节能技术在小家电产品中的应用

李春明

（佛山市顺德区康雅电器有限公司，广东 佛山 528300）

前言：科学技术水平的提升使得人们生活方式向着智能化、科技化方向转变，小家电产品带来的便捷也使得人们对其需求不断提升。当前小家电市场产品种类对，功能齐全，在家庭能源消耗中占有较大占比。同时，目前我国能源日益紧缺，应当对家电产品的节能化发展予以重视，在产品开发过程中加大节能技术的应用，创新创造出更加节能且先进的小家电产品，为人们生活提供便利。

一、变频技术在小家电产品中的应用

变频技术作为目前最具发展前景的节能技术，在小家电产品中的运用其不仅可以提升家电产品性能，同时能够显著提升小家电产品的节能性和降噪性，相比于传统家电技术而言，可有效延长整机寿命。在此背景下，家电厂商将变频家电产品作为市场竞争的主力，同时变频技术逐渐成为小家电产品节能发展过程中人们关注的焦点。

以变频微波炉为例，在设计过程中利用变频器取代其内部变压器，在变频器的作用下，其能够能原有的50Hz 电源频率转换至2000Hz-4500Hz 的高电源频率，通过电源频率的改变而产生不同的输出功率。传统微波炉在对食物进行加热时需要对恒定输出功率进行反复输出，会导致食物加热不均匀[1]。而在变频技术的应用下不仅加热速度快，也更加节能省电。以当前松下品牌所推出的微波炉为例，在设计时其应用了变频电源系统，食物均匀加热时间节约了50%。

再以空调设备为例，对其应用变频技术后，可显著扩大其压缩机工作范围，压缩机能够在不同室内温湿度情况下，实现断续状态运行，从而实现制冷、制热的控制，降低电力能源消耗量。近些年来，一些新上市的空调设备利用无刷直流电机实现了对变频调速的控制，相比于异步电动机其节能效果有着15%的提升。为了逐步提升空调设备能效，在小家电产品开发设计过程中逐渐从原有的PWM 控制系统向PWM+PAM 控制系统所转变。

随着生活中电冰箱的普及，变频技术在电冰箱中的应用也逐渐成为关注焦点，实现变频管控技术和变频调速技术的结合，实现能源节约的同时，提升电冰箱冷冻速度，降低其运行噪音，大幅度延长电冰箱产品的使用寿命[2]。

此外，在吸尘器、电饭煲、电磁炉、电视等小家电产品中变频技术均得以有效应用。目前看来，变频技术在小家电产品中的应用方向主要表现为以下几点：①直流变频逐渐取代交流变频；②脉幅调制控制技术逐渐取代脉宽调制技术；③功率器件向着智能化高集成功率模块所转变。

二、电磁感应技术在小家电产品中的应用

在科学技术发展促进下，电子信息技术得以快速稳定发展，在人们生产和生活过程中先进技术得以全面普及。在家用电器设备生产设计过程中，逐步传感器构件和传感器技术。在电子信息时代，传感器技术逐渐成为国民经济发展过程中的关键技术，推进电磁感应技术在小家电产品中的有效运用。

以电饭煲为例，其作为一种家庭常用厨房电器，在居民生活中有着较高的使用频率。通常情况下电饭煲的功率在500w-800w 之间，在日常单次使用过程中并不会产生较多的耗电量，但由于其使用频率较大，总耗电量也是一项较为可观的数值[3]。因此，将节能技术应用在电饭煲中，必将会在其煮饭也保温程序中产生较大的经济效益和社会效益。

相比于传统的电热盘式的电饭煲，在电饭煲中应用电磁感应技术可以降低30%左右的能耗，节能效果明显。将电磁感应技术应用在电饭煲中将电磁感应对灶具进行加热的优势充分发挥了出来，同时综合结构特点和功能特点，其散热空间小，具有较高的长期可靠性[4]。

另外，在环境因素影响下，将电磁感应技术应用在电饭煲中，为提升节能效果，需对其散热问题加以研究，并寻求出合理的解决办法。

（一）电饭煲热量过大影响

若电饭煲热量不能持续有效散发，其控制器的工作环境将处于较高的温度范围内，会影响到内部元器件的稳定性，进而对整个控制系统的可靠性带来影响。在日常运行过程中误动作可能性较大，导致控制器不能正常运行甚至存在安全事故风险。

（二）电饭煲热量来源

分析将电磁感应技术应用在电饭煲中的热量来源，主要可分为以下几点:电饭煲内胆所辐射出的热量；运行时大功率管或整流桥所散发的热量；内部元器件散发的热量。分析上述因素，电饭煲内胆的热量散发是最大的，但其作为加热载体，运行时必须进行加热，因此应将重点放在降低内胆散热对控制器的影响方面。通常情况下会在内胆和控制器间增设隔热措施，避免内胆热量向控制器散发[5]。其次为大功率管和整流桥热量散发影响，对于内部元器件散热而言，其所散发的热量较少，影响不大。

（三）热量散发办法

1.强化结构设计

通过合理的机构设计能够对控制器温度实现有效控制。在这一过程中应强化电饭煲内部构造设计，保证控制器和内部元器件布局合理性，特别是大功率管的位置，形成良好的热量散发通道，便于将多余热量尽快排出。

2.加大大功率管功耗技术的研究力度

在大功率管运行过程中关断损耗和开通损耗是主要功耗表现。在设计过程中应根据原有数据进行分析设计，综合分析大功率管的设计参数和性能要求，确保大功率管功耗技术的合理性。

3.烹饪技术的合理控制

在保证烹饪效果的前提下，尽量降低大功率管（IGBT）的开通和关闭次数，有效控制单位时间内的功耗，控制单位时间其温度上升程度，有效避免在短时间内热量积聚。通过平均化处理手段，对控制器环境温度实现有效控制[6]。

如今，在小家电市场上，应用电磁感应技术的电饭煲已全面覆盖，市场接受度呈现明显上升趋势，电磁感应技术的应用也必然会得已进一步优化，实现小家电产品的节能发展。

三、温感软磁技术在小家电产品中的应用

通过将节能技术应用在电饭煲中的主要表现为对电热能的利用率得已提升，同时对电饭煲保温时的耗电量进行控制。在这一过程中，电饭煲节能和电热水器以及电冰箱的节能在原理上较为相似。因此，将电冰箱保温所应用的硬质聚氨酯泡沫塑料应用在电饭煲的保温层中，在理论上时可行的。但由于电饭煲工作时的温度较高，应保证保温材料在高温下不会产生有害于人们健康的物质，同时不具易燃性和易爆性[7]。如今，在硬质聚氨酯泡沫塑料中所应用的发泡体系气味较大，应用在电饭煲中不能被人所接受。而水发泡聚氨酯硬泡体系下的发泡材料的环保性和安全性均符合标准，在消毒柜中得已广泛应用。因此在电饭煲保温层中应用全水发泡聚氨酯泡沫塑料，可有效提升电饭煲运行时的节能性。

在电饭煲中应用聚氨酯泡沫保温层后相比于传统的电饭煲，对煮饭过程的热传导和热辐射有着很好的控制作用，与电饭煲盖相结合能够形成一个均匀且密闭的温度场，进而提升电饭煲产品的热效率，对其保温过程的能耗予以降低，实现电能的节约。

为了探究对电饭煲采取聚氨酯保温层能否提升其在保温时的节能效果，笔者以功率为750w 的电饭煲为例，展开电饭煲的升降温试验，将100℃水加入带有保温层和不带有保温层的两个电饭煲中，对比冷却到不同温度的时间。记录数据如下表一所示：

表一：电饭煲降温时间

由数据可知，加设保温层的电饭煲其保温性能更优越，避免热量大量损失，可显著减少煮饭时间，实现节能。同时，由于保温性能优越，在保温过程中不需多次加熬，可避免水分散失，能够保证米饭的口感。

四、远红外加热技术在小家电产品中的应用

远红外加热技术具有较为长久的发展历史，同时也是较为关键的节能技术之一。从类型上区分，远红外加热器具有管状、板状、灯口状以及灯状几种形式。其动力能源主要以电能为主，也可以利用沼气、蒸汽、煤气等能源。通过远红外加热技术的应用能够显著提升小家电的热效率。主要体现在被加热物体对辐射线的吸收能力予以提升，提升远红外光谱波长和分子振动波长的匹配度。因此，为强化加热效果，还应当根据被辐射物体要求选择合理的辐射元件。

相比于传统的小家电加热方法，远红外加热技术的加热速度更快，加热效率更高。将其替代电加热后，能够至少节电30%，在特殊场合甚至能够节电60%。在实际应用中，远红外辐射原料的原理主要体现在：远红外辐射材料能够有效转换其他能量，并被加热物体充分吸收，从而实现快速加热升温，具有较高的热效率且无污染。在取暖设备、炊具等小家电中得已广泛应用。例如：将远红外辐射材料应用在铝制品的炊具的上，加热时间能够节约40%，增加35%以上的热利用率，实现高效节能。

五、温控技术在小家电产品中的应用

在夏季高温天气下，若夜间温度持续较高则需要整夜吹风扇，若夜间温度降至一定数值以下，则需关闭电风扇。因此，温控技术应用在风扇中可起到很好的节能效果。例如：将温控器安装在风扇中，设定一定温度自动关闭电扇，当环境温度低于设定温度时则能够自动关闭风扇实现节能。

在变压器降压和桥式整流对电压进行处理后，稳压器产生正负对称的直流电流，多谐振荡器由集成电路和外围元器件所组成，与普通振荡器相比，其在占空比运算时会受到输出电压的控制。为提升灵敏度，在构建温度检测器时应额外设置感温二极管。随着环境温度变化，其输出电压随之变化，进而对电路的充、放电时间进行控制，调节输出信号的占空比。

在室温较高的情况下，压降减小，增加风扇运行时间，保证电风扇能够长时间送风。若室内温度逐渐降低，系统对电路的工作状态进行自动调整，对风扇风力予以调节。在室内温度降至设定温度后，风扇自动关闭，保证夜间室内温度舒适度的同时，实现了节能降耗的目标。

结束语：综上所述，在能源危机背景下，世界各地为避免能源危机对其发展产生负面影响，逐渐加大节能技术的研发与重视程度，以节能技术促进可持续发展目标的实现。如今，我国在节能技术方面取得了不断成就，特别在小家电领域，变频技术、电磁感应技术、温控技术以及远红外加热等节能技术的应用，显著降低了小家电产品的能源消耗，与我国可持续发展理念相契合。