費(fèi)旭丹

【摘 ?要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們逐漸意識(shí)到可持續(xù)發(fā)展的重要。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，各個(gè)國(guó)家都在研究和開(kāi)發(fā)更加節(jié)能和無(wú)污染的冰箱，并取得了不錯(cuò)的成效，而我國(guó)作為家用冰箱制造大國(guó)，也在不斷開(kāi)發(fā)優(yōu)化節(jié)能新技術(shù)，將冰箱能耗降到最低。本文就家用冰箱的節(jié)能環(huán)保技術(shù)展開(kāi)探討。

【關(guān)鍵詞】冰箱;系統(tǒng);節(jié)能

引言

家用冰箱作為家用電器重點(diǎn)的耗電大戶，其耗電量已接近我國(guó)城鎮(zhèn)居民家庭全部用使用的制冷劑和發(fā)泡劑，對(duì)臭氧層破壞和全球變暖有非常重要的影響。為減少對(duì)臭氧層破壞而采取的一系列措施，現(xiàn)在已經(jīng)有較大成效顯現(xiàn)，但對(duì)減少溫室效應(yīng)氣體排放這個(gè)后續(xù)反應(yīng)還不是很明顯?？梢?jiàn)，當(dāng)前家用冰箱開(kāi)發(fā)與應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)，已是迫在眉睫、有待家電行業(yè)解決和不斷完善的重大研究課題和歷史使命，勢(shì)在必行。

1電冰箱的工作原理

冰箱采取人工方法降溫使儲(chǔ)存空間達(dá)到冷藏與冷凍的效果，家用冰箱屬于絕熱箱體，借助消耗電能從而達(dá)到制冷的效果。一般冰箱主要由電氣控制系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和箱體三部分組成，其中制冷系統(tǒng)起著主導(dǎo)作用，基本原理就是運(yùn)用各種制冷劑作為工質(zhì)，當(dāng)中溫低壓的液態(tài)制冷劑通過(guò)蒸發(fā)器吸熱后變成低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，壓縮機(jī)將其壓縮成高壓高溫蒸汽后送到冷凝器，隨后會(huì)放出熱量并且冷凝成液體，干燥過(guò)濾器清除它的雜質(zhì)和水分，當(dāng)制冷劑離開(kāi)節(jié)流原件毛細(xì)管時(shí)已變成液、氣混合狀態(tài)繼而流入蒸發(fā)器，通過(guò)蒸發(fā)器吸熱汽化，在制冷系統(tǒng)中進(jìn)行單向循環(huán)制冷，將箱內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移到箱外，蒸發(fā)器周?chē)牟粩嘟禍厥贡鋬?nèi)部達(dá)到制冷目的。通過(guò)上述得出壓縮機(jī)在工作的同時(shí)機(jī)體內(nèi)一直存在著高壓，并且要在其斷電一段時(shí)間后才能消失，所以冰箱要重新啟動(dòng)必須在其關(guān)機(jī)后過(guò)段時(shí)間。當(dāng)電冰箱在工作時(shí)，壓縮機(jī)的吸氣側(cè)會(huì)變?yōu)榈蛪簜?cè)，其壓力大于大氣壓力，同時(shí)排壓會(huì)側(cè)移為高壓側(cè)，其壓力大于吸氣側(cè)，當(dāng)倆側(cè)的壓強(qiáng)相差變大時(shí)，在冰箱關(guān)機(jī)后這個(gè)壓力差仍會(huì)保持一段時(shí)間，因此如果立即重新啟動(dòng)，電機(jī)的壓動(dòng)力矩克服不了這樣的壓力差便會(huì)變得堵轉(zhuǎn)，影響旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速變快，磁通量的變化率增加，最后導(dǎo)致電機(jī)電流增大，溫度升高，長(zhǎng)時(shí)間下就會(huì)燒毀電機(jī)，所以，冰箱不能在其關(guān)機(jī)后立馬重新啟動(dòng)，至少需要等5分鐘左右。

2家用冰箱的節(jié)能環(huán)保技術(shù)

2.1采用高效壓縮機(jī)

家用制冷機(jī)有很多種節(jié)能方法但是采用變頻節(jié)能的方法是采用率最為廣泛的一種方法最早的變頻冰箱只是著重于快速冷凍，但能源的消耗還是很大的，沒(méi)有達(dá)到節(jié)能的最大化，因此已經(jīng)從市場(chǎng)上消失，節(jié)能型冰箱已經(jīng)把上一代替換了，電冰箱的更新?lián)Q代一直以來(lái)都在被高新技術(shù)所引領(lǐng)。工作頻率在提高之后，變頻裝置的成本也在明顯下降。由于采用變頻壓縮機(jī)，所以還是要解決低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的產(chǎn)生的振動(dòng)問(wèn)題和潤(rùn)滑油供給問(wèn)題，以及在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承負(fù)荷、摩擦和磨損問(wèn)題。所以對(duì)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提出了更高的要求以達(dá)到精益求精。電冰箱的漏熱也是熱負(fù)荷的主要來(lái)源，但可以通過(guò)采用導(dǎo)熱系數(shù)小、隔熱效果比較好的新型材料，使用先進(jìn)的微孔發(fā)泡技術(shù)，研制并且使用真空發(fā)泡板，以及改善門(mén)封、設(shè)計(jì)出箱體的合理結(jié)構(gòu)可以使制冷量損失減少到最低。冰箱換熱器要盡力完善就必須在結(jié)構(gòu)中入手，例如管路的布置，以及減小管內(nèi)外導(dǎo)熱熱阻等方法。雖然新型換熱器進(jìn)步不夠大，但是也有其發(fā)展的一定空間，例如中科院理化所研究出了一種冰箱用“蓄冷（熱）”不間斷工作的冷凝器、蒸發(fā)器”，通過(guò)加工“蓄冷（熱）液”的技術(shù)來(lái)儲(chǔ)存壓縮機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的能量，以此來(lái)達(dá)到節(jié)省能源與能源再次利用。壓縮機(jī)在停止工作時(shí)繼續(xù)釋放出熱（冷）量，以此來(lái)保證不間斷的工作。

2.2降低冰箱門(mén)體熱負(fù)荷的措施

（1）優(yōu)化組合以環(huán)戊烷為發(fā)泡劑的聚醚組合及其工藝，改善沸點(diǎn)高、原料流動(dòng)性較差、箱內(nèi)密度分布差大和冷凝液態(tài)環(huán)戊烷對(duì)門(mén)膽與內(nèi)膽的腐蝕性;（2）適度增加絕熱層厚度，減少外界熱負(fù)荷滲入;（3）采用箱門(mén)一體發(fā)泡工藝，提高門(mén)體絕熱性能;（4）設(shè)計(jì)多氣囊室新型門(mén)封和磁條，采用雙門(mén)封結(jié)構(gòu)，最大限度地減少因熱橋、熱短路等所造成的熱量侵入，減少箱內(nèi)冷氣的泄漏;（5）優(yōu)化設(shè)計(jì)中、下、前梁部位內(nèi)膽設(shè)計(jì)，減少防露管散發(fā)的熱量侵入箱內(nèi)等。

2.3制冷方式的改進(jìn)

（1）半導(dǎo)體式冰箱。半導(dǎo)體制冷又稱為熱電制冷，主要利用了半導(dǎo)體溫差電現(xiàn)象，即在一閉合線路中，對(duì)兩種不同金屬通一直流電，產(chǎn)生一個(gè)接點(diǎn)熱，一個(gè)接點(diǎn)冷的現(xiàn)象。它與一般制冷裝置的主要區(qū)別在于不使用制冷劑、無(wú)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件、體積小。由該原理制成的電冰箱體積小、無(wú)噪聲、無(wú)污染，穩(wěn)定性高。但是半導(dǎo)體制冷效率較低，制冷量小，為了獲取較大冷量，可將數(shù)對(duì)熱電偶串聯(lián)，使冷熱端分別排在一起，組成單級(jí)熱電堆，還可運(yùn)用串并聯(lián)的方法組建出多級(jí)熱電堆，可以得到更低的冷端溫度和更大溫差。半導(dǎo)體制冷技術(shù)在節(jié)能環(huán)保上具有很大優(yōu)越性，因此，半導(dǎo)體制冷技術(shù)發(fā)展越來(lái)越快，半導(dǎo)體冰箱的優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越突出，相信在不久的將來(lái)，半導(dǎo)體制冷技術(shù)在家用冰箱上的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。（2）吸收—擴(kuò)散式冰箱。吸收—擴(kuò)散式冰箱是新發(fā)展起來(lái)的綠色環(huán)保冰箱，主要通過(guò)虹吸效應(yīng)來(lái)替代泵使溶液循環(huán)，在蒸發(fā)器中利用氫氣使制冷劑（氨氣）壓力的突然降低來(lái)實(shí)現(xiàn)沸騰，從而達(dá)到制冷的目的。吸收—擴(kuò)散式冰箱由于不使用氟利昂做制冷劑，因此大大減少了環(huán)境污染，并且整個(gè)系統(tǒng)中無(wú)壓縮機(jī)和相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)部件，因此噪聲小，磨損少，使用壽命長(zhǎng)，它還可以運(yùn)用多種能源驅(qū)動(dòng)，如太陽(yáng)能，電能，化學(xué)能以及各種機(jī)械余熱。經(jīng)過(guò)不斷創(chuàng)新與探索，目前吸收—擴(kuò)散式冰箱裝有的模糊控制系統(tǒng)將原來(lái)的電耗減少了30%—40%，并增加了自動(dòng)除霜功能，成為了新一代綠色產(chǎn)品。（3）磁制冷式冰箱。磁制冷是利用順磁物質(zhì)的磁熱效應(yīng)的制冷方式，磁制冷技術(shù)在極低溫領(lǐng)域發(fā)揮了很大的作用，現(xiàn)在低溫磁制冷技術(shù)已相對(duì)成熟。然而，隨著近幾年的發(fā)展，磁制冷技術(shù)依靠其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，在室溫領(lǐng)域發(fā)揮著更大的作用，目前包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都在研究磁制冷技術(shù)，并將其運(yùn)用到家用冰箱中。利用磁制冷原理制作的冰箱不僅不會(huì)污染環(huán)境，而且制冷效率要比用氟利昂制冷高40%，并且成本比壓縮式制冷低25%。因此磁制冷技術(shù)將會(huì)有很大的發(fā)展前途。（4）熱聲制冷式冰箱。熱聲制冷主要利用熱聲效應(yīng)，即通過(guò)聲能來(lái)產(chǎn)生熱流，聲壓會(huì)使熱量傳輸，進(jìn)而使氣體絕熱壓縮和膨脹，受膨脹的氣團(tuán)溫度降低吸收熱量，進(jìn)而產(chǎn)生制冷效應(yīng)。該制冷方式無(wú)污染、運(yùn)行穩(wěn)定、噪聲小，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的熱聲制冷系統(tǒng)應(yīng)用于電冰箱，并以電冰箱壓縮機(jī)的噪聲作為熱聲制冷的動(dòng)力來(lái)源，會(huì)進(jìn)一步增加電冰箱的制冷效率，并且會(huì)大大降低噪聲，符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念。

結(jié)語(yǔ)

目前，家用冰箱的節(jié)能改進(jìn)已經(jīng)取得了一定成果，但也存在一定問(wèn)題，隨著人們節(jié)約與環(huán)保理念的提高，未來(lái)新型冰箱還需將節(jié)能、環(huán)保、實(shí)用三者相統(tǒng)一。相信在不久的將來(lái)，節(jié)能環(huán)保型冰箱會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

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（作者單位：寧波韓電電器有限公司）