冰箱冷凍冷藏一鍵轉換設計及其性能測試

翟洪軒

（河南新飛電器有限公司 河南新鄉 453002）

冰箱冷凍冷藏一鍵轉換設計及其性能測試

翟洪軒

（河南新飛電器有限公司 河南新鄉 453002）

本文介紹了一種機械控制冷凍冷藏可轉換的電冰箱，此類電冰箱通過安裝在冷藏室內的機械開關，可實現變溫室的冷凍冷藏轉換，具有節約電能和增大冰箱冷凍冷藏容積的雙重功效。詳細敘述了該冰箱制冷循環、變溫室蒸發器粘貼及冷凍冷藏轉換的實現，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。

機械控制；一鍵轉換；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生不必要的浪費，具有冷凍冷藏轉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盤管，可以使變溫室的溫度達到-18℃以下，成為三星級冷凍室［2］。同時，在輔助蒸發盤管上安裝電磁閥，在夏季過后將電磁閥關閉。此時，變溫室平均溫度在0～5℃以內，可作為標準冷藏室。

2 設計方案

本設計方案主要目的是增加冷凍冷藏容積和降低不必要能耗。設計采用的制冷系統在分子篩后設置一個使用機械控制開停的電磁閥。電磁閥開關安裝在冷藏室側面。制冷系統循環示意圖如圖1所示，機械開關關閉時，制冷劑通過毛細管1、冷凍室蒸發器、變溫室蒸發器1和冷藏室蒸發器，即第一制冷回路。機械開關打開時，制冷劑同時通過毛細管1、冷凍室蒸發器、

變溫室蒸發器1、冷藏室蒸發器，以及毛細管2、變溫室蒸發器2。兩回路中的制冷劑在蒸發制冷后通過三通接頭匯合于冰箱壓縮機低壓吸氣管路［3］。在冷藏需求大時，關閉電磁閥，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，會產生凝結水，需在變溫室設置一排水管接口。

圖1 制冷系統循環示意圖

圖2 冰箱電器原理示意圖

圖3 25℃制冷性能測試數據

此制冷系統第一回路制冷劑流向為從壓縮機排氣管經過防露管、冷凝器、毛細管1、冷凍蒸發器、變溫蒸發器1和冷藏蒸發器，變溫室蒸發器1粘貼在變溫室的左右兩側面。在對此變溫蒸發器進行試驗后，確定了其蒸發面積，使得它所提供冷量能夠實現變溫室溫度在冷藏溫度要求范圍內。此制冷系統第二回路通過毛細管2、變溫室蒸發器2，變溫室蒸發器2分別粘貼在變溫室頂面、底面和后背。經過試驗測定，確定了制冷系統第二回路的蒸發面積，確保它提供足夠多的冷量，能夠實現電磁閥打開時，變溫室做冷凍室的溫度要求。

為了控制所設計冰箱的能耗，本設計采用機械開關控制電磁閥的開停。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

根據第二節所述設計方案，以BC D-230MGH冰箱為試驗對象，按照GB/T 8059所規定試驗條件進行了如下測試。

3.1 25℃耗電量測試

此項試驗內容測試BCD-230MGH冰箱在穩定運行狀態下24小時的耗電量，環境溫度選擇為25℃。測試時，變溫室調為冷藏檔［5］。冷凍室內放入M包，冷藏室和變溫室內懸掛銅質圓柱。測試內容為檢測冷藏室和變溫室內平均溫度保持在0～5℃內，以及冷凍室內M包最高溫度在-18℃以下時冰箱穩定運行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

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

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

圖4 10℃儲溫測試結果

圖5 38℃儲溫測試結果

圖6 10℃儲溫測試結果

3.3 10℃冷凍冷藏溫度測試

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

3.4 小批抽檢溫度測試

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

4 數據與分析

4.1 耗電量測試結果與分析

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

從圖3中可以看出，在環境溫度為25℃和電磁閥關閉時，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規定之內。

圖7 38℃儲溫測試結果

圖8 抽檢測試溫度圖

4.2 10℃、38℃冷凍冷藏溫度測試數據與分析

在將實驗室環溫調節為10℃和38℃后，對BCD-230MGH冰箱在電磁閥打開和關閉兩種條件下進行了儲藏溫度測試。其結果如圖4、5、6、7所示。

圖4和圖5是在電磁閥打開時，環境溫度分別為10℃和38℃時的測試結果。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，符合國標規定溫度。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，符合國標規定溫度。

圖6和圖7是在電磁閥關閉時，環境溫度分別為10℃和38℃時的測試結果。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，符合國標規定，冷凍室最高溫度在-20℃以下，符合國標規定溫度。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，符合國標規定，冷凍室最高溫度在-20℃以下，符合國標規定溫度。

4.3 環溫實測溫度測試數據與分析

為進一步確定BCD-230MGH冰箱在實際生產中的制冷性能，我們在生產現場抽檢了20臺此類冰箱進行了制冷性能檢驗。主要檢驗指標是在電磁閥打開時冰箱變溫室和冷凍室的降溫速率。檢驗是在環境溫度為廠房測試室溫度下進行，測試結果如圖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行了一段時間的預通電。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定。

5 結論

耗電量試驗和儲溫試驗表明所設計冷凍冷藏可轉換式冰箱BCD-230MGH達到了國標的要求。在10℃、25℃和38℃的環境溫度下，電磁閥分別打開和關閉時，其制冷性能均符合國標規定。經抽檢測溫試驗檢驗后發現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。經過一系列的試驗和檢驗之后，可以得出所設計的冷凍冷藏可轉換式冰箱BCD-230MGH實現了設計目標。

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

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

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

[4] 李成武. 科龍BCD-237AK系統冰箱節能技術研究. 制冷. 2002, 4:57-61.

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

[6] 奚永新, 鄭建軍等. 多點制冷性能檢測系統的設計及應用. 工程設計學報. 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