第一章 从零开始学基础
第一节 基本概念
一、电冰箱的概念
电冰箱是一种小型冷冻、冷藏柜设备，它是家庭生活中的主要制冷器械，是用来冷藏、冷冻存储食品的容器。电冰箱按制冷方法分为直冷式和间冷式两种，直冷式电冰箱是利用电冰箱内空气自然对流的方式来冷却食品的。因为蒸发器常常安装在电冰箱上部，蒸发器周围的空气要与蒸发器产生热交换，空气把热量传递给蒸发器，蒸发器把冷量传递给空气。空气吸收冷量后，温度下降，密度增大，向下运动。电冰箱内下部的空气要与被冷却食品产生热交换，食品把热量传递给空气，空气得到热量后，温度回升，密度减少，又上升到蒸发器周围，把热量传递给蒸发器，冷热空气就这样循环往复地自然对流，从而达到制冷目的。间冷式电冰箱则是利用风扇强制对流的方式进行热交换，可近似看做缩微的室内空调器。图1-1为电冰箱实物图。
图1-1 电冰箱
电冰箱除制作清凉饮料和冰块外，还用来冷藏科研、医学、商业等有关需要冷藏的物品。它不但能保持食品原有的鲜味，即营养、水分、颜色和味道不变，并在一定的期限内可防止食品变质腐烂，同时给家庭生活带来了很大的方便，需要食品时，可随用随取。它具有一定的储藏空间、制冷系统、控制温度系统和保持箱内温度4种基本功能。
二、电冰柜的概念
电冰柜又称冷柜、冷藏柜、冷藏箱、冷冻柜、保鲜柜、酒柜、冰吧等，它是一种带有小型制冷装置的冷冻冷藏设备。电冰柜的容积要比家用电冰箱大得多，一般为0.2～3m3，最大的拼装式冷藏设备容积可达10m3。它们作为冷冻冷藏的专用设备，广泛地用于食品商场、冷饮厅等场所。图1-2为电冰柜实物图。
图1-2 电冰柜
三、绿色电冰箱
所谓绿色电冰箱，就是不再将氟利昂作为制冷剂的电冰箱。这样，就避免了氟利昂对地球大气臭氧层造成破坏。为此，在绿色电冰箱中，要选用不会破坏臭氧层的化学气体来代替氟利昂。如常见的无氟电冰箱、半导体制冷器等。
半导体制冷器的绿色电冰箱，不但彻底根治了氟利昂破坏臭氧层的源头，而且还具有制冷快、体积小、没有机械和管道、无噪声、可靠性高等优点，能方便地实现制冷和制热，有着十分广阔的发展前景，代表着绿色电冰箱的发展方向。
四、无氟双绿色电冰箱和绿色环保电冰箱
所谓无氟双绿色电冰箱，是指电冰箱的制冷剂和箱体保温发泡材料不再使用氟氯烃物质（简称氟利昂），分别改用替代物（如丙烷及丁烷等），不再污染环境。按国际惯例，这种电冰箱可以称之为双绿色电冰箱。这是一种完全符合国际环保要求的新型绿色环保电冰箱。凡使用新型的制冷工质与绝热层发泡剂的电冰箱，如制冷剂为四氟乙烷、化学分子式为C2H2F4、代号为R134a；绝热层发泡剂分子式为CH3、CFC12、代号为HCFC—141B和环戊烷等，都称之为无氟环保电冰箱。
不过，目前，制冷设备生产企业及维修部门普遍使用的制冷工质替代产品R134a与绝热层发泡剂HCFC－141b，在技术上还不够完善，从严格意义上说还不是真正的环保电冰箱。
绿色环保电冰箱是指无氟利昂，无有害物质，节能和低噪声达标，可回收系统完善的电冰箱。据中国环境标志产品认证委员会颁发的《环境标志产品技术要求》对各类环保家电的认证条件提出的详细标准要求，绿色产品是绿色制造技术的应用结果。因此，绿色环保电冰箱是通过电冰箱绿色设计与制造来达到目的的。
五、复式电冰箱
复式电冰箱突破了传统电冰箱只有冷冻室、冷藏室的传统结构，实现了“藏中藏”、“冻中冻”功能。复式电冰箱同时拥有冷藏、冰温（冰温保鲜室的温度控制在－2～3℃，专门保存新鲜的生食食品，有效地锁住营养）、软冷冻（软冷冻具有零解冻时间、锁住营养保新鲜、切取容易等功能）、冷冻4个温区，它在原来的冷藏室里增加了一个0℃温区，专门存放适合微冻短时食用的食品，同时复式电冰箱的三个温区可在一定范围内实现自由变温，更方便了人们个性化生活的需求。
六、变频电冰箱和矢量变频电冰箱
变频电冰箱是指通过提取电冰箱各室温度与设定温度的差值，作为连续控制信号输入到变频器中，从而实现自动改变输出交流电频率，达到调整压缩机转速和输出冷量的目的。与传统依靠通断调节的定速机种相比，它可使电冰箱处于最佳效率状态下运行，在保鲜、节能、降噪等方面比传统电冰箱好上数倍。
矢量变频电冰箱是采用国际领先的矢量变频技术，精确控制变频压缩机的运行状态，矢量变频技术对温度的控制更精确，压缩机运行更平稳，驱动效率更高。可使电冰箱的冷藏室、变温室的温度能精确地保持在5℃点、0℃点等各个关键点上，食品温度基本保持恒定，保鲜原汁原味。
七、直冷式电冰箱
直冷式电冰箱俗称有霜电冰箱，它是利用电冰箱内空气自然对流的方式来冷却食品的。一般单门直冷式电冰箱只设置一个蒸发器，其系统布置如图1-3所示。蒸发器装在电冰箱上部，周围可形成冷冻部位。蒸发器下面箱体内空气利用上下温差的自然对流，形成冷藏区。单门电冰箱冷冻部位最低温度一般能达到－7℃左右，冷藏区通过自动控制系统中的温度控制器控制在0～10℃。
图1-3 单门直冷式电冰箱的系统布置
直冷式双门电冰箱的冷冻室和冷藏室分隔开，在两室中分别安装一个蒸发器，这样可使冷冻室温度达到－18℃或更低一些。同时，两室箱门可独立自闭，互不干扰，从而可节省电能。
八、间冷式和混合电冰箱
间冷式电冰箱的蒸发器多数位于冷冻室和冷藏室的夹层之间，在箱内是看不到蒸发器的，只能看到一些风孔，夹层内有一个微型电风扇将冷气吹出，从而达到制冷效果。这种电冰箱具有自动除霜的装置，因此又称无霜电冰箱。
混合式电冰箱又称直冷、间冷并用式电冰箱，它是一种介于直冷电冰箱和风冷电冰箱之间的电冰箱。在这种电冰箱中，一般冷藏柜为直冷方式、冷冻室为风冷方式，由于它吸收了直冷式和间冷式电冰箱的优点，既具有速冻功能、冷藏柜保温、保鲜功能，又具有制冰功能，但冷冻室不结霜，同时主蒸发器可自动除霜。
九、电子冷热箱
电子冷热箱，也就是会加热的电冰箱，其外形如图1-4所示。它是在太空PELTIER科技概念应用的基础上，利用半导体电子芯片取代目前普通电冰箱的压缩机以及氟利昂，使它具有制冷和加热两种功能，同时又杜绝了因压缩机运转带来的振动以及氟利昂制冷造成的环境污染，称得上是真正意义上的环保产品。该产品除了具有环保、冷热两用的功能以外，还便于携带，造型精巧美观，能很好地满足个性需求。
图1-4 电子冷热箱
十、热电制冷电冰箱
图1-5为热电制冷电冰箱。这种电冰箱不需要制冷剂和压缩机，只要有热电材料（热电材料是一类能够实现热能和电能之间直接转换的特殊功能材料）就能够制冷，它与太阳能、风能、水能等二次能源的应用一样，对环境没有污染，并且性能可靠、使用寿命长，是一种具有广泛应用前景的环境友好材料。
十一、声电冰箱
图1-5 热电制冷电冰箱
所谓“声电冰箱”，就是一种依靠声音制冷的电冰箱。声电冰箱的外形呈圆筒状，圆筒外边叠放着玻璃纤维板，筒里充满氨气或其他惰性气体。筒的一端封闭，另一端是一个振动膜盒，膜盒与音圈、导线及磁铁相连，形成一个传声器。当声波作用于隔膜时，引起隔膜来回振动，迫使筒内气体膨胀，导致产生的热量由玻璃纤维迅速传导散失，从而达到降温制冷的目的。声电冰箱就是根据这一原理制成的。
十二、太阳能电冰箱
太阳能电冰箱是利用太阳能光电转换原理，研制出的一种新型电冰箱。它将太阳能通过安装在电冰箱内的光电板产生电流，使电冰箱制冷。法国还开发出一种不带电动机、没有压缩机的太阳能电冰箱。这种电冰箱的太阳面板内装有甲醇和活性炭微粒。太阳面板受光时，吸热效能很高的黑色活性炭颗粒所吸收的热量使吸附的甲醇蒸发（甲醇沸点为64.7℃），太阳面板内的压力上升，被活性炭吸附的甲醇汽化时，吸走电冰箱内的热量，达到制冷效果。太阳面板无光照时，电冰箱内部仍能保持低温状态。太阳能电冰箱与普通电冰箱一样，也能冷藏和速冻食品。
十三、数字生态电冰箱
所谓数字生态电冰箱就是采用生态保鲜技术，使电冰箱模拟自然生态环境进行保鲜。数字生态电冰箱既采用了生态保鲜技术，又采用了微处理芯片，实现数字控温、数字保湿、气调养鲜、四维送风、恒冻变频5重生态保护，给食物一个理想适宜的生态环境，长期保持食物营养鲜活。另外，该电冰箱还在电冰箱门上设有电脑显示屏，当用户需要了解内部温度时，不需要开门便可对电冰箱内部的温度一目了然。
十四、多媒体电冰箱
多媒体电冰箱属于网络电冰箱，它有一个内部电脑，可通过计算机连接因特网，把电冰箱内食物数量、保质期、最佳保存期和烹饪方法等在电脑中显示出来，同时，通过企业维修服务中心远程计算机对电冰箱进行定期检测、诊断，使其时刻处于最佳工作状态。多媒体电冰箱无独立键盘和鼠标，所有功能均是通过触摸屏和虚拟键盘来实现的。
十五、智能电冰箱
智能电冰箱装有“蓝牙”无线芯片，它可以使用户在不打开电冰箱门的情况下，就可以看清电冰箱内部的情况。通常，这种产品与一般电冰箱门在外观上差别不大，装在电冰箱门上的液晶材料像一层幕布反射入射光。当用户按压电冰箱门上的按键时，就可以在该门的区域建立一个电场，该电场改变门上液晶晶体元素的排列位置，这种新的排列允许光线通过，电冰箱门因此而变得透明。同时，电冰箱内的照明被接通以便于观看电冰箱内部的情况。
十六、压缩式电冰箱
压缩式电冰箱由电动机提供机械能，通过压缩机对制冷系统做功。制冷系统是利用低沸点的制冷剂，蒸发时，吸收汽化热的原理制成的。其优点是寿命长，使用方便，目前市场上电冰箱大部分属于这一类。
十七、扩散－吸收式电冰箱
吸收－扩散式电冰箱简称为吸收式电冰箱，可以利用热源（如煤气、煤油、电等）作为动力。这种电冰箱的制冷机心不是压缩机，而是一套密封的无缝钢管，管子里装有氨气、氢气和水。利用氨－水－氢混合溶液在连续吸收－扩散过程中达到制冷的目的。这种电冰箱的缺点是效率低，降温慢，现已逐渐被淘汰。
图1-6 半导体式电冰箱的制冷原理
十八、半导体式电冰箱
半导体式电冰箱是利用对PN型半导体，通以直流电，在结点上产生珀尔帖效应的原理来实现制冷的电冰箱，制冷原理如图1-6所示。当一个P型半导体和一个N型半导体连接成电偶对时，若在此电路中接上一直流电源，电偶对的一个接头（热端）放出热量、另一个接头（冷端）吸收热量。电冰箱制作过程中电偶对冷端紧贴在冷冻室平面上进行制冷，将热端安装在箱后（箱体后背）并用冷却水进行冷却，实现将箱内热量转移到箱外，从而实现制冷的目的。与传统的氟利昂电冰箱相比，半导体式电冰箱具有制冷速度快、性能好、不用氟利昂和压缩机等特点。
十九、磁制冷电冰箱
磁制冷电冰箱是利用一些温度升高后便产生磁性的特殊材料来制冷的一种电冰箱。磁制冷电冰箱的核心是一个旋转装置，该装置包括含有金属钆片的转轮和一块高磁场强度的稀土永磁铁。磁制冷电冰箱用的是晶体状的稀土元素——钆（Gd），该稀土元素当温度升高时便可磁化，当温度降低时，磁性消失，反过来，通过控制磁性的有无，也可以控制温度的变化，这样就可以把热能从一处转移到另一处，从而起到制冷的作用。
磁制冷其实是一种磁热效应，定性理解时，可将这些特殊材料当做制冷剂，加上磁场时，这些材料内部原子开始进行杂乱的热运动，相当于“制冷剂”开始了加热过程；关闭磁场后，原子按序排列，热运动减慢，“制冷剂”的温度便逐渐降低，并且能够吸收周围多余的热量。这种磁制冷能够使冷却装置比传统的电冰箱产生更高的效率，这种方式的制冷比用气体制冷要优越得多。气体制冷的温度最多可达到4℃，而以磁制冷则能达到0℃。磁制冷电冰箱可应用在宇宙飞船、医疗设施和超级计算机等高新技术和高精度仪器方面。