冰箱變頻壓縮機節能技術探析

宋妤杰

青島海爾生物醫療股份有限公司 山東青島 266101

在冰箱的發展過程中，壓縮機的技術革命對節能的影響最大，壓縮機的這種變化主要是制冷效率的提高，經過多年的技術發展，壓縮機在結構設計、電機性能的提高、采用制冷劑的轉變等，使壓縮機的制冷效率提高到COP2.0的水平，大大降低了冰箱的能耗[1]。

1 變頻壓縮機分析

在冰箱的發展歷程中，壓縮機的技術升級對冰箱節能效果的影響是最為重要的，是壓縮機的發展帶動了冰箱的發展。就目前的技術而言，壓縮機的電機性能及結構性能有了很大的提升，其制冷效率已經達到COP2.0的水平，在很大程度上降低了冰箱的能耗。不僅如此，壓縮機的制冷量及絕熱效率等方面的優化也能使冰箱達到節能的目的。其中，壓縮機的制冷量主要由壓縮機的轉速決定，而壓縮機對轉速的控制可以通過變頻技術來實現。因此，變頻壓縮機在冰箱節能技術方面發揮著關鍵作用。變頻壓縮機主要通過模擬三相交流電機的運行方式，利用三個繞組的差異性工作狀態實現對電機的控制。在不同的工作狀態下，繞組的頻率及波形長度有所不同，其轉速也有所差異。當頻率相對較高的時候，電機轉速隨之增加，變頻壓縮機的功率增加，相應的制冷量升高；當頻率相對較低的時候，電機轉速隨之降低，變頻壓縮機的功率降低，相對應的制冷量減少。在實際的變頻壓縮機制造過程中，制造企業會應用永磁材料作為轉子的制造材料，以此提升變頻壓縮機的效率。在變頻壓縮機運行的過程中，永磁材料主要通過充磁處理來保障其性能。工作人員可以通過電子控制技術進行電機的設計，實現繞組磁場的優化，以此提升變頻壓縮機的運行效率。另外，變頻壓縮機的控制系統涉及到變頻板的設計，變頻板的功耗會對變頻壓縮機的COP參數造成較大的影響，變頻板的功耗越大，則表明變頻壓縮機的運行效率越低。因此，在變頻壓縮機的制造過程中，制造企業需要注重變頻板的設計，降低其功耗，提升變頻壓縮機的節能效果。

2 冰箱變頻壓縮機節能技術

2.1 冰箱在不同環境下的節能分析

根據變頻壓縮機節能的原理，制冷量小的時候產生較高的蒸發溫度，提高了壓縮機的制冷效率。冰箱一般處于一個多變的環境，在低溫環境下，周圍的熱負荷小，冰箱耗電小，而在高溫的環境下，冰箱的熱負荷大，冰箱壓縮機的運行時間長，效率低，耗電大。目前市場中所提及的變頻壓縮機節能，主要是針對目前的冰箱能耗測試標準，在標準中要求環境溫度是25℃，按照此環境溫度下，變頻壓縮機比相同制冷效率COP的定頻壓縮機節能，但是對于在其它較高環境溫度下的節能情況如何，本論文通過對一個具體的無霜冰箱的對比計算分析，研究變頻壓縮機與定頻壓縮機在不同環境溫度情況下的節能情況。通過采用自主開發的仿真軟件進行不同設計計算分析。通過軟件的計算與實際測試結果對比，了解冰箱在25℃環境下的能耗差異，從而可以利用它進行其它數據分析。數據如表1。通過對25℃環境下的能耗分析后，能耗的計算與實測結果比較一致，可以采用軟件對定頻壓縮機與變頻壓縮機分別在不同的環境溫度下冰箱的節能情況進行分析[2]。

2.2 直冷單循環制冷系統

對于電腦溫控冰箱，基于開關電源實現對控制板的設計，就可以確保其功能降低0.2W之下，其耗電量為0.0048kWh/24h；但是傳統模式下所使用的機械溫控冰箱，只存在壓縮機運行的功耗。因此，通過定頻壓縮機的使用，其耗電量為0.44kWh/24h。但是選擇變頻壓縮機，其降壓模式選擇控制板之后，實際功耗為2W，達到0.48kWh/24h的耗電量，使得其能耗可以提升10%左右。在改變電機運行轉速之后，就可以提升其實際的節能要求。如果運行是按照1600轉來實施，也會降低其實際的壓縮機冷量，與冰箱的制冷系統相互的結合，就可以滿足蒸發溫度對應的提升，最終實現壓縮機運行效率的控制。通過仿真，在實際的耗電量降低到0.45kWh/24h之后，其具體的能耗就能夠基本持平機械溫控冰箱；在處于低速運轉狀態下，提高2.5℃的蒸發溫度，在運行效率得以滿足的前提下，也能夠規避因為控制板出現的功耗，最終導致能量損失的出現[3]。

2.3 風直冷多循環系統及其應用

如果冰箱的運行采用雙循環獨立制冷模式，那么其冷藏室和冷凍室處于獨立運行狀態，二者蒸發器為并聯模式，突出了分立多循環制冷系統的特征與優勢。在分立多循環冰箱中，由于每一個室都處于獨立運行狀態，那么運行的時間長短就可以根據不同室的實際能量需求而調整，以此優化壓縮機運行的時間；雖然這樣無法調節壓縮機的制冷量，但是也可更好地適應冰箱運行環境的需求，以此提高制冷效率，優化壓縮機大制冷量和小制冷量的變化[4]。

3 結語

綜上所述，變頻壓縮機可以有效提高冰箱的制冷效率，降低冰箱的能耗，值得推廣應用。通過本文的分析可知，變頻壓縮機在應用的過程中，充分利用自身的可調節性，保障制冷系統的制冷量和冰箱的熱負荷向對應，提升變頻壓縮機的運行效率，降低冰箱的能耗，使冰箱在多種環境溫度下具備良好的節能效果，促進了冰箱的節能技術發展。