冰箱變頻壓縮機節(jié)能技術(shù)探析

宋妤杰

青島海爾生物醫(yī)療股份有限公司 山東青島 266101

在冰箱的發(fā)展過程中，壓縮機的技術(shù)革命對節(jié)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(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，壓縮機在結(jié)構(gòu)設(shè)計、電機性能的提高、采用制冷劑的轉(zhuǎn)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(fā)展歷程中，壓縮機的技術(shù)升級對冰箱節(jié)能效果的影響是最為重要的，是壓縮機的發(fā)展帶動了冰箱的發(fā)展。就目前的技術(shù)而言，壓縮機的電機性能及結(jié)構(gòu)性能有了很大的提升，其制冷效率已經(jīng)達(dá)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(yōu)化也能使冰箱達(dá)到節(jié)能的目的。其中，壓縮機的制冷量主要由壓縮機的轉(zhuǎn)速決定，而壓縮機對轉(zhuǎn)速的控制可以通過變頻技術(shù)來實現(xiàn)。因此，變頻壓縮機在冰箱節(jié)能技術(shù)方面發(fā)揮著關(guān)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(tài)實現(xiàn)對電機的控制。在不同的工作狀態(tài)下，繞組的頻率及波形長度有所不同，其轉(zhuǎn)速也有所差異。當(dāng)頻率相對較高的時候，電機轉(zhuǎn)速隨之增加，變頻壓縮機的功率增加，相應(yīng)的制冷量升高；當(dāng)頻率相對較低的時候，電機轉(zhuǎn)速隨之降低，變頻壓縮機的功率降低，相對應(yīng)的制冷量減少。在實際的變頻壓縮機制造過程中，制造企業(yè)會應(yīng)用永磁材料作為轉(zhuǎn)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(shù)進行電機的設(shè)計，實現(xiàn)繞組磁場的優(yōu)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(tǒng)涉及到變頻板的設(shè)計，變頻板的功耗會對變頻壓縮機的COP參數(shù)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(yè)需要注重變頻板的設(shè)計，降低其功耗，提升變頻壓縮機的節(jié)能效果。

2 冰箱變頻壓縮機節(jié)能技術(shù)

2.1 冰箱在不同環(huán)境下的節(jié)能分析

根據(jù)變頻壓縮機節(jié)能的原理，制冷量小的時候產(chǎn)生較高的蒸發(fā)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(huán)境，在低溫環(huán)境下，周圍的熱負(fù)荷小，冰箱耗電小，而在高溫的環(huán)境下，冰箱的熱負(fù)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(jié)能，主要是針對目前的冰箱能耗測試標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)中要求環(huán)境溫度是25℃，按照此環(huán)境溫度下，變頻壓縮機比相同制冷效率COP的定頻壓縮機節(jié)能，但是對于在其它較高環(huán)境溫度下的節(jié)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(huán)境溫度情況下的節(jié)能情況。通過采用自主開發(fā)的仿真軟件進行不同設(shè)計計算分析。通過軟件的計算與實際測試結(jié)果對比，了解冰箱在25℃環(huán)境下的能耗差異，從而可以利用它進行其它數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)如表1。通過對25℃環(huán)境下的能耗分析后，能耗的計算與實測結(jié)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(huán)境溫度下冰箱的節(jié)能情況進行分析[2]。

2.2 直冷單循環(huán)制冷系統(tǒng)

對于電腦溫控冰箱，基于開關(guān)電源實現(xiàn)對控制板的設(shè)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(tǒng)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(dá)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(zhuǎn)速之后，就可以提升其實際的節(jié)能要求。如果運行是按照1600轉(zhuǎn)來實施，也會降低其實際的壓縮機冷量，與冰箱的制冷系統(tǒng)相互的結(jié)合，就可以滿足蒸發(fā)溫度對應(yīng)的提升，最終實現(xiàn)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(zhuǎn)狀態(tài)下，提高2.5℃的蒸發(fā)溫度，在運行效率得以滿足的前提下，也能夠規(guī)避因為控制板出現(xiàn)的功耗，最終導(dǎo)致能量損失的出現(xiàn)[3]。

2.3 風(fēng)直冷多循環(huán)系統(tǒng)及其應(yīng)用

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

3 結(jié)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(yīng)用。通過本文的分析可知，變頻壓縮機在應(yīng)用的過程中，充分利用自身的可調(diào)節(jié)性，保障制冷系統(tǒng)的制冷量和冰箱的熱負(fù)荷向?qū)?yīng)，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(huán)境溫度下具備良好的節(jié)能效果，促進了冰箱的節(jié)能技術(shù)發(fā)展。