李春明

（佛山市順德區(qū)康雅電器有限公司，廣東 佛山 528300）

前言：科學(xué)技術(shù)水平的提升使得人們生活方式向著智能化、科技化方向轉(zhuǎn)變，小家電產(chǎn)品帶來的便捷也使得人們對(duì)其需求不斷提升。當(dāng)前小家電市場(chǎng)產(chǎn)品種類對(duì)，功能齊全，在家庭能源消耗中占有較大占比。同時(shí)，目前我國能源日益緊缺，應(yīng)當(dāng)對(duì)家電產(chǎn)品的節(jié)能化發(fā)展予以重視，在產(chǎn)品開發(fā)過程中加大節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，創(chuàng)新創(chuàng)造出更加節(jié)能且先進(jìn)的小家電產(chǎn)品，為人們生活提供便利。

一、變頻技術(shù)在小家電產(chǎn)品中的應(yīng)用

變頻技術(shù)作為目前最具發(fā)展前景的節(jié)能技術(shù)，在小家電產(chǎn)品中的運(yùn)用其不僅可以提升家電產(chǎn)品性能，同時(shí)能夠顯著提升小家電產(chǎn)品的節(jié)能性和降噪性，相比于傳統(tǒng)家電技術(shù)而言，可有效延長整機(jī)壽命。在此背景下，家電廠商將變頻家電產(chǎn)品作為市場(chǎng)競(jìng)爭的主力，同時(shí)變頻技術(shù)逐漸成為小家電產(chǎn)品節(jié)能發(fā)展過程中人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

以變頻微波爐為例，在設(shè)計(jì)過程中利用變頻器取代其內(nèi)部變壓器，在變頻器的作用下，其能夠能原有的50Hz 電源頻率轉(zhuǎn)換至2000Hz-4500Hz 的高電源頻率，通過電源頻率的改變而產(chǎn)生不同的輸出功率。傳統(tǒng)微波爐在對(duì)食物進(jìn)行加熱時(shí)需要對(duì)恒定輸出功率進(jìn)行反復(fù)輸出，會(huì)導(dǎo)致食物加熱不均勻[1]。而在變頻技術(shù)的應(yīng)用下不僅加熱速度快，也更加節(jié)能省電。以當(dāng)前松下品牌所推出的微波爐為例，在設(shè)計(jì)時(shí)其應(yīng)用了變頻電源系統(tǒng)，食物均勻加熱時(shí)間節(jié)約了50%。

再以空調(diào)設(shè)備為例，對(duì)其應(yīng)用變頻技術(shù)后，可顯著擴(kuò)大其壓縮機(jī)工作范圍，壓縮機(jī)能夠在不同室內(nèi)溫濕度情況下，實(shí)現(xiàn)斷續(xù)狀態(tài)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)制冷、制熱的控制，降低電力能源消耗量。近些年來，一些新上市的空調(diào)設(shè)備利用無刷直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻調(diào)速的控制，相比于異步電動(dòng)機(jī)其節(jié)能效果有著15%的提升。為了逐步提升空調(diào)設(shè)備能效，在小家電產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程中逐漸從原有的PWM 控制系統(tǒng)向PWM+PAM 控制系統(tǒng)所轉(zhuǎn)變。

隨著生活中電冰箱的普及，變頻技術(shù)在電冰箱中的應(yīng)用也逐漸成為關(guān)注焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)變頻管控技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約的同時(shí)，提升電冰箱冷凍速度，降低其運(yùn)行噪音，大幅度延長電冰箱產(chǎn)品的使用壽命[2]。

此外，在吸塵器、電飯煲、電磁爐、電視等小家電產(chǎn)品中變頻技術(shù)均得以有效應(yīng)用。目前看來，變頻技術(shù)在小家電產(chǎn)品中的應(yīng)用方向主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：①直流變頻逐漸取代交流變頻；②脈幅調(diào)制控制技術(shù)逐漸取代脈寬調(diào)制技術(shù)；③功率器件向著智能化高集成功率模塊所轉(zhuǎn)變。

二、電磁感應(yīng)技術(shù)在小家電產(chǎn)品中的應(yīng)用

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展促進(jìn)下，電子信息技術(shù)得以快速穩(wěn)定發(fā)展，在人們生產(chǎn)和生活過程中先進(jìn)技術(shù)得以全面普及。在家用電器設(shè)備生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中，逐步傳感器構(gòu)件和傳感器技術(shù)。在電子信息時(shí)代，傳感器技術(shù)逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)電磁感應(yīng)技術(shù)在小家電產(chǎn)品中的有效運(yùn)用。

以電飯煲為例，其作為一種家庭常用廚房電器，在居民生活中有著較高的使用頻率。通常情況下電飯煲的功率在500w-800w 之間，在日常單次使用過程中并不會(huì)產(chǎn)生較多的耗電量，但由于其使用頻率較大，總耗電量也是一項(xiàng)較為可觀的數(shù)值[3]。因此，將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在電飯煲中，必將會(huì)在其煮飯也保溫程序中產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

相比于傳統(tǒng)的電熱盤式的電飯煲，在電飯煲中應(yīng)用電磁感應(yīng)技術(shù)可以降低30%左右的能耗，節(jié)能效果明顯。將電磁感應(yīng)技術(shù)應(yīng)用在電飯煲中將電磁感應(yīng)對(duì)灶具進(jìn)行加熱的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮了出來，同時(shí)綜合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能特點(diǎn)，其散熱空間小，具有較高的長期可靠性[4]。

另外，在環(huán)境因素影響下，將電磁感應(yīng)技術(shù)應(yīng)用在電飯煲中，為提升節(jié)能效果，需對(duì)其散熱問題加以研究，并尋求出合理的解決辦法。

（一）電飯煲熱量過大影響

若電飯煲熱量不能持續(xù)有效散發(fā)，其控制器的工作環(huán)境將處于較高的溫度范圍內(nèi)，會(huì)影響到內(nèi)部元器件的穩(wěn)定性，進(jìn)而對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性帶來影響。在日常運(yùn)行過程中誤動(dòng)作可能性較大，導(dǎo)致控制器不能正常運(yùn)行甚至存在安全事故風(fēng)險(xiǎn)。

（二）電飯煲熱量來源

分析將電磁感應(yīng)技術(shù)應(yīng)用在電飯煲中的熱量來源，主要可分為以下幾點(diǎn):電飯煲內(nèi)膽所輻射出的熱量；運(yùn)行時(shí)大功率管或整流橋所散發(fā)的熱量；內(nèi)部元器件散發(fā)的熱量。分析上述因素，電飯煲內(nèi)膽的熱量散發(fā)是最大的，但其作為加熱載體，運(yùn)行時(shí)必須進(jìn)行加熱，因此應(yīng)將重點(diǎn)放在降低內(nèi)膽散熱對(duì)控制器的影響方面。通常情況下會(huì)在內(nèi)膽和控制器間增設(shè)隔熱措施，避免內(nèi)膽熱量向控制器散發(fā)[5]。其次為大功率管和整流橋熱量散發(fā)影響，對(duì)于內(nèi)部元器件散熱而言，其所散發(fā)的熱量較少，影響不大。

（三）熱量散發(fā)辦法

1.強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過合理的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠?qū)刂破鳒囟葘?shí)現(xiàn)有效控制。在這一過程中應(yīng)強(qiáng)化電飯煲內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，保證控制器和內(nèi)部元器件布局合理性，特別是大功率管的位置，形成良好的熱量散發(fā)通道，便于將多余熱量盡快排出。

2.加大大功率管功耗技術(shù)的研究力度

在大功率管運(yùn)行過程中關(guān)斷損耗和開通損耗是主要功耗表現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)原有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，綜合分析大功率管的設(shè)計(jì)參數(shù)和性能要求，確保大功率管功耗技術(shù)的合理性。

3.烹飪技術(shù)的合理控制

在保證烹飪效果的前提下，盡量降低大功率管（IGBT）的開通和關(guān)閉次數(shù)，有效控制單位時(shí)間內(nèi)的功耗，控制單位時(shí)間其溫度上升程度，有效避免在短時(shí)間內(nèi)熱量積聚。通過平均化處理手段，對(duì)控制器環(huán)境溫度實(shí)現(xiàn)有效控制[6]。

如今，在小家電市場(chǎng)上，應(yīng)用電磁感應(yīng)技術(shù)的電飯煲已全面覆蓋，市場(chǎng)接受度呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，電磁感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用也必然會(huì)得已進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)小家電產(chǎn)品的節(jié)能發(fā)展。

三、溫感軟磁技術(shù)在小家電產(chǎn)品中的應(yīng)用

通過將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在電飯煲中的主要表現(xiàn)為對(duì)電熱能的利用率得已提升，同時(shí)對(duì)電飯煲保溫時(shí)的耗電量進(jìn)行控制。在這一過程中，電飯煲節(jié)能和電熱水器以及電冰箱的節(jié)能在原理上較為相似。因此，將電冰箱保溫所應(yīng)用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料應(yīng)用在電飯煲的保溫層中，在理論上時(shí)可行的。但由于電飯煲工作時(shí)的溫度較高，應(yīng)保證保溫材料在高溫下不會(huì)產(chǎn)生有害于人們健康的物質(zhì)，同時(shí)不具易燃性和易爆性[7]。如今，在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中所應(yīng)用的發(fā)泡體系氣味較大，應(yīng)用在電飯煲中不能被人所接受。而水發(fā)泡聚氨酯硬泡體系下的發(fā)泡材料的環(huán)保性和安全性均符合標(biāo)準(zhǔn)，在消毒柜中得已廣泛應(yīng)用。因此在電飯煲保溫層中應(yīng)用全水發(fā)泡聚氨酯泡沫塑料，可有效提升電飯煲運(yùn)行時(shí)的節(jié)能性。

在電飯煲中應(yīng)用聚氨酯泡沫保溫層后相比于傳統(tǒng)的電飯煲，對(duì)煮飯過程的熱傳導(dǎo)和熱輻射有著很好的控制作用，與電飯煲蓋相結(jié)合能夠形成一個(gè)均勻且密閉的溫度場(chǎng)，進(jìn)而提升電飯煲產(chǎn)品的熱效率，對(duì)其保溫過程的能耗予以降低，實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約。

為了探究對(duì)電飯煲采取聚氨酯保溫層能否提升其在保溫時(shí)的節(jié)能效果，筆者以功率為750w 的電飯煲為例，展開電飯煲的升降溫試驗(yàn)，將100℃水加入帶有保溫層和不帶有保溫層的兩個(gè)電飯煲中，對(duì)比冷卻到不同溫度的時(shí)間。記錄數(shù)據(jù)如下表一所示：

表一：電飯煲降溫時(shí)間

由數(shù)據(jù)可知，加設(shè)保溫層的電飯煲其保溫性能更優(yōu)越，避免熱量大量損失，可顯著減少煮飯時(shí)間，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。同時(shí)，由于保溫性能優(yōu)越，在保溫過程中不需多次加熬，可避免水分散失，能夠保證米飯的口感。

四、遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)在小家電產(chǎn)品中的應(yīng)用

遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)具有較為長久的發(fā)展歷史，同時(shí)也是較為關(guān)鍵的節(jié)能技術(shù)之一。從類型上區(qū)分，遠(yuǎn)紅外加熱器具有管狀、板狀、燈口狀以及燈狀幾種形式。其動(dòng)力能源主要以電能為主，也可以利用沼氣、蒸汽、煤氣等能源。通過遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著提升小家電的熱效率。主要體現(xiàn)在被加熱物體對(duì)輻射線的吸收能力予以提升，提升遠(yuǎn)紅外光譜波長和分子振動(dòng)波長的匹配度。因此，為強(qiáng)化加熱效果，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)被輻射物體要求選擇合理的輻射元件。

相比于傳統(tǒng)的小家電加熱方法，遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)的加熱速度更快，加熱效率更高。將其替代電加熱后，能夠至少節(jié)電30%，在特殊場(chǎng)合甚至能夠節(jié)電60%。在實(shí)際應(yīng)用中，遠(yuǎn)紅外輻射原料的原理主要體現(xiàn)在：遠(yuǎn)紅外輻射材料能夠有效轉(zhuǎn)換其他能量，并被加熱物體充分吸收，從而實(shí)現(xiàn)快速加熱升溫，具有較高的熱效率且無污染。在取暖設(shè)備、炊具等小家電中得已廣泛應(yīng)用。例如：將遠(yuǎn)紅外輻射材料應(yīng)用在鋁制品的炊具的上，加熱時(shí)間能夠節(jié)約40%，增加35%以上的熱利用率，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能。

五、溫控技術(shù)在小家電產(chǎn)品中的應(yīng)用

在夏季高溫天氣下，若夜間溫度持續(xù)較高則需要整夜吹風(fēng)扇，若夜間溫度降至一定數(shù)值以下，則需關(guān)閉電風(fēng)扇。因此，溫控技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)扇中可起到很好的節(jié)能效果。例如：將溫控器安裝在風(fēng)扇中，設(shè)定一定溫度自動(dòng)關(guān)閉電扇，當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度時(shí)則能夠自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

在變壓器降壓和橋式整流對(duì)電壓進(jìn)行處理后，穩(wěn)壓器產(chǎn)生正負(fù)對(duì)稱的直流電流，多諧振蕩器由集成電路和外圍元器件所組成，與普通振蕩器相比，其在占空比運(yùn)算時(shí)會(huì)受到輸出電壓的控制。為提升靈敏度，在構(gòu)建溫度檢測(cè)器時(shí)應(yīng)額外設(shè)置感溫二極管。隨著環(huán)境溫度變化，其輸出電壓隨之變化，進(jìn)而對(duì)電路的充、放電時(shí)間進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的占空比。

在室溫較高的情況下，壓降減小，增加風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)間，保證電風(fēng)扇能夠長時(shí)間送風(fēng)。若室內(nèi)溫度逐漸降低，系統(tǒng)對(duì)電路的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，對(duì)風(fēng)扇風(fēng)力予以調(diào)節(jié)。在室內(nèi)溫度降至設(shè)定溫度后，風(fēng)扇自動(dòng)關(guān)閉，保證夜間室內(nèi)溫度舒適度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標(biāo)。

結(jié)束語：綜上所述，在能源危機(jī)背景下，世界各地為避免能源危機(jī)對(duì)其發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響，逐漸加大節(jié)能技術(shù)的研發(fā)與重視程度，以節(jié)能技術(shù)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。如今，我國在節(jié)能技術(shù)方面取得了不斷成就，特別在小家電領(lǐng)域，變頻技術(shù)、電磁感應(yīng)技術(shù)、溫控技術(shù)以及遠(yuǎn)紅外加熱等節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，顯著降低了小家電產(chǎn)品的能源消耗，與我國可持續(xù)發(fā)展理念相契合。