風冷冰箱相對濕度研究

肖 劍 魯禮明 張中俊 金星鐘 李 芳

（安徽康佳同創電器有限公司 滁州 239000）

引言

風冷冰箱因蒸發器溫度較低，水蒸氣經風循環通過蒸發器時在其表面凝結成霜，使冰箱箱體內的絕對濕度下降，進而導致風冷冰箱相對濕度較低。而果蔬等食材在相對濕度較低的環境下容易失水萎蔫，因此常規的風冷冰箱不利于保鮮果蔬[1]。針對上述問題，冰箱行業采取了多種技術手段提升相對濕度，主要有以下途徑：

1）多系統保濕：通過設置多個蒸發器，冷藏室與冷凍室各自具有獨立的蒸發器及風循環系統，冷藏室蒸發器溫度較高，不結霜或結霜少，因此冷藏室相對于單系統冰箱相對濕度大大提高[2,3]。

2）結構保濕：一般應用于獨立保濕抽屜，通過層架落板密封、四面環繞密封、收納保鮮盒、搭邊仿形等密封結構形式，或在此基礎上加調濕材料等方案。減少果蔬盒內的水蒸氣散失速度，使抽屜內的果蔬通過蒸騰作用進入抽屜內的水蒸氣使果蔬盒維持較高的相對濕度，并進而大大減少果蔬的失水速率[4,5]。

3）加濕技術：包括電極霧化、超聲波霧化、自然蒸發、加熱蒸發、濕膜加濕器氣流蒸發、化霜水蒸發等方案，通過增加外來水轉化為水蒸氣提升箱體或果蔬盒內的相對濕度[6,7]。

本文通過實驗，主要從兩方面研究了風冷冰箱相對濕度，其一是風機轉速與冰箱冷藏室相對濕度的對應關系，傳統風冷冰箱冷藏風道內的風機轉速，往往以優先匹配制冷需求為原則進行調試[8]，而實際上風機轉速的不同，及其導致的壓縮機、風機開停時間的不同，對冰箱冷藏室的相對濕度具有較大影響。本文通過改變風機轉速，測試對應的保鮮效果，并分析不同風機轉速引起的不同風機開停時間，進而造成的冰箱冷藏室不同的相對濕度，旨在通過尋找相關規律，為制冷系統各零部件進行制冷匹配的同時兼顧冰箱保鮮效果提供參考。其二是冰箱果蔬盒密封度與相對濕度的對應關系分析，本文通過調節抽屜及其上蓋板的間隙，研究分析不同密封度對應的抽屜內相對濕度，驗證了純粹結構保濕對于提升果蔬盒相對濕度的效果，為行業內相關產品進行保濕抽屜設計提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

菠菜采購于滁州市大潤發超市，新鮮無損傷。

1.2 儀器與設備

BCD-546冷藏冷凍箱（安徽康佳同創電器有限 公 司）；MS104TS分 析 天 平（Mettler Toledo）；LUGE-L95-4溫濕度記錄儀（杭州路格科技有限公司）；RX1RM2相機（索尼中國有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品準備

挑選形態良好，大小基本一致的菠菜作為樣品，按照20 g/L存放于待測位置。

1.3.2 測試條件

在25 ℃環境溫度下，溫濕度記錄儀采樣周期60 s，質量測量設備精度0.1 g。

1.3.3 冰箱設置

條件1：BCD-546冷藏冷凍箱內，分別將冷藏室風道內的風機轉速設置為R1、R2、R3，其中R1＞R2＞R3；冷藏室各層擱架按照20 g/L放置菠菜；

條件2：BCD-546冷藏冷凍箱內，通過手工密封抽屜上邊沿與上蓋板間隙，調節抽屜密封度。

2 結果與分析

2.1 冰箱冷藏室不同風機轉速下的菠菜失重率

在康佳BCD-546風冷冰箱樣機內，按照不同風機轉速設置冰箱狀態后，以20 g/L在冷藏室擱架放置菠菜，分別在存儲1、2、3、6天后，測試不同狀態下冷藏室內菠菜失水率，結果如表1所示。顯示在R1～R3范圍內，風速越大，菠菜失水率越小。

表1 不同風速下菠菜失水率

2.2 冰箱冷藏室不同風機轉速下的相對濕度曲線

測試BCD-546冰箱冷藏室內不同風機轉速下的相對濕度曲線，如圖1所示。分析曲線圖可知，風機轉速越大，一個制冷周期時間越長，風機開停頻率越低。對應關系如表2所示。

表2 BCD-546不同風速下各項指標對應關系

圖1 BCD-546不同風速下冰箱冷藏室內相對濕度

2.3 風冷冰箱風機轉速越大蔬菜失水率越低原因淺析

對BCD-546樣機不同風機轉速下冰箱冷藏室內相對濕度波動幅度及上升下降速率進行分析，如表3所示。

通過對圖1及表3分析得知，無論風機是在高轉速下還是低轉速下，葉菜周圍的相對濕度最高值、最低值、下降速率卻相差不大，原因可能是在本次實驗風速范圍內，風速大小雖然不同，但風到達層架時已經很微弱。相對濕度上升速度、下降速度在不同風速下差異不大。

表3 BCD-546不同風速下相對濕度波動幅度及上升下降時間

可知，因為風機開停主要由冰箱內溫度探頭監測的開停機點控制，風速越大，單次制冷量輸送越多，溫度探頭監測溫度的反應時間有一定延遲，行業內風機在壓縮機停機后同樣會有延遲。以上因素共同導致風速越大，冰箱內風機開停周期越長，即開停次數越少。

果蔬失水率與冰箱內相對濕度呈負相關，相對濕度下降段及上升段合圍所形成的較低相對濕度區域面積與果蔬失水量成呈正相關；又因不同風機轉速相對濕度下降、上升速率、幅度相差不大，因此可認為不同風速引起的單次相對濕度下降、上升過程中，菠菜失重的差異較小。此時影響菠菜失水率不同的主要原因就在于開停周期的不同，開停越頻繁，菠菜經歷的相對濕度處于較低水平的次數越多，失水率也更高。

2.4 風冷冰箱抽屜內縫隙大小與相對濕度關系

在康佳BCD-546冰箱樣機內，抽屜及其上蓋板之間縫隙分別按照3 mm、2 mm、1 mm安裝抽屜及上蓋板，每個抽屜內以20 g/L的量放置菠菜及兩個溫濕度探頭，測試其溫度與相對濕度，如圖2～4所示。

通過對圖2、3、4分析對比可知，小間室獨立區間果蔬保濕保鮮的關鍵在于控制抽屜與外界的間隙大小。在本公司BCD-546產品下，抽屜與上蓋板間隙控制在1～2 mm之間，即可維持抽屜內相對濕度處于90 %RH以上。

圖2 BCD-546在抽屜間隙3 mm時抽屜內相對濕度曲線

3 結束語

本文通過對風冷冰箱內風機轉速大小與菠菜失水率關系進行分析，發現風機轉速越大，菠菜失水率越低；通過對不同風機轉速下的相對濕度曲線進行分析，發現不同風機轉速下相對濕度下降、上升速率及其幅度相差不大，主要差異在于維持較高濕度水平的時間。風機轉速越大的同時，冰箱風機的開停頻率越低。因此導致了在本文所述風機轉速內，風機轉速與菠菜失水率呈負相關的現象。通過對冰箱內果蔬盒及其上蓋板間隙進行對比發現，間隙越小相對濕度越高，且僅維持抽屜間隙較小即可實現果蔬盒內的高保濕效果。

圖3 BCD-546在抽屜間隙2 mm時抽屜內相對濕度曲線

圖4 BCD-546在抽屜間隙1 mm時抽屜內相對濕度曲線