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变频压缩机对冰箱节能的影响 来源：家电科技? ?? ?? ? 编辑：ZSQ ? ?? ?? ? 作者：李成武? ?? ?? ? 时间：2010-09-14 摘要： 为研究变频压缩机对冰箱的节能效果，通过仿真软件分别对变频压缩机与定频压缩机在不同类型冰箱上进行分析，研究变频压缩机节能的效果以及应用它产生的问题，并为如何提高变频压缩机的节能效果提出一些方向。 关键词：变频压缩机；冰箱；节能；仿真 ? 1 前言 ??????? 产品对于目前冰箱的研究来说，冰箱的能耗要求已经处于比较重要的地位。为降低冰箱的能耗，在综合对其各部件的优化设计、改良性能以外，提高压缩机的效率是最主要的决定因素。从2000年开始，压缩机的COP从1 .3左右上升至1.8左右，基本上将冰箱的能耗降低50%，但同时因环保的要求，冰箱发泡材料由R11改为环戊烷后，导热系数由0.16提高至0.20左右，发泡材料的性能变差20%，即基本上将冰箱的能耗加大20%。对于生产冰箱的企业来说，也通过加大冰箱的发泡层或通过改进发泡材料的性能降低冰箱的能耗，如采用245fa或采用添加剂作为发泡剂来改善保温的性能。 ??????? 当压缩机的技术发展到一定程度后，再提高压缩机的COP已经是有相当的困难，因此目前市场上开始推行变频压缩机。变频压缩机对冰箱的性能会不会有什么大的变化？笔者通过自主开发的冰箱性能仿真系统软件，对变频压缩机装配在不同类型的产品上，与同性能要求的交流定频压缩机进行能耗对比分析。 ??????? 变频压缩机主要以直流变频为主，采用BLDC电机，目前它的效率也可以达到1.8左右的水平，与高效的交流定频压缩机能效相差不大。对于它在低转速和高转速的运行情况下，其效率会比在中转速的情况下有所降低。某型号变频压缩机的效率变化如表1所示。对于变频压缩机来说，需要变频板的控制，会消耗2W左右的能耗；而且主控板还需要采用开关电源设计，对比于机械温控或开关电源控制的普通冰箱，大约增加0.05kWh/24h的能耗。 ? 2 仿真对比分析 ??????? 变频压缩机对环境的适应能力很强，当冰箱的工作环境或使用环境发生改变时，压缩机会通过改变转速产生不同的制冷量来满足冰箱的负荷要求。另外当压缩机处于小功率运行时，由于蒸发温度的提高，压缩机的COP会上升，从而降低冰箱的耗电量。那么这种因蒸发温度的上升对提高性能有多大的变化，笔者通过自开发的仿真软件对变频压缩机和定频压缩机在直冷冰箱、无霜冰箱以及采用风直冷多循环系统的冰箱上进行模拟计算。 ??????? 2.1直冷单循环制冷系统冰箱 ??????? 变频压缩机选其在2400RPM的制冷量与COP，同时也选用相当的交流定频压缩机，输入相应仿真软件系统进行计算。图1为机械温控冰箱采用仿真软件的相关计算结果。 ??????? 对于电脑温控冰箱，如果控制板采用开关电源设计，则控制板的功耗可降低至0.2W以下，耗电量约为0.0048kWh/24h。对于机械温控冰箱，除压缩机外没有其它的功耗，所以采用定频压缩机的冰箱耗电量为0.44kWh/24h。 ??????? 如果采用定频压缩机，控制板采用变压器线性降压，控制板的功耗为2W，则冰箱的耗电量为0.48kWh/24h，能耗增加10%。同样采用变频压缩机，变频板的功耗一般为2W，选用变频压缩机2400转运行，它的制冷量与定频压缩机相同时，冰箱的能耗也约为0.48kWh/24h，相对于机械温控冰箱，耗电量会加大约10%的水平。 ??????? 由于变频压缩机可以通过改变转速进行节能，当变频压缩机按1600转运行时，压缩机的制冷量会减少。对于冰箱制冷系统来说，蒸发温度会上升。蒸发器上升后，会带来压缩机的效率提高。从图2的仿真计算结果看，冰箱的耗电量减小至0.45kWh/24h，与机械温控的冰箱能耗比较接近。在这种低转速的情况下，冰箱的开机率会加大，蒸发温度也上升约2.5，压缩机的效率提高了10%，基本上可以消除由于控制板的功耗产生的能量损失。另外从冰箱的运行开机率的数据可以说明压缩机的制冷量仍然偏大。 ??????? 当压缩机选用更低转速时，压缩机制冷量更低。当变频压缩机按1000RPM运行时，仿真计算显示(见图3)，冰箱的耗电量达到0.43kWh/24h，也达到机械温控冰箱的效果，开机率也达到可以控制的要求。此时压缩机的效率更高，蒸发温度也上升更多。 ??????? 通过对变频压缩机在直冷单循环系统上的不同制冷量情况下运行，从计算的结果中也可以看出压缩机对直冷冰箱的系统结构要求也发生的变化。一般直冷单循环系统冰箱，冷藏室蒸发器的蒸发面积与冷冻室是通过匹配来达到最佳节能的效果。但变频压缩机由于能量的变化，造成冷藏与冷冻的蒸发器面积匹配也发生了变化，这对于直冷单循环系统冰箱来说，是不可能会自动适应压