欧洲及美国、日本和许多其他国家都制定了法规来降低家用电器尤其是家用制冷装置的能耗。由于这些法规的制定，设备和部件的设计者不得不改进设计来提高它们产品的能效比。对于制冷装置能效比提高的可行方案进行的技术评测表明，全封闭压缩机引入的许多技术革新已经将其能效比提高了约60％；通过增加保温层厚度来减少漏热，保温层的厚度已经增加了20～30％；在无霜制冷装置和冰箱中由电机驱动的风扇的效率也由于技术进步有了提高，电子控制的引入可以更好地控制设备的温度并减小了家用压缩机开/停的高效和低效的差别；换热器的优化提高了蒸发温度并降低了冷凝温度。许多制造商都采用了这些措施使得它们的产品达到了欧洲A级标准，但是新的能耗限制标准的引进对能耗提出了更高的要求，因此生产厂家需要用更先进的方法使制冷装置达到更好的运行性能。
   
     1.制冷系统模型研究
   
     随着计算机技术的发展，制冷系统的计算模拟已经成为冰箱节能研究的重要手段之一，因此不断地研究制冷系统计算模型并提高其预测的准确性已经成为一项重要课题。在冰箱制冷系统计算模拟中，有限元法、有限差分法、有限容积法以及计算流体动力学等方法得到了广泛地应用，然而这些模型均比较复杂，也运用不够灵活，同时需要比较长的求解时间。为了得到一个简单且方便实用的集中参数模型，Giovanni Cerri等人[1]对一台冰箱样机（RE125 Aut.）在无负载条件下进行了动态性能实验研究，将冰箱一个运行周期分成若干时间段，研究了每个特征时间段冰箱运行的特点以及与总体能耗的关系，提出了研究冰箱动态运行性能的模型。该模型的计算结果与实验结果吻合良好，说明该模型可以很好地体现冰箱的实际运行性能，是研究冰箱在一段时间内温度和能耗随时间变化的有力工具，并将为冰箱性能的改进提供依据。
   
     2. 影响冰箱能耗的因素
   
     从工作环境进入冰箱内的水蒸气是冰箱的主要负荷之一。在冰箱门处于关闭状态时，水蒸气通过门封和壁面渗透进入冰箱内。当冰箱门打开时，大量流入的空气携带的水蒸气造成了冰箱内水的凝结。Cemil Inan等人[2]分析了冰箱门处于开启和关闭两种状态下，冰箱内部与环境之间的湿交换。在冰箱门处于关闭状态时，提出了两个理想模型和一个经验模型。第一个理想模型就是简单的水蒸气扩散模型来描述水蒸气通过门封的传递。另一个理想模型将冰箱视为定压而不是定容系统，在冰箱制冷系统的一个开停循环中，间室内温度的变化引起压力的变化，使得冰箱内部压力与环境压力存在压差变化，造成水蒸气的渗入，该模型被形象地称为间室呼吸模型。经验模型是基于一系列实验数据提出的。当冰箱门处于开启状态时，由于冰箱内冷空气与环境空气的密度差造成内外空气自然对流。实验研究表明此时的内外空气交换可以分为两个基本阶段，初始阶段和稳定阶段。初始阶段时间在10秒以内，10秒后空气交换进入稳定阶段。由于不知道箱内空气和环境空气的混合情况，因此很难给出精确描述初始阶段的模型，而给出了一个简化的空气流量模型。在稳定阶段，流入冰箱内的空气气流的面积大于流出箱内气流面积，而其速度相对较小。文献中给出了质量传递系数的一个估算公式。冰箱间室内外水蒸气的传递影响了冰箱蒸发器的结霜和除霜过程，也从而影响了系统能耗。为了更准确得出冰箱内外水蒸气的传递规律，需要进行进一步的研究工作。例如，进行热质传递模型的验证来确定基于自然对流的质量传递模型是否可行，研究当食品暂时从间室内取出时对于冰箱湿负荷的影响，进一步研究冰箱内外水蒸气传递的现象和机理等。
   
     为了更详细了解冰箱内自然对流换热和空气流动情况，Sami Ben Amara等人[3]对一台直冷冰箱样机在环境温度20℃±0.2℃条件下空箱状态安装食品层架和不安装食品层架的运行性能进行了实验研究，测量了箱内空气温度分布。同时采用CFD软件对箱内空气流动和换热情况进行了数值模拟。数值模拟的结果表明，箱内温度从底部到顶部逐渐升高。在没有层架时，同一高度上温度分布大致是均匀的，热边界层的厚度在蒸发器的顶部较小并且逐渐增大一直到蒸发器的底部，平均厚度约1.5cm。在安装了透明层架时，温度层分布与没有层架类似，且温度边界层基本相同，但是在两个层架之间温度分布相对均匀。尽管在两种情况下冰箱上半部的温度接近，但是下半部的温度比没有层架时低。层架的存在将平均温度提高了约0.5℃。速度场的计算结果表明，在没有层架时，冷空气以加速度沿着蒸发器壁面向下流动，直到蒸发器底部速度矢量达到最大，然后空气沿着门的壁面以减速向上流动，而由通过门的传热使空气温度上升。冰箱顶部空气几乎不流动，这也是造成顶部温度高的原因。当安装了层架时，空气在沿着蒸发器壁面和门流动的同时在层架之间有回流产生。回流在地层最明显而其他各层更加混乱。最大流速低于没有层架时的最大流速。与实验结果相比，在没有安装层架时，计算结果中温度普遍高于实验测量温度，尤其在顶部更加明显。这可能是由于在计算模型中没有考虑壁面辐射造成的。因此在进一步的研究中需要考虑箱体各壁面之间的辐射换热对于箱内温度分布的影响。而在安装了层架的情况下，温度预测与实验测量更加接近，这可能是由于层架起到了阻隔辐射作用的结果。这些研究结果对于设计者和用户都有很好的指导作用。
   
     冰箱使用环境如房间的温度和湿度，也是影响冰箱能耗的重要因素。Yamina Saheb等人[4]在假定制冷剂流动为一维牛顿稳态流动，制冷剂在任何横截面上均匀分布，两相流处于动态平衡状态，液体和蒸汽均匀混合且速度相同等条件下，分析并得出了毛细管、换热器和压缩机的模型，构造了制冷系统和工作环境的耦合模型，并预测了厨房温度对于冰箱能耗的影响。同时对处于不同环境下的两台冰箱样机进行了实验研究，得出了环境条件变化对于冰箱能耗影响的实验数据。
   
     研究结果表明，所构建的厨房环境和家用冰箱的耦合模型可以用来预测厨房温度对冰箱能耗和家庭总能耗的影响。同时用稳态模型预测了制冷系统各个部件中的制冷剂参数如压力、温度和速度等，预测结果与以前文献中给定的一致。实验结果表明随着室内温度的不同，冰箱的能耗也将发生变化。
   
     节能、环保和方便使用将是冰箱发展的主要方向，而其中节能将是冰箱产品竞争力中的最主要因素。我国冰箱行业起步较晚，虽然发展很快，但是与世界先进水平仍然存在一定的差距。不断获取和应用国内外先进的技术和经验，提高产品的质量，是当前国内冰箱企业面临的重要任务，也只有这样才能在国际市场竞争中取得一定的位置。 

免责声明：
1．如需转载请注明“来源：中国暖通网 www.cn-hvacr.com”。
2．凡本网注明 “来源：XXX”（非中国暖通网） 的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本网不承担此类稿件侵权行为的直接责任及连带责任。
3．在本网投稿及在本网上发表言论者，文责自负，本网有权在网站内转载或引用（作者注明未经授权不能转载、引用除外），此类言论不代表本网观点。
4.如因内容、版权问题需本网停止转载的，请在本网发表之日起30日内联系,否则视为放弃相关权利。 联系电话：0471-3380059