田占軍

（山東省家用電器行業(yè)協(xié)會(huì)，山東濟(jì)南，250002）

0 前言

當(dāng)前，全球進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，技術(shù)創(chuàng)新極大地推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展，引領(lǐng)了工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)迭代和科技創(chuàng)新。家電產(chǎn)品性能越來越先進(jìn)，家電產(chǎn)品在能源利用效率方面更加符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。為了科學(xué)指導(dǎo)消費(fèi)者選購(gòu)節(jié)能家電產(chǎn)品，倒逼家電生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)更多節(jié)能產(chǎn)品，自2007 年起，我國(guó)開始實(shí)施能效標(biāo)識(shí)制度。經(jīng)過十多年的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)逐步提升，消費(fèi)者對(duì)節(jié)能型產(chǎn)品比較青睞，甚至成為選購(gòu)產(chǎn)品時(shí)的核心因素。此外，由于家電產(chǎn)品的噪聲指標(biāo)直接關(guān)系到消費(fèi)者生活體驗(yàn)的好壞，因此，在節(jié)能的基礎(chǔ)上加大技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，嚴(yán)格并提高國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)降低產(chǎn)品噪聲值，讓消費(fèi)者擁有更好的生活體驗(yàn)成為必然。在研究家電產(chǎn)品的節(jié)能降噪問題方面，應(yīng)該從技術(shù)革新和技術(shù)原創(chuàng)等角度，對(duì)家電產(chǎn)品的節(jié)能降噪問題進(jìn)行綜合的考慮，以推進(jìn)新技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用。

1 家電產(chǎn)品的節(jié)能技術(shù)優(yōu)化解析

1.1 家電產(chǎn)品的耗能原因

當(dāng)前，消費(fèi)者家庭的耗能主要來自各類家電產(chǎn)品。家電產(chǎn)品的耗能主要使用千瓦時(shí)這個(gè)單位來計(jì)量。一般來說不同的家電產(chǎn)品耗能指標(biāo)不一樣，產(chǎn)品功率越大，單位時(shí)間內(nèi)耗能越多。例如冰箱每月會(huì)消耗31-64 千瓦時(shí)，夏天1.5p 空調(diào)器每月會(huì)消耗250-450 千瓦時(shí)。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，當(dāng)前家電產(chǎn)品大幅度降低能耗已經(jīng)非常困難，通過技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新和優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)可以小幅度降低能耗，雖然單臺(tái)不太起眼，但是全社會(huì)總量就非?？捎^了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)全社會(huì)家電保有量達(dá)到近100 億件，耗能總量非常驚人，如果通過技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，降低每件家電的能耗率3%左右，全社會(huì)每年可節(jié)省資金達(dá)到數(shù)十億元，節(jié)能效果突出。

1.2 家電產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）變頻技術(shù)

在家電產(chǎn)品的技術(shù)推進(jìn)中，變頻技術(shù)的應(yīng)用能夠真正為家電產(chǎn)品的節(jié)能降噪提供必要的保證。變頻技術(shù)是通過把直流電逆變成不同頻率的交流電的轉(zhuǎn)換技術(shù)，對(duì)家電實(shí)施節(jié)能降噪頻率的變化使電能的變化能夠在保持一致的情況下，有效的節(jié)約能源。變頻技術(shù)的應(yīng)用無論是在工業(yè)設(shè)備上還是家電上都會(huì)起到相應(yīng)的效果。變頻模塊成主要由鍵盤電源板控制主板整流橋電解電容，充電電阻繼電器或接觸器，逆變模塊保險(xiǎn)管等設(shè)備組成，變頻器的作用是通過調(diào)速通過普通的三相異步電動(dòng)機(jī)加裝變頻后實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，也就是任意的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過這樣的技術(shù)來使電器設(shè)備節(jié)能成為現(xiàn)實(shí)。變頻調(diào)速比傳統(tǒng)的電磁調(diào)速可以節(jié)電25%-80%，還可以說適用于更寬的電壓變化范圍。例如空調(diào)壓縮機(jī)和空調(diào)系統(tǒng)，可以使用變頻器能夠節(jié)電30-40%，當(dāng)前，變頻技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電冰箱、空調(diào)器、洗衣機(jī)等產(chǎn)品，節(jié)能效果明顯。當(dāng)前，在變頻壓縮機(jī)方面，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，但是在壓縮機(jī)用永磁同步電機(jī)技術(shù)、變頻控制算法、小型變頻渦旋式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)、無油離心式壓縮機(jī)制造技術(shù)等核心技術(shù)方面還有待高度重視并進(jìn)一步加強(qiáng)此類技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新。尤其是在智能功率模塊（IPM）、控制芯片MCU 開發(fā)方面和壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)FOC 算法（軟件）方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究和創(chuàng)新突破。在變頻技術(shù)優(yōu)化和創(chuàng)新的方向中，變頻技術(shù)已經(jīng)由交流變頻向直流變頻轉(zhuǎn)變，技能效果更佳突出。除節(jié)能外，變頻技術(shù)能夠有效降低噪音，減少震動(dòng)設(shè)備在長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的過程中可以有效的延長(zhǎng)壽命，變頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)的是閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)在中心提供的22Kw 至55kw 產(chǎn)品的應(yīng)用上可以實(shí)現(xiàn)全方位的降噪節(jié)能。

（2）電磁感應(yīng)技術(shù)

家電在技術(shù)推進(jìn)和設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，需要掌握好新技術(shù)的應(yīng)用，而電磁感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用可以使家電產(chǎn)品的降噪節(jié)能成為現(xiàn)實(shí)。電磁感應(yīng)是指通過變化的磁通量中的導(dǎo)體產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，通過閉合回路上的電動(dòng)勢(shì)和任何該路徑所包圍的曲面上的磁通量變化率成正比來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的問題。電磁感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用可以通過閉合導(dǎo)體，使電動(dòng)勢(shì)驅(qū)使電子流形成感應(yīng)電流。電磁感應(yīng)中的磁通量變化使得電動(dòng)勢(shì)有一定的變化，電和磁之間的內(nèi)在聯(lián)系可以通過電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。人類在明確了電磁感應(yīng)的能量以后，可以為家電的發(fā)展開辟新的發(fā)展道路。通過節(jié)能控制可以發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)技術(shù)應(yīng)用，可以從根本上解決將電器結(jié)構(gòu)空間和功能上的問題。與傳統(tǒng)電阻式加熱技術(shù)相比，電磁感應(yīng)加熱技術(shù)具有：加熱快、節(jié)能環(huán)保、熱效率高、安全性高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。通過電磁控制可以使熱量根據(jù)輻射的程度向不同的部分發(fā)散，要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠?qū)译姯h(huán)境溫度的保護(hù)。例如在電飯煲模具的設(shè)計(jì)過程中控制的原件布局需要遵循功率的要求，通過熱量的有效排出使將電子設(shè)備能夠保持穩(wěn)定性，將電器的性能和參數(shù)和使用設(shè)計(jì)需要進(jìn)行合理的選擇。

（3）遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)

遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)是通過電能為主要的實(shí)施技術(shù)的，遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)將成為今后重點(diǎn)推廣的節(jié)能技術(shù)。遠(yuǎn)紅外加熱的理論主要是通過發(fā)熱體的輻射光譜和吸收體的吸收光譜曲線相匹配是熱效率最高，當(dāng)被加熱物的厚度在紅外光譜測(cè)量厚度時(shí)，遠(yuǎn)紅外的匹配才符合標(biāo)準(zhǔn)化的要求。遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)的應(yīng)用中可以有效節(jié)約電能，甚至在降低噪聲方面也是一定優(yōu)勢(shì)。概括來說，遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)具有加熱速度快、加熱效率高、質(zhì)量好、生產(chǎn)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)主要應(yīng)用于電暖器、碳晶取暖器等產(chǎn)品。紅外加熱可以替代電加熱，與傳統(tǒng)的加熱方法可以節(jié)電30%左右，在一些家電應(yīng)用上可以節(jié)約60-70%。遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)能夠在新型家電應(yīng)用過程中獲得良好效果，這不僅是由于遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)能夠節(jié)約設(shè)備，更能夠從根本上提高產(chǎn)品對(duì)能源的利用效率。值得注意的是，在家電的設(shè)備中采用遠(yuǎn)紅外的技術(shù)需要對(duì)材料的輻射有一定的了解，通過加熱物的要求選擇合適的輻射原件。

2 家電產(chǎn)品降噪技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 家電產(chǎn)品的噪聲來源及成因

電器的低噪聲處理是對(duì)電氣技術(shù)提升優(yōu)化的重要嘗試。家電降噪領(lǐng)域的技術(shù)更新一直處于如火如荼的狀態(tài)。無論是國(guó)外市場(chǎng)還是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)于低噪聲家電的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)都始終存在。在降噪的技術(shù)優(yōu)化方面，首先要明確噪聲分析的方法，需要成功的降低家用產(chǎn)品的噪聲，對(duì)噪聲源進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，找到造成問題所存在的地方。常用的噪聲分析方法主要有頻譜分析法，頻譜分析法是對(duì)噪聲控制最常見的方法，運(yùn)用快速浮力液變換FFT，將時(shí)間與信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率域信號(hào)。升強(qiáng)分析法是通過噪聲源的鑒別和現(xiàn)場(chǎng)升功率的測(cè)量來實(shí)現(xiàn)生源的控制。震動(dòng)模態(tài)分析主要是很多噪聲問題都與震動(dòng)有關(guān)系，例如洗衣機(jī)的噪聲，家電內(nèi)部噪聲和空調(diào)噪聲。振動(dòng)模態(tài)分析是用實(shí)驗(yàn)手段測(cè)定結(jié)構(gòu)，振動(dòng)固有的頻率陣型和阻尼系數(shù)，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)降噪提供依據(jù)。時(shí)頻率分析法是對(duì)傳統(tǒng)信號(hào)的分析方法，在時(shí)間域或者頻率上單獨(dú)完成，這種分析方法對(duì)穩(wěn)定信號(hào)的分析有一定的作用。聲質(zhì)量技術(shù)許多研究可以發(fā)現(xiàn)噪聲的測(cè)定指標(biāo)，不是完全能夠反映出人的主觀的感覺，一些家電的造成水平聽起來并沒有刺耳，但使用降噪的技術(shù)以后就會(huì)對(duì)噪聲進(jìn)行分析，根據(jù)依據(jù)的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)噪聲真正的來源和各種生源的功能之間的存在的差異。

2.2 家電產(chǎn)品降噪的新技術(shù)性優(yōu)化措施

噪聲控制手段需要根據(jù)家電產(chǎn)品的類型進(jìn)行控制。在家電的噪聲控制中常用的手段有新生隔聲減震和消聲這些手段，使噪聲控制能夠有良好的處理，通過改變產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，例如模具不能變，零部件不能換，那么噪聲的設(shè)計(jì)就容易出現(xiàn)問題，控制噪聲的方法就要求實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的優(yōu)化。主要的方法是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，對(duì)零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如洗衣機(jī)的噪聲控制要分析零部件的噪聲，根據(jù)發(fā)出噪聲的電機(jī)的部位來實(shí)現(xiàn)控制。再如洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)震動(dòng)和聲學(xué)分析，滾筒固有的頻率，機(jī)殼固有的頻率，減震器的阻尼零部件以及各部分的耦合，根據(jù)結(jié)構(gòu)上的變化來使得軟件能夠更好的降低噪聲，主要的技術(shù)方法要進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，動(dòng)平衡設(shè)計(jì)機(jī)殼隔聲和減震阻尼材料的設(shè)計(jì)等。

3 結(jié)語(yǔ)

通過本文的研究可以發(fā)現(xiàn)家電產(chǎn)品在節(jié)能降噪方面需要通過創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和工藝改進(jìn)，穩(wěn)步提升產(chǎn)品的節(jié)能效果和降噪效果，提高用戶的舒適體驗(yàn)是家電生產(chǎn)廠商必須要考慮的問題。在未來，家電產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)是個(gè)性化、舒適化、智能化、節(jié)能化和綠色化，家電產(chǎn)品的種類越來越多，家電產(chǎn)品的技術(shù)迭代和更新?lián)Q代的速度也會(huì)越來越快，在提升居民生活質(zhì)量方面的作用越來越大。通過技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改進(jìn)對(duì)家電產(chǎn)品的節(jié)能效果和噪聲水平不斷優(yōu)化提升，持續(xù)提高產(chǎn)品的能源利用效率，提高用戶的舒適體驗(yàn)，提升產(chǎn)品的環(huán)境友好程度，是居民消費(fèi)升級(jí)的必然需求，也是推動(dòng)整個(gè)家電行業(yè)加快優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)供給的必然之路。