智能型自检式调频制冷系统在厨房冷柜上的开发与应用

2013-11-15王铁李飞邓咏梅于彤娟兰少娟

家电科技 2013年12期

王铁李飞邓咏梅于彤娟兰少娟

（大连三洋冷链有限公司辽宁大连 116600）

1 引言

2005年中国《能源效率标识管理办法》开始实施，截止到目前已有九批29类产品开始强制性实施能效标识，其中就包括远置式冷凝机组冷藏陈列柜。现在，商用直冷器具能耗限定值和能效等级的第2部分自携式冷凝机组冷藏陈列柜标准正在研讨中，处在各起草单位提供数据的阶段。因此，为客户提供节能产品成为企业的首要任务及社会责任。

2 智能型自检式调频制冷系统的相关概述

2.1 智能型自检式调频制冷系统的介绍

该智能型自检式调频制冷系统的主要构成部件为变频压缩机、变频器、蒸发器、冷凝器、干燥过滤器，其中变频压缩机及变频器如图1。

压缩机将低温低压的制冷剂气体吸入气缸，经过压缩机压缩，变成高温高压的气态，并排到冷凝器内，在冷凝器内，高温高压的气体与温度较低的环境进行交换，温度降低并冷凝为液体；液体通过毛细管节流，降低压力后进入蒸发器，在蒸发器内吸热汽化(未汽化的暂留在储液管里)，汽化后被吸回压缩机，重新压缩。如此周而复始，不断循环，使柜内温度降低（如图2）。

而智能型自检式调频制冷系统则是将变频节能与制冷系统相结合，使其在达到制冷作用的同时，通过变频压缩机及变频器的调频有效节约能源，降低电量消耗。

图1

2.1.1 变频器工作原理及作用介绍

通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。

变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能。

（1）变频器的直接作用

通过改变电动机的电压和频率，使电机的速度可以无极调节。软启动节能，功率因数补偿节能。

（2）变频器的间接作用

a.节能（节电）

风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求，降低电耗。

b.提高生产设备自动化程度

当前有很多品牌的变频器，在满足客户通用需求的前提下，通过扩展设计可以灵活地满足客户个性化要求、行业性要求，满足各种复杂高精度传动的要求，同时为设备制造业客户提供高集成度的一体化解决方案。

图2

2.1.2 智能型自检式调频制冷系统的定义

智能型自检式调频制冷系统，通过传感器及电子智能控制系统，压缩机根据冰箱冷藏室或冷冻室的需要改变转速。定频冰箱维持冷冻温度是通过测温控制自动开关机来实现的，实际上是对食品进行反复的温度冲击。变频冰箱则通过5摄氏度、0摄氏度等温控点的转速调节，使食品温度冲击变小，减少食品水分流失，节能效果也相应提高。

2.2 智能型自检式调频制冷系统的优缺点

智能型自检式调频制冷系统有如下几个优点：降温速度快，定频比变频降温速度提升20%以上；温度变化幅度小，有助于膳食保鲜；电压适用范围广；噪音小；具备故障自检报警智能系统；

与此同时该系统也有一些缺点，首先如果要正确地使用变频器, 必须认真地考虑散热的问题。

变频器的故障率随温度升高而成指数上升。使用寿命随温度升高而成指数下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。因此，我们要重视散热问题。在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。通常，变频器安装在控制柜中，我们要了解一台变频器的发热量大概是多少，可以用以下公式估算:

发热量的近似值＝变频器容量（kW）×55 【W】

在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的 (过流能力150%×60s)，如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。电抗器安装在变频器侧面或侧上方比较好。这时可以用估算:

变频器容量（kW）×60 【W】

图3

图4

图5

因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品。注意：如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大，因此最佳安装位置最好和变频器隔离开，如装在柜子上面或旁边等。

另外，起主导作用的变频压缩机及变频器价格较一般的活塞往复式压缩机高，部分低端客户可能无法接受初始固定资产投资的增加。

3 智能型自检式调频制冷系统的开发

3.1 开发目标

降低能耗30%，帮助客户实现经济效益，帮助客户实现其社会责任，并且让客户在9个月内收回因变频而增加的投资。

3.2 目标达成方法研讨

通过表1可知，压缩机在能耗中占比最高80%，选用变频压缩机可有效降低能耗。

3.3 系统优势分析

智能型自检式调频制冷系统有如下优势:

表1 变频冷柜节能方案研讨表

表2 立式冷冻四门柜拉温性能

表3 同行业厂家性能对比

（1）降温速度快

智能型自检式调频制冷系统在不同环境温度下都较普通压缩机降温速度快，减少了降温时间（如表2）。

（2）温度变化幅度小

柜温接近设定温度点时，压缩机转数降低，采取维持运转状态，使柜内温度在设定点附近小幅波动（如图3）。柜内温度变化幅度小，温度均匀，有助于膳食保鲜。

（3）输入电压范围广

变频压缩机电压适用范围广，高启动力矩使其恶劣工况下具备良好的启动能力（如图4）。

（4）噪音低

变频压缩机噪音值较定频压缩机噪音值低，正常情况噪音值比定频要低5dB左右（如图5）。

3.4 同行业厂家性能对比

经过大量的试验研究比较，A公司和B公司的产品性能较我公司产品存在一定的差距（如表3）。

3.5 节能效果对比

经过前期的样机测试得到以下节能数据：冷藏柜变频比定频产品节能35%，冷冻柜变频比定频产品节能20%。

4 智能型自检式调频制冷系统的应用

4.1 调频商用厨房冷柜的特点及优势

本制冷系统的应用可以在高频转动的技术上实现低频弱磁运转，从0°～360°循环运转，既可以控制高速运转（0°～180°），又可以控制低速运转（180°～360°），根据实际需求调节压缩机的转速，最大程度减少能量损失。节能提高7成，保鲜延长3倍，寿命增加2倍，噪音降低1倍。

智能型自检调频商用厨房冷柜，其特征是针对冰箱压缩机，使用智能自检变频压缩机及变频器实现节能。本系统是以变频电源控制压缩机转速，从而调节压缩机的制冷量，在热负荷大时压缩机制冷量大，热负荷小时压缩机制冷量小，从而提高蒸发温度、降低耗电量。

4.2 调频商用厨房冷柜的市场前景

目前，欧美等发达国家均已普及变频冰箱，日本中高档冰箱中95%以上采用了变频技术。由于以往国内在生产变频压缩机方面技术较为落后，国内企业所需的变频压缩机进口较多，所以变频冰箱的成本较高。但近几年，随着我国在变频技术上的快速发展，一些企业纷纷与国际著名的企业合作开发变频压缩机。目前变频压缩机无需再进口且能大批量生产，所以大大降低了变频冰箱的成本，使变频冰箱更加贴近于寻常百姓，也引领了中国冰箱变频技术的应用和发展。