Lodówka: termika, NoFrost, przepływ powietrza i energia
/pomiary/lodowka-agd-termika-no-frost-przeplyw-powietrza-zuzycie-energii/ • obieg chłodniczy • NoFrost • rozkład temperatur • obciążenia drzwi • odszranianie • COP • akustyka
R600a NoFrost COP Defrost AGD
Spis treści
Zakres i cel
Określono charakterystyki termodynamiczne lodówki wolnostojącej NoFrost (chłodziarka+zamrażarka): parametry układu chłodniczego (R600a/R290), cyrkulację powietrza, rozkład temperatur półek, obciążenia od otwierania drzwi, harmonogram odszraniania, mikroklimat komór świeżości oraz zużycie energii w funkcji temperatury otoczenia i profilu użytkowania.
Architektura układu chłodniczego
Element Parametr Wartość Uwagi
Sprężarka typ inwerter BLDC 25–85 Hz Czynnik R600a (altern. R290) ładunek 46–68 g niska GWP Skraplacz rodzaj rurkowo-żeberkowy tylny + boczne Parownik komora NoFrost wspólny z przepustnicami Dławienie element kapilara ~1.3–1.5 m Wentylatory chłodziarka/zamrażarka 120/92 mm 700–1800 rpm Przepustnice dystrybucja servo 0–100% kanały rozdzielcze
[Sprężarka]→[Skraplacz]→[Kapilara]→[Parownik NoFrost]→(powrót)↺
Powietrze: [Parownik]→(wentylatory)→[Kanały]→{Chłodziarka | Zamrażarka}↺
Obieg czynnika i recyrkulacja powietrza NoFrost z rozdziałem na komory.
Parametry robocze i medium
Warunek T_evap [°C] T_cond [°C] ΔT_SH [K] ΔT_SC [K]
Nominal 25 °C −26 45 6 5 Amb. 16 °C −27 35 5 6 Amb. 32 °C −24 55 7 4
Metryka Definicja Wartość Uwagi
Q̇_c moc chłodnicza 115 W @ 25 °C cykl stabilny COP Q̇_c/P_el 1.7 @ 25 °C spada przy 32 °C P_el pobór elektryczny 68 W (średnio) krótkie szczyty 110 W
COP w funkcji T_cond i T_evap
T_cond [°C] COP [–]
T_evap = −26
T_evap = −24
Spadek COP przy rosnącym T_cond; wyższe T_evap (mniej ujemne) poprawia COP.
Przepływ powietrza i NoFrost
Gałąź Q [m³/h] rpm went. Δp kanału [Pa] Uwagi
Chłodziarka 28 1050 35 przepustnica 60% Zamrażarka 22 1200 42 przepustnica 40%
Prędkość w kanale (NoFrost)
Lokalne wzrosty prędkości przy gardzieli przepustnicy i łukach kanału.
Heurystyka: Δp_kanału ~ k·Q²; dławienie przepustnicy równoważy rozdział między komorami przy wspólnym parowniku.
Mapy temperatur półek
Poziom (chłodziarka) T_śr [°C] σ_T [K] Uwagi
Górna półka 5.2 0.6 blisko wylotu kanału Środkowa 4.4 0.4 strefa referencyjna Szuflada fresh 1.8 0.3 RH wyższa
Poziom (zamrażarka) T_śr [°C] σ_T [K] Uwagi
Szuflada 1 −19.6 0.7 najbliżej wylotu Szuflada 3 −18.4 0.9 drzwi/mostki cieplne
Mapa T(x,y) chłodziarki — przekrój
Różnice poziome niewielkie; pionowy gradient zależny od nastaw przepustnic.
Obciążenia od otwierania drzwi
Scenariusz Otwarcia [#/dzień] ΔE/dzień [Wh] ΔRH szczyt [%] Uwagi
Profil niska intensywność 18 +24 +8 krótkie 8 s Profil rodzina 38 +51 +14 zróżnicowane Gotowanie 8 (ciąg) +22 +18 para w kuchni
Odpowiedź T/RH po otwarciu (10 s)
t [min] T [°C] / RH [%]
Szczyt T i RH w 1–2 min po zamknięciu; powrót do zadanych w ~10–15 min przy 25 °C ambient.
Model infiltracji: Q_in ≈ A_drzwi·v_term; energia odzysku: E≈m_pow·c_p·ΔT + λ·m_wody_kond.
Odszranianie i sterowanie
Parametr Wartość Uwagi
Grzałka parownika 140 W ster. PWM Cykl defrost 25–35 min do T_fin ≈ +10 °C Interwał bazowy ~36 h sprężarki korekta RH/otwarcia Skropliny rynienka + parownik tacki wyparowanie
Warunek Ice load [g] ΔQ̇_c po 48 h [%] Uwagi
RH 40% 38 −4 lekka szadź RH 60% 72 −9 większe oblodzenie RH 80% 118 −16 blokada lamel
Kryteria wyzwalania defrost
Spadek przepływu i wzrost ΔT_air-parownik → próg X wyzwala odszranianie z korektą o liczbę otwarć.
Reguła: if Δp_kanału↑ && (ΔT_air-par>ΔTₜ) or Σt_on>Tₘₐₓ → defrost. Po defroście adaptacja przepustnic przez 10 min.
Wilgotność i szuflady fresh
Strefa RH [%] T [°C] Uwagi
Główna (śr.) 45–55 4–5 uniwersalna Szuflada fresh (low-RH) 35–40 1.5–2 mięso/ryby Szuflada warzywa (high-RH) 70–90 3–4 przepust membranowy
Interwencja Zmiana Efekt Uwagi
Uszczelnienie szuflady + szczelność RH +8 p.p. mniej ubytku wilgoci Filtr etylenowy adsorpcja brązowienie − stabilność warzyw
RH(t) — szuflada high-RH vs komora gł.
t [h] RH [%]
Wysoka, stabilna RH w szufladzie ogranicza transpirację produktów.
Energia, COP i ambient
Ambient [°C] E/dobę [Wh] Śr. P_el [W] Duty [%]
16 640 26.7 29 25 780 32.5 36 32 980 40.8 44
Profil użytkowania Otwarcia ΔE/dobę [Wh] Uwagi
Niska intensywność 18 +24 por. sekcja otwarcia Rodzina 38 +51 por. sekcja otwarcia
Parametr Eco Normal PowerCool/Freeze
Setpoint Chł./Zam. 5/−18 4/−19 2/−24 Duty sprężarki 30% 36% 55% Zużycie [Wh/d] 720 780 980
E(doba) w funkcji T_amb i profilu
T_amb [°C] E [Wh/d]
Rodzina
Niska intens.
Rosnące zużycie wraz z temperaturą otoczenia i intensywnością otwarć.
Akustyka i wibracje
Tryb SPL [dB(A) @1m] Dominanta Uwagi
Sprężarka 35 Hz 36 rzędy mechaniczne niski ton Sprężarka 70 Hz 39 2×f₀ większy przepływ Wentylatory 1200 rpm 33 szum łopatek NoFrost Defrost (grzałka) 31 bulgot skropliny
Widmo SPL(f) — sprężarka 70 Hz
f [Hz] SPL [dB]
Składowe w okolicach f₀ i 2×f₀ sprężarki oraz szerokopasmowy szum wentylatorów.
Sterowanie inwerterem i algorytmy
Funkcja Wejścia Kryterium Akcja
Balance Air T_chł., T_zam., Δp_kanału odchył > 0.5 K przepustnice + rpm fan Eco Glide T_set, duty stabilny 4 h −5 Hz sprężarki Door Boost licznik otwarć > 3/10 min +10 Hz na 15 min Smart Defrost ΔT_air-par, Δp, RH próg adaptacyjny wyzwolenie defrost
f_compr = f(ΔT_set, duty, otwarcia)
Częstotliwość sprężarki rośnie z odchyłką temperatur i liczbą otwarć do limitu akustycznego.
Procedury testowe i walidacja
Stabilizacja wg profilu 24 h, ambient 25 °C; czujniki T/RH w 6 punktach każdej komory.
Bilans energii: analizator mocy kl. 1; logowanie 1 s; estymacja COP z pomiarów T_evap/T_cond.
Otwieranie drzwi: sekwencje 8–10 s; czujnik położenia; bilans ΔE i odzysk.
Defrost: pomiar Δp kanału, T_fin i masy lodu; cykl grzałki logowany 1 s.
Akustyka: mikrofon kl. 1, 1 m, pasma tercjowe; wibracje na obudowie (IMU).
Metryka Pomiary Model Δ
E/dobę @ 25 °C [Wh] 772 780 +8 COP @ 25 °C 1.72 1.70 −0.02 T_śr środkowa [°C] 4.4 4.5 +0.1
Artefakty
CSV temperature_maps_shelves.csv — siatka T półek i σ_T.CSV energy_vs_ambient_profile.csv — E/dobę vs T_amb i profil otwarć.SVG cop_curves.svg — COP(T_cond,T_evap).JSON control_rules_inverter.json — reguły Eco Glide, Door Boost, Smart Defrost.
Wnioski
Wydajność chłodzenia determinują T_cond i T_evap oraz dystrybucja powietrza przez kanały NoFrost. Otwieranie drzwi i wysoka wilgotność zwiększają obciążenie cieplne i przyspieszają oblodzenie parownika, co obniża Q̇_c i COP. Algorytmy Smart Defrost i kontrola przepustnic stabilizują rozkład temperatur i ograniczają czas defrost. Szuflady o wysokiej RH poprawiają przechowywanie warzyw bez istotnego wpływu na całkowite zużycie energii. Inwerter umożliwia łagodną pracę przy niskim SPL i niższych szczytach mocy.
Skrót techniczny
COP ≈ 1.7 @ 25 °C; Q̇_c ≈ 115 W; P̄ ≈ 68 W.
Dystrybucja powietrza: 28/22 m³/h (Chł./Zam.).
Defrost: 25–35 min co ~36 h pracy sprężarki (adaptacyjnie).
E/dobę: 640→980 Wh (16→32 °C ambient).
SPL: 33–39 dB(A) zależnie od trybu i rpm.
Słowa kluczowe
lodówka NoFrost, parownik, skraplacz, COP, T_evap, T_cond, przepustnice, defrost, grzałka parownika, otwieranie drzwi, zużycie energii, szuflada fresh, wilgotność, akustyka sprężarki, IEC 62552, AGD.