冰箱冷凍冷藏一鍵轉(zhuǎn)換設(shè)計及其性能測試

翟洪軒

（河南新飛電器有限公司 河南新鄉(xiāng) 453002）

冰箱冷凍冷藏一鍵轉(zhuǎn)換設(shè)計及其性能測試

翟洪軒

（河南新飛電器有限公司 河南新鄉(xiāng) 453002）

本文介紹了一種機(jī)械控制冷凍冷藏可轉(zhuǎn)換的電冰箱，此類電冰箱通過安裝在冷藏室內(nèi)的機(jī)械開關(guān)，可實現(xiàn)變溫室的冷凍冷藏轉(zhuǎn)換，具有節(jié)約電能和增大冰箱冷凍冷藏容積的雙重功效。詳細(xì)敘述了該冰箱制冷循環(huán)、變溫室蒸發(fā)器粘貼及冷凍冷藏轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)，并通過試驗檢測了其耗電量和在兩種不同制冷模式下的制冷性能，以及實際制冷性能。

機(jī)械控制；一鍵轉(zhuǎn)換；耗電量；制冷性能

1 引言

夏季氣溫普遍較高，此時用戶需要冰箱具有較大的冷凍空間，來冷凍儲藏冷飲、肉類、制冰等。普通冰箱冷凍室空間有限，在存放了一定量的冷飲后，就不能再放入肉類等。選擇具有較大冷凍空間的冰箱可以解決冷凍空間狹小的問題，但是較大的冷凍容積會造成冰箱能耗增加。夏季過后，用戶不再需要冷凍飲料和制冰，這時使用具有很大冷凍能力的冰箱會產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)，具有冷凍冷藏轉(zhuǎn)換功能的三門冰箱可以有效解決此類問題［1］。

三門冰箱和兩門冰箱相比增設(shè)了一個位于冰箱中部的變溫室。變溫室的溫度一般在0℃以下，做微凍室用。在變溫室上增加輔助蒸發(fā)盤管，可以使變溫室的溫度達(dá)到-18℃以下，成為三星級冷凍室［2］。同時，在輔助蒸發(fā)盤管上安裝電磁閥，在夏季過后將電磁閥關(guān)閉。此時，變溫室平均溫度在0～5℃以內(nèi)，可作為標(biāo)準(zhǔn)冷藏室。

2 設(shè)計方案

本設(shè)計方案主要目的是增加冷凍冷藏容積和降低不必要能耗。設(shè)計采用的制冷系統(tǒng)在分子篩后設(shè)置一個使用機(jī)械控制開停的電磁閥。電磁閥開關(guān)安裝在冷藏室側(cè)面。制冷系統(tǒng)循環(huán)示意圖如圖1所示，機(jī)械開關(guān)關(guān)閉時，制冷劑通過毛細(xì)管1、冷凍室蒸發(fā)器、變溫室蒸發(fā)器1和冷藏室蒸發(fā)器，即第一制冷回路。機(jī)械開關(guān)打開時，制冷劑同時通過毛細(xì)管1、冷凍室蒸發(fā)器、

變溫室蒸發(fā)器1、冷藏室蒸發(fā)器，以及毛細(xì)管2、變溫室蒸發(fā)器2。兩回路中的制冷劑在蒸發(fā)制冷后通過三通接頭匯合于冰箱壓縮機(jī)低壓吸氣管路［3］。在冷藏需求大時，關(guān)閉電磁閥，此時變溫室做冷藏室用，可滿足用戶冷藏需求。在冷凍需求大時，打開電磁閥。此時，變溫室可做冷凍室用，滿足用戶冷凍需求。同時，在變溫室做冷藏室用時，會產(chǎn)生凝結(jié)水，需在變溫室設(shè)置一排水管接口。

圖1 制冷系統(tǒng)循環(huán)示意圖

圖2 冰箱電器原理示意圖

圖3 25℃制冷性能測試數(shù)據(jù)

此制冷系統(tǒng)第一回路制冷劑流向為從壓縮機(jī)排氣管經(jīng)過防露管、冷凝器、毛細(xì)管1、冷凍蒸發(fā)器、變溫蒸發(fā)器1和冷藏蒸發(fā)器，變溫室蒸發(fā)器1粘貼在變溫室的左右兩側(cè)面。在對此變溫蒸發(fā)器進(jìn)行試驗后，確定了其蒸發(fā)面積，使得它所提供冷量能夠?qū)崿F(xiàn)變溫室溫度在冷藏溫度要求范圍內(nèi)。此制冷系統(tǒng)第二回路通過毛細(xì)管2、變溫室蒸發(fā)器2，變溫室蒸發(fā)器2分別粘貼在變溫室頂面、底面和后背。經(jīng)過試驗測定，確定了制冷系統(tǒng)第二回路的蒸發(fā)面積，確保它提供足夠多的冷量，能夠?qū)崿F(xiàn)電磁閥打開時，變溫室做冷凍室的溫度要求。

為了控制所設(shè)計冰箱的能耗，本設(shè)計采用機(jī)械開關(guān)控制電磁閥的開停。其電器原理圖如圖2所示［4］。與采用電腦控制的冰箱相比，可減少0.0168kWh/24h的耗電量。

3 試驗方法

根據(jù)第二節(jié)所述設(shè)計方案，以BC D-230MGH冰箱為試驗對象，按照GB/T 8059所規(guī)定試驗條件進(jìn)行了如下測試。

3.1 25℃耗電量測試

此項試驗內(nèi)容測試BCD-230MGH冰箱在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下24小時的耗電量，環(huán)境溫度選擇為25℃。測試時，變溫室調(diào)為冷藏檔［5］。冷凍室內(nèi)放入M包，冷藏室和變溫室內(nèi)懸掛銅質(zhì)圓柱。測試內(nèi)容為檢測冷藏室和變溫室內(nèi)平均溫度保持在0～5℃內(nèi)，以及冷凍室內(nèi)M包最高溫度在-18℃以下時冰箱穩(wěn)定運(yùn)行24小時的耗電量。同時檢測冰箱在25℃時的制冷性能。

3.2 38℃冷凍冷藏溫度測試

此項試驗內(nèi)容為測試BCD-230MGH冰箱在環(huán)境溫度為38℃時的制冷性能。試驗內(nèi)容分為

兩個步驟：1）關(guān)閉機(jī)械開關(guān)，此時變溫室做冷藏室用。冷藏室和變溫室內(nèi)放入銅質(zhì)圓柱，冷凍室內(nèi)放入M包。主要測試內(nèi)容為檢測冷藏室和變溫室內(nèi)平均溫度是否保持在0～5℃的范圍內(nèi)，以及冷凍室內(nèi)M包最高溫度是否在-18℃以下。2）打開機(jī)械開關(guān)，此時變溫室做冷凍室用。冷藏室內(nèi)放入銅質(zhì)圓柱，變溫室和冷凍室內(nèi)放入M包。主要檢測冷藏室內(nèi)平均溫度是否保持在0～5℃的范圍內(nèi)，以及變溫室和冷凍室內(nèi)M包最高溫度是否在-18℃以下。

圖4 10℃儲溫測試結(jié)果

圖5 38℃儲溫測試結(jié)果

圖6 10℃儲溫測試結(jié)果

3.3 10℃冷凍冷藏溫度測試

此項試驗內(nèi)容為測試BCD-230MGH冰箱在環(huán)境溫度為10℃時的制冷性能。試驗內(nèi)容分為兩個步驟：1）關(guān)閉機(jī)械開關(guān)，此時變溫室做冷藏室用。冷藏室和變溫室內(nèi)放入銅質(zhì)圓柱，冷凍室內(nèi)放入M包［6］。主要測試內(nèi)容為檢測冷藏室和變溫室內(nèi)平均溫度是否保持在0～5℃的范圍內(nèi)，以及冷凍室內(nèi)M包最高溫度是否在-18℃以下。2）打開機(jī)械開關(guān)，此時變溫室做冷凍室用。冷藏室內(nèi)放入銅質(zhì)圓柱，變溫室和冷凍室內(nèi)放入M包。主要檢測冷藏室內(nèi)平均溫度是否保持在0～5℃的范圍內(nèi)，以及變溫室和冷凍室內(nèi)M包最高溫度是否在-18℃以下。

3.4 小批抽檢溫度測試

此項試驗內(nèi)容為測試BCD-230MGH冰箱在環(huán)境溫度為用戶使用條件下的環(huán)境溫度。試驗中，打開機(jī)械開關(guān)，此時變溫室做冷凍室用。冷藏室內(nèi)放入銅質(zhì)圓柱，變溫室和冷凍室內(nèi)同樣放入銅質(zhì)圓柱。主要檢測變溫室和冷凍室內(nèi)溫度值及其溫度下降速率。

4 數(shù)據(jù)與分析

4.1 耗電量測試結(jié)果與分析

經(jīng)試驗測試，BCD-230MGH冰箱在環(huán)境溫度為25℃時24小時耗電量在0.48KW以內(nèi)。同時，此冰箱冷凍室、變溫室和冷藏室的溫度達(dá)到了GB/T 8059.2-1995的要求。其測試結(jié)果如圖3所示。

從圖3中可以看出，在環(huán)境溫度為25℃和電磁閥關(guān)閉時，此冰箱的冷藏室平均溫度在0～5℃之間，同時冷凍室最高溫度和變溫室平均溫度也在國標(biāo)規(guī)定之內(nèi)。

圖7 38℃儲溫測試結(jié)果

圖8 抽檢測試溫度圖

4.2 10℃、38℃冷凍冷藏溫度測試數(shù)據(jù)與分析

在將實驗室環(huán)溫調(diào)節(jié)為10℃和38℃后，對BCD-230MGH冰箱在電磁閥打開和關(guān)閉兩種條件下進(jìn)行了儲藏溫度測試。其結(jié)果如圖4、5、6、7所示。

圖4和圖5是在電磁閥打開時，環(huán)境溫度分別為10℃和38℃時的測試結(jié)果。圖4的測試時間是24小時，從圖4可以看出，其冷藏室溫度在0～5℃之間，冷凍室最高溫度和變溫室平均溫度在-20℃以下，符合國標(biāo)規(guī)定溫度。圖5所示的測試時間為48小時。這是因為在高溫下壓縮機(jī)開的時間較長，為更精確的反映冰箱制冷性能，需要多個開停點(diǎn)的溫度值，故延長了測試時間。從測試溫度圖5可以看出，其冷藏室溫度在0～5℃之間，冷凍室最高溫度和變溫室平均溫度在-18℃以下，符合國標(biāo)規(guī)定溫度。

圖6和圖7是在電磁閥關(guān)閉時，環(huán)境溫度分別為10℃和38℃時的測試結(jié)果。圖6的測試時間是24小時。從圖6中可以看出，其冷藏室和變溫室溫度在0～5℃之間，符合國標(biāo)規(guī)定，冷凍室最高溫度在-20℃以下，符合國標(biāo)規(guī)定溫度。圖7的測試時間也為24小時。從圖7中可以看出，其冷藏室和變溫室溫度在0～5℃之間，符合國標(biāo)規(guī)定，冷凍室最高溫度在-20℃以下，符合國標(biāo)規(guī)定溫度。

4.3 環(huán)溫實測溫度測試數(shù)據(jù)與分析

為進(jìn)一步確定BCD-230MGH冰箱在實際生產(chǎn)中的制冷性能，我們在生產(chǎn)現(xiàn)場抽檢了20臺此類冰箱進(jìn)行了制冷性能檢驗。主要檢驗指標(biāo)是在電磁閥打開時冰箱變溫室和冷凍室的降溫速率。檢驗是在環(huán)境溫度為廠房測試室溫度下進(jìn)行，測試結(jié)果如圖8所示。

圖8中變溫室和冷凍室最高溫度不同的原因是所抽檢冰箱在測溫前先進(jìn)行了一段時間的預(yù)通電。測試中冷凍室和變溫室均未放入M包。從圖8中可以看出所抽檢的20臺冰箱的一致性較好。所抽檢冰箱變溫室的最高溫度和最低溫度的變化趨勢基本一致，反映出冰箱變溫室的降溫速率差別較小。同時，冷凍室最高溫度和最低溫度的變化曲線均較平緩，可以看出冷凍室的制冷性能較好且很穩(wěn)定。

5 結(jié)論

耗電量試驗和儲溫試驗表明所設(shè)計冷凍冷藏可轉(zhuǎn)換式冰箱BCD-230MGH達(dá)到了國標(biāo)的要求。在10℃、25℃和38℃的環(huán)境溫度下，電磁閥分別打開和關(guān)閉時，其制冷性能均符合國標(biāo)規(guī)定。經(jīng)抽檢測溫試驗檢驗后發(fā)現(xiàn)所抽檢冰箱的制冷性能一致性很好，冰箱在電磁閥打開時，變溫室和冷凍室在不放M包的條件下降溫曲線走向比較一致。所抽檢冰箱變溫室和冷凍室的降溫速率偏差很小。經(jīng)過一系列的試驗和檢驗之后，可以得出所設(shè)計的冷凍冷藏可轉(zhuǎn)換式冰箱BCD-230MGH實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)。

[1] 李剛, 張鳳林. 一種帶軟冷凍室的節(jié)能直冷電冰箱.實用新型專利. 200420011137.9.

[2] 劉健君. 直冷冰箱變溫控制技術(shù). 制冷與空調(diào). 2002, 3:35-37.

[3] 王曉嶺. 直冷式冷藏冷冰箱執(zhí)行新國標(biāo)后改善儲藏溫度性能的方法. 家用電器科技. 1998, 5:39-40.

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[5] 段煥林, 陳愛東等. 直冷電冰箱制冷循環(huán)分析. 低溫與超導(dǎo). 2007, 2:168-172.

[6] 奚永新, 鄭建軍等. 多點(diǎn)制冷性能檢測系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用. 工程設(shè)計學(xué)報. 2003, 10(5):266-269.

A new refrigerator freezer design with one button switching function and performance test

ZHAI Hongxuan
（Henan Xinfei Electric Co., Ltd., Xinxiang 453002）

A mechanical controlled refrigerator featured by refrigerator and freezer switching function is presented in this paper. It’s characterized by one mechanical switch installed in the fresh cabinet, by which the temperature in the chiller can be changed into fresh or freezer temperature zone. This function enables system energy saving and the flexibility of internal volume increase on refrigerator and freezer compartment. More detail, the system cooling circuit, chiller evaporator paste processing and refrigerator-freezer function switching principle were introduced as well. Through experiments, the system energy consumption and cooling performance under the said two functioning modes were analyzed separately, what’s more the actual cooling performance with refrigerator freezer switching was also tested.

Mechanical control; One button switching; Energy consumption; Cooling performance