ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2012. № 2
УДК 621.512
технологии легкой промышленности
ЗАДАЧА СНИЖЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОТЕРЬ В БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРИБОРАХ
© 2012 г. В.И. Лалетин
Южно-Российский государственный университет South-Russian State University
экономики и сервиса, г. Шахты of the Economy and Service, Shahty
Рассмотрено влияние конструктивных и режимных параметров бытовых машин и приборов на их энергетические характеристики. Представлена диаграмма распределения энергопотребления в дому. Описано влияние теплопритоков на общее суточное энергопотребление. Расписаны все основные теп-лопритоки в камеру бытового холодильника. Описаны пути снижения данных теплопритоков. Приведен расчет потерь энергии при разовом открывании дверей холодильного шкафа бытового холодильника, с наиболее распространенным общим объемом.
Ключевые слова: энергетические характеристики; бытовые машины и приборы; бытовой холодильник; тепло-притоки; открывание дверей холодильного шкафа.
Influence of constructive and regime parameters of household cars and devices on their power characteristics are considered. The diagram of distribution of power consumption in the house is presented. Influence heat inflow on the general daily power consumption is described. All cores heat inflow in the chamber of the household refrigerator are painted. Ways of decrease in the data heat inflow are described. Calculation of losses of energy at single opening of doors of a refrigerating case of the household refrigerator, with the most widespread total amount is resulted.
Keywords: energy characteristics; household appliances; refrigerators; heat leak; opening cabinet doors.
В настоящее время большое внимание уделяется модернизации технических средств, направленных на облегчение человеческого труда. К таким средствам относится бытовая техника [1]. На первом месте стоит проблема снижения энергопотребления этих приборов
[2]. Самым энергоемким из всего класса бытовых машин и приборов является холодильник.
Как показывает официальная статистика РОССТАТ
[3], парк холодильной техники по стране постоянно растет из года в год. Численность выпускаемых холодильников приблизилась к отметке в 1,43 млн штук в год.
Постоянно включенный в сеть холодильный прибор потребляет определенное количество энергии на поддержание заданных температурных режимов в охлаждаемых камерах (отделениях).
Эксплуатационные теплопритоки, связанные с замещением охлажденного воздуха воздухом окружающей среды при установке и извлечении продуктов в холодильный шкаф, зависят от размеров дверного проёма, разницы температур внутри и снаружи камеры, емкости камеры, угла открытия дверей, интенсивности (скорости) открывания дверей холодильного шкафа, от длительности нахождения дверей в открытом состоянии, наличия и эффективности технических средств, уменьшающих эти теплопритоки.
Основным показателем энергетической эффективности работы холодильной машины является суточное потребление электроэнергии Есут, кВт-ч/сут. [4]:
сут
-ÖT
Qx
(1)
где Ж - мощность, потребляемая компрессором, Вт; QT - внешний теплоприток в шкаф холодильника, Вт; QX - холодопроизводительность агрегата, Вт. Или, с учетом того, что
Ж = Q х/^
где еэ - электрический холодильный коэффициент, выражение (1) можно записать в виде:
Q т
Есут = 0,024 .
е э
При этом внешний теплоприток в шкаф холодильника Qт, Вт, в установившемся режиме можно представить составляющими:
Е Qт = Ql + Q2 + Qз + Q4,
где Q1 - теплопритоки через ограждения (стенки) камер, Вт; Q2 - теплопритоки от размещаемых продуктов (для охлаждения и замораживания), Вт; Q3 -теплопритоки от теплого воздуха, замещающего охлажденный, при открытии дверей холодильного шкафа, Вт; Q4 - теплопритоки от теплого воздуха, нагревающего внутренние элементы холодильного шкафа при открытии дверей, Вт.
Снижение первой группы теплопритоков Q1 возможно при совершенствовании теплоизоляционных материалов, а также применением вакуумирования межстеночного пространства холодильного шкафа. Расход электроэнергии в данном случае можно снизить до 20 - 30 %.
ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИИ РЕГИОН.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2012. № 2
Вопрос эксплуатационных потерь, связанных с открытием дверей холодильного шкафа, является малоизученным.
Принято считать [4, 5], что теплопритоки эксплуатационных потерь составляют около 20 % от общего теплопритока в камеру (камеры).
Целесообразность исследований возможности снижения теплопритоков может быть показана на примере упрощенного расчета затрат электроэнергии на компенсацию потерь холода, связанных с открытием дверей холодильного шкафа, например, для двухкамерного холодильника Samsung RL34ECVB1 полезным объемом 286 дм3, который потребляет 1,2...1,3 кВт/сут.
Примем, что при одноразовом открытии холодильной камеры теплым воздухом замещено 10 дм3 охлажденного воздуха, V3B = 10 дм3. Температура воздуха внешней среды toc =30 оС, температура внутри холодильного шкафа t^ = 5 оС. Определим массу замещенного воздуха:
M = PV/ ■
M /rt '
100
Мр = 10-105 -KT3
(297 - 269,5) 297 - 269,5
= 12,5 -103кг,
В холодильниках объемом холодильного отделения в 260 - 400 дм3, объем замещения холодного воздуха теплым может составлять более 10 дм3.
При 10-кратном открывании дверей холодильного шкафа за сутки тепловая нагрузка на агрегат составит 5851 Дж, а при КПД холодильного агрегата 0,8 - потребляемая мощность, обусловленная открыванием двери, составит примерно 7313,75 Дж/сут. Это относительно невысокие энергопотери на один холодильный прибор. Но ввиду массовости применения холодильников и морозильников в быту, эта величина для парка холодильников в одном городе при более точном статистическом расчете может составить несколько тысяч киловатт-часов. В данный момент проводятся необходимые экспериментальные исследования, направленные на уточнение теоретических данных. Результаты и выводы по данной работе будут опубликованы в следующих статьях.
где Лвозд = 287,1-^; Р = 1 атм = 1-105 Па; ¥зв = кг • К
= 1 • 10-3 м3 ; ^о = 5 оС = 269,5 К; = 30 оС = 304,5 К.
Определим удельную массовую теплоемкость воздуха (для изобарного процесса). Для рассматриваемого диапазона температур она составляет 1,3374 кДж/кт-К
Определяем дополнительную тепловую нагрузку на агрегат бытового холодильного прибора для охлаждения замещенного воздуха объемом 10 дм3 при открывании дверей холодильного шкафа:
Q = мрср(Т2 -Т) =
= 12,5 • 10-3кг • 1,3374 ^^ (304,5 - 269,5)К = 585,1 Дж. кг • К
Литература
1. Лалетин В.И., Алехин С.Н., Калашников А.А. Влияние конструктивных и режимных параметров бытовых машин и приборов на энергетические характеристики в процессе их эксплуатации // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. № 2. 2011. С. 140 - 145.
2. Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
3. Федеральная служба государственной статистики //URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat/rosstatsite/main
4. Петросов С.П. Научные основы повышения эффективности бытовых холодильников компрессионного типа : дис. ... д-ра техн. наук. М., 2007. 356 с.
5. Левкин В.В. Повышение теплоэнергетических характеристик бытовых холодильных приборов : дис. ... д-ра техн. наук. М., 2004. 289 с.
Поступила в редакцию 1 декабря 2011 г.
Лалетин Вячеслав Игоревич - аспирант, Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса. E-mail: [email protected]
Laletin Vyacheslav Igorevich - post-graduate student, South-Russian State University of the Economy and Service. E-mail: [email protected]_