淺談家用冰箱的節能環保技術

費旭丹

【摘 ?要】隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，人們逐漸意識到可持續發展的重要。進入21世紀以來，各個國家都在研究和開發更加節能和無污染的冰箱，并取得了不錯的成效，而我國作為家用冰箱制造大國，也在不斷開發優化節能新技術，將冰箱能耗降到最低。本文就家用冰箱的節能環保技術展開探討。

【關鍵詞】冰箱;系統;節能

引言

家用冰箱作為家用電器重點的耗電大戶，其耗電量已接近我國城鎮居民家庭全部用使用的制冷劑和發泡劑，對臭氧層破壞和全球變暖有非常重要的影響。為減少對臭氧層破壞而采取的一系列措施，現在已經有較大成效顯現，但對減少溫室效應氣體排放這個后續反應還不是很明顯。可見，當前家用冰箱開發與應用節能減排技術，已是迫在眉睫、有待家電行業解決和不斷完善的重大研究課題和歷史使命，勢在必行。

1電冰箱的工作原理

冰箱采取人工方法降溫使儲存空間達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到制冷的效果。一般冰箱主要由電氣控制系統、制冷系統和箱體三部分組成，其中制冷系統起著主導作用，基本原理就是運用各種制冷劑作為工質，當中溫低壓的液態制冷劑通過蒸發器吸熱后變成低溫低壓的氣態制冷劑，壓縮機將其壓縮成高壓高溫蒸汽后送到冷凝器，隨后會放出熱量并且冷凝成液體，干燥過濾器清除它的雜質和水分，當制冷劑離開節流原件毛細管時已變成液、氣混合狀態繼而流入蒸發器，通過蒸發器吸熱汽化，在制冷系統中進行單向循環制冷，將箱內熱量不斷轉移到箱外，蒸發器周圍的不斷降溫使冰箱內部達到制冷目的。通過上述得出壓縮機在工作的同時機體內一直存在著高壓，并且要在其斷電一段時間后才能消失，所以冰箱要重新啟動必須在其關機后過段時間。當電冰箱在工作時，壓縮機的吸氣側會變為低壓側，其壓力大于大氣壓力，同時排壓會側移為高壓側，其壓力大于吸氣側，當倆側的壓強相差變大時，在冰箱關機后這個壓力差仍會保持一段時間，因此如果立即重新啟動，電機的壓動力矩克服不了這樣的壓力差便會變得堵轉，影響旋轉磁場轉速變快，磁通量的變化率增加，最后導致電機電流增大，溫度升高，長時間下就會燒毀電機，所以，冰箱不能在其關機后立馬重新啟動，至少需要等5分鐘左右。

2家用冰箱的節能環保技術

2.1采用高效壓縮機

家用制冷機有很多種節能方法但是采用變頻節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，沒有達到節能的最大化，因此已經從市場上消失，節能型冰箱已經把上一代替換了，電冰箱的更新換代一直以來都在被高新技術所引領。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，所以還是要解決低速運轉時的產生的振動問題和潤滑油供給問題，以及在高速運轉時軸承負荷、摩擦和磨損問題。所以對壓縮機的設計和生產提出了更高的要求以達到精益求精。電冰箱的漏熱也是熱負荷的主要來源，但可以通過采用導熱系數小、隔熱效果比較好的新型材料，使用先進的微孔發泡技術，研制并且使用真空發泡板，以及改善門封、設計出箱體的合理結構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構中入手，例如管路的布置，以及減小管內外導熱熱阻等方法。雖然新型換熱器進步不夠大，但是也有其發展的一定空間，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、蒸發器”，通過加工“蓄冷（熱）液”的技術來儲存壓縮機在工作時產生的能量，以此來達到節省能源與能源再次利用。壓縮機在停止工作時繼續釋放出熱（冷）量，以此來保證不間斷的工作。

2.2降低冰箱門體熱負荷的措施

（1）優化組合以環戊烷為發泡劑的聚醚組合及其工藝，改善沸點高、原料流動性較差、箱內密度分布差大和冷凝液態環戊烷對門膽與內膽的腐蝕性;（2）適度增加絕熱層厚度，減少外界熱負荷滲入;（3）采用箱門一體發泡工藝，提高門體絕熱性能;（4）設計多氣囊室新型門封和磁條，采用雙門封結構，最大限度地減少因熱橋、熱短路等所造成的熱量侵入，減少箱內冷氣的泄漏;（5）優化設計中、下、前梁部位內膽設計，減少防露管散發的熱量侵入箱內等。

2.3制冷方式的改進

（1）半導體式冰箱。半導體制冷又稱為熱電制冷，主要利用了半導體溫差電現象，即在一閉合線路中，對兩種不同金屬通一直流電，產生一個接點熱，一個接點冷的現象。它與一般制冷裝置的主要區別在于不使用制冷劑、無機械運轉部件、體積小。由該原理制成的電冰箱體積小、無噪聲、無污染，穩定性高。但是半導體制冷效率較低，制冷量小，為了獲取較大冷量，可將數對熱電偶串聯，使冷熱端分別排在一起，組成單級熱電堆，還可運用串并聯的方法組建出多級熱電堆，可以得到更低的冷端溫度和更大溫差。半導體制冷技術在節能環保上具有很大優越性，因此，半導體制冷技術發展越來越快，半導體冰箱的優勢也越來越突出，相信在不久的將來，半導體制冷技術在家用冰箱上的應用會更加廣泛。（2）吸收—擴散式冰箱。吸收—擴散式冰箱是新發展起來的綠色環保冰箱，主要通過虹吸效應來替代泵使溶液循環，在蒸發器中利用氫氣使制冷劑（氨氣）壓力的突然降低來實現沸騰，從而達到制冷的目的。吸收—擴散式冰箱由于不使用氟利昂做制冷劑，因此大大減少了環境污染，并且整個系統中無壓縮機和相應的運轉部件，因此噪聲小，磨損少，使用壽命長，它還可以運用多種能源驅動，如太陽能，電能，化學能以及各種機械余熱。經過不斷創新與探索，目前吸收—擴散式冰箱裝有的模糊控制系統將原來的電耗減少了30%—40%，并增加了自動除霜功能，成為了新一代綠色產品。（3）磁制冷式冰箱。磁制冷是利用順磁物質的磁熱效應的制冷方式，磁制冷技術在極低溫領域發揮了很大的作用，現在低溫磁制冷技術已相對成熟。然而，隨著近幾年的發展，磁制冷技術依靠其節能環保的優勢，在室溫領域發揮著更大的作用，目前包括我國在內的許多國家都在研究磁制冷技術，并將其運用到家用冰箱中。利用磁制冷原理制作的冰箱不僅不會污染環境，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%。因此磁制冷技術將會有很大的發展前途。（4）熱聲制冷式冰箱。熱聲制冷主要利用熱聲效應，即通過聲能來產生熱流，聲壓會使熱量傳輸，進而使氣體絕熱壓縮和膨脹，受膨脹的氣團溫度降低吸收熱量，進而產生制冷效應。該制冷方式無污染、運行穩定、噪聲小，具有很大的發展潛力。將結構簡單的熱聲制冷系統應用于電冰箱，并以電冰箱壓縮機的噪聲作為熱聲制冷的動力來源，會進一步增加電冰箱的制冷效率，并且會大大降低噪聲，符合節能環保的發展理念。

結語

目前，家用冰箱的節能改進已經取得了一定成果，但也存在一定問題，隨著人們節約與環保理念的提高，未來新型冰箱還需將節能、環保、實用三者相統一。相信在不久的將來，節能環保型冰箱會得到廣泛應用。

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（作者單位：寧波韓電電器有限公司）