飲水機及其制冷裝置研究

李志輝

摘要：飲水機的發展與現代生活要求息息相關。桶裝水存在衛生、便利等特點，便于快速解決引水需求。飲水機與桶裝水相互關聯，除了普遍的制熱飲水機，制冷飲水機也悄然被應用在許多家庭以及單位中。本文針對制冷飲水機的制冷裝置進行研究，對其類型進行分析，闡明優缺點，并對其應用展開討論。

關鍵詞：制冷裝置；制冷飲水機；創新應用

制冷型飲水機中的水溫溫度，通常情況下皆為5℃到15℃之間。冰箱原理壓縮機制冷飲水機在制冷系統上，是通過一個管道對兩個蒸發機進行串聯，而控制系統則是溫冷水溫度控制器構成，由此造成，蒸發器溫度達到溫度設定要求，壓縮機雖然停止運行，但冷媒仍在整體系統貫穿流通，造成一定的浪費。半導體制冷制冷則是通過對制冷管路與蒸發器相并聯，而蒸發器的冷媒流動，對電磁閥進行通斷以后，實現冷媒在區域內進行流通的開關控制[2]。制冷飲水機需要更適應于飲水機本身的功能性，由此，便需要與傳統壓縮機制冷進行區別，從而降低使用功耗，并解決制冷劑造成泄漏的問題等。

一、壓縮機制冷飲水機特點及存在問題

1、壓縮機制冷飲水機

壓縮機類型的飲水機，在制冷原理和冰箱幾乎相同，只是蒸發器環繞在不銹鋼水箱的壁外，能夠將熱量進行吸收，從而達成降溫的目標，制冷約達3L，功率則在75W到110W。壓縮制冷類型的飲水機優勢在于幾乎不受環境溫度的影響，長時間能夠將水溫控制在3℃到10℃，且連續性的低溫出水量較大，家用冰箱中的制冷多是應用該類方式制冷。但其也存在著體積過大，成本較為高昂。在壓縮機制冷應用中，優點在于制冷水量較大、制冷效率較高、可靠性強。不過，因其性能優越，在售價而言相對也更昂貴，更適用于人數較多的單位及家庭使用。

2、壓縮機制冷存在問題

壓縮機制冷飲水機工作的過程中，因其蒸發其串聯組合，沒有相應的電磁閥進行開關控制，因此較半導體制冷中配置上要求更高。壓縮機制冷飲水機的蒸發器串聯組合，在兩個蒸發器制冷程度不能均分的情況下，制冷控制較為薄弱，就會造成飲水機的水罐或冷藏室中出現溫度過低的現象。比如在蒸發器體積較大的情況下，飲水機整體溫度也較容易達成設定溫度。然而由于冷水罐中的溫度還沒達到設定溫度，因此整體飲水機的溫度仍會持續下降，由此造成飲水機出現問題。除此之外，應對制冷要求較高，從而將冷罐中的蒸發器體積配置過大，使得大部分的冷媒在蒸發器中被蒸發，其余冷媒對制冷飲水機的其他制冷活動無法保障。比如在冰箱型飲水機中，飲水機還擁有冰箱系統，但由于冷罐制冷要求過高，導致流入冰箱蒸發器的冷媒過少，冰箱制冷效果較差。長時間運行還會將冷罐的出水口封堵，產生冰堵現象。

二、半導體制冷飲水機原理及優勢

1、半導體制冷特點

制冷飲水機的制冷應用不同主要是制冷方式存在著多樣性。在飲水機中應用半導體制冷，被稱為電子制冷飲水機，運用芯片進行制冷。該類型的飲水機運行過程中，優點在于應用成本較低、自動化程度較高、無環境污染、功耗相對更低。但該類型飲水機也存在著較為致命的缺陷。芯片制冷裝置的應用，缺陷在于供應量較少，制冷效率較低，在應用過程中，較為適用于人數較少的單位以及家庭等。但通過創新，已經達成較為有效的應用，一定程度解決制冷效率低下的問題。

2、半導體制冷原理

半導體制冷又被稱為溫差制冷原理，也是基于半導體材料銻化鉍，將材料進行N型P型熱電偶的處理，并且使用模塊的方法，構成半導體制冷裝置。N型材料中存在多余的電子，因此由負溫差的電勢。而P型材料因本身電子不足，所以存在正溫差的電勢。電子經過P型材料，過節點進入N型材料時，能量就會因此增加，增加能量便是節點消耗的總能量。電子從N型材料經過結點來到P型材料中，便會使得結點的溫度升高。

3、半導體飲水機系統冷熱運行方式

其運行方式是在制冷系統啟動時，交流電壓通過電源對變壓器進行降壓以及整流二極管，進行電容濾波以及全波整流以后，將直流電壓進行輸出，從而使得半導體制冷組件開始運行，進行風機排風以及制冷。不過，因直冷式冷熱飲水機并沒有自動溫控，所以制冷系統開始運行后，制冷指示燈常亮。制熱原理則是加熱系統運行以后，指示燈點亮，電熱管開始加熱，熱罐內的水開始逐漸升溫。當溫度達到溫控要求后，便會自動將加熱電源切斷，加熱指示燈便熄滅，電熱管也會逐漸降溫。當溫度降低到設定低溫溫度以后，便會再次接通電源。該加熱系統循環往復，能夠使得水溫一直被控制在85℃到95℃之間。

三、半導體制冷飲水機裝置

現如今應用的大多數制冷飲水機，海外一直有飲用冷水的習慣，主要是壓縮制冷飲水機為主；國內大家飲水習慣不接受太冷的水，故還是半導體制冷為主。在上文中對其描述便是與冰箱制冷相似，只是蒸發器變成外置，與不銹鋼冷罐的表面貼靠，從而實現制冷目的。雖然其制冷效果好、制冷量大，但其在進行運行的過程中，還存在著功耗較大以及噪音較大，而且制冷劑容易發生泄漏，從而使的制冷效果受到影響，對于環境也存在一定程度的污染。半導體制冷中，冷罐的底部有整體應用的50%半導體制冷器件，制冷器件的一端與冷罐底部壁緊貼著，而另一端則與散熱片緊貼。半導體制冷器件電源輸入端與飲水機電源相互連接。

1、半導體制冷飲水機概念

飲水機創新發展過程中，致力于解決儲水罐以及冷罐一體飲水機，壓縮機和其他附屬裝置使得飲水機在體積上加大，且壓縮機在進行使用的過程中，電能消耗過大，噪音較大以及制冷劑泄漏導致的環境污染以及制冷效果差等缺點。在新型制冷飲水機的應用過程中，使用的半導體制冷片形式，使得壓縮制冷方式被替代。對壓縮機以及蒸發器和冷凝器裝置進行了剔除，其管線也被去掉，在體積上極大的被縮減。因此，壓縮機的功耗以及噪音、制冷劑方面問題也迎刃而解。

2、半導體飲水機制冷具體配置

該創新制冷飲水機在裝置中包含有冷罐；儲水罐；分水板；保溫層；溫控層；溫出水管；冷出水管；金屬儲水罐；金屬冷水罐，裝置共同組成制冷飲水機。飲水機內部為互通的空腔，半導體制冷片貼靠冷罐底部，另一端則貼靠散熱片。在半導體制冷片的電源輸入端和飲水機電源相互連接。散熱片能夠使用粘膠或者鉚釘、螺釘等在冷罐底部進行固定。冷出水管貫穿冷罐側壁，溫出水管則慣出儲水罐側壁。為了使得兩種溫度的水能夠互相分離，將分水板經過周緣突起在儲水罐壁上固定。儲水罐上部間有聰明座。散熱片效能最優化措施，對散熱片進行小型電扇的裝置。除此之外，冷罐周圍，加裝了保溫層，從而使得冷罐不會因為熱交換條件，從而使冷罐在升溫的過程過快。該飲水機在工作過程中，電源開啟半導體制冷片開始工作，并將冷量在經過金屬冷水罐傳輸至冷罐，由此使得冷罐中的水溫度降低，運用溫控器對飲水機的制冷系統進行開關控制，使其水溫在設定溫度內。

結束語

現如今科技不斷發展，滿足社會生活的各種需求，當下飲水機也能夠通過創新，在不對環境造成污染、且耗能較小的情況下，能夠完全符合我國可持續發展的理念，環保節能。壓縮機制冷方式效率高，但其本身存在著一定的污染，因此，創新半導體制冷方式，能夠更為適用于當下社會生活。

參考文獻

[1]佚名. 冰箱型飲水機制冷系統設計要點[J]. 科技經濟導刊， 2018， v.26；No.649（23）：42-43.

[2]金碩， 馮錦新， 黃江常，等. 新型節能型太陽能半導體制冷制熱機構的探究[J]. 制冷， 2017， 36（4）：12-17.

（作者單位：佛山市順德區美的飲水機制造有限公司）