我国参考IEC(国际电工委员会)/ISO (国际标准化委员会)体系(欧洲MEPS体系),在2003年11月实施了《电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》标准,同时推行了与欧洲类似的“中国能源标识”能效标识制度,将电冰箱类产品分为A.B.C.D、E(1、2、3.4、5)五大类:A为高效节能;B为一般节能;C为普通型;D.E为强制淘汰型。节能电冰箱采用了许多新技术、新材料、新部件(如变频多循环多温区等复杂系统)和新工艺,市场上销售的节能冰箱在技术上各有特色,下面就常用的节能措施进行介绍,供参考。

1、高效压缩机

       电冰箱节能最主要的措施是采用高效压缩机,其COP(能源效率值)从1.35提高到1.75,甚至更高。国内已有许多冰箱采用变频压缩机,与转速为3000pm的普通压缩机相比,变频压缩机具有高效率、高速制冷、软启动和低噪音等优点,其转速在1800rpm~4300rpm范围之间,COP可高达1.9以上。变频冰箱可在短时间内快速制冷到设定温度,然后以低转速运行,产生少量冷量维持冰箱内的温度,避免压缩机频繁开/停造成电能浪费据测算 ,变频冰箱比 普通冰箱至少可节省电能15%。

       在节能冰箱中厂家均对压缩机与管道分流进行了精确匹配和严格检测。当压缩机发生严重故障而不能修复时,应予以更换。为保证更换后的冰箱性能,原则上必须选用同一品牌、同一型号和规格的压缩机,如无相同产品而选代用品时,其规格也应尽量一致。若用普通压缩机更换,即使制冷量、功率、COP等相同,冰箱的性能也会出现较大差异。

        目前,国内生产R600a高效、超高效压缩机厂家很多,如北京EMBRACO、广州HUAGUANG、上海SZEL、天津T]ZEL、江苏BAIXUE等公司,压缩机输入功率为60W~120W、制冷量为100W~200W 、COP为1.5W/W~1.9W/W。

2、R600a制冷剂

        R600a制冷剂又名异丁烷,属碳氢化合物,为无色气体,比空气重,微溶于水,性能稳定,具有比较优越的热物理性能和环境指标,其可操作性、制冷效率、电能消耗都优于R12、R134a。R600a与空气能形成爆炸性混合物,爆炸极限为1.9%-8.4%(体积比),当达到或高于此比例浓度时,遇明火等即刻会引起爆炸,因此要注意安全。不管系统是否泄漏,在所有打火的电器件区域,R600a的浓度不可达到爆炸极限。因为R600a比空气重,因此维修现场要保证通风良好,在充注R600a时,为防止静电打火,要求所有设备必须有可靠接地,也不允许周围开启或关闭任何电器开关。另外,R6002制冷剂量相当于R12的40%左右,对充注量较敏感,因此采用精度高的充注设备,并严格控制在额定量的2克内。

3、VIP真空隔热技术和超密发泡技术

        VIP真空隔热技术采用在真空条件下附有低导热特性的隔热材料,将其固定在冰箱发泡层中,可大大提高冰箱隔热性能。例如用玻璃纤维复合品做内芯,复合铝膜袋套装,并密闭抽真空,其导热系数仅为0.025W/MK,而一般常用的环戊烷发泡材料的导热系数为0.019W/MK。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,冰箱能耗可减少24%以上。

        发泡材料的绝热性能是影响冰箱耗电量的重要因素,冰箱常用发泡剂中,第一代CFC-11发泡剂对大气臭氧层造成较大的破坏,已被禁止使用:第二代HCFC-141B对大气臭氧层仍有-定的破坏作用;第三代HFC-152a等虽然较为环保,但存在导热系数比较高的缺陷。新型超密HFC-245fa(五氯丙烷)对大气臭氧层的消耗系数为零、绝热系数最优,完全不可燃,能使冰箱整体耗电量降低10%左右,节能又环保。

4、多种循环系统

        传统冰箱产品制冷循环系统如图1所示,冷藏室和冰冻室串联在同一闭合的制冷循环管路,该系统只控制冷藏室温度,而冷冻室温度根据系统的匹配,随冷藏室温控器调节位置及环境温度变化而变化,存在两室同时制冷、各室温度不能由用户调节、温区难以多元化等弊端,无法达到节能效果。

        双温双控制冷系统如图2所示,其冷藏室和冷冻室并列制冷,根据两室温控的不同要求,由双位三通电磁阀切换两室的制冷剂供应,可实现交替制冷或单室制冷。制冷剂经冷凝、干燥过滤后,不直接进入毛细管,而进入双位三通电磁阀,电磁阀1为入口,2、3为出口,1-3为制冷剂常通通道,1-2为常断通道。当冷冻室(蒸发器2)需要制冷时,控制电路使制冷剂经电磁阀1-3常通通道、毛细管2进入蒸发器2;当冷藏室(蒸发器1)需要制冷时,控制电路使电磁阀得电,1-3通道关断,制冷剂经1-2通道、毛细管1进入蒸发器1。由于两室制冷相对独立,可以分别作不同的温度调节,以适应各种使用环境和温度要求。对于更多循环系统的冰箱,可将几个电磁阀组合起来使用,例如用三个电磁阀组合,可构成四路八状态工作(通、断)模式,供四循环系统冰箱使用。

        L-M制冷多循环系统如图3所示,该系统采用非共沸混合工质,在蒸发和冷凝过程中,各组分的相变温度不同,混合物饱和温度不断变化,从而产生温度滑移效应,利用有限热源的变温特性,减少传热温差,提高系统的能效比。

        软冷冻和变频技术制冷系统如图4所示,其特点是将传统冷冻室分为两个区域:其一仍保持-18°C;另一区域为-3°C~-10°C。该系统的优点是既减少了解冻时间,又避免了解冻过程营养成分的流失。制冷剂经冷凝后,流过干燥器和毛细管(回热节流器),系统分为两个功能支路:第-支路为变温室蒸发器(-3°C~-10°C)、冷冻室蒸发器(-18°C)、冷藏室蒸发器(5°C);第二支路为冷冻室蒸发器(-18°C)、冷藏室蒸发器(5°C)。

       节能冰箱制冷系统所采用的循环方式远不止上述几种。通过采用多种循环系统,实现冰箱温区多元化,精确控温,为冰箱节能提供新途径。

5、几种新部件

(1)电磁阀

        电磁阀有单稳态电磁阀和双稳态电磁阀两种类型。单稳态电磁阀有一个入口、一个常开出口A、一个常闭出口B。电磁阀未通电时A口开启,B口关闭;通电时A口关闭,B口开启。单稳态电磁阀体积较大,本身带整流滤波电路板,切换信号为220V交流电压,由于保持B 口开启时不能停止供电,所以耗电量较大。双稳态电磁阀也是有一个入口和常开、常闭两个出口,它有两个稳定的工作状态,其稳定工作状态的建立,是由-组极性相斥的永久磁铁所产生的磁力完成,即任何一种稳定状态均不需要电能来维持稳定。当需要改变稳定状态时,只需在电磁阀线圈上施加正或负脉冲驱动电流即可,转换完成后,同样由永久磁铁保持稳定。双稳态电磁阀体积较小,采用脉冲信号切换状态,无电路板,耗电非常小,,目前节能冰箱多采用双稳态电磁阀,而单稳态电磁阀一般用在早期大容量冰箱中。

         在对单或双稳态电磁阀的检修更换时,要注意各厂家电磁阀控制方式的差异,用不同型号电磁阀更换时须连同主控板-一同更换。

(2)单流阀

          单流阀也称单向阀,用于控制制冷剂的流动方向。冰箱工作时,压缩机压缩气态制冷剂到冷凝器内,通过散热成为高压液态制冷剂,通过毛细管进入低压的蒸发器内气化蒸发,吸走冰箱内的热量,达到制冷的目的。在刚开始工作的3~5分钟内,压缩机主要用于建立冷凝器和蒸发器之间的压力差,然后才进入正常制冷状态,这3~5分钟的工作属于能耗的浪费。

          在冰箱制冷管路上设置一系列单流阀来控制管路通断,如图5所示,在压缩机开机制冷时,阀门导通;停机时,阀门关断,将高压制冷剂保持在冷凝器中,下次压缩机开机时就可以快速建立起冷凝器蒸发器之间的压差,以减少能耗。

(3)千燥过滤器

          干燥过滤器位于冷凝器和毛细管之间,吸收制冷系统中残留水分,并过滤灰尘、金属、杂物等,防止毛细管发生冻堵或脏堵。干燥过滤器以分子筛或硅为干燥剂,R600a制冷剂、采用性能优良的XH-9型干燥过滤器,它与常用的XH-5、XH-7等分子筛选用材料不同,不能相互代替。对于节能冰箱,无论什么原因维修制冷系统时,都必须更换干燥过滤器。

(4)储液器

          节能冰箱多数采用多循环多温区系统,压缩机负荷变化较复杂,当冰箱只有负荷较小的单室工作时,容易出现吸气温度过低而导致压缩机产生液击故障,使气阀、缸盖及运动部件受损,造成制冷效率下降,耗电增加,寿命变短。为了防止低温制冷剂吸入压缩机产生液击故障,必须在蒸发器和回气管之间设置一个储液器,其结构如图6所示,工作原理是:气体惯性小,可从蒸发器出口拐弯进入回气管;液体惯性大,便沿蒸发器出口流向储液器下部而储存下来,将从蒸发器流出的制冷剂进行气、液分离,不让液体直接进入回气管,以防止液击现象。

           储液器对于防止压缩机吸气温度过高同样具有重要作用。当冰箱工作的实际环境温度高于气候类型规定的最高环境温度并继续升高时,或因压缩机实际制冷量大于设计制冷量、制冷剂充注量因泄漏而减少、毛细管制冷剂因某种原因使流量减少等,都会使压缩机吸气温度升高。过高的吸气温度使压缩机得不到有效冷却,工作效率下降,耗电量增加,使用寿命缩短,如果在蒸发器和回气管之间增设储液器,当上述情况发生时,蒸发器中蒸发(气化)的液体制冷剂量不足,储液器中存储的液体制冷剂就会自动进行补偿,使回气管入口处的制冷剂饱和蒸气的温度是蒸发器温度,因而使压缩机吸气温度也不会过高。由于我国大部分地区冬夏和昼夜温差较大,超出了冰箱规定的环境温度范围,因比增设储液器。

(5)低温自动补偿开关

          部分节能冰箱采用了低温自动补偿开关,取代原来采用的手动温度补偿开关。低温补偿开关预埋在冷冻室发泡层内,根据冷冻室温度高低决定是否对冷藏进行补偿,若冷冻室温度过高,补偿开关接通,补偿加热器工作。