制冷系统来说，仍存在以下缺陷：
（1）做无用功和冷冻室温度不能精确受控。
图3所示为冷藏放入瓶热啤酒后的冰箱温度情况。很明显，当冷藏室放入大量热负载后，随着开机时间的延长，冷冻室温度也急剧下降，造成了冷冻室温度的大幅度波动和能源的浪费。"
（2）不能独立控制。即不能实现既可关闭冷藏室，也可关闭冷冻室。
由于中国各地气温差异大，南北用户使用冰箱的习惯千差万别。一些地区冬季气温较低，与冰箱冷冻室的温度接近，用户不需要使用冷冻室（在中国东北地区，由于气温低，冬季常利用封闭的阳台作为天然的大冷冻箱）。而有些地方春季、秋季的气温与冰箱冷藏室的温度接近，不需要使用冷藏室（在中国的长江流域，一年内约有(个月时间气温在)*以下）。另外，不同地方的用户其生活习惯也不一样，南方用户喜欢新鲜食品，希望冷藏室大一些，其冰箱的冷冻室常常是空的，而北方用户则喜欢冷冻室大一些，可以储存更多的冻鱼、冻肉等食品。由于目前的电冰箱是不可能做到完全关闭冷冻室或冷藏室的，在这些不需要使用冷冻室或冷藏室的情况下，冰箱将会继续消耗额外的能源来维持冷冻室或冷藏室的低温，从而造成能源浪费。
（3）冷冻室温度调节范围窄，冷冻和冷藏不能相互转换。为了满足不同食品的储存期及其保鲜要求，人们希望冰箱能提供更多的温区可供选择，同时可灵活分配冷冻室或冷藏室的空间，满足大容量的食品储存要求。显然，目前的电冰箱不能满足这些要求。
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图 3温度变化
2.4采用变频控制技术
广泛应用变频技术是新一代家用电器发展趋势之一。变频分交流变频和直流变频两类,交流变频是指采用三相感应电机,而直流变频是指采用三相直流无刷电机。由于价格方面的原因,目前,我国制造的变频家电大多数都是交流变频产品。变频冰箱主要是通过变频技术来调节压缩机的转速,它通过提取冰箱各间室湿度与设定温度的差值,作为连续控制信号输入到变频器中、从而实现自动改变输出交流电频率的目的。目前普通冰箱的制冷压缩机的转速在300Or/min左右,而变频制冷压缩机的转速可在2000一4000r/min内变化,可以较好地使压缩机输出功率适应热负荷的变化。如某公司开发的TLV型可调速压缩机内置的电机控制装置可将压缩机的转速从450Or/min降到2000r/min,节能40%,并可降噪。这样,在维持冰箱于设定温度稳定运转过程中,压缩机基本维持着连续的低速运转,与传统依靠通断调节的定速机种相比,可明显延长压缩机的使用寿命,从而达到节能、省电的目的,使冰箱处于最佳效率状态下运行。变频冰箱与普通冰箱相比,极大地提高冰箱的制冷效率并节约能源:它减少了开停过程,同时通过提高压缩机的能耗效率。实现节能省电和提高冰箱制冷效率,另外,可以实现快速制冷和超静音运行。可见变频技术在冰箱上的应用极大地提高和改善了冰箱的技术含量和性能,提高了人们的生活品位和生活质量。
结语
节能、环保是冰箱产品开发永远的主题，它利国、利民、利企业，既为节约资源、保护地球环境作出贡献，同时也给广大消费者带来了实惠，提高了人民物质生活水平。无论是冰箱系统本身的节能设计还是给用户提供使用过程节能的设计，都是冰箱节能设计的好方法，是符合GEF项目要求的。
参考文献
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[3] 罗嘉联 , 林思程 , 钟奇君 . 超级绝热材料气凝胶在冰箱中的应用探究 [J]. 江西建材 ,2014(09):2+5.
论文作者:谭敏威
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：冰箱论文; 电冰箱论文; 冷冻室论文; 压缩机论文; 冷藏室论文; 节能论文; 温度论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;