冰箱的节能技术发展与应用
摘要：从冰箱结构、制冷系统、控制技术三方面进行综述了，对目前冰箱节能技术的特点进行了细致的分析和研究，指出了综合优化结构、制冷和控制技术，发展经济的高效的节能技术才是冰箱的发展方向。
关键调：电冰箱；节能技术；优化设计
1 前言
电冰箱作为耐用消费品，在国内城镇家庭的占有率超过了85％，国内冰箱市场年销量超过1000万台。作为一种长寿命间歇式电能消耗品，世界各国都非常重视电冰箱的节能工作。
目前，已超过37个国家和地区实施了新的能源效率标准(如欧洲的节能计划，美国的能源之星计划等)。中国政府也于2003年正式实施了《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》标准，要求生产企业降低电冰箱的能耗水平。此外，冰箱在长期使用中，耗电过程也会产生的间接有害物质，据统计耗电产生的间接有害物占生产，使用，报废垒过程中所产生的有害物的90％左右。因此，冰箱节能技术的发展和应用已不但是能源工作的重要部分而且对经济、环境保护也有着深远的意义。
2 冰箱节能技术的发展与应用
经过多年的研究，已经形成了一些比较成熟的节能技术，目前国内外冰箱生产厂家普遍采用以下节能方法：
2.1 结构优化减少冰箱的漏热
对于家用冰箱，箱体的漏热对整机的能耗高低起着重要的作用。因此提高冰箱箱体的隔热性能显得尤为重要。
①增加籍体壁厚
在环境温度相同的情况下，绝热效果越好。冷量挥发越慢。因而，绝热层绝热效果的好坏直接影响冷量的挥发速度，从而决定能耗大小。但是，保温层厚度达到一定程度时其耗电量值就不会再降低了，随着保温层厚度的增加，成本增加，有效使用容积减少，甚至影响保温层的各项性能指标，导致发泡层的密度降低。
②采用超微孔发泡技术。
目前绝大部分冰箱均选用环戊烷作发泡剂，利用微孔发泡技术可以提高箱体发泡密度，增强保温效果。
③真空绝热板技术
真空绝热技术是利用真空条件下的低导热特性制作隔热材料，固定在冰箱发泡层中以提高冰箱隔热性能。根据测试资料，当真空绝热材料面积覆盖率达到冰箱发泡层面积的70％时，冰箱相对能耗可以减少24％以上。但是当真空绝热板中的真空度达不到要求，其绝热效果就会变差，冰箱的耗电量就会显著增加。
④优化门封结构。
采用双重门封结构，第一重门封外层是磁条和箱体壳紧密吸合，内层是气囊与内胆相挤合，阻断箱壳向外传热，减少冷量外溢。第二重门降低了第一重门封两侧的传热温差，减少门封漏热对冷冻室上层温度的影响。同时，保证门体与箱体的最佳配合间隙，最大限度地锁住冷气。
⑤采用整体门发泡技术
使用发泡剂直接将门内胆与门面板粘合在一起，既提高了门体的隔热性能，又增强了门内胆强度，省去门衬板、螺钉等拼装结构，减少内胆厚度，有效降低了产品成本。
⑥变容积节能设计
变容是指在冰箱冷冻室内设置节能隔板，可根据冷冻食品的多少调节容积，以达到节能的目的。也可分别为冷冻、冷藏空间设置独立开关，根据储存食品的多少和要求，可以同日寸使用二室或停用其一，也可在储存食品少时，转换冷冻室为小型冷藏室，从而达到高效节毹地使用冰箱。
上述通过优化冰箱结构的节能技术，优点是生产工艺简单、可靠性高、成本增加较少，缺点是过厚的发泡层和结构的调整会影响冰箨的美观效果。
2.2 制冷系统的节能设计
①采用高效无氟压缩机和环保制冷剂
目前R600a高效压缩机的Cop值达到1，7以上，较R134a拥有更高的Cop值和环保特性，是冰箱节能的最主要手段。但压缩机随着其cop值的提高，成本也会增加很多，因此在设计时应根据实际情况适当的选用。
②采用高效制冷循环系统
对于采用双循环制冷系统的冷藏室和冷冻室是两个独立分开的制冷循环系统。它能精确控制备间室的温度，即满足食物分类保存和保鲜度的需要，又达到静音节能的目的。
③选定最佳制冷剂灌注量
冰箱制冷剂灌注量是影响制冷性能的关键因素之一，灌注量过多或过少对系统均不利，所对应的冰箱的性能也不一样，只有保证制冷剂的最佳充注量，和制冷剂充注精度才能使系统的能耗最小。
④优化系统的管路走向
采用制冷剂R600a时，由于排气温度较低，可将排出的高压气体先进门边防露管，再进主、副冷凝器。这样既可保证加热门框、提高防露效果，又可布置防露管远离箱体内腔，减小热量流失，实现节能目的。采用制冷剂R134a，由于排气温度较高，增加了对箱内的漏热量和箱内温度的不均匀性。可采用分体式冷凝器，将防露管置于左右冷凝器之间，用冷凝器中的饱和段对门框进行加温。既起到了防凝露的效果，又减少了箱体的漏热，达到节能的目的。
⑤寻找高效的化霜方法
无霜电冰箱大部分用化霜定时器控制电加热丝化霜，这种方法简单易行，但电加热丝需消耗电能，且化霜后会使蒸发器及其周围空气温度上升，造成较大的能耗。因此，有人设想采用双稳态电磁阀来控制压缩机的高温排气代替电加热丝化霜，提高化霜效率，节约电能。
⑥蒸发器节能设计
对蒸发器来讲，制冷剂流动阻力的增加造成蒸发温度下降，系统耗能增大，效率降低，采用大内径的蒸发盘管可减小流动阻力，提高效率。增加蒸发器的传热面积(例如，翅片蒸发器)、合理布置蒸发器位置，可以提高换热效果和避免过低蒸发压力，达到节能目的。
⑦冷凝器优化设计
一般情况下，冷凝器垂直布置时在弯管的底部有液态制冷剂而形成液封，制冷剂流动困难，而且流量出现波动，增加耗电量。为了使开机时制冷剂能够通过冷凝器快速回到蒸发器，在冷凝器后部采用了水平布管。干燥过滤器垂直布置，以便制冷剂快速通过，减少能耗。
⑧回气换热器节能设计
为了提高回气换热器的换热效果，采用毛细管和回气管逆流布置的方式，或适当增加毛细管和回气管的换热长度加强两者之间的换热，或采用毛细管和回气管用锡焊料并焊的方法来提高两者间的换热效率。
2.3 控制系统的节能
①变频技术的应用
变频冰箱与普通冰箱相比，其魅力在于极大地提高了冰箱的制冷效率而且节能。变频压缩机具有软启动、低噪音、高效率、高速制冷能力的优点，其转速范围1800rpm至4300rpm，能源效率值最高可以达到期1.9以上，避免了压缩机频繁开停造成的电能浪费。但是，变频技术的缺点在于其成本较高。
②采用机械式温控器
对于单循环直冷电冰箱，采用机械式温控器可以节省电路板、电磁阀等耗电部件带来的能耗损失，此外冰箱压缩机开停只受冷藏室温度控制，相比多循环制冷系统的冰箱，开机时间短，更为省电。但是机械式直冷冰箱，需要根据季节的不同调整温度档位，冷冻能力小，不能实现速冻等功能。当冬季环境温度较低时