Chłodziarko-zamrażarka: termika, NoFrost, energetyka i akustyka

/pomiary/chlodziarko-zamrazarka-termika-no-frost-energetyka-agd/ • układ chłodniczy • NoFrost • stabilność temperatur • otwarcia drzwi • odszranianie • energia • akustyka

NoFrostCOPDystrybucja powietrzaDefrostAGD

Zakres i cel

Ujęto pracę chłodziarko-zamrażarki NoFrost z naciskiem na dystrybucję powietrza, stabilność temperatur w przestrzeniach użytkowych, odpowiedź na otwarcia drzwi, harmonogram odszraniania oraz zużycie energii w funkcji warunków otoczenia i obciążenia produktami.

Architektura: jedno- vs dwuparownik

KonfiguracjaElementyZaletyWady
Wspólny parownik1× parownik, 2× przepustnicemniejsze zużycie i kosztsprzężenie komór
Dwa parowniki2× parownik, 2× went., zawór rozdz.lepsza stabilność i RHzłożoność, serwis
PodzespółParametrWartośćUwagi
Sprężarkatyp / pasmoBLDC 25–85 Hzmodulacja
CzynnikR600a (alt. R290)ładunek 46–70 gniska GWP
WentylatoryØ92–120 mm700–1800 rpm
Przepustnicesterowanie0–100%serwo
 
[Sprężarka]→[Skraplacz]→[Kapilara]→[Parownik NoFrost]→powrót
Powietrze: Parownik→Wentylator→Kanały→{Chłodziarka | Zamrażarka}↺ (przepustnice)
Obieg czynnika i rozdział powietrza w układzie z jednym parownikiem.

Parametry robocze i medium

WarunekT_evap [°C]T_cond [°C]ΔT_SH [K]ΔT_SC [K]
Nominal 25 °C−264565
Amb. 16 °C−273656
Amb. 32 °C−245574
MetrykaDefinicjaWartośćUwagi
Q̇_cmoc chłodnicza120 W @ 25 °Custalony cykl
COPQ̇_c/P_el1.65–1.8spadek przy 32 °C
P_elpobór śr.65–75 Wszczyty 110 W
COP(T_cond) dla dwóch T_evap T_cond [°C]COP [–] T_evap=−26 T_evap=−24
Wyższe T_cond obniża COP; łagodniejsze T_evap poprawia sprawność.

Dystrybucja powietrza (MAF)

GałąźQ [m³/h]rpm went.Δp kanału [Pa]Ustawienie przepustnicy
Chłodziarka2810503560%
Zamrażarka2212004240%
ModyfikacjaZmianaΔσ_T chł.ΔE/d [Wh]Uwagi
Uszczelnienie kanałównieszczelność 5%→1%−0.1 K−18efektywniejsza recyrkulacja
Deflektor wylotu+10°−0.05 K—mniejsze strefy martwe
Prędkość w kanale MAF
Wzrost prędkości w gardzieli przepustnicy i na łukach kanału.

Mapy temperatur i stabilność

Strefa chłodziarkiT_śr [°C]σ_T [K]RH [%]Uwagi
Górna półka5.10.648wylot kanału
Środkowa4.40.450referencja
Szuflada fresh1.90.338niskie RH
Szuflada warzyw3.20.380wysokie RH
Strefa zamrażarkiT_śr [°C]σ_T [K]Uwagi
Szuflada 1 (górna)−19.40.7wylot
Szuflada 3 (dolna)−18.20.9mostki cieplne drzwi
Mapa T(x,y) — przekrój
Niewielkie różnice poziome; gradient pionowy zależny od MAF i załadunku.

Otwieranie drzwi i infiltracja

ProfilOtwarcia [#/d]ΔE/d [Wh]ΔRH szczyt [%]Uwagi
Niski18+24+88 s
Rodzina38+51+14różne
Gotowanie8 (ciągłe)+22+18para
InterwencjaZmianaEfektUwagi
Uszczelki drzwinieszczelność −50%ΔE/d −14 Whszczyty RH −3 p.p.lepsza retencja chłodu
Zwłoka went.+5 s po otwarciuzassanie wilgoci ↓stabilność T ↑
Odpowiedź T/RH — 10 s otwarcia t [min]T [°C] / RH [%]
Szczyty T i RH po zamknięciu; powrót do zadanych w ~10–15 min @ 25 °C ambient.

Odszranianie i zarządzanie lodem

ParametrWartośćUwagi
Grzałka parownika140 WPWM
Czas defrost25–35 mindo T_fin ≈ +10 °C
Interwał bazowy~36 h pracy spręż.korekta RH/otwarcia
WarunekOblodzenie [g/48 h]ΔQ̇_c [%]Uwagi
RH 40%40−4lekka szadź
RH 60%75−9obniżenie przepływu
RH 80%120−16blokowanie lamel
Δp kanału i ΔT_air-par — próg defrost
Defrost wyzwalany, gdy Δp i ΔT przekroczą progi lub suma czasów pracy sprężarki dojdzie do limitu.

Energia, COP i ambient

T_amb [°C]E/d [Wh]P̄ [W]Duty spręż. [%]
1664026.729
2578032.536
3298040.844
TrybSetpoint chł./zam.Duty [%]E/d [Wh]Uwagi
Eco5/−1830720stabilny
Normal4/−1936780domyślny
PowerCool/Freeze2/−2455980czasowy
Skondensowany kurzΔR_th skraplaczaΔE/d [Wh]Uwagi
+0.02 K/W+15%+40konieczne czyszczenie
E/d vs T_amb — niski/rodzina T_amb [°C]E [Wh/d] Rodzina Niski
Zużycie rośnie z temperaturą i intensywnością otwarć.

Akustyka i wibracje

TrybSPL [dB(A) @1 m]DominantyUwagi
Sprężarka 35 Hz36rzędy mechaniczneniski ton
Sprężarka 70 Hz392×f₀większy przepływ
Wentylatory 1200 rpm33szum łopatekMAF
Defrost31bulgot, kapanieskropliny
SPL(f) — tercje (sprężarka 70 Hz) f [Hz]SPL [dB]
Składowe w okolicy f₀ i 2×f₀ oraz szerokopasmowy szum wentylatorów.

Sterowanie i algorytmy

AlgorytmWejściaKryteriumAkcja
BalanceAirT_chł., T_zam., Δp, pozycje przep.|odchył|>0.5 Kkorekta przepustnic i rpm fan
EcoGlideT_set, dutystabilność 4 h−5 Hz sprężarki
DoorBoostlicznik otwarć>3/10 min+10 Hz na 15 min
SmartDefrostΔT_air-par, Δp, RHprogi adapt.wyzwolenie defrost
f_compr = f(ΔT_set, duty, otwarcia)
Częstotliwość rośnie z odchyłką temperatur i liczbą otwarć do granic NVH.

Wrażliwości i kompromisy

CzynnikZmianaΔE/d [Wh]Δσ_T [K]Uwagi
Nieszczelność kanałów5%→1%−18−0.08lepsza recyrkulacja
Kondensator zakurzony+0.02 K/W+40—T_cond↑
Załadunek zamrażarkipusty→pełny−12−0.05buforowanie
UstawienieChł./Zam. setΔE/d [Wh]Uwagi
Eco5/−18−60najlepsza efektywność
Power2/−24+200czasowe
Uszczelki drzwidocisk +10%ΔE/d [Wh]Uwagi
Leak↓—−16mniejsze infiltracje
σ_T vs E/d — Eco/Normal/Power E/d [Wh]σ_T [K]
Niższe E/d zwykle lekko zwiększa σ_T; tryb Power minimalizuje σ_T kosztem energii.

Procedury testowe i walidacja

  • Profil wg IEC 62552: stabilizacja 24 h, ambient 25 °C; czujniki T/RH w 6 punktach każdej komory.
  • Energetyka: analizator mocy kl. 1; integracja dobowego E; estymacja COP z T_evap/T_cond.
  • Otwieranie: serie 8–10 s; rejestracja T/RH i energii odzysku.
  • Defrost: Δp kanału, masa lodu, T_fin, czasy grzałki (log 1 s).
  • Akustyka: mikrofon kl. 1, 1 m; tercje; tonality wg ECMA-418-1.
MetrykaPomiaryModelΔ
E/d @25 °C [Wh]774780+6
COP @25 °C1.721.70−0.02
T_śr chł. [°C]4.44.5+0.1

Artefakty

  • CSV airflow_split_maf.csv — Q i Δp gałęzi MAF.
  • CSV temperature_maps_fridge_freezer.csv — siatka T i σ_T.
  • SVG energy_vs_ambient.svg — E/d vs T_amb i profil.
  • JSON control_rules_cz.json — BalanceAir, EcoGlide, DoorBoost, SmartDefrost.

Wnioski

Stabilność temperatur i efektywność energetyczna chłodziarko-zamrażarki wynikają z jakości dystrybucji powietrza (MAF), kondycji wymienników oraz algorytmów zarządzania defrost i otwarciami drzwi. Redukcja nieszczelności kanałów, czysty skraplacz i zbalansowane przepustnice poprawiają COP i obniżają E/d bez pogorszenia jednorodności temperatur. Adaptacyjne sterowanie (BalanceAir, SmartDefrost) minimalizuje skutki oblodzenia i infiltracji, utrzymując komfort użytkowy przy niskim SPL.