真空隔熱板在冰箱中的應用研究

謝玉兵+方旭紅

【摘 要】箱體隔熱板的隔熱保溫性能直接影響到電冰箱的能耗及使用效果，傳統的聚氨酯隔熱層導熱系數已經逼近理論上線，無法滿足當前人們對電冰箱的使用及環保需求，因此，采用真空隔板（VIP）構造電冰箱，已經成為當前冰箱制造企業的主要發展方向。論文主要以真空隔熱板結構概況為切入點，對真空隔熱板在冰箱中的應用進行了分析和研究，旨在為真空隔熱板在冰箱制造中的應用提供參考。

【Abstract】The thermal insulation performance of the box insulation board directly affects the energy consumption and the using effect of the refrigerator. The traditional thermal conductivity of the polyurethane insulation layer has been approached on the theoretical line， which can not meet the current demand for refrigerators and environmental protection. Therefore， the use of vacuum partition board （VIP） structure of the refrigerator， has become the main development direction of refrigerator manufacturers. In this paper taking， the vacuum insulation board structure as the starting point， the application of vacuum insulation board in the refrigerator was analyzed and studied， in order to provide referonce to the application of vacuum insulation board in the refrigerator manufacturing.

【關鍵詞】真空隔熱板；冰箱；應用

【Keywords】vacuum insulation board； refrigerator； application

【中圖分類號】TM925.21 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）09-0141-02

1 引言

真空絕熱板（英文全稱VacuumInsulationPanel，簡稱VIP）具備成本低廉、操作簡單、隔熱保溫性優良等特點，因此在冰箱生產中得到了廣泛應用，并收獲了理想的市場效果[1]。

2 真空隔熱板結構概況

真空隔熱板主要由高透氣性牛皮紙袋、吸附劑、鋁膜鍍層塑料薄片型容器以及特殊粉末（比如珠光砂）構成，其剖面結構見圖1。真空隔熱板的外層主要是鋁膜鍍層的塑料袋，內層則是具備良好透氣性的包裝袋，包裝袋內含有特殊粉末。其中，粉末主要是在袋體中空氣被抽出后，在真空狀態下發揮絕熱作用；而牛皮紙袋中所盛裝的粉末必須確保其具備良好透氣性，從而在內部粉末所蘊含氣體抽出后，粉末不會出現飛散現象；而吸附劑則用于對袋中所包含的剩余空氣以及其他類型氣體進行吸附，從而確保袋體內部具備良好的真空性能和絕熱性能；鋁膜鍍層的塑料薄片容器則主要包括熱固溶層、隔氣層以及表層等新型復合材料構成，從而發揮熱容封壓和反輻射等方面的作用。此外，真空隔熱板當中剩余的殘留氣體壓力必須在[1.36，136]Pa的區間范圍內，以此確保特殊粉末在內外壓力差壓縮作用下形成平板層，發揮理想的隔熱保溫功效。

3 真空隔熱板在冰箱中的應用分析

3.1 傳熱分析

根據實驗得出，真空隔熱板的導熱系數在[0.0047，0.007]W/m°K的區間范圍內，其絕熱性能是聚氨酯隔熱層的3～4倍。這是因為二者具備不同的隔熱機理，VIP的傳熱系數由粉末的輻射、氣體、接觸熱傳導以及粉末容積比所決定，所以通過對真空空間進行多孔絕熱材料的填充作業能夠有效縮短空間間壁之間的距離，縮小真空度，從而使氣體分子平均自由程高于粉末間距，以此降低空氣熱傳導作用。同時，由于氣體多被粉末平板層分隔在無數的微小空間內，相對而言，VIP內的流傳熱量較低，在氣孔直徑低于4mm時，氣體對箱體的流傳熱量可忽略不計。與此同時，間壁空間中的粉末能夠有效增強輻射散射及反射作用，從而降低輻射熱流，以此提高箱體的保溫性能。因此，相較于當前箱體使用的聚氨酯隔熱層，VIP具備更加優越的隔熱保溫功效。

3.2 仿真分析

冰箱的隔熱能力和冰箱耗能關系密切，因此，需要對現有冰箱耗能及具體的保溫結構進行分析和研究，得出冰箱在隔熱保溫方面的薄弱事項，并在此基礎上實行VIP增設作業，從而在提升箱體保溫功效的同時，最大限度地降低制造成本。經過仿真分析后發現，多門冰箱的冷凍室兩側區域的冷量處于最高值，次之為冷凍室的背部及門體區域。由于箱體兩側與外界環境的直接接觸面最大，因此箱體漏熱主要由兩側區域隔熱板引發，這就需要加強箱體兩側隔熱板的保溫能力，從而提升冰箱整體的保溫性能。經過仿真分析發現，對箱體兩側增設1250×450×10mm的VIP能夠有效改善冰箱整體熱通量，較原來下降5個百分點，從而提高冰箱保溫性能。

3.3 實驗分析

3.3.1 VIP裝配方案

VIP安裝具有許多裝配方式，針對小尺寸VIP安裝，可借助支撐卡使VIP固定在冰箱側板區域，在對冰箱實施發泡安裝后，VIP即處于發泡層中間地帶，此種專配方法能夠避免VIP遭到外力破壞，從而保障VIP的保溫功效。然而此種裝配方法僅適用于小尺寸VIP，在應用此法對大尺寸規格的VIP實施支撐作業時，極易發生因發泡不均勻或流動不到位所導致的空泡質量問題。考慮到多門冰箱采用的VIP多為較大的1250×450×10mm規格尺寸，這就需要對VIP實施粘接作業。在具體的裝配過程中，首先必須對VIP進行熱熔噴膠工作，然后再將其與冰箱側板進行粘貼，最后實施壓合作業。在完成冰箱內膽裝配后再實施發泡工序，即可完成箱體制作。endprint

3.3.2 熱負荷試驗

借助反向熱負載操作能夠對箱體的保溫能力進行檢驗，從而確保冰箱的保溫功效滿足預設標準。在進行該項試驗時，必須保證恒溫條件，然后在箱體內部安置一個可對發熱功率進行調節的熱源，在接通電源后，通過熱源對冰箱發熱功率進行調節，從而使箱體內部溫度維持在固定溫度處，保證冰箱內外形成穩定不變的溫差，則箱體內部熱源的實時發熱功率即為該溫差環境下冰箱的熱負載功率，之后再對不同內外溫差環境下對兩種箱體進行比較，即可確定兩種箱體保溫性能的優劣性。根據本試驗方案對箱體實施熱負載檢測，由結果可知，對于VIP冰箱而言，其冷藏及冷凍箱體的實際保溫能力得到了有效提高，具體的試驗結果見表1。

4 真空隔熱板在冰箱中的應用要點

4.1 應用方式

VIP在冰箱制造中主要有兩種應用途徑，一種是在不改變箱體內部結構及整體設計的基礎上，在箱體及門體區域發揮降耗節能功效；另一種是在確保冰箱能耗恒定不變的前提條件下，對箱體容積實施擴大處理，從而達到降低箱體單位容積耗電量的節能目的。然而從實際操作角度而言，后者需要對箱體的內部管路和內膽進行大規模改造，制造成本較高，因此多采用第一項改造方案。

4.3 應用部位

為了最大限度地發揮VIP隔熱效用，并且降低VIP使用尺寸，從而達到縮減成本的目的，就需要對箱體的結構進行分析和研究，然后根據研究結果找出熱通量較大的區域。由于在分析過程中發現冷凍室對箱體絕熱性能具有較高要求，因此需要在箱體兩側裝配VIP。

4.4 注意事項

冰箱的總裝及預裝過程均需要螺釘進行定位操作，因此在進行VIP的裝配作業時，必須避開螺釘，并且保證螺釘不會對VIP造成影響，從而避免因真空度遭受破壞影響保溫效果[2]。在具體的操作過程中，需要注意以下五點內容：首先，頂蓋的裝配作業必須繞開VIP位置，方能實施打孔操作；然后，將溫控器和感溫頭處的固定螺釘修改為短款，避免對VIP真空層造成破壞；最后，若對冰箱內部管路實施改造作業，則需增加VIP覆蓋率，從而降低能耗。

5 總結

綜上所述，本文主要通過真空隔熱板結構概況、真空隔熱板在冰箱中的應用分析以及應用要點這三方面內容，對真空隔熱板在冰箱中的應用進行了具體分析和研究，從而降低冰箱能耗，以此收獲理想的市場反饋，促使VIP在冰箱家電領域發揮積極作用。

【參考文獻】

【1】呂正光，張賢中，陳士發.真空隔熱板在冰箱上的應用研究[J].電器，2013（S1）：21-23.

【2】何萬國，何之栩.真空隔熱板對冰箱運行特性影響的數值分析[J].流體機械，2012，40（7）：64-66.endprint