畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電冰箱節(jié)能技術(shù)研究

1、1、文獻(xiàn)綜述17世紀(jì)中期，“冰箱”這個(gè)詞才進(jìn)入了美國語言，在那之前，冰只是剛剛開始影響美國普通市民的飲食。隨著城市的發(fā)展冰的買賣也逐漸發(fā)展起來。它漸漸地被旅館、酒館、醫(yī)院以及被譯些有眼光的城市商人用于肉、魚和黃油的保鮮。內(nèi)戰(zhàn)（1861-1865）之后，冰被用于冷藏貨車，同時(shí)也進(jìn)入了民用。到1880年以前，已經(jīng)有半數(shù)在紐約、費(fèi)城和巴爾的摩銷售的冰，三分之一在波士頓和芝加哥銷售的冰箱開始進(jìn)入家庭使用，因?yàn)橐环N新的家庭設(shè)備冰箱即現(xiàn)代冰箱的前身，被發(fā)明了。 制造一臺(tái)有效率的冰箱不像我們想象的那么簡(jiǎn)單。19世紀(jì)早期，發(fā)明家們關(guān)于對(duì)冷藏科學(xué)至關(guān)重要的熱物理知識(shí)的了解是很淺陋的。人們認(rèn)為最好的冰箱應(yīng)該防止冰

2、的融化，而這樣一個(gè)在當(dāng)時(shí)非常普遍的觀點(diǎn)顯然是錯(cuò)誤的，因?yàn)檎潜娜诨鸬搅酥评渥饔?。早期人們?yōu)楸４姹鞒隽舜罅康呐Γㄓ锰鹤影驯饋?，使得冰不能發(fā)揮它的作用。直到近19世紀(jì)末，發(fā)明家們才成功地找到有效率的冰箱所需要的隔熱和循環(huán)精確的平衡。其實(shí)冰箱是我國家電行業(yè)的傳統(tǒng)產(chǎn)品。我國社會(huì)的冰箱保有量已超過1.1 億臺(tái)，每年更新的冰箱約400萬臺(tái)。2004年，我國冰箱產(chǎn)量為3000多萬臺(tái)，電冰箱及電冰箱壓縮機(jī)出口近2000萬臺(tái)。在2005年，冰箱出口量繼續(xù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，截止13月，我國電冰箱的電冰箱壓縮機(jī)出口量已達(dá)500 多萬臺(tái)。與我國世界冰箱制造大國不大相適應(yīng)的是我國冰箱的設(shè)計(jì)理念與制造技術(shù)等

3、與發(fā)達(dá)國家相比有一定差距，這制約著我國冰箱行業(yè)的發(fā)展。歐盟2002年提出rohs和weee兩個(gè)指令涉及到我國眾多家電行業(yè)。歐洲議會(huì)在2003年提出的使用能源產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)要求的指令草案（eco-design requirements for energy-using products，簡(jiǎn)稱eup），要求生產(chǎn)廠家需在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)等多方面加以改進(jìn)。1.1制冷技術(shù)的發(fā)展冰箱的發(fā)展是建立在制冷技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上的，隨著制冷技術(shù)的不斷進(jìn)步，才有了冰箱現(xiàn)在的發(fā)展?，F(xiàn)代制冷技術(shù)是18世紀(jì)后期發(fā)展起來的。在此之前人們就已懂得冷的利用。我國古代就有人用天然冰冷藏食品和防暑降溫。馬可波羅在他的著作（馬可波羅游記）

4、中，對(duì)中國制冷和造冰窯的方法有詳細(xì)的記述。 1755年，愛丁堡的化學(xué)教師庫侖利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰。他的學(xué)生布拉克從本質(zhì)上解釋了融化和汽化現(xiàn)象。提出了潛熱的概念，并發(fā)明了冰量熱器，標(biāo)志著現(xiàn)代制冷技術(shù)的開始。 1834年，發(fā)明家波爾金斯制造出了第一臺(tái)以乙醚為工質(zhì)的蒸發(fā)壓縮式制冷機(jī)，并正式申請(qǐng)了英國第6662號(hào)專利。這是后來所有蒸汽壓縮式制冷機(jī)的雛形，但使用的工質(zhì)是乙醚，容易燃燒。到1875年卡利和林德用氨制冷劑，從此蒸汽壓縮式制冷機(jī)開始占有統(tǒng)治地位。 在此前期，空氣絕熱膨脹會(huì)顯著降低空氣溫度的現(xiàn)象開始用于制冷。1844年，醫(yī)生高里用封閉循環(huán)的空氣制冷機(jī)為患者建立了一座空調(diào)站，空氣制冷機(jī)使他一舉成名

5、。威廉西門斯在空氣制冷機(jī)中引入了回?zé)崞?，并提高了制冷機(jī)得性能。 1859年，卡利發(fā)明了氨水吸收式制冷系統(tǒng)，并申請(qǐng)了專利。 1910年左右，馬利斯萊蘭克發(fā)明了蒸汽噴射式制冷系統(tǒng)。到20世紀(jì)，制冷技術(shù)有了更大的發(fā)展：全封閉制冷壓縮機(jī)的研制成功（美國通用電器公司），米里杰發(fā)現(xiàn)氟利昂制冷劑并用于蒸汽壓縮式制冷循環(huán)以及混合制冷劑的應(yīng)用，伯寧頓發(fā)明回?zé)崾匠凉衿餮h(huán)以及熱泵的出現(xiàn)，均推動(dòng)了制冷技術(shù)的發(fā)展。1.2冰箱替代制冷劑的現(xiàn)狀自蒙特利爾議定書實(shí)施以后,世界各國都加快了cfcs制冷劑的替代研究,而且已經(jīng)取得了明顯的進(jìn)展和大量的成果。發(fā)達(dá)國家在1996年就停止了cfcs 制冷劑的生產(chǎn),我國也簽署了在2001

6、年以后所生產(chǎn)的電冰箱中停止使用cfc12 的有關(guān)條約。目前,在電冰箱、冷柜行業(yè)中,cfcs物質(zhì)已基本停止使用,hcfcs物質(zhì)、hfcs物質(zhì)和天然工質(zhì)已經(jīng)被作為替代工質(zhì)在實(shí)際中廣泛應(yīng)用。目前,國際上對(duì)于冰箱制冷劑cfc12 的替代主要采用3種技術(shù)方案:一種是以美國、日本為代表的,采用美國杜邦公司提出的hfc134a 替代cfc12；一種是以德國等歐洲國家為代表的,采用hc600a (異丁烷) 替代cfc12；另一種是采用西安交通大學(xué)提出的hfc152a/ hcfc22 混合工質(zhì)制冷劑替代cfc12。其他的替代制冷劑還有美國杜邦的mp39 (即r401a) 、清華大學(xué)的thr01 等。上述3 種主

7、要方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。hc600a 為烴類天然工質(zhì),環(huán)境優(yōu)勢(shì)比較明顯(見表1-1)。盡管hc600a 具有較高的比體積,但其臨界溫度(135 ) 也較高,可以在較高的冷凝溫度下運(yùn)行而沒有嚴(yán)重的效率損失,這使得其所需的冷凝器尺寸可以在家用限制以內(nèi),故被家用冰箱廣泛采用。表11 幾種cfc12 替代制冷劑與cfc12 的環(huán)境及安全性能比較工質(zhì)odpgwp毒性可燃性cfc120182010600無 不燃hfc134a010001300無 不燃hc600a0-100020無 可燃hfc152a/ hcfc22約01005約357無 微燃hfc152a/ hfc12501000約612無 微燃另外,hc60

8、0a 的價(jià)格比較便宜,具有較高的制冷效率、與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、與銅質(zhì)管材和礦物潤(rùn)滑油完全兼容等優(yōu)點(diǎn)。然而,采用hc600a 替代方案的缺點(diǎn)也很明顯,由于其容積制冷量小,冰箱系統(tǒng)及主要配件需要重新設(shè)計(jì),生產(chǎn)線需要改造,并且由于其具有可燃性,可能產(chǎn)生易燃、易爆等安全問題,故生產(chǎn)及維修需要高標(biāo)準(zhǔn)的防火要求等。目前,采用hc600a 為制冷劑的家用產(chǎn)品的安全運(yùn)行記錄是非常好的,在我國臭氧耗損物質(zhì)國家替代方案和中國制冷工業(yè)cfcs 替代逐步淘汰戰(zhàn)略研究中也都把hc600a 作為cfc12 的主要替代品之一。美國等國家由于其政策法規(guī)的特點(diǎn),導(dǎo)致各大廠商非常注重安全問題,故仍然堅(jiān)持使用性能不是特別好但卻更加

9、安全可靠的hfc134a 作為替代制冷劑。fc134a 的odp 值為0 , 其蒸氣壓曲線和cfc12的比較接近,而且hfc134a的換熱性能比cfc12 的好。然而, hfc134a 在物性方面卻有許多弱點(diǎn),如潛熱小、不溶于礦物油以及分子體積小等,這使得替代過程復(fù)雜,而且耗資巨大,需開發(fā)專用壓縮機(jī)、冷凍油、換熱器等,還要相應(yīng)調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)和改造生產(chǎn)線. 另外,盡管hfc134a 具有與cfc12 相似的熱力學(xué)性質(zhì),但是實(shí)際的運(yùn)行效果卻并不十分令人滿意,尤其是應(yīng)用在較低溫度時(shí)的制冷能力較低。此外, hfc134a 的gwp 值相對(duì)過高以及比cfc12 更耗能,使其應(yīng)用前景受到影響,已被列入京都議

10、定書溫室氣體清單。國際社會(huì)已公認(rèn),hfc134a 也只是一種過渡性替代制冷劑。1.3制冷劑的發(fā)展趨勢(shì)總得來說制冷劑的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是滿足生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的前提下盡可能的獲得最大的制冷性能。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展中經(jīng)濟(jì)發(fā)展與保護(hù)資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)一致的核心要求，制冷劑的發(fā)展方向有兩個(gè)：一個(gè)是環(huán)保，使用綠色環(huán)保的制冷劑已經(jīng)是大勢(shì)所趨，綠色環(huán)保制冷劑可以是合成的，也可以是天然的，雖然合成的環(huán)保制冷劑也對(duì)臭氧不會(huì)造成破壞，但從地球生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展來看天然制冷劑是最理想的選擇，因?yàn)樘烊恢评鋭┍緛砭褪堑厍蛏鷳B(tài)系統(tǒng)中存在的，無論是使用還是排放到環(huán)境中，取之于自然回之于自然，對(duì)環(huán)境的影響比合成制冷劑都小的多，相

11、信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，天然制冷劑必將大有發(fā)展。第二個(gè)是節(jié)能，隨著人們生活水平的提高制冷空調(diào)等設(shè)備越來越普及，同時(shí)其消耗的大量的能源也越來越引起人們的注意，今夏我國18個(gè)省市出現(xiàn)電力緊缺問題，中國電監(jiān)會(huì)的一項(xiàng)調(diào)查顯示，供需矛盾加劇造成今夏電力吃緊，其中空調(diào)制冷負(fù)荷快速增長(zhǎng)是不可忽視因素。今夏我國華東、華中、華南地區(qū)持續(xù)高溫，空調(diào)制冷負(fù)荷猛增。華東電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華中電網(wǎng)空調(diào)制冷負(fù)荷比重已超過30，個(gè)別省電網(wǎng)甚至接近40。而電能的產(chǎn)生又要消耗大量的化石燃料，如煤、石油等，不但造成大量的不可再生能源的消耗，而且燃燒產(chǎn)物如等還可引起溫室效應(yīng)等環(huán)境問題。因此除了改進(jìn)制冷技術(shù)外還可從制冷劑上下手，通過研制

12、新型節(jié)能制冷劑降低制冷空調(diào)設(shè)備的能耗也是一個(gè)發(fā)展方向。從制冷劑的替代過程以及其替代研究與環(huán)境的關(guān)系中我們可以看到，在整個(gè)制冷劑的替代研究中環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的思想起了很重要的作用，應(yīng)該說是環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的要求推動(dòng)了制冷劑替代研究的發(fā)展，并且為其發(fā)展指明了方向，同時(shí)制冷劑的替代又進(jìn)一步促進(jìn)了環(huán)境的可持續(xù)的發(fā)展。1.4冰箱的發(fā)展方向、國內(nèi)政策的導(dǎo)向，決定了冰箱的節(jié)能化。近幾年我國冰箱生產(chǎn)將全面推行強(qiáng)制性節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，從2003年7月份開始，中國市場(chǎng)上的電冰箱都必須貼上能效標(biāo)識(shí)的標(biāo)簽。這一政府行為將促使我國冰箱業(yè)繼續(xù)高走節(jié)能路線。節(jié)能是冰箱業(yè)永恒的主題，目前全球已有37個(gè)國家和地區(qū)使用節(jié)能標(biāo)識(shí)。早在19

13、94年，歐盟就規(guī)定了電冰箱、冷凍箱和冷藏冷凍箱、干衣機(jī)上必須加貼能耗標(biāo)簽，并將節(jié)能設(shè)置為技術(shù)壁壘，抬高門檻。可見，中國實(shí)行節(jié)能政策是大勢(shì)所趨。目前，國內(nèi)一些著名冰箱生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)依靠技術(shù)實(shí)力展開了節(jié)能市場(chǎng)攻略。政策方向其實(shí)反映的是用戶的客觀需求。2003年，國內(nèi)冰箱企業(yè)將開始重新洗牌，圍繞節(jié)能冰箱這一核心主題，進(jìn)一步與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，那些高能耗、無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能技術(shù)升級(jí)的產(chǎn)品將不可避免地要被淘汰出局。富裕的消費(fèi)群體，決定了冰箱的多溫區(qū)方向。正在向全面小康社會(huì)邁進(jìn)的中國消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的要求從來沒有像現(xiàn)在這么苛刻過。人們?cè)诮鉀Q溫飽之后，對(duì)生活的要求理所當(dāng)然要轉(zhuǎn)向舒適化和高品質(zhì)化。他們所要求的冰箱已經(jīng)不僅僅是

14、簡(jiǎn)單的能夠冷藏、冷凍食品的容器了，而且對(duì)食品的營養(yǎng)提出了更高的要求。同樣是應(yīng)該放進(jìn)冷藏室，但牛奶、蔬菜和啤酒所需要的最佳營養(yǎng)溫度是不一樣的；同樣是應(yīng)該放進(jìn)冷凍室，但冰凍一周和冰凍一個(gè)月的食物，其需要的冰凍溫度也是不一樣的。對(duì)于冰箱的營養(yǎng)化，中國冰箱業(yè)要走的路還很長(zhǎng)。生活頻率的加快，決定了冰箱的智能化、大容積方向。中國“白領(lǐng)”、 “金領(lǐng)”層的日益壯大和生活頻率的日益加快，又決定了冰箱的大容積、智能化方向。視“時(shí)間就是金錢”第一要義的他們，再也不愿意在調(diào)節(jié)冰箱檔位這樣的小問題上浪費(fèi)時(shí)間了，他們需要更智能、更簡(jiǎn)單的冰箱產(chǎn)品，最好是幾個(gè)按鈕就能將所有問題全部解決。這將使冰箱大容積、智能化的趨勢(shì)持續(xù)下去

15、?！靶律钡尼绕穑瑳Q定了冰箱的個(gè)性化、時(shí)尚化方向。在中國，意識(shí)超前、引領(lǐng)潮流的消費(fèi)群體正在不斷壯大，而且他們正在日益成為時(shí)尚消費(fèi)的主力軍，他們的消費(fèi)取向?qū)τ诒渖a(chǎn)廠家來說至關(guān)重要。對(duì)于他們來說，冰箱早已不是一個(gè)簡(jiǎn)單的容器，除了要求功能先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單外，他們更注重冰箱的外觀。他們相信第一感覺，他們崇尚個(gè)性、時(shí)尚、與眾不同。他們的要求將導(dǎo)致冰箱產(chǎn)品的進(jìn)一步“改頭換面”以上四大需求決定了冰箱主流的發(fā)展方向。其實(shí)對(duì)于今天的中國消費(fèi)者，特別是城鎮(zhèn)消費(fèi)者來說，價(jià)格早已不是決定購買冰箱的唯一因素，從低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)回歸到滿足用戶需求的競(jìng)爭(zhēng)上來，將是中國家電市場(chǎng)進(jìn)一步健康發(fā)展的唯一途徑。、國外隨著新技術(shù)、新材料、

16、新工藝的不斷開發(fā)，家用冰箱的性能、質(zhì)量、款式和品種正在迅速發(fā)展。當(dāng)前，國外家用冰箱發(fā)展的新趨勢(shì)是廚房化、大型（大容積）或小型化、多門溫室化，多功能化、節(jié)能化、智能化，以及開發(fā)各種能源和功能多樣的冰箱等。（1）經(jīng)濟(jì)效果的節(jié)能化當(dāng)前，節(jié)能型冰箱的開發(fā)已成為家用冰箱發(fā)展的一個(gè)重要方向。例如：采用旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)代替原來的往復(fù)式壓縮機(jī)，耗電量可減少1020；采用新型隔熱材料，可增加冰箱的容積和提高制冷效率；采用多重式結(jié)構(gòu)門封條，提高密封性能，減少冷量外逸；采用電子控制技術(shù)，根據(jù)環(huán)境溫度高低，自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到“節(jié)能”運(yùn)行，可節(jié)電1015。日本在冰箱節(jié)能方面采用多項(xiàng)新技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效果明顯。如：容積為

17、270升300升冰箱的耗電量已下降到2325kwh月，約為10年前耗電量的4050。（2）多件合一的廚房化隨著住房結(jié)構(gòu)的變化，近年來國外開發(fā)了一種可與廚房中其它用具配套使用的組合式冰箱。例如：臺(tái)柜式冰箱，冰箱頂部可作臺(tái)板使用，也可與組合式廚具配套；又如炊具組合式冰箱，上部左側(cè)為單孔煤氣灶或電磁灶，右側(cè)是一個(gè)洗滌池，下部為冰箱，三件組合為一體，適用于人口少、廚房面積小的家庭，具有一物多用的特點(diǎn)。（3）方便需要的小型化容積為50升70升的單門冷藏箱或冰柜，將逐步走進(jìn)辦公室、賓館客房和交通工具里。最近，美國開發(fā)的庫拉特龍系列小型冰箱，其最大規(guī)格凈重也只有約5公斤。滿足了老年人、單身漢以及短程旅途的方

18、便需要。（4）儲(chǔ)量升級(jí)的大型化日本在80年代后期冰箱容積就以300升400升為主，近年來正向400升500升方向發(fā)展。美國家用冰箱的容積在400升以上的比率已占90，最大的達(dá)700升。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查資料，我國家用冰箱現(xiàn)正趨向于200升250升發(fā)展。最近，我國揚(yáng)子集團(tuán)與日本東芝公司合作，聯(lián)合開發(fā)245立升、355立升、450立升3種大容積冰箱。冰箱大型化適應(yīng)了家用大儲(chǔ)量的用途。 （5）精細(xì)生活的多門多溫化前幾年，日本出現(xiàn)了“三門”冰箱，即將雙門冰箱原果菜盒部分制成一個(gè)獨(dú)立的、用于貯藏蔬菜的蔬菜室。因多吃蔬菜和水果有益于健康和美容，帶有50升60升蔬菜室的三門冰箱深受用戶歡迎。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近兩年日本銷售的

19、三門冰箱已占冰箱產(chǎn)量的一半。最近，國外還出現(xiàn)了一種帶有“冰溫室”的四門冰箱，冰溫室的溫度的01間，使食品處于將凍而未凍狀態(tài)，即處于最佳“保鮮”狀態(tài)。有的冰箱還帶有“解凍室”，用于冷凍食品解凍和解凍后保存，提高凍結(jié)食品保鮮質(zhì)量。可以看出，近年來冰箱正向多門多溫化發(fā)展。（6）種種用途的多功能化通過新技術(shù)的應(yīng)用，提高和擴(kuò)展了冰箱的使用性能和功能。例如：應(yīng)用“快速冷凍”技術(shù)，提高食品的冷凍質(zhì)量；箱內(nèi)使用多用途組合式擱架，可充分利用箱內(nèi)、門膽的空間，食品取存方便，且有多種用途。最近，美國庫拉特龍公司生產(chǎn)一種新型多功能冰箱，不僅可以制冷，還可以作為食品的保溫器和加熱器，可用來炒菜、烘面包或熱牛奶等。此外，

20、無箱冷凍、溫度切換、可調(diào)溫保鮮、自動(dòng)除臭等技術(shù)已在冰箱中應(yīng)用。（7）自動(dòng)控制的智能化近年來電子技術(shù)在家電領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。電冰箱的電腦控制技術(shù)即為其中一例。例如：日本東芝公司的一種新型冰箱，在箱門、橫梁、臺(tái)面板前側(cè)面上裝有電子顯示裝置，能顯示和調(diào)節(jié)冷凍、冷藏箱溫度，不開門就能控制，操作方便。該新型冰箱裝置了具有6個(gè)功能的ic控制板，實(shí)現(xiàn)多種制冷情況下的自動(dòng)控制。另外，還裝有報(bào)警指示器，如果箱門沒有關(guān)嚴(yán)（或開門時(shí)間超過30秒），箱門上的傳感器就會(huì)發(fā)出信號(hào)，直至把門關(guān)上。（8）生態(tài)健康的環(huán)?；壳埃澜绺鲊诖罅ν菩小半p綠色”冰箱，即在冰箱制造和使用中不使用氟氯烴類物質(zhì)。由于氟利昂會(huì)破壞大氣臭

21、氧層，威脅整個(gè)地球的生態(tài)平衡和人類的健康。日本、美國等國已全面推行無cfc冰箱。我國的青島海爾集團(tuán)、華意集團(tuán)已率先推出無cfc的“雙綠色”冰箱。無cfc冰箱將是未來冰箱發(fā)展的必然趨勢(shì)。此外，使用各種能源的冰箱也相繼問世，如太陽能冰箱、風(fēng)力冰箱、煤氣冰箱等；另外還有如冷藏和加熱兩用冰箱、手提式軟體冰箱、停電不解凍冰箱、供應(yīng)熱水冰箱、會(huì)“說話”冰箱等，供冰箱家族日趨豐富多彩。2、冰箱知識(shí)概述2.1電冰箱分類及應(yīng)用現(xiàn)狀2.1.1冰箱應(yīng)用現(xiàn)狀電冰箱是最小的壓縮式制冷系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國目前電冰箱、冷柜的擁有量近1.3億臺(tái)，而且近年來電冰箱的產(chǎn)量、銷售量均在1千萬臺(tái)以上，城市電冰箱平均擁有率達(dá)到90.95

22、%。我國正逐漸在為全球家電及家電零部件的生產(chǎn)基地，全球電冰箱的制造能力進(jìn)一步向我國轉(zhuǎn)移。2006年，我國電冰箱的產(chǎn)量占全球市場(chǎng)30%的份額。近10年來，我國電冰箱的產(chǎn)量由1991年的470萬臺(tái)增加到2002年的1599萬臺(tái)，平均每年增長(zhǎng)11.8%，增長(zhǎng)十分迅速。在日本，1975年就有99%的家庭擁有電冰箱，在過去20年，平均每個(gè)家庭的電冰箱擁有量是1.2臺(tái)。美國1990年的電冰箱普及率達(dá)114%。我國電冰箱的普及率在東部沿海地區(qū)為89.6%，中部地區(qū)為80.7%，西部地區(qū)為83.8%。截止到2006年，我國電冰箱制造企業(yè)以海爾為代表，攜手新飛、美菱、美的、容聲、小天鵝、海信、tcl、榮事達(dá)樹立

23、起中國自主品牌。外資品牌中，只有西門子、博世、伊萊克斯、松下、夏普、lg、三星等在大容積電冰箱市場(chǎng)占有優(yōu)勢(shì)。因此，就形成了國產(chǎn)品牌占據(jù)中、小容積產(chǎn)品市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)與外資品牌在中、大容積領(lǐng)域占優(yōu)勢(shì)相抗衡的局面。在中、外兩大電冰箱陣營中，各處發(fā)展的重點(diǎn)有所不同。國產(chǎn)品牌在210l容積以下占有90%的市場(chǎng)份額，其余的10%則由西門子、伊萊克斯、松下和lg所占有。2.1.2電冰箱的分類、 用途分類（1）冷藏箱：冷藏箱主要用于冷藏食品，至少應(yīng)有一個(gè)冷藏室，其溫度保持在010之間；亦能在箱內(nèi)上部由蒸發(fā)器圍成較小的冷凍室，用于凍藏少量食品或制作少量冰塊，其溫度一般保持在職-12-6。冷藏箱一般為單門家用冰箱，容積

24、多在170l以下。（2）冷藏冷凍箱：冷藏冷凍箱一般由冷藏室和冷凍室組成，具有冰溫保鮮功能的還增設(shè)果蔬室或冰溫保鮮室等；其中冷藏室的溫度在0以上，適用于貯存不需要凍結(jié)的食品；冷凍室的溫度應(yīng)達(dá)到-18-12，適用于冷凍食品或儲(chǔ)藏冷凍食品。冷藏冷凍箱的結(jié)構(gòu)一般為雙門和多門家用冰箱，把箱體分割成互不干擾的多個(gè)隔間，可以將食品分類儲(chǔ)藏，既衛(wèi)生又方便，是目前市場(chǎng)占有率較大的主流產(chǎn)品。該類家用冰箱容積多在100300l且冷凍室容積較大，冷藏室由擱架或抽屜分隔成若干空間。（3）冷凍箱：冷凍箱是指只有冷凍室的家用冰箱，溫度在0以下，按溫度可分為“一星級(jí)室”、“二星級(jí)室”、“三星級(jí)室”、“四星級(jí)室”，其儲(chǔ)藏溫度分

25、別為-6、-12、-18以下，主要用來儲(chǔ)藏、凍結(jié)食品。其結(jié)構(gòu)形式大部分為上開門結(jié)構(gòu)，少數(shù)為立式側(cè)開門式。、電冰箱按其結(jié)構(gòu)和冷藏容積分為三類:(1)單門冰箱（又稱冷藏箱），一般有效容積在45170l之間。單門冰箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、耗電量較??；但冷凍室容積一般都很小，而且冷凍室溫度只能達(dá)到-6-12，儲(chǔ)存凍結(jié)食品的時(shí)間較短。(2)雙門電冰箱（大部分都是冷藏冷凍箱），一般有效容積在100300l之間，雙門冰箱的特點(diǎn)是既可冷藏，又能冷凍，其冷凍室的溫度可達(dá)-18，儲(chǔ)存凍結(jié)食品的時(shí)間較長(zhǎng)。其結(jié)構(gòu)一般是上部是冷凍室，下部是冷藏室。有的雙門冰箱在冷藏室上部增設(shè)一個(gè)“冰溫室”，其溫度保持在職-30, 既保持

26、了一定的低溫，又能得到一定的濕度，可對(duì)食品進(jìn)行冰溫保鮮。(3)三門及多門冰箱，其容積一般在200400l以上，多屬豪華型冰箱。其結(jié)構(gòu)一般有冷凍室、冷藏室、果菜室和多功能轉(zhuǎn)換室，有的還設(shè)有水溫室。三門及多門冰箱容積大、功能全，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、耗電量也大。、按冷凍室溫度分類按冷凍室所達(dá)到的溫度，家用冰箱可分為1星級(jí)、2星級(jí)、3星級(jí)、4星級(jí)共4個(gè)等級(jí)，不同星級(jí)的冷凍室溫度，食品貯存時(shí)間如表2-1所示。表2-1 不同星級(jí)溫度計(jì)食品有效貯存期星級(jí)星標(biāo)冷凍室溫度（不高于）冷凍食品貯存期1星級(jí)*-61星期2星級(jí)* *-121個(gè)月高2星級(jí)（日本標(biāo)準(zhǔn)）* *-151.8個(gè)月3星級(jí)* * *-183個(gè)月4星

27、級(jí)* * * *-18（具有速凍能力）46個(gè)月、按制冷方式分類家用冰箱制冷方式不同可分為蒸氣壓縮式冰箱，吸收式冰箱和半導(dǎo)體式冰箱等。（1）蒸氣壓縮式冰箱。其制冷原理是采用蒸氣壓縮式制冷循環(huán)，即在消耗電能的條件下，利用制冷劑（如氟利昂）在系統(tǒng)中蒸發(fā)時(shí)大量吸收冰箱內(nèi)的熱量，實(shí)現(xiàn)制冷的目的。（2）吸收式冰箱。如圖2-1所示，吸收式冰箱的構(gòu)造與壓縮式冰箱類似，也分為箱體、制冷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分。其制冷系統(tǒng)是以液體吸收氣體和加入擴(kuò)散劑氫氣所組成的“氣冷連續(xù)吸收擴(kuò)散式制冷系統(tǒng)”。該系統(tǒng)沒有運(yùn)動(dòng)部件，因而無噪聲，使用壽命長(zhǎng)；可以采用各種熱源作為動(dòng)力，例如天然氣、油、燃?xì)?、太陽能等。因此，此種冰箱都裝有氣、

28、電兩用的加熱裝置，該裝置由燃燒器、自動(dòng)點(diǎn)火裝置、溫度控制器組成。燃燒器中還帶有安全裝置，當(dāng)燃燒器的火焰熄滅時(shí)，感受火焰溫度的熱電偶可自動(dòng)斷開燃?xì)馔?，以確保安全。在制冷系統(tǒng)中充有三種物質(zhì)，即制冷劑氨、吸收劑水、擴(kuò)散劑氫。圖2-1吸收-擴(kuò)散式冰箱制冷系統(tǒng)1-蒸發(fā)器 2-冷凝器 3-精餾器 4-發(fā)生器 5-吸收器 6-熱源家用吸收式冰箱的主要問題是效率較低、能耗較高，故目前僅用于作戰(zhàn)部隊(duì)的衛(wèi)生所、野外作業(yè)的科研工作等特殊場(chǎng)合，多為容積較小的單門冷藏箱。 （3）半導(dǎo)體冰箱。半導(dǎo)體冰箱又稱溫差電制冷冰箱，是利用半導(dǎo)體制冷器件制成的一種制冷裝置。它是根據(jù)半導(dǎo)體溫差效應(yīng)制成的一種裝置。其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量

29、輕、無噪聲、無磨損、操作簡(jiǎn)單、可靠性高，列制冷劑泄漏和污染問題。但是由于半導(dǎo)體電冰箱制冷效率低、成本昂貴、能耗高、容積又很小，故目前僅用于某些特定的場(chǎng)合，如汽車、實(shí)驗(yàn)等。 、按箱內(nèi)冷卻方式分類家用冰箱按冷卻方式可分為直冷式、間冷式和間直冷并用式三類。（1）直冷式冰箱。直冷式冰箱又稱為冷氣自然對(duì)流式冰箱，它利用箱內(nèi)蒸發(fā)器周圍的冷空氣比重大，向下流動(dòng)被貯存的食品吸熱，溫度上升后回到蒸發(fā)器周圍，使箱內(nèi)空氣形成自然對(duì)流。另外，箱內(nèi)部分水分會(huì)在蒸發(fā)器周圍凍結(jié)成霜，故直冷式冰箱又稱為有霜式冰箱。 直冷式冰箱結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，這種直冷式冰箱的蒸發(fā)器一般直接安裝在上部的冷凍室，在下部的冷藏室內(nèi)另有一個(gè)小的蒸

30、發(fā)器，或者將冷凍室的冷空氣分一部分進(jìn)入冷藏室，冷藏室進(jìn)行食品冷藏。直冷式冰箱具有制造容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、制冷速度快、比較省電的特點(diǎn)；但由于箱內(nèi)依靠空氣自然流動(dòng)來冷卻貯存食品，因此箱內(nèi)溫度的均勻性不如間冷式冰箱好；而且冷凍室又需要定期進(jìn)行人工除霜，對(duì)于食品的貯存質(zhì)量有很大的影響，亦給日常使用帶來了許多不便。另外，由于兩個(gè)冷間的溫度只有一個(gè)溫度控制器通過控制壓縮機(jī)的開、停來調(diào)節(jié)，因此箱內(nèi)溫度不能隨著兩個(gè)冷間貯存食品種類的變化而改變，以致影響了食品的貯存質(zhì)量。另一方面，箱內(nèi)溫度受環(huán)境溫度的影響較大，當(dāng)冬季環(huán)境溫度較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)壓縮機(jī)不啟動(dòng)，兩個(gè)冷間的溫度會(huì)出現(xiàn)一間溫度過低，而另一間溫度過高的情況

31、。為此需要增加低溫?zé)嵫a(bǔ)償裝置，或采用雙溫控制技術(shù)（采用二位三通電磁閥加毛細(xì)管方法）。前者的方法會(huì)引起電耗量的增加，而后者則使控制系統(tǒng)變得復(fù)雜導(dǎo)致成本增加。（2）間冷式冰箱。間冷式冰箱也稱為氣強(qiáng)制循環(huán)式冰箱，它依靠風(fēng)扇吹風(fēng)來強(qiáng)制箱內(nèi)冷空氣對(duì)流循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)間接冷卻。由于箱內(nèi)食品不與蒸發(fā)器接觸，故稱為間冷式冰箱。間冷式冰箱的蒸發(fā)器一般位于冷凍室后部隔層中，豎立或橫臥安裝在冷凍室和冷藏室的夾層之間，如圖2-3所示。用一個(gè)微型電風(fēng)扇將冷風(fēng)通過風(fēng)道送入冷凍室和冷藏室，達(dá)到制冷效果。由于冷凍食品蒸發(fā)的水分被冷風(fēng)帶走，并在蒸發(fā)器表面凍結(jié)。 圖2-2直冷式雙門雙溫電冰箱剖面圖圖 圖2-3間冷式雙門雙溫電冰箱制

32、冷系統(tǒng)圖1-冷凍室蒸發(fā)器 2-冷凍室 3-冷藏室蒸發(fā)器 1-冷凍室 2-翅片式蒸發(fā)器 3-風(fēng)扇4-接水盒 5-冷藏室 6-冷凝器 7-壓縮機(jī) 4-熱溫風(fēng)門溫度控制器 5-冷藏室 6-冷凝器8-啟動(dòng)器和過載保護(hù)繼電器 9-水蒸發(fā)盤 7-壓縮機(jī) 8-啟動(dòng)過載保護(hù)繼電器 9-水蒸發(fā)盤10-果菜盒 11-擱架 12-溫度控制器和照明燈 10-果菜盒 11-擱架 12-制冰盒 13-溫度控制器間冷式冰箱具有自動(dòng)除霜裝置，自動(dòng)蒸發(fā)除霜，因此冷凍室內(nèi)無霜，故又稱“無霜”冰箱或風(fēng)冷式冰箱。與直冷式冰箱相比，間冷式冰箱一般設(shè)置一個(gè)蒸發(fā)器和兩個(gè)溫度控制器；其中一個(gè)控制冷凍室溫度與壓縮機(jī)制開、停機(jī)，另一個(gè)通過改變風(fēng)

33、門的位置調(diào)控送入冷藏室的冷風(fēng)量來控制冷藏室的溫度。間冷式冰箱最大的特點(diǎn)是箱內(nèi)溫度均勻，冷卻速度快；即使在除霜時(shí)冷凍室的溫度變化不大于5，冷藏室溫度變化不大于2，因此大大提高食品的貯存質(zhì)量。由于間冷式冰箱采用雙溫度控制系統(tǒng)，因此各個(gè)冷間溫度可以獨(dú)立控制，易于實(shí)現(xiàn)多門多溫度控制，冰箱的容積亦可以做得較大。但是由于其自動(dòng)除霜系統(tǒng)、強(qiáng)制送風(fēng)系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)瘟系統(tǒng)等功能的增加，與直冷式電冰箱相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗電量大，成本提高了10%以上。（3）間冷、直冷并用式冰箱。間冷、直冷并用式冰箱也稱為冷氣強(qiáng)制循環(huán)及自然對(duì)流并用式冰箱，這種類型冰箱查將直冷式和間冷式的特點(diǎn)結(jié)合起來，冷凍室采用間冷式，冷藏室采用直冷式。2

34、.2電冰箱的結(jié)構(gòu)組成由于市場(chǎng)上的家用冰箱大都是蒸氣壓縮式冰箱，因此這里只對(duì)蒸氣壓縮式冰箱的制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)單的介紹。蒸氣壓縮式冰箱由制冷系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和箱體及附件等三部分組成。2.2.1制冷系統(tǒng)的組成家用冰箱的制冷系統(tǒng)一般有壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器、干燥過濾器及制冷劑等組成。另外根據(jù)實(shí)際情況可在蒸發(fā)器出口設(shè)置集液器。 圖2-4直冷式冰箱制冷系統(tǒng) 圖2-5間冷式雙門雙溫電冰箱制冷系統(tǒng)1-蒸發(fā)器落2-低壓吸氣管 3-毛細(xì)管 4-冷凝器 1-翅片管式蒸發(fā)器 2-冷凝器 3-干燥過濾器5-干燥過濾器 6-壓縮機(jī) 4-抽空充注制冷劑管 5-壓縮機(jī) 6-水蒸發(fā)加熱器 7-抽賓充注制冷劑管 7-低壓吸氣管

35、8-毛細(xì)管 9-門口除霜管圖2-4為最常見的具有冷藏室與冷凍室的雙門雙溫直冷式冰箱的制冷系統(tǒng)。制冷劑在制冷系統(tǒng)中的流向?yàn)?；壓縮機(jī)副冷凝器主冷凝器防露管干燥過濾器毛細(xì)管冷藏室蒸發(fā)器冷凍室蒸發(fā)器回氣管壓縮機(jī)。圖2-5為雙門雙溫間冷式冰箱的制冷系統(tǒng)圖，其制冷劑在制冷系統(tǒng)中的流向與直冷式冰箱大致相同。區(qū)別在于當(dāng)內(nèi)置冷凝器分別在箱體兩側(cè)時(shí)，高壓側(cè)制冷劑一般先流過一側(cè)冷凝器，經(jīng)過防露管，再流過另一側(cè)冷凝器、干燥過濾器，進(jìn)入毛細(xì)管。（1）壓縮機(jī)。家用冰箱通常采用全封閉容積壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)形式有滑管式、連桿式和旋轉(zhuǎn)式等。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、振動(dòng)小、噪聲低及制冷劑不泄漏等優(yōu)點(diǎn)。（2）冷凝器。冷凝器是使氣

36、態(tài)制冷劑放出熱量而凝結(jié)為液態(tài)的熱交換設(shè)備。家用冰箱的冷凝器通常為空氣冷卻式冷凝器，大部分采用自然對(duì)流冷卻方式，按其安裝的位置可分為內(nèi)置式和外置式。外置式冷凝器通常放在冰箱的背部，其結(jié)構(gòu)形式為鋼絲式、平板式或百葉窗式。內(nèi)置式冷凝器的冷凝管直接在冰箱兩側(cè)外殼鋼板的內(nèi)側(cè)，利用兩側(cè)鋼板向外散熱。內(nèi)置式冷凝器的傳熱效果不及外置式冷凝器好，設(shè)計(jì)中要適當(dāng)加大隔熱層的厚度，傳熱系數(shù)一般為68w/()。內(nèi)置式冷凝器外形比較美觀，冷凝表面不易積灰。（3）門防凍防露管。門防凍防露管主要是用于防止冰箱的門四周因?yàn)槔淞恳莩龆归T封處溫度降低，出現(xiàn)結(jié)露甚至結(jié)冰現(xiàn)象，從而保證箱門的正常使用。家用冰箱的門加熱防露裝置，有別于

37、大型制冷裝置，通常不使用專門的熱量來加熱門框，起到防凍防露的作用，同時(shí)又節(jié)省了電加熱的費(fèi)用。（4）蒸發(fā)器。蒸發(fā)器是使液體制冷劑吸熱汽化成氣體的熱交換設(shè)備。家用冰箱的蒸發(fā)器屬于空氣冷卻式，直冷式冰箱采用自然對(duì)流式蒸發(fā)器，有管板式、鋁復(fù)合板式、鋼絲盤管式、單脊翅片式和層架盤管式蒸發(fā)器，用風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流換熱。（5）干燥過濾器。家用冰箱的干燥過濾器一般安裝在冷凝器出口毛細(xì)管入口之間的液體管路上，其作用是濾除制冷系統(tǒng)中的雜物和吸收制冷劑中的殘留水分，以避免毛細(xì)管的冰堵和臟堵，保證制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行。圖2-6干燥過濾器家用冰箱使用的干燥過濾器的結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。在過濾器兩端分別裝有120目至180目的

38、過濾網(wǎng)，濾網(wǎng)之間填充干燥劑。干燥劑的種類有很多，如氧化鋁、氧化鈣、硅膠和分子篩等。目前家用冰箱大部分采用吸濕性強(qiáng)的分子篩（如球形分子篩或特制的分子篩柱）作為干燥劑。（6）毛細(xì)管。家用冰箱的制冷系統(tǒng)中，通常采用毛細(xì)管作為節(jié)流元件。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)行可靠；缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)性能則較差，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)于性能的影響會(huì)比較顯著，因此對(duì)于系統(tǒng)匹配的要求較高。（7）制冷劑。家用冰箱使用的制冷劑有r134a、r600a等。r134a是一種新型制冷劑，其熱力性質(zhì)與r12非常相似，適用于家用冰箱、汽車空調(diào)、中溫和高溫商用制冷裝置。作為r12的替代物，r134a的制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸和換熱器的尺寸、

39、耐壓性能等均需調(diào)整，但主要是密封材料、潤(rùn)滑油、干燥劑的選擇。r600a是一種自然制冷劑，對(duì)環(huán)境無破壞作用。其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-11.7，凝固點(diǎn)-160其性質(zhì)與r12差異較大，主要表現(xiàn)在壓比高、容積制冷量小、電器絕緣要求高。因此用于家用冰箱時(shí)，制冷系統(tǒng)要重新設(shè)計(jì)和制造。2.2.2電路控制系統(tǒng)家用冰箱的電控系統(tǒng)主要控制冰箱內(nèi)的溫度，保證冰箱的正常工作。圖2-7所示為家用冰箱的典型電路圖，其工作原理如下。圖2-7家用冰箱典型電路圖1-燈開關(guān) 2-照明燈 3-溫度控制器 4-溫度補(bǔ)嘗加熱絲5-啟動(dòng)繼電器 6-壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī) 7-過載保護(hù)器b-藍(lán)色 bk-黑色 br-棕色 g-y-黃綠色當(dāng)冰箱電源接通時(shí)，壓縮機(jī)

40、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行繞組（主繞組）和啟動(dòng)繼電器線圈首先得電，在接通的瞬間電流較大，使啟動(dòng)繼電器吸合，從而使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)繞組（副繞組）通電，在定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并很快（約12s）達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。隨著轉(zhuǎn)速提高，啟動(dòng)電流下降，當(dāng)電流下降到不足以吸合銜鐵時(shí)，啟動(dòng)觸點(diǎn)斷開，啟動(dòng)繞組斷電，電冰箱進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)熱保護(hù)器的結(jié)構(gòu)主要是一個(gè)雙金屬片開關(guān)，正常工作時(shí)處于常閉位置。當(dāng)壓縮機(jī)電機(jī)過載時(shí)，緊貼著壓縮機(jī)殼體安裝的熱保護(hù)器發(fā)熱元件發(fā)熱，即雙金屬片受熱彎曲，使其保護(hù)觸點(diǎn)斷開，切斷電路，保護(hù)了電機(jī)不致?lián)p壞或燒毀。箱內(nèi)照明燈開關(guān)平時(shí)處于常開位置，燈開關(guān)則與箱門機(jī)械接觸。當(dāng)箱門打開時(shí)閉合，燈亮以照明箱內(nèi)。溫度控制

41、器利用感溫包檢測(cè)各間室的溫度，通過對(duì)制冷壓縮機(jī)的開、停進(jìn)行自動(dòng)控制來保持各間室溫度的設(shè)定值。采用強(qiáng)制對(duì)流冷卻的間冷式冰箱，還增設(shè)了風(fēng)門溫度控制器；溫度控制器直接控制冷凍室的溫度，冷藏室、冰溫保鮮室等次序間的溫度是通過風(fēng)門溫度控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門開啟角度的大小，以控制進(jìn)入各冷間室的冷風(fēng)量變化，從而實(shí)現(xiàn)其溫度的自動(dòng)控制。家用冰箱常用的化霜方法有：人工化霜、半自動(dòng)化霜和全自動(dòng)化霜三種方式。對(duì)于直冷式冰箱，一般采用人工化霜和半自動(dòng)化霜的化霜方法，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，但是化霜時(shí)間較長(zhǎng)，箱內(nèi)溫度波動(dòng)較大。對(duì)于間冷式電冰箱，則采用全自動(dòng)化霜控制系統(tǒng)。目前市場(chǎng)上大多數(shù)間冷式電冰箱，采用定時(shí)控制式自動(dòng)電熱

42、化霜。在蒸發(fā)器上安裝電熱元件，以時(shí)間繼電器作固定時(shí)間的周期化霜。一般出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)整好化霜間隔時(shí)間和化霜時(shí)間。2.2.3箱體及附件家用冰箱的箱體主要由外殼、內(nèi)膽、箱門、隔熱層和附件組成。其中，外殼常采用0.61mm薄鋼板，外表面磷化處理后噴漆或噴塑，或彩色鋼板；內(nèi)膽一般采用丙烯腈丁二烯-苯乙烯（abs）或改性聚苯乙烯（pc）板，加熱至60干燥后采用凸模真空成型或凹模真空成型。隔熱層通常充填硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。家用冰箱的箱門由門面板、門內(nèi)膽、磁性門封和手柄及鉸鏈（門折頁）組成。其中，門面板與箱體外殼一樣；門內(nèi)膽與箱體一樣；磁性門封由塑料門封條（乙烯基塑料擠塑成型）和磁性膠條（在橡膠塑料的基料中滲入

43、硬性磁粉擠塑成型）組成，為了節(jié)能有些低溫水箱還另設(shè)橡膠氣囊二次門封。家用冰箱的附件包括：擱架、箱內(nèi)接水盒、果蔬盒、制冰盒、箱外接水盒（或蒸發(fā)盒）等組成。2.3 電冰箱能效標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)濟(jì)性能評(píng)估2.3.1冰箱能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電冰箱是家用電器中的主要耗能設(shè)備，oecd國家家用電冰箱的能耗是火車耗電量的3倍；在日本，電冰箱能耗占住宅耗電量的17%；在泰國，這一比例是20%；1995年我中國家用電冰箱的耗電量所占比例為32%，上述情況都說明了電冰箱是耗能大戶。從節(jié)能、環(huán)保和促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步等角度出發(fā)，2003年國家頒布了gb12021.2-2003電冰箱能效標(biāo)準(zhǔn)。電冰箱的耗電量限定會(huì)按下式計(jì)算： （2-1）式中：

44、 耗電量限定值，kwh/24h;m參數(shù)，由表2-2查得， kwh /l;n參數(shù)，由表2-2查得，kwh；調(diào)整容積，l。電冰箱產(chǎn)品的實(shí)測(cè)耗電量應(yīng)不大于值，否則，為不合格。對(duì)于具有可變溫間室的電冰箱，分別測(cè)試不同設(shè)定溫度條件下的耗電量，各測(cè)試結(jié)果均應(yīng)滿足相應(yīng)類別的耗電量限定值要求。表2-2 m、n取值序號(hào)類別m/ （kwh /l）n/（kwh ）1無星級(jí)室的冷藏箱02212332帶1星級(jí)室的冷藏箱06111813帶2星級(jí)室的冷藏箱04282334帶3星級(jí)室的冷藏箱06242235冷藏冷凍箱06972726冷凍食品儲(chǔ)藏箱05301907食品冷凍箱0567205該標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了電冰箱在標(biāo)準(zhǔn)狀況下耗電量

45、限定值，并且規(guī)定了冰箱的能效等級(jí)為15級(jí)，其中1級(jí)、2級(jí)為節(jié)能產(chǎn)品，1級(jí)最節(jié)能，5級(jí)為能效合格產(chǎn)品。按照冰箱在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際耗電量與限定值的比較，比值小于0.55的為能效1級(jí)，也就是說，在通常情況下能效1級(jí)電冰箱的耗電量相當(dāng)于該型號(hào)電冰箱標(biāo)準(zhǔn)允許耗電量的55%，即節(jié)能45%以上；比值0.560.65為能效2級(jí)冰箱；比值0.660.80為能效2級(jí)冰箱；比值0.810.90為能效4級(jí)冰箱；能效5級(jí)冰箱為能效水平剛滿足標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品；比值大于1的產(chǎn)品為不合格產(chǎn)品，國家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制不允許其進(jìn)入市場(chǎng)。1級(jí)是企業(yè)努力的目標(biāo)，約占當(dāng)前產(chǎn)品總量的5%；2級(jí)是代表節(jié)能產(chǎn)品的門檻，約占當(dāng)前產(chǎn)品總量的20%；3、4級(jí)代

46、表我國的平均水平，約占當(dāng)前產(chǎn)品總量的50%；5級(jí)代表能效限定值，是未來淘汰的產(chǎn)品，約占當(dāng)前產(chǎn)品的25%。電冰箱的能效主要取決于壓縮機(jī)的eer和箱壁的保溫性能兩個(gè)因素。電冰箱能效標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，對(duì)于規(guī)劃電冰箱市場(chǎng)，統(tǒng)一電冰箱用能效標(biāo)準(zhǔn)，提高電冰箱融整體效率水平，挖掘制造企業(yè)開發(fā)超級(jí)節(jié)能冰箱的潛力等方面具有積極意義。2.3.2不同能效等級(jí)電冰箱耗電量的確定 我國電冰箱以中等容積（161l230l）需求最為旺盛，它們大部分耗電量為1.21.4 kwh/24h.按照gb12012.2-89家用電冰箱電耗限定值及其測(cè)試方法的規(guī)定，目前冰箱的能耗水平絕大部分在國際規(guī)定值的80%90%。與發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品相比，

47、我國冰箱能耗水平是比較高的，據(jù)初步分析，與發(fā)過國家相差表20%，也就是說，我國冰箱的節(jié)能潛力較大。按報(bào)批搞的能效等級(jí)劃分方案，可得到表2-3的結(jié)果，由此可確定各個(gè)能效等級(jí)的耗電量，即1級(jí)為204.40kwh/a,2級(jí)為290.18kwh/a,3級(jí)為339.45kwh/a,4、5級(jí)可不考慮，因?yàn)檫@類產(chǎn)品通常在市場(chǎng)上不允許出售。表2-3 電冰箱不同能效等級(jí)的耗電量節(jié)能措施耗電量（kwh/24h）計(jì)算能效指數(shù)（%）能源效率等級(jí)最佳的運(yùn)行控制0.4434.31（55%）真空板0.5946.11結(jié)構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)化0.6550.81使用節(jié)能新工質(zhì)r600a0.7659.42(55%65%)使用高效壓縮機(jī)0.83

48、64.82使用較高效壓縮機(jī)0.9372.73(65%80%)適當(dāng)加厚隔熱發(fā)泡層5mm1.0884.44(80%90%)改進(jìn)門封結(jié)構(gòu)1.1791.45(90%100%)改進(jìn)發(fā)泡材料和工藝1.30101.65注：基準(zhǔn)電冰箱耗電量1.2kwh/24h；各節(jié)能措施由下至上依次累加。1級(jí)表示能效最高；能源效率等級(jí)一欄括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批搞相應(yīng)等級(jí)要求的能效指數(shù)。2.3.3能源節(jié)約量及污染物減排預(yù)測(cè)（1）報(bào)廢函數(shù)報(bào)廢函數(shù)，也稱生存曲線，可用來估計(jì)設(shè)備的報(bào)廢率。若認(rèn)為報(bào)廢函數(shù)是線性的，那么在設(shè)備平均壽命的2/3時(shí)期內(nèi)，沒有設(shè)備報(bào)廢；而在平均壽命的4/3時(shí)期后，所有設(shè)備都報(bào)廢。這一函數(shù)可用文字描述：若使用時(shí)間

49、平均壽命2/3，那么所有設(shè)備均完好；若平均壽命2/3使用時(shí)間平均壽命4/3，那么所有設(shè)備均報(bào)廢；（2）設(shè)備生存因子如果要預(yù)測(cè)節(jié)能量的年份標(biāo)準(zhǔn)有效，并且該所份在設(shè)備的2/3壽命期內(nèi)，則生存因子為1005；如果該年份超過4/3壽命期，則生存因子為0；其他情況可用下式計(jì)算： （2-2）式中：設(shè)備a在j年的生存因子，%；設(shè)備在a的壽命，a；要預(yù)測(cè)節(jié)能量的年份，a；設(shè)備銷售的當(dāng)年，a。（3）設(shè)備保有量設(shè)最初市場(chǎng)上沒有設(shè)備a銷售，也沒有用戶使用設(shè)備a。從s年開始有了設(shè)備a的銷售和使用，那么在s+1,s+2,年后，設(shè)備a的數(shù)量不斷增加，但是因?yàn)槊磕甓加性O(shè)備報(bào)廢，因此增加量不是每年銷售量的簡(jiǎn)單加和， 要考慮設(shè)

50、備生存因子的影響。也就是說，保有量是當(dāng)年的銷售量加上歷年銷售仍在當(dāng)年使用的設(shè)備數(shù)，設(shè)備保有量按下式計(jì)算： （2-3）式中：設(shè)備a在i年的保有量，is；設(shè)備a在j年的銷售量。（4）能效等級(jí)節(jié)能量 （2-4）式中：?jiǎn)闻_(tái)某一能效等級(jí)的設(shè)備當(dāng)年的節(jié)能量，kwh/a；基準(zhǔn)設(shè)備的單臺(tái)能耗，kwh/a達(dá)到某一能效等級(jí)的設(shè)備的單臺(tái)能耗，kwh/a。（5） 某一能效等級(jí)的設(shè)備在第i年的節(jié)能量 （2-5）（6）污染物及溫室氣體的減排預(yù)測(cè) 、及粉塵的減少量都是能源節(jié)約量的函數(shù)，表達(dá)式如下：當(dāng)年減排量： （2-6） 累計(jì)減排量： （2-7）式中：設(shè)備a在i年物質(zhì)p的減排量，kg； 物質(zhì)p的排放系數(shù)，kg/kwh； 設(shè)

51、備a累計(jì)至i年物質(zhì)p的減排量，kg。（7）計(jì)算依據(jù)計(jì)算起始時(shí)間從2003年開始，截止2007年，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)通常5年修訂一次。假定2003年實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，由于此前進(jìn)入市場(chǎng)的產(chǎn)品不受該標(biāo)準(zhǔn)的制約，所以只預(yù)測(cè)2003年以后的新產(chǎn)品的節(jié)能狀況，20032007年電冰箱的需求量見表2-4。預(yù)測(cè)污染物及溫室氣體的減排量時(shí)使用以下排放系數(shù)：碳339g/kwh,氮化物4.07g/kwh,硫化物53.10g/kwh,固體顆粒24.80g/kwh。表2-4 20032007年電冰箱的市場(chǎng)總量預(yù)測(cè)年度20032004200520062007市場(chǎng)需求量（萬量）1347.081411.721474.501535.421595

52、.48（8）預(yù)測(cè)結(jié)果及分析計(jì)算結(jié)果見下一組圖2-82-11。圖2-8節(jié)能最預(yù)測(cè)圖2-9碳減排量預(yù)測(cè)圖2-10氮化物減排量預(yù)測(cè)圖2-11硫化物減排量預(yù)測(cè)由圖中數(shù)據(jù)可知，1級(jí)5年累計(jì)節(jié)能50.16kwh，2級(jí)標(biāo)識(shí)累計(jì)節(jié)能31.74kwh。以上數(shù)字表明，能效標(biāo)識(shí)所帶來的節(jié)能效果是巨大的，可作一形象的說明，設(shè)火電廠的年運(yùn)行時(shí)間為6000小時(shí)，2級(jí)相當(dāng)于5年內(nèi)少建1.個(gè)1000mw的火電廠；1級(jí)則相當(dāng)于5年內(nèi)少建1個(gè)1700mw的火電廠。在化石燃料是主要能源的今天，節(jié)能即意味著環(huán)保。從圖2-82-11可得出，1級(jí)5年累計(jì)可減排氮化物20.4噸，硫化物26.63噸，固體顆粒12.44噸，碳17.00噸；2

53、級(jí)5年累計(jì)可減排氮化物12.92噸，硫化物16.86噸，固體顆粒7.86噸，碳10.76噸。以上分析說明能效標(biāo)準(zhǔn)帶來的環(huán)保收益是非常可觀的。因?yàn)槲覈壳暗沫h(huán)境形式不容樂觀，由于燃煤等帶來的污染，中國的北京、沈陽、西安、上海、廣州5城市名列世界污染最重的城市之列。二氧化硫嚴(yán)重超標(biāo)，酸雨態(tài)勢(shì)擴(kuò)大，出現(xiàn)酸雨的城市占全國城市半數(shù)以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年全國城市空氣質(zhì)量達(dá)到二級(jí)以上、三級(jí)及三級(jí)以下標(biāo)準(zhǔn)的城市各占1/3。人國城市可吸入顆粒物年均濃度超過國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并且近三成的城市超過國家三級(jí)。此外，我國已成為第二大排放國1999年排放3058.7噸，占世界總量的13.2%?？梢姡瑥沫h(huán)保角度出發(fā)，是很有必

54、要實(shí)施電冰箱能效標(biāo)準(zhǔn)的。2.4電冰箱發(fā)泡劑的替代研究隨著cfcs的禁用，從2007年起，國內(nèi)市場(chǎng)的電冰箱、冰柜產(chǎn)品將進(jìn)入無cfcs時(shí)代。這不僅要求電冰箱制冷劑不含cfcs，同時(shí)也要求發(fā)泡劑不含cfcs。理想的發(fā)泡劑必須具備下列一些特性：（1）不能與塑料發(fā)生反應(yīng)；（2）必須充分溶于液態(tài)塑料，但不溶解固態(tài)塑料；（3）使用液態(tài)發(fā)泡劑，必須有適宜的沸點(diǎn)和蒸氣壓力；（4）隔熱泡沫塑料要求發(fā)泡劑具有低導(dǎo)熱性，以便最終產(chǎn)品有高絕熱性能；（5）要求發(fā)泡劑不可燃，并且有助于使最終產(chǎn)品獲得良好的阻燃性能。眾所周知，電冰箱四周的隔熱材料是現(xiàn)場(chǎng)注入發(fā)泡劑形成的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，而用作發(fā)泡劑的r11已被國際組織列為是

55、對(duì)臭氧層危害最大和禁用的品種之一。世界上很多化學(xué)品公司和制冷器具生產(chǎn)廠商紛紛開展研究工作，尋找r11發(fā)泡劑的替代物質(zhì)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，電冰箱硬聚氨酯發(fā)泡劑替代品的研究引起各國的高度重視。我國在加水發(fā)泡技術(shù)方面有一定的基礎(chǔ)，廣東省有關(guān)單位早在20世紀(jì)70年代曾做過一系列的加水發(fā)泡劑試驗(yàn)，取得過替代5%的效果，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前替代物質(zhì)的研究工作也進(jìn)展順利，浙江省氟化式技術(shù)開發(fā)所已經(jīng)建成小批量生產(chǎn)r123和r141b的裝置，可供各生產(chǎn)、科研單位使用。在電冰箱門體的生產(chǎn)過程中，發(fā)泡劑的特性與生產(chǎn)系統(tǒng)的干燥部分設(shè)計(jì)有關(guān)。為了通過預(yù)分配混合原料提高發(fā)泡質(zhì)量，使用r141b發(fā)泡劑預(yù)先使門體在敞開式模具中發(fā)泡。r245fa發(fā)泡劑較低，能夠迅速產(chǎn)生發(fā)泡反應(yīng)，但是它不適合開模式生產(chǎn)。目前，幾乎所有主要硬泡行業(yè)都完成了向odp為零的發(fā)泡劑的轉(zhuǎn)化，在多數(shù)都依賴r141b作為主要的第一代替代物，替代目前禁止的cfcs。雖然作為發(fā)泡劑r11具有較好的特性，但其對(duì)臭氧層的破壞性使其使用受到一定限制，已被列