家电产品节能降噪技术优化与创新提升

田占军

（山东省家用电器行业协会，山东济南，250002）

0 前言

当前，全球进入互联网时代，技术创新极大地推动了生产力的发展，引领了工业产品的技术迭代和科技创新。家电产品性能越来越先进，家电产品在能源利用效率方面更加符合国际标准。为了科学指导消费者选购节能家电产品，倒逼家电生产企业研发和生产更多节能产品，自2007 年起，我国开始实施能效标识制度。经过十多年的节能标准逐步提升，消费者对节能型产品比较青睐，甚至成为选购产品时的核心因素。此外，由于家电产品的噪声指标直接关系到消费者生活体验的好坏，因此，在节能的基础上加大技术研发和创新，严格并提高国家标准，持续降低产品噪声值，让消费者拥有更好的生活体验成为必然。在研究家电产品的节能降噪问题方面，应该从技术革新和技术原创等角度，对家电产品的节能降噪问题进行综合的考虑，以推进新技术在实践中的应用。

1 家电产品的节能技术优化解析

1.1 家电产品的耗能原因

当前，消费者家庭的耗能主要来自各类家电产品。家电产品的耗能主要使用千瓦时这个单位来计量。一般来说不同的家电产品耗能指标不一样，产品功率越大，单位时间内耗能越多。例如冰箱每月会消耗31-64 千瓦时，夏天1.5p 空调器每月会消耗250-450 千瓦时。经过数十年的发展，当前家电产品大幅度降低能耗已经非常困难，通过技术研发创新和优化节能设计可以小幅度降低能耗，虽然单台不太起眼，但是全社会总量就非常可观了。据统计，我国全社会家电保有量达到近100 亿件，耗能总量非常惊人，如果通过技术改进和创新，降低每件家电的能耗率3%左右，全社会每年可节省资金达到数十亿元，节能效果突出。

1.2 家电产品节能技术的优化设计

（1）变频技术

在家电产品的技术推进中，变频技术的应用能够真正为家电产品的节能降噪提供必要的保证。变频技术是通过把直流电逆变成不同频率的交流电的转换技术，对家电实施节能降噪频率的变化使电能的变化能够在保持一致的情况下，有效的节约能源。变频技术的应用无论是在工业设备上还是家电上都会起到相应的效果。变频模块成主要由键盘电源板控制主板整流桥电解电容，充电电阻继电器或接触器，逆变模块保险管等设备组成，变频器的作用是通过调速通过普通的三相异步电动机加装变频后实现调速功能，也就是任意的改变电动机的转速，通过这样的技术来使电器设备节能成为现实。变频调速比传统的电磁调速可以节电25%-80%，还可以说适用于更宽的电压变化范围。例如空调压缩机和空调系统，可以使用变频器能够节电30-40%，当前，变频技术已经广泛应用于电冰箱、空调器、洗衣机等产品，节能效果明显。当前，在变频压缩机方面，我们已经实现了国产化，但是在压缩机用永磁同步电机技术、变频控制算法、小型变频涡旋式压缩机设计制造技术、无油离心式压缩机制造技术等核心技术方面还有待高度重视并进一步加强此类技术的研发和创新。尤其是在智能功率模块（IPM）、控制芯片MCU 开发方面和压缩机驱动FOC 算法（软件）方面需要进一步加强研究和创新突破。在变频技术优化和创新的方向中，变频技术已经由交流变频向直流变频转变，技能效果更佳突出。除节能外，变频技术能够有效降低噪音，减少震动设备在长期稳定运行的过程中可以有效的延长寿命，变频设备实现的是闭环自动调节在中心提供的22Kw 至55kw 产品的应用上可以实现全方位的降噪节能。

（2）电磁感应技术

家电在技术推进和设计优化的过程中，需要掌握好新技术的应用，而电磁感应技术的应用可以使家电产品的降噪节能成为现实。电磁感应是指通过变化的磁通量中的导体产生电动势，通过闭合回路上的电动势和任何该路径所包围的曲面上的磁通量变化率成正比来实现节能的问题。电磁感应技术的应用可以通过闭合导体，使电动势驱使电子流形成感应电流。电磁感应中的磁通量变化使得电动势有一定的变化，电和磁之间的内在联系可以通过电磁感应来实现。人类在明确了电磁感应的能量以后，可以为家电的发展开辟新的发展道路。通过节能控制可以发现电磁感应技术应用，可以从根本上解决将电器结构空间和功能上的问题。与传统电阻式加热技术相比，电磁感应加热技术具有：加热快、节能环保、热效率高、安全性高、使用寿命长等特点。通过电磁控制可以使热量根据辐射的程度向不同的部分发散，要加强结构设计，有效强调结构设计能够对家电环境温度的保护。例如在电饭煲模具的设计过程中控制的原件布局需要遵循功率的要求，通过热量的有效排出使将电子设备能够保持稳定性，将电器的性能和参数和使用设计需要进行合理的选择。

（3）远红外加热技术

远红外加热技术是通过电能为主要的实施技术的，远红外加热技术将成为今后重点推广的节能技术。远红外加热的理论主要是通过发热体的辐射光谱和吸收体的吸收光谱曲线相匹配是热效率最高，当被加热物的厚度在红外光谱测量厚度时，远红外的匹配才符合标准化的要求。远红外加热技术的应用中可以有效节约电能，甚至在降低噪声方面也是一定优势。概括来说，远红外加热技术具有加热速度快、加热效率高、质量好、生产费用低等优点。当前，远红外加热技术主要应用于电暖器、碳晶取暖器等产品。红外加热可以替代电加热，与传统的加热方法可以节电30%左右，在一些家电应用上可以节约60-70%。远红外加热技术能够在新型家电应用过程中获得良好效果，这不仅是由于远红外加热技术能够节约设备，更能够从根本上提高产品对能源的利用效率。值得注意的是，在家电的设备中采用远红外的技术需要对材料的辐射有一定的了解，通过加热物的要求选择合适的辐射原件。

2 家电产品降噪技术的优化设计

2.1 家电产品的噪声来源及成因

电器的低噪声处理是对电气技术提升优化的重要尝试。家电降噪领域的技术更新一直处于如火如荼的状态。无论是国外市场还是国内市场，对于低噪声家电的竞争焦点都始终存在。在降噪的技术优化方面，首先要明确噪声分析的方法，需要成功的降低家用产品的噪声，对噪声源进行全面系统的分析，找到造成问题所存在的地方。常用的噪声分析方法主要有频谱分析法，频谱分析法是对噪声控制最常见的方法，运用快速浮力液变换FFT，将时间与信号转换为频率域信号。升强分析法是通过噪声源的鉴别和现场升功率的测量来实现生源的控制。震动模态分析主要是很多噪声问题都与震动有关系，例如洗衣机的噪声，家电内部噪声和空调噪声。振动模态分析是用实验手段测定结构，振动固有的频率阵型和阻尼系数，为产品的设计降噪提供依据。时频率分析法是对传统信号的分析方法，在时间域或者频率上单独完成，这种分析方法对稳定信号的分析有一定的作用。声质量技术许多研究可以发现噪声的测定指标，不是完全能够反映出人的主观的感觉，一些家电的造成水平听起来并没有刺耳，但使用降噪的技术以后就会对噪声进行分析，根据依据的数据可以发现噪声真正的来源和各种生源的功能之间的存在的差异。

2.2 家电产品降噪的新技术性优化措施

噪声控制手段需要根据家电产品的类型进行控制。在家电的噪声控制中常用的手段有新生隔声减震和消声这些手段，使噪声控制能够有良好的处理，通过改变产品的设计，例如模具不能变，零部件不能换，那么噪声的设计就容易出现问题，控制噪声的方法就要求实现技术上的优化。主要的方法是对结构进行改变，对零部件的结构进行设计。例如洗衣机的噪声控制要分析零部件的噪声，根据发出噪声的电机的部位来实现控制。再如洗衣机结构震动和声学分析，滚筒固有的频率，机壳固有的频率，减震器的阻尼零部件以及各部分的耦合，根据结构上的变化来使得软件能够更好的降低噪声，主要的技术方法要进行结构调整，动平衡设计机壳隔声和减震阻尼材料的设计等。

3 结语

通过本文的研究可以发现家电产品在节能降噪方面需要通过创新和优化设计来实现，不断加强技术创新和工艺改进，稳步提升产品的节能效果和降噪效果，提高用户的舒适体验是家电生产厂商必须要考虑的问题。在未来，家电产品的发展趋势是个性化、舒适化、智能化、节能化和绿色化，家电产品的种类越来越多，家电产品的技术迭代和更新换代的速度也会越来越快，在提升居民生活质量方面的作用越来越大。通过技术创新和技术改进对家电产品的节能效果和噪声水平不断优化提升，持续提高产品的能源利用效率，提高用户的舒适体验，提升产品的环境友好程度，是居民消费升级的必然需求，也是推动整个家电行业加快优质产品和服务供给的必然之路。