家用冰箱的技术现状及发展趋势.pdf

家用冰箱的技术现状及发展趋势 宋鹏 ， 李红旗 北京工业大学环境与能源工程学院 （100022） Email: songpeng@ 摘 要 介绍了当前我国家用电冰箱在节能、环保、人性化方面技术的应用和进展，并指 出了电冰箱的发展趋势和冰箱企业的努力方向。 关键词 冰箱 技术 发展趋势 1. 引言 电冰箱已成为城镇居民家庭不可缺少的必备生活用品，但随着时代的发展，冰箱的广 泛使用带来了一系列的问题：冰箱制冷工质散逸对臭氧层的破坏和温室效应的加剧，广泛普 及导致电力消耗过大，寿命期满后处置不当带来环境污染与资源浪费等等，加之人们对家用 冰箱在人性化智能化舒适化方面要求的提高，这些都要求在冰箱的生产中要使用一些新技术 和新工艺以改进之。冰箱的技术进展和改进可以从节能、环保以及人性化的设计几个方面来 阐述。 2 ．节能方面 据统计，家用电冰箱在我国城市居民生活用电量比重曾一度接近50％，现今也稳定在20% 左右，加之世界和我国能源需求和开发的状况，最大程度地节能就成了必然。我国也制定了 新的关于冰箱能耗的国家标准《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》 （GB12021.2—2003），此标准的出台，将会强制性地要求在冰箱上进行技术改进和创新， 以更加节能。当前业内已经而且仍然在从冰箱制冷系统的各个环节采取措施，来达此目的。 2.1 采用高效压缩机。 压缩机是冰箱的心脏，也是冰箱的主要耗能部件。为了减小冰箱的耗电量，生产厂家 采取的最为简单有效的措施就是使用高效压缩机。当前，冰箱用压缩机主要集中于全封闭往 复式压缩机。文献[1-3]详细介绍了提高压缩机效率的一些方法，包括新型气阀的设计，进 气方式的改进，减小进气过热，增大输气系数，通过使用低粘度润滑油、减小压缩机摩擦功 率来提高电机效率等待，基本考虑到了方方面面，现在COP 值达到1.5 左右的压缩机已被广 泛地采用，而且以及开发出超高效节能压缩机，COP 值达1.70-1.75，耗电更省。文献[3]提 到了变频调速压缩机,采用直流永磁无刷电动机。该电机的转速在控制装置作用下随热负荷 的变化而作相应的调整，使冰箱一直处于最优状态，最大化节能就有了可能。 从压缩机类型上看，冰箱主要采用全封闭往复式压缩机，一度认为旋转式可以替代往 复式结构，但随着往复式的改进提高及工艺的成熟，技术愈臻完善，而且加工成本低，使得 仍占据市场的绝对主导地位。除此之外，对新型式压缩机的研究也没有停止，如文献[4-5] 提到一种线性压缩机。新型线性压缩机通过线性电动机以电磁共振方式驱动,而不用旋转电 - 1 - 动机通过机械连接方式驱动压缩机，摩擦大大减少，使效率提高 30％以上，制冷量增加， 并具有多种调节方式，在冰箱上将有广阔的应用前景。 2.2 高效换热器的开发和使用 家用冰箱上的蒸发器主要有管板式、吹胀式、单脊翅片管式和冷却排管式，冷凝器主要 有丝管式、翅片式和内置管板式，虽然名称复杂多样，但也各有其优缺点，都有在特定情况 下最好的一种选择。 冰箱换热器主要从结构上去完善，如管路的布置，减小管内外导热热阻等方法。新型换 热器创新虽步子不大，但也有进展，如中科院理化所研究了一种冰箱用“蓄冷（热）不间断 工作冷凝器，蒸发器”，通过加装“蓄冷（热）液”技术来储存压缩机工作时的能量，压缩 机停机时继续释放出热（冷）量，以此保证不间断工作。 当前也有从加强管内工质冷凝放热系数入手，利用微细管路换热的研究新进展[6]，来开 发新式冷凝器。 文献[7]提出，采用强化传热技术，可使冰箱的冷凝器和蒸发器传热系数增加，传热温 差降低，但任何传热设备都必须存在一定的温差，如何确定这一温差应从能效、经济性等方 面综合考虑，存在最佳值。 2.3 合理的系统设计 文献[7]中介绍了多种制冷循环和系统。双回路制冷循环，这种循环的冷藏室保存温度 以及冷冻室的保存温度完全由两个独立的制冷循环来实现。特点是：各储藏室能维持其最佳 的蒸发温度，使循环效率提高，除霜量减小，以此达到节能的目