Энергетические показатели малых холодильных машин

Холодопроизводительность бытового компрессионного прибора является основным функциональным показателем и определяется из выражения:

Q = G • ( i

^⁰ fuh       a arp  ^ ^агр

^“

i arp 2 ) ,

(1.1)

где G – массовая производительность агрегата, кг/с;

i – энтальпия хладагента перед компрессором, кДж/кг;

i – энтальпия хладагента после конденсатора, кДж/кг.

Массовая производительность агрегата по тепловому балансу калориметра определяется по формуле:

G a arp . кл

N _к „ + A Q_KrT

КЛ     КЛ

, iКЛ 2   iu

(1.2)

где N – мощность нагревателя калориметра, Вт;

A Q_KJ1 - теплопритоки калориметра, Вт;

i – энтальпия хладагента на выходе из калориметра, кДж/кг;

i – энтальпия хладагента перед регулирующим вентилем, кДж/кг.

Теплопотери калориметра определяются из выражения:

,                        (1.3)

КЛ             кл в. ср. кл.     в. х. а , где (kF)„, - произведение коэффициента теплопередачи на поверхность калориметра, Вт/К;

t – среднее значение температуры воздуха вокруг калориметра, К;

t – температура вторичного холодильного агента, К.

Номинальная мощность агрегата бытового холодильного прибора характеризует допустимую нагрузку на валу встроенного двигателя хладонового компрессора (величина её указывается в паспорте или на фирменной табличке холодильного агрегата).

У холодильных приборов фактическая нагрузка на валу встроенного двигателя хладонового компрессора может быть разной, в зависимости от холодопроизводительности   компрессора, но не   превышающей номинального значения.

Бытовые холодильные приборы работают циклично, периодически включаясь и выключаясь терморегулятором. Каждый цикл состоит из рабочей части, которая определяется временем работы встроенного электродвигателя хладонового компрессора, и нерабочей, в течение которой компрессор находится в выключенном состоянии.

Коэффициент рабочего времени является одним из основных показателей энергетической эффективности работы бытового холодильного прибора, характеризующей соотношение рабочей и нерабочей частей цикла, т.е. времени работы и простоя хладонового компрессора:

Т b = -р,                                (1.4)

ТЦ где т - рабочее время в цикле, с;

т - продолжительность всего цикла, с.

Потребляемая мощность так же, как и мощность на валу, не является постоянной. При работе холодильного прибора потребляемая мощность изменяется в зависимости от нагрузки на хладоновый компрессор, которая может быть различной в связи с колебаниями температуры окружающего воздуха, заданного режима работы холодильного прибора и различной загрузки камер продуктами.

С повышением напряжения, при работе холодильного прибора на более тёплых режимах шкалы терморегулятора, с повышением температуры окружающего воздуха, а также с увеличением загрузки холодильного прибора продуктами потребляемая мощность двигателя повышается [1].

Изменения потребляемой мощности встроенного электродвигателя при изменении режима работы холодильного прибора от самого холодного до самого теплого (при неизменной температуре окружающего воздуха) не превышает 10-15 %. Повышение потребляемой мощности при работе холодильника на более тёплых режимах шкалы терморегулятора определяется тем, что в этих случаях хладоновый компрессор работает при более высоких давлениях всасывания (более высокая температура кипения хладагента в испарителе), т.е. при больших нагрузках.

Потребляемая мощность двигателя меняется также в течение каждого цикла. Это объясняется тем, что при относительно коротком времени рабочей части цикла электродвигатель работает в условиях переменных нагрузок при наибольших значениях потребляемой мощности в моменты запуска. К концу рабочей части цикла потребляемая мощность снижается примерно на 10–20 % в зависимости от продолжительности цикла. Так как на тёплых режимах шкалы терморегулятора продолжительность рабочей части цикла меньше, чем на холодных, потребляемая мощность с момента запуска электродвигателя снижается меньше и, следовательно, средняя потребляемая мощность в течение рабочей части цикла будет большей.

Потребляемая мощность встроенного электродвигателя хладонового компрессора может быть измерена ваттметром или определена с некоторой погрешностью  при помощи  электросчётчика  и  секундомера,  или амперметром и вольтметром.

Для измерения потребляемой мощности ваттметром применяют прибор класса 0,5–1,0 для переменного тока, рассчитанный на мощность не менее 500 Вт.

Мощность электродвигателя по счётчику определяют следующим образом. При короткой продолжительности (2-3 мин.) работы электродвигателя в цикле следует для увеличения этого времени (чтобы успеть провести измерения) установить ручку терморегулятора в положение наибольшего холода. Выключить холодильный прибор, вынув вилку из штепсельной розетки сети. Подготовив всё для измерений, включить одновременно холодильник и секундомер и отсчитывать обороты диска счётчика на протяжении 3–6 мин [2].

Зная соответствие числа оборотов диска счётчика 1 кВт·ч энергии (указана на каждом счётчике), определяют потребляемую мощность N пот по формуле:

N пот

1000 ■ 3600 • n

K • T

, Вт

(1.5)

где n – число оборотов диска, полученное при измерениях;

Т – продолжительность времени замера, сек.;

К – число оборотов диска, соответствующее 1 кВт·ч.

При измерении потребляемой мощности встроенного электродвигателя хладонового компрессора при помощи амперметра и вольтметра следует полученные по приборам величины силы тока и напряжения перемножить и полученное значение мощности умножить на коэффициент мощности электродвигателя (cos φ), который можно принять в пределах от 0,4 до 0,5.

Электрический    холодильный    коэффициент    является экономической мерой теплоэнергетической эффективности бытового холодильного прибора и определяется из выражения:

^

э агр

^Q 0 агр

(1.6)

N потр

Удельный массовый расход потребляемой электроэнергии , т.е. расход электроэнергии в кВт·ч, приходящийся на 1 кг массовой производительности хладонового компрессора, входящего в состав герметичного агрегата бытового холодильного прибора определяется из выражения:

N g =

N потр

G а агр

(1.7)

Удельный расход электроэнергии является одним из основных удельных показателей энергетической эффективности работы бытового холодильного прибора. Под ним понимают расход энергии в кВт·ч, приходящийся на единицу холодопроизводительности [3].

Удельный расход электроэнергии определяют из выражения:

„ =—.

(1.8)

s эагр

Суточное потребление электроэнергии является основным показателем эффективности работы холодильного прибора, значение которого определяется из выражения:

E = 0,024 • N nom • ( Q Q ), кВт-ч/сут.              (1.9)

где Q Т – внешний теплоприток в шкаф холодильного прибора, Вт.

С учётом того, что

N пот

^Q0 агр ! ^ Э агр ’

(1.10)

суточное значение потребления электроэнергии может быть определено из выражения:

e = 0,024 • ( Q t Is^ J.                        (1.11)

Класс экономичности и расход электроэнергии. С 1995 г. на всех европейских моделях указывают класс экономичности по семибалльной шкале от А до G:

• -    экономические модели – А, В, С;

• -    промежуточный класс – D;

• -    модели с высоким расходом электроэнергии – E, F, G.

Разница в потреблении энергии экономичными и неэкономичными моделями с одинаковым полезным объёмом может быть двухкратной. Цены на холодильники с одинаковым полезным объёмом экономического класса В и неэкономичного класса F могут различаться на 25 %.

При определении класса экономичности холодильника или морозильника учитывают не только расход электроэнергии и полезный объём, но и температуры в камерах, а также расположение камер и оснащение дополнительными устройствами, потребляющими электроэнергию. Например, потребление электроэнергии двухкамерным холодильником класса С при боковом расположении морозильной камеры и наличии ледогенератора с устройством для выдачи через дверь льда (в кубиках или дроблёном виде) и охлаждённой воды может в 1,5 раза превысить потребление электроэнергии холодильником того же класса и объёма с верхним расположением морозильной камеры и без дополнительных устройств.

Кроме класса экономичности в сопроводительных документах на холодильники   и морозильники указывают   нормативный   расход электроэнергии при стандартных условиях испытаний, который может существенно отличаться от реального в эксплуатации.

В связи с различными условиями испытаний по национальным стандартам холодильники, изготовленные в США, европейских и азиатских странах, нельзя сравнивать по нормативным показателям расхода электроэнергии. Поэтому на американских, корейских и японских моделях, пред-лагаемых на российском рынке, расход электроэнергии, как правило, не указывают.

Фактический расход электроэнергии при нормальных условиях эксплуатации зависит не только от размеров холодильника и температуры окружающей среды, но и от загрузки продуктами и их состояния, а также соблюдения правил эксплуатации.

Расход электроэнергии прямо зависит от толщины стены холодильника: чем они больше, тем ниже расход электроэнергии. В суперэкономичных холодильниках толщина стенок холодильных камер достигает 70 мм, а в морозильниках – 90 и даже 120 мм.

В некоторых моделях предусмотрена кнопка для перевода холодильника в экономичный режим работы, позволяющий сократить расход элек- троэнергии не менее чем на 15 % при неполной загрузке морозильной ка- меры. Экономия до 30 % электроэнергии за время отпуска или длительной командировки потребителя достигается с помощью кнопки «отпускной режим», при котором в холодильной камере поддерживается 15 ºС.

В двухкамерных и комбинированных холодильниках-морозильниках с раздельным регулированием температур в камерах для экономии электроэнергии можно при необходимости отключить одну из камер. Расход электроэнергии значительно снижается также при использовании освещения камер галогенных ламп с продолжительным сроком службы [4].

Директивой 2003/66/ЕС от 3 июля 2003 г. введены два новых класса энергопотребления: А+ и А++.

Для определения класса энергопотребления бытового холодильного прибора его фактическое энергопотребление С, измеренное опытным путём, относят к так называемому нормативному электропотреблению S, которое вычисляется по формуле:

• 5 = M - ^ (V - ⁽²⁵ - T) - FF - CC ■ BI ) + N + CH ,               (1.12)

где ∑ – значения величины энергопотребления по всем отделениям бытового холодильного прибора, Вт;

• V – полезный объём каждого из отделений бытового холодильного прибора, л;

Т – температура в каждом из отделений, ºС.