节能滚筒洗衣机的设计要素

云中漫步

在经济高速发展的今天，由于能源消耗过多导致环境日益恶化也是世界各国面临的一个严峻问题。我国政府相关部门为了推动节能产品的发展，于2005年开始逐步对多种家用电器产品实施能效标识制度，家用电动洗衣机产品也于2007年3月1日实施了能效标识制度。因此，各洗衣机生产企业致力于开发出更加节能高效的产品，越来越多的新技术被应用到了洗衣机制造领域。下面，笔者就研发节能低耗的滚筒洗衣机谈谈关键的几个设计重点。
一、电机的匹配
1、选择高效电机
整机节能最直接有效的方法就是使用高效的零部件，尤其是关键零部件。对于洗衣机产品，电机无疑是最为关键的部件。应选择高效率低噪声的串激调速电机，转速比为13︰1左右，这种电机对整机效率的提高会起到至关重要的作用。另外，选择高效的排水泵等零部件也会对提高整机的效率起到一定作用。
通过选用高效率的电动机可以提高洗衣机的能效，但高效电动机如果和整机没有合理的匹配，也会使节能效果大打折扣。因为电动机的输出功率是随着负载的变化在一定范围内变化的，在变化的过程中，其效率也不是固定值，会在某一点处达到最大。因此，在整机设计时，应尽量将洗衣机的额定状态设计在这个效率最高点的附近。
2、选择变频和直驱电机技术
使用变频电机的洗衣机最大特点就是节能。一般情况下，洗衣机用单相电容电机，受其原理、结构及制造工艺的制约，这种电机的效率仅为40%左右，效率高的也不过50%；而变频电机的效率可达80%以上。另外，变频洗衣机还有洗净比高，噪声低、振动小等优点，也符合目前的绿色设计原则。直驱技术则是利用可以调速的直流无刷电机直接驱动洗涤筒进行涤或者脱水的技术。
传统的洗衣机电机和洗涤筒之间是通过皮带来传动的，这中间必然会有因机械磨损产生的效率损失，而直驱技术则省去了这中间环节，再加上直流无刷电机本身效率就大大高于普通的单相异步电机，所以大大提高了整机的效率。
二、加热管的选取
对于滚筒式洗衣机，加热管是能源消耗最大的部件，一般情况下，用于加热洗涤水的能占到洗涤全过程能耗的70%～85%。加热管基本上属于纯阻性元件，功率因数接近100%，所以节能最关键的问题就是与整机更好的匹配。对同一台滚筒式洗衣机，选用功率较小的加热管，将洗涤水加热到所需的温度的加热时间长；选用功率较大的加热管则加热时间短，其消耗的电能应该是基本一样的，那么哪种方式更好一些呢？显然应该是后者。
因为前者加热时间较长，有可能刚刚将水加热到所需的温度，洗涤过程就结束了，热水就会直接被排出，白白地浪费掉了。而短时间内将水加热至所需温度，可以使衣物长时间在温度较高的洗涤水中洗涤，更有利于去除污渍。由于温度的升高可以提高洗涤剂的溶解度，使污垢分子的运动速度加快，削弱污垢分子与织物的结合牢度，使污垢更容易地从织物上去除。但是也不能盲目追求大功率的加热管，一是功率过大容易产生安全隐患，也受目前家庭中配电容量的限制；二是因为目前许多洗衣粉中都含有多种酶，各种酶活性最高的温度不一样，如果温度升高过快，就不能充分发挥某种酶的活性，可能会导致去除某种污渍的效果变差。
以笔者经验，一般在设计洗涤麻棉、化纤织物的温度时，应将温度默认值设定为40℃；在设计洗涤羊毛、轻柔、快洗时，应将温度默认值设定为30℃；漂洗时，不设加温。
三、水量的设计
对加热洗涤水能耗产生影响的最重要因素就是洗涤水量，因为加热洗涤水需要的热量Q=C·m·△t，其中m就是指洗涤水的质量。因此，合理设计洗涤水量，避免因加热过多的而造成能源的浪费，直接就可以起到降低洗衣机能耗的作用。
另外，对于滚筒式洗衣机，试验时加入的洗涤剂量为其额定洗涤容量的1.0%，所以洗剂的浓度完全由洗涤水量决定。较少的洗涤水量会提高洗涤剂的浓度，自然也会提高洗衣机的去污能力。但是，洗涤水量也决定了被洗下的污垢的浓度，污垢浓度过大，会造成其在洗涤液中的悬浮能力降低，再沉积的趋势变大。

如果再沉积的程度大于去污的能力，将会导致洗涤效果变差。所以水量的选取既要节能，又要达到良好的洗净效果。另外，水位开关建议采用电子水位传感器，应设计三种水位，详见下表。



四、合理的浸泡时间设计
一定的浸泡时间可使洗涤剂中的有效化学成分与衣物中的污渍充分作用，以达到提高洗净效果的目的，同时也能减少波轮运转的时间，起到节约能源的效果。据试验表明，单纯的浸泡对洗净比的提高作用非常有限。现在许多企业提出了运动浸泡的概念，就是通过合理的设计旋转和浸泡时间，将洗涤和浸泡结合到一起，对洗净比的提高会起到更好的效果。一般设计浸泡时间为40～45min。
五、脱水转速和时间的设计
为适应各种衣服织物的脱水需要，脱水应设计为多段可选转速：400rpm、600 rpm、800rpm、1000rpm、1200 rpm，脱水时间一般设计为8min。

红色多瑙河

学习了。对产品本身的知识，还是有必要了解