變頻冰箱，是一種壓縮機轉(zhuǎn)速可調(diào)，通過變頻控制器改變制冷量的冰箱。冰箱的結(jié)構(gòu)主要包括制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。其工作原理是熱負荷大時，壓縮機制冷量大，熱負荷小時，壓縮機制冷量小，從而提高蒸發(fā)溫度、降低耗電量。連續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使溫度控制精確穩(wěn)定，減小食品溫度沖擊和水分流失。
自1910年第一臺壓縮式制冷電冰箱誕生，家用電冰箱已有一百年以上歷史。保鮮技術(shù)作為電冰箱的核心，歷經(jīng)四次迭代。歐美日等家電強國采用變頻技術(shù)實現(xiàn)冰箱節(jié)能。中國在國家節(jié)能環(huán)保政策推動下，高能效變頻冰箱漸受關(guān)注。為了搶占變頻冰箱市場，許多家電制造企業(yè)紛紛加大了對變頻冰箱的投入力度。
歷史發(fā)展
世界冰箱發(fā)展史
1918年，世界第一臺電冰箱誕生。1921年，美國弗里吉德爾公司制成第一臺內(nèi)部壓縮機的電冰箱，1926年采用鋼板制成外殼，提升了冰箱的使用壽命。后來，隨著新型制冷劑氟利昂的出現(xiàn)，通用電氣研制出能自動潤滑的壓縮機。50年代，德、意、英、法、日等國借鑒美國技術(shù)，發(fā)展冰箱產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)技術(shù)逐漸全球化。60年代起，各國紛紛加入冰箱制造，產(chǎn)品不斷創(chuàng)新，生產(chǎn)邁向高度集中、專業(yè)化、協(xié)作化，技術(shù)現(xiàn)代化。冰箱產(chǎn)品逐漸走向塑料化、電子化、自動化。
1996年日本變頻冰箱的市場占有率約為10%，到2003年已接近45%；而歐美兩個市場的變頻冰箱份額擴張步伐很是緩慢——變頻冰箱少有歐洲人或者美國人問津。據(jù)知情人士介紹，2005年歐洲的變頻冰箱市場占有率在4%-5%或者更少一點。 在大洋州，一 般家庭購買400L 左右的冰箱；而在美國450L -800L 左右的冰箱比較受歡迎；在歐洲，400L冰箱產(chǎn)品是主流。”業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，大容量冰箱市場拓展可能有助于將來變頻冰箱產(chǎn)品的普及。
中國冰箱發(fā)展史
解放前，僅有幾個大城市能維修進口電冰箱。解放后在修理業(yè)基礎(chǔ)上，逐漸形成了一批骨干企業(yè)。1954年，北京和沈陽醫(yī)療器械廠開始研制開啟式電冰箱，1956年小批量生產(chǎn)，1958年仿造國外樣機，生產(chǎn)封閉式電冰箱。經(jīng)過一段緩慢發(fā)展，1978年，中國冰箱生產(chǎn)工業(yè)開始蓬勃發(fā)展。從1978年至1985年，冰箱產(chǎn)量大幅上升，種類和規(guī)格也不斷增多。電冰箱從單門直冷式發(fā)展到雙門雙溫直冷式、間冷式等多種；規(guī)格從二三種增加到20多種。同時，家用冷凍箱、冷藏箱也開始進入市場。
此后，通過引進生產(chǎn)線成套設(shè)備、關(guān)鍵設(shè)備、模具等，初步形成一批規(guī)模大、技術(shù)先進的骨干企業(yè)。同時，在產(chǎn)品技術(shù)引進時，注重家用冰箱關(guān)鍵部件生產(chǎn)線的引進，為國產(chǎn)化奠定基礎(chǔ)。隨后，中國家用電器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量檢測中心站與主要省市檢測分站相繼建立，形成質(zhì)量監(jiān)督檢測網(wǎng)和科研、設(shè)計、生產(chǎn)、檢測體系。國家標(biāo)準(zhǔn)如家用冷藏箱、冷藏冷凍箱、冷凍箱等的頒布，使中國冰箱生產(chǎn)步入規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高技術(shù)水平，保障性能。
近十幾年發(fā)展后，中國冰箱制造技術(shù)步入世界先進行列，從引進轉(zhuǎn)變?yōu)樽孕醒兄啤Ｒ孕嘛w電器為例，其90年代初創(chuàng)新改進行李箱結(jié)構(gòu)，設(shè)計開發(fā)大冷凍室冰箱，使儲存更方便。1995年，響應(yīng)保護臭氧層號召，開創(chuàng)綠色冰箱時代，率先采用無替代技術(shù)。之后，陸續(xù)開發(fā)超節(jié)能、超靜音、彩畫門冰箱系列，1998年推出電腦模糊控制風(fēng)冷保鮮、無氟抗菌系列，1999年生產(chǎn)代表國際先進技術(shù)的變溫、變頻冰箱，涵蓋20多個系列200多個品種。
在國家節(jié)能環(huán)保政策推動下，高能效變頻冰箱漸受關(guān)注。但與變頻空調(diào)、洗衣機相比，發(fā)展較慢。2014年，白電市場變頻空調(diào)滲透率57.31%，洗衣機26.78%，而冰箱僅16.58%。業(yè)界認(rèn)為，變頻冰箱與定頻冰箱存在替代關(guān)系，且這種替代趨勢不可避免。變頻冰箱的時代已經(jīng)開始，為了搶占變頻冰箱市場，許多家電制造企業(yè)紛紛加大了對變頻冰箱的投入力度。
結(jié)構(gòu)特點
制冷系統(tǒng)
以海爾BCD-239DVC冰箱為例，雙開門結(jié)構(gòu)，設(shè)有冷藏、冷凍、保鮮室。采用多路制冷循環(huán)系統(tǒng)、電子控溫電路及人性化功能，電腦系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)控。
冰箱制冷系統(tǒng)包括變頻壓縮機、冷凝器、過濾器、電磁閥、毛細管、蒸發(fā)器及控制器等。箱體內(nèi)關(guān)鍵部位設(shè)有多個溫度傳感器，檢測制冷系統(tǒng)工作狀態(tài)，為電腦控制系統(tǒng)提供調(diào)控信號，控制壓縮機轉(zhuǎn)速。電磁閥是關(guān)鍵元件，精確分配制冷劑流量，保證各區(qū)間溫度。冰箱工作全過程為：從多個檢測點獲取調(diào)控信號，通過電腦芯片控制壓縮機轉(zhuǎn)速和開停，同時控制電磁閥開閉程度，改變制冷劑流量，實現(xiàn)箱內(nèi)溫度精細控制。
在制冷工作狀態(tài),冰箱內(nèi)制冷劑是這樣流動的:壓縮機→除露管→冷凝器→干燥過濾器，之后分為兩路,一路經(jīng)電磁閥→毛細管1→冷藏室蒸發(fā)器;另一路經(jīng)電磁閥→毛細管 2→保鮮室蒸發(fā)器,兩路在三通連接管會合后→冷凍室蒸發(fā)器→壓縮機,完成制冷循環(huán)。
新型冰箱內(nèi)部容積大，設(shè)多個擱架或抽屜，為保持溫度均衡，某些門室內(nèi)安裝小風(fēng)扇。與間冷式冰箱導(dǎo)流風(fēng)扇不同，小風(fēng)扇旨在使門室內(nèi)空氣流通，均勻散布熱量。
電氣控制系統(tǒng)
變頻冰箱電路結(jié)構(gòu)較簡單，與普通冰箱類似，包括供電電源、壓縮機啟動電路、保護電路、溫度檢測電路、溫度控制電路及通風(fēng)、化霜、照明、顯示等輔助電路。其核心技術(shù)在于控制電路和新型壓縮機。
采用電腦調(diào)控系統(tǒng)的冰箱能精細控制各室溫度。如冷藏室和保鮮室溫度由環(huán)境傳感器檢測，顯示區(qū)分別顯示溫度。保鮮室優(yōu)先制冷，直到冷藏室達到關(guān)機點溫度、連續(xù)工作3小時或壓縮機連續(xù)工作5小時，或出現(xiàn)傳感器故障才取消。冷藏室溫度降至2℃或進入速凍狀態(tài)時，也可調(diào)節(jié)速凍設(shè)置。速凍狀態(tài)下，壓縮機連續(xù)運轉(zhuǎn)，速凍時間為12小時。速凍過程中，按下速凍調(diào)節(jié)按鍵3秒即可退出速凍狀態(tài)。這種精細且實用的調(diào)控功能是普通冰箱難以實現(xiàn)的。
變頻冰箱具有特定調(diào)控功能，由電腦程序設(shè)計決定，不可人為更改。在速凍狀態(tài)下，若冷藏室達到關(guān)機點，保鮮室要求開機，壓縮機持續(xù)運行，電磁閥帶電，保持制冷。退出速凍后，冷藏溫度根據(jù)環(huán)境溫度設(shè)定，保鮮室溫度不變。速凍狀態(tài)下，若壓縮機連續(xù)運行5小時不停機，強制冷藏室關(guān)機5分鐘，直至背蒸發(fā)器溫度達4℃再開機。補償加熱絲持續(xù)加熱，但當(dāng)冷藏蒸發(fā)器溫度高于20℃時停止。環(huán)境溫度高于8℃，冷藏蒸發(fā)器停機點為-23℃；低于8℃，停機點為-25℃。速凍期間，壓縮機開機受冷藏蒸發(fā)器傳感器控制。
每次壓縮機停機，速凍狀態(tài)不變。當(dāng)冷藏蒸發(fā)器傳感器溫度高于開機點，壓縮機重新啟動。達到速凍設(shè)定時間后，才退出速凍，進入正常溫度控制。速凍狀態(tài)下，只能調(diào)節(jié)保鮮室溫度，不能調(diào)整冷藏溫度。
工作原理
變頻冰箱采用變頻技術(shù)和智能控制電路,以及多路并聯(lián)制冷循環(huán)系統(tǒng)。
變頻冰箱采用新型壓縮機,不但能受控靈活地開停,還能以變頻電源控制轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)壓縮機的制冷量。冰箱在熱負荷大時,壓縮機高速運轉(zhuǎn)制冷量大,熱負荷小時,壓縮機轉(zhuǎn)速變慢制冷量小,甚至停止運轉(zhuǎn),從而提高制冷效率、降低耗電量。變頻冰箱普遍采用多室多門結(jié)構(gòu),在冷藏室、冷凍室之外還設(shè)有保鮮室(變溫室)。冰箱根據(jù)用戶需要設(shè)定各室溫度后,通過傳感器及電子智能控制系統(tǒng),在-10℃~15℃之間分三檔或五檔設(shè)置多個溫控點,取得相應(yīng)的檢測控制信號,在一定范圍內(nèi)精確調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速。這就使食品受到的溫度沖擊變小,減少營養(yǎng)和水分流失,節(jié)能效果也相應(yīng)提高。
與傳統(tǒng)冰箱的區(qū)別
變頻冰箱
壓縮機的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)。它采用變頻壓縮機，并在冰箱控制系統(tǒng)中增加了變頻控制器，通過改變壓縮機的轉(zhuǎn)速可以改變冰箱的制冷量。在冰箱負載較大時，壓縮機可以高速運轉(zhuǎn)，壓縮機制冷量大。實現(xiàn)快速降溫;在冰箱負載較小時，壓縮機可以低速運轉(zhuǎn)，壓縮機制冷量小，減少冰箱的啟動次數(shù)，大大延長冰箱的壽命。變頻冰箱通過連續(xù)調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速可使冰箱內(nèi)的溫度控制比較精確和穩(wěn)定，使食品溫度沖擊變小，減少食品水分流失。由于制冷量可調(diào)節(jié)，使得冰箱的制冷量可以與冰箱的負載良好地匹配，避免無謂的能量消耗，降低耗電量。
傳統(tǒng)冰箱
壓縮機的轉(zhuǎn)速固定不變，一般在2950-3000轉(zhuǎn)。達到設(shè)定溫度，壓縮機停止運轉(zhuǎn)，溫度上升到一定時，壓縮機重新啟動，它是通過壓縮機的停止或啟動來控制溫度的，對食品進行反復(fù)的溫度沖擊，控溫精度比變頻差。
基本分類
變頻冰箱分為單變頻冰箱和雙變頻冰箱，單變頻冰箱即普通的變頻冰箱，只有一個變頻壓縮機，而雙變頻冰箱有一個變頻壓縮機和變頻風(fēng)機。
性能指標(biāo)
關(guān)鍵技術(shù)
新型壓縮機
變頻電冰箱技術(shù)是目前冰箱產(chǎn)品更新?lián)Q代可采取的一項主要節(jié)能技術(shù),變頻電冰箱即選用變頻壓縮機，其轉(zhuǎn)速可變，通常轉(zhuǎn)速為3000r/min(頻率為50Hz)，當(dāng)冰箱在夜間運行或白天無人開箱門時，其轉(zhuǎn)速降至2700r/min(頻率45Hz),進入節(jié)能運行狀態(tài)。當(dāng)箱中放入食品需要速凍或制冰時,其轉(zhuǎn)速升至3600r/min(頻率60Hz)，變頻過程由變頻控制IC自動進行控制。
優(yōu)缺點
主要優(yōu)勢
1、降溫快：變頻冰箱在冰箱內(nèi)溫度較高的情況下，通過控制壓縮機高轉(zhuǎn)速運行，從而實現(xiàn)高速制冷，食品保鮮效果更好。
2、控溫恒溫性能好，定頻冰箱的工作原理使得冰箱內(nèi)溫度在一個區(qū)間內(nèi)波動，而變頻冰箱可根據(jù)熱負荷連續(xù)調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)輸氣量，從而控制冰箱內(nèi)溫度。變頻冰箱內(nèi)的溫度控制更精確和穩(wěn)定，對食品的溫度沖擊變小，能減少食品水分流失，延長保鮮期。
3、穩(wěn)定運行噪音低，冰箱噪音主要來源于壓縮機，壓縮機轉(zhuǎn)速越大噪音越大。在實際使用中，變頻冰箱內(nèi)溫度較長時間(特別是夜間)都處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時壓縮機保持低速運行，與定頻冰箱相比噪音明顯偏小。
4、壓縮機使用壽命長，變頻冰箱所需制冷量較小時，其壓縮機可以低速運轉(zhuǎn)，啟動次數(shù)極少，克服了壓縮機瞬時啟動導(dǎo)致的電流過大而縮短使用壽命的問題，變頻冰箱壓縮機的使用壽命更長久。
5、節(jié)能性好，變頻冰箱通過調(diào)節(jié)制冷量實現(xiàn)與冰箱的熱負荷(冰箱本身發(fā)熱、食物發(fā)熱和外界對冰箱傳熱的總和)良好地匹配，避免較大的能量消耗，環(huán)境適應(yīng)性更好，在熱負荷較低時更節(jié)能。
存在不足
1、速凍階段噪音較大，不少用戶反饋剛買的變頻冰箱噪音非常大，這是由于速凍階段壓縮機高速運行而導(dǎo)致的；但在速凍結(jié)束后穩(wěn)定運行時，變頻冰箱的噪音是很小的。對噪音比較敏感的用戶應(yīng)規(guī)劃好速凍時間，必要時可關(guān)閉速凍功能。
2、電磁兼容性能偏低，現(xiàn)階段變頻冰箱的電磁兼容性能(Dell EMC)檢測結(jié)果基本都符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，但由于變頻電路板的使用，變頻冰箱與定頻冰箱相比電磁兼容性略低，電磁輻射略高，對電磁輻射較為敏感的用戶需注意。
應(yīng)用領(lǐng)域
變頻通過改變供電頻率調(diào)節(jié)負載負荷，起到降低功耗、減小損耗、延長設(shè)備使用壽命等作用。通過改變交流電頻的方式實現(xiàn)交流電控制的技術(shù)就叫變頻技術(shù)，而變頻技術(shù)的核心元件就是變頻控制器。中國家電制造業(yè)經(jīng)過20多年的飛速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善，企業(yè)分工精細化，變頻控制器生產(chǎn)企業(yè)對變頻技術(shù)在家電應(yīng)用領(lǐng)域的普及推廣發(fā)揮了重要作用。2016年，家電制造業(yè)，特別是冰箱應(yīng)用領(lǐng)域，對變頻控制器的需求量迅猛增長，半導(dǎo)體廠、變頻控制器等也應(yīng)用較多。
發(fā)展趨勢
隨著變頻空調(diào)的"受寵"，冰箱也打出了變頻升級的概念，許多大家電企業(yè)不約而同地開始了變頻冰箱的推廣計劃。長虹美菱更是喊出全面淘汰定頻冰箱的口號，并率先停產(chǎn)大容積定頻冰箱，而三星電子也宣布2015年內(nèi)即將全面停售定頻冰箱。市場調(diào)查:變頻冰箱成主推產(chǎn)品近日，《消費電子》雜志記者走訪廣州市幾家家電賣場發(fā)現(xiàn)，無論是合資品牌還是國產(chǎn)品牌,各品牌在眾多賣點的競爭下都有著共同的產(chǎn)品趨勢——變頻。盡管變頻冰箱的售價不低，但已經(jīng)成為眾品牌主推的對象，雙門、三門、對開門等多種門類的冰箱貼上推薦字樣的大多是變頻冰箱。
參考資料 >
冰箱保鮮技術(shù)迭代史，你家的冰箱還處于第幾代？.中國新聞網(wǎng).2023-12-30
新華網(wǎng):海爾變頻冰箱創(chuàng)節(jié)能“吉尼斯”.海爾.2023-12-30
冰箱的變頻時代開始了 你準(zhǔn)備好了嗎?.中國知網(wǎng).2023-12-30
家電知識普及：細說變頻冰箱那些事兒.中國家電網(wǎng).2022-12-28
冰、洗、空“全面開花”,變頻控制器區(qū)別應(yīng)對.中國知網(wǎng).2023-12-30