酒柜內濕度的分析及實驗研究

趙建芳，陳曦，夏宇棟

（1-上海理工大學制冷技術研究所，上海 200093；2-青島海爾特種電冰柜有限公司，山東 青島 266001）

酒柜內濕度的分析及實驗研究

趙建芳*1,2，陳曦1，夏宇棟1

（1-上海理工大學制冷技術研究所，上海 200093；2-青島海爾特種電冰柜有限公司，山東 青島 266001）

本文詳細介紹了加濕的技術，以及酒柜內增加濕度的方法，并對酒柜進行濕度的實驗測試。通過改變蒸發溫度，得到在不同設定溫度條件下內部的濕度變化情況，通過對實驗結果的分析，提出了減小酒柜內部濕度波動的方法。

酒柜；濕度；溫度；加濕

0 引言

酒柜是用于酒類儲存及展示的柜子，隨著人們對于物質需求的提高，酒類愛好者對葡萄酒的質量也越來越苛求。而葡萄酒像所有天然及易腐爛的食品一樣，會因它的周圍環境因素產生變化。良好的儲存環境，適宜的溫濕度才能呵護葡萄酒原有的芳香與韻味。為了保持葡萄酒的良好品質，都應該在購買后存放在適當的環境里。若是少量收藏，只需注意避光和恒溫。若需收藏大量葡萄酒，應有個恒溫、恒濕的酒窖。保證葡萄酒不會因氧化而變質。但是，當今社會，恐怕一般人都沒有這個條件自己挖一個地窖。所以，酒柜是酒窖最好的替代者。

葡萄酒的最佳保存濕度在 70%左右，而根據最新的歐盟發布的ErP指令要求酒柜內部的相對濕度保持在 60%～80%。而對于絕大多數國內的酒柜產品來說都不能達到這個要求。因此對于酒柜的設計者來說如何能精確調節控制其內部的濕度就成了一個重要的課題。本文將通過實驗來發現影響酒柜內部濕度的因素，從而提出改進的增加酒柜內濕度的方法。

1 加濕技術介紹

1.1 濕膜加濕器

濕膜加濕器是利用干燥的空氣通過濕膜材料時水分子吸收空氣中的熱量而汽化、蒸發，使空氣的濕度增加，形成濕潤的空氣而達到加濕目的。

1.2 超聲波加濕器

超聲波加濕器是利用水槽底部換能器（超聲波振子）向水中發射1.7MHz超聲波，水表面在空化效應作用下產生直徑為（1-10） μm的超微粒子。水霧粒子與流動空氣進行熱濕交換，達到等焓加濕空氣的目的。

1.3 離心式加濕器

離心式加濕器是利用高速電機帶動復合葉輪旋轉產生真空，貯水箱內的水在大氣壓力作用下通過吸水器壓至復合霧化葉輪，霧化成細霧，經過下進風道的微風，送至出霧口，在出霧口與上進風道的高速風流相匯合，形成高速氣霧噴到空氣中，氣霧與空氣中的余熱相接觸，完全汽化，達到加濕的目的。

1.4 干蒸汽加濕器

飽和蒸汽從蒸汽入口進入加濕器，蒸汽在蒸汽套桿中軸向流動，利用蒸汽的潛熱將中心噴桿加熱，確保中心噴桿中噴出的是純的干蒸汽，即不夾帶冷凝水的蒸汽。飽和蒸汽進入套管后，進入汽水分離室。分離室內設折流板，使蒸汽進入分離室后產生旋轉，且垂直上升流動，從而高效地將蒸汽和冷凝水分離；分離出的冷凝水從分離室底部通過疏水器排出。

當需要加濕時，打開調節閥，干燥的蒸汽進入中心噴桿，從帶有消聲裝置的噴孔中噴出，實現對空氣的加濕。

2 酒柜內部濕度實驗測試

2.1 實驗酒柜

實驗酒柜的箱體如圖1所示。其酒柜參數如表1所示。

圖1 實驗用酒柜

表1 酒柜參數

2.2 濕度測量

采用Vaisala溫濕度測量儀，型號是HMD 40Y（3個），其參數如表2所示。

表2 測量傳感器參數

根據表2所示的傳感器測量信號，如相對濕度控制在（60～80）%，濕度傳感器的輸出電流范圍為（14～18） mA。為分析柜內的濕度分布，在酒柜內上中下分別布置了三個濕度傳感器，濕度傳感器的信號通過數據采集器HP34970A輸入電腦。

3 實驗結果及分析

設置溫度通過酒柜面板進行：分別是 6℃和16℃。制冷系統采用R600a作為制冷劑，毛細管節流，板管式蒸發器垂直布置，上部吸風，下部送風，在酒柜的背板部分設置一個間距為 5cm左右的風道。實驗測試結果如圖2～圖6所示。

根據圖2和圖3，可以發現溫度波動跟酒柜內濕度波動有一致性，且溫度變化先于濕度的變化，即溫度下降時濕度也下降，溫度上升濕度也上升，而從圖2中可以看到，酒柜內上中下溫度差值范圍在±0.5℃之內，即酒柜內溫度相對均勻，而其相對濕度的差值范圍卻很大。

圖2 設定溫度為6℃時的柜內溫度波動

圖3 設定溫度為6℃時酒柜內濕度波動曲線

圖4 設定溫度為16℃時酒柜內相對濕度波動曲線

圖5 設定溫度為6℃時酒柜內相對濕度波動曲線

圖6 設定溫度為16℃時酒柜內相對濕度波動曲線

從圖2溫度波動曲線以及圖3和圖4的濕度波動曲線中可以發現酒柜內溫度與濕度變化相對于壓縮機的啟停都有一定的滯后性，壓縮機開機后濕度開始下降，壓縮機停機濕度逐漸增大，壓縮機的啟停周期為 25～28分鐘，設定溫度越高，壓縮機的相對停機時間越長，壓縮機的開停機比越小，相對濕度越大。

然后，通過安裝一個吸氣節流閥，在提高蒸發溫度以后，在設定溫度6℃和16℃時，分別對酒柜進行濕度測試，得到如圖5，圖6所示的測試結果。

通過圖3和圖5的對比、圖4和圖6的對比，可以發現，在同樣的設定溫度下，通過提高蒸發溫度，柜內上中下不同部位的濕度波動有了大的改善。大多數濕度數據位于（60～80）%之間?；緷M足了要求。同時比較圖5和圖6，發現柜內不同部位的相對濕度都隨著設定溫度的增加而增加。

4 結論

根據實驗結果及分析可得出結論：

（1） 酒柜內溫度場較為均勻，而酒柜上部相對濕度小于下部相對濕度；

（2） 酒柜內溫度與濕度變化相對于壓縮機的啟停都有一定的滯后性；

（3） 壓縮機開機濕度開始下降，壓縮機停機濕度逐漸增大，壓縮機的啟停周期為（25-28）分鐘，設定溫度越高，壓縮機的相對停機時間越長，壓縮機的開停機比越小，相對濕度越大；

（4） 在同樣的設定溫度下，通過提高蒸發溫度，可以減小酒柜內的濕度波動，并使酒柜內濕度控制在（60～80）%之間。

改進方案：

（1） 采用中高背壓壓縮機，提高蒸發溫度，使箱內的水分盡可能少的凝結到蒸發器上，達到保濕的目的；

（2） 在箱內增加一個接水盒或在內膽上吸附一個凹槽用于存水，然后在這個水盒或凹槽下面布上加熱絲或加熱管，增加水的溫度以利于蒸發；

（3） 改變風路結構，增大風扇的功率，提高對流速度，或者改變風向，啟停時間控制點和控制參數變化，使得啟停時間更短；

（4） 箱內增加一個小型的加濕器。

[1]張立志.加濕技術[M]. 北京∶化學工業出版社, 2005.

[2]趙山鋒,丁云飛,周孝清. 室內熱舒適評價及酒柜系統控制模式探討[J]. 建筑熱能通風酒柜, 2008, 27（2）∶29-31.

[3]劉曉華,李震,江億等. 溫濕度獨立控制酒柜系統[M].北京∶中國建筑工業出版社,2006.

[4]李震,江億等. 電極加濕酒柜及熱濕獨立處理酒柜系統[J]. 暖通空調, 2003,33（6）∶26-33.

[5]王傳林,鄔志敏等. 冰箱實驗室的溫濕度模糊控制系統應用研究[J]. 上海理工大學學報, 24（4）∶341-344.

[6]O.Laguerre, S.Benamara, D.Flick. Numerical simulation of simultaneous heat and moisture transfer in a domestic refrigerator [J]. International journal of refrigeration,2010, Vol 33 （7）∶1-9.

[7]J. Robinson, The Oxford Companion to Wine [M].London∶ Oxford University Press, 2006.

Analysis and Experimental Research on Humidity in a Wine Cabinet

ZHAO Jian-fang﹡1,2, CHEN Xi1, XIA Yu-dong1
（1-Institute of Refrigeration, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;2-Qingdao Haier Special Icebox CO. LTD., Qindao 266001, China）

The lastest technology of humidification in a wine cabinet was detailedly introduced in this paper. The humidity test was conducted in a wine cabinet. The test results showed that the evaporator temperature had an important influence on humidity in the wine carbinet. According to the test data, some good methods to decrease humidity fluctuation were put forward.

wine cabinet; humidity; temperature; humidification

*趙建芳（1973-）：男，高級工程師，工程碩士在讀，研究方向：酒柜，冷柜等，Email：chenxistudy@163.com。聯系地址：上海市軍工路516號上海理工大學制冷技術研究所（200093）。聯系電話：021-55275542。

上海市教育委員會科研創新項目資助（10YZ96）；上海市教育委員會重點學科建設項目（J50502）.