1、变频冰箱性能影响因素的实验研究摘要：为了使变频冰箱的控制策略能很好地适应各种复杂多变的工况，针对影响变频冰箱性能的一些因素进行了实验研究。该实验以两温室的变频冰箱作为实验对象，以冷藏室温度作为控制目标，在不同工作环境温度和压缩机转速等变工况下，从冰箱制冷系统制冷量与热负荷的关系角度，根据冷冻室温度和冰箱能耗的不同变化分析了环境温度、压缩机转速等因素对变频冰箱性能的影响。研究结果表明，环境温度会影响冰箱制冷系统的热负荷和两温室的温度匹配关系，当冰箱处于不同环境温度时，可以通过调节变频压缩机输气量和冷藏室目标控制温度来实现冰箱两温室温度的匹配控制和改善能耗的目的。 关键词：变频冰箱；控制策略；环境
2、温度；压缩机转速；热负荷 中图分类号：TM344.6 文献标识码：A 一、变频冰箱性能影响因素的分析 1、环境温度对普通冰箱热负荷影响 冰箱制冷系统的工作过程可以简单描述为压缩机产生制冷量去克服冰箱热负荷的过程。冰箱制冷系统稳定工作后，制冷系统的热负荷主要是箱体的漏热量： = KF(t1-t2) 式中：K 箱体传热系数，F 箱体传热面积，t1环境温度，t2箱内温度。当冰箱箱体设计完成后，K F 即确定，因此冰箱的热负荷与环境温度 t1 及箱内温度 t2 有关。冰箱的热负荷会随着环境温度的改变而不同，而且制冷系统的制冷量也随着环境温度不同而异，环境温度和冰箱性能的简单关系如图 1 所示。当环境温
3、度发生变化时，冰箱内两室的漏热比也会发生改变。以国际规定的温带型三星级冰箱为例：环境温度 t1 取 32 、16 和 5 。当 t1 为 32 时，冷藏室温度 tm为 5 ；t1 为 16 、5 时 ，tm 为 0 。 冷 冻 室 温 度 均取-18 ，则不同环境温度下两室的漏热量及漏热比如表 1 所示。 图一 由表 1 可知，随着环境温度的降低，冷冻室与冷藏室的漏热量比会增大，也就是冷冻室需要的相对制冷量会相应的增加。所以环境温度低时很难达到冷冻室和冷藏室的温度要求，如：环境温度为 16 时，冷藏室温度已达到 0 时，冷冻室温度还未达到-18 。 表一 注：，冰箱冷冻室的传热系数和传热面积；
4、，冰箱冷藏室的传热系数和传热面积；=/，为定值。 因此，当实际工作的环境温度不同于设计的环境温度时，会对冰箱制冷系统造成一定的影响：引起冰箱制冷系统热负荷的变化，使系统对制冷量的需求发生改变；引起制冷系统的实际制冷能力的变化；造成冰箱两温室漏热比的变化，使两室对冷量的需求发生改变，使两室的温度匹配发生改变。 2、变频冰箱应对环境温度影响的优势 由热负荷、制冷量与环境温度三者的关系可知，制冷系统的热负荷随环境温度增加而增加，系统的制冷量随环境温度增加而减小。为了能够达到所需制冷温度的要求，定速压缩机制冷系统设计时一般要求制冷系统制冷量要比最大负荷略大一些。但在实际的工作中，系统处于最大负荷的工作
5、时间只有 10% 20%，在大多数的运转时间内系统的制冷量都大于热负荷。当制冷量远大于热负荷时，箱内温度下降就会变快，因此制冷系统的停开次数就会增多，这对制冷系统的能耗是不利的。而变频压缩机可以通过改变转速来调节输气量，产生不同的制冷量，制冷量与变频压缩机转速成正比关系。因此，变频冰箱可以很好地适应环境温度，通过改变压缩机转速产生不同的制冷量来满足冰箱热负荷的变化，可以实现制冷系统的最佳能量匹配，使得能耗得到改善。随着变频压缩机产生制冷量的不同，冷藏与冷冻的蒸发器面积匹配关系会发生改变。当压缩机的输气量增大时，冷冻室与冷藏室相比，冷冻室得到的相对制冷量会增大。因此，本研究可以通过改变变频压缩机
6、的转速，也可以通过有效调节环境温度因素对冷藏室和冷冻室相对冷量的影响，使冷藏室冷冻室的温度匹配得到改善。 二、变频冰箱性能影响的实验分析 1、实验条件与方法 该实验的测试冰箱采用青岛海信集团的变频冰箱：该冰箱是直冷式单循环变频冰箱，只设置冷藏室的温度，它是“上冷藏室、下冷冻室”结构，其中冷藏室容量为 111 L，冷冻室容量为 75 L，制冷剂 R600a，充注量 50 g，变频压缩机的型号为 C-BHV120LH。笔者通过一套冰箱测控系统对冰箱进行实验分析，测试是在能设定各种环境温度的环境实验房里进行的，测控系统的原理如图 2 所示。 图 2 2、测控系统原理图 实验方法：以冷藏室温度为控制目
7、标，改变变频冰箱的工作环境温度、压缩机转速等因素，通过记录冷冻室的温度和冰箱能耗等变化分析其对性能的影响。为了研究变频冰箱的性能影响因素，本研究进行了 8个工况的测试，实验测试工况如表 2 所示。 表 2 三、实验结果及分析 1、不同环境温度对制冷系统影响的分析 首先，本研究给定冷藏室温度控制目标在 4 8 ，压缩机转速为1 800 r/min 工况时，在不同的环境温度下（即工况 1，2，3，4） ，冰箱冷冻室温度变化曲线、压缩机运转情况和耗电量分别如图 3、表 3 所示。 由图 3 和表 3 可知，当压缩机工作在 1 800 r/min 时，随着环境温度的升高，冷冻室的平均温度会相应下降。但
8、环境温度过高时，冷冻室平均温度会上升，压缩机的开停比例和耗电量会随着环境温度的上升而增加。 由上一节的漏热比分析可知，环境温度低时，冷冻室需要的相对冷量要比环境温度高时要多；当控制相同的冷藏室温度，环境温度低时，冷冻室得到的相对冷量就少。因此，冷冻室的平均温度会相对较低。冰箱冷冻室热负荷由环境温度与冷冻室温度差决定。当环境温度较高时，随着冷冻室温度的下降，热负荷会加大，压缩机在 1 800 r/min 转速工作时产生的制冷量难以满足冰箱热负荷的要求，冷冻室温度就很难下降。因此，环境温度过高将导致冷冻室下限温度相对较高。当以冷藏室温度控制为目标且当压缩机转速一定时，压缩机的制冷量与环境温度呈非线
9、性关系。压缩机的制冷量随着环境温度的降低而增大，但当环境温度下降到一定程度时制冷量又会下降。当环境温度高时，热负荷高且制冷量低，因此冰箱运行时间多；当环境温度低时，虽然热负荷很低，但压缩机产生的制冷量也相对少，因此工作于 16 和 20 时的压缩机运行时间的差值不是很大。 图 3 表 3 2、不同冷藏控制温度对制冷系统影响的分析 最后，本研究在给定压缩机转速为 1 800 r/min，环境温度为 25 时，设定不同的冷藏室温度（即工况 3，7，8） ，冰箱冷冻室温度变化曲线、压缩机运转情况和耗电量分别如图 4、表 4 所示。 图 4 表 4 由图 4 和表 4 可知，在相同环境温度和压缩机转速
10、下，随着冷藏室目标控制温度的下降，冷冻室的平均温度也相应下降，压缩机的运行时间也相应的增加，耗电量也相应增大。当冷藏室目标控制温度下降时，冷藏室的漏热量会相应增大，根据漏热比分析，冷冻室的漏热量也会增大，因此，冷冻室温度会相应降低。当以冷藏室温度控制为目标时，压缩机的运行时间由制冷量和冷藏室热负荷决定。当冷藏室目标控制温度降低时，漏热量相应增大，即热负荷增大；而在相同环境温度和转速下产生的制冷量相同，因此压缩机的运行时间会相应增多，能耗也会增多。结束语 研究者可通过低温热源补偿和改变压缩机的制冷量的方法，来实现冰箱冷藏室冷冻室的匹配控制。根据热负荷来改变压缩机制冷量，可以实现能量的最佳匹配，实现温度准确控制和节能的目的。 参考文献 1傅烈虎.变转速制冷压缩机的实验研究J.制冷与空调，2011 2李成武.变频压缩机对冰箱节能的影响J.家电科技，2010（9）：78-80.
