嵌入式冰箱外表面防凝露的泡層厚度設計

芮群娜 郭 策 張 鋒

（惠而浦（中國）股份有限公司 合肥 231283）

引言

隨著人們生活品味的提高，消費者們對家庭居住環境的協調性以及對空間的最大利用率的高要求下，嵌入式冰箱開始走進消費者的視野，其實現了冰箱與家用櫥柜的一體化，給消費者帶來了更加美觀舒適的居住體驗，并在節省空間的同時也滿足了日常冰箱的使用需求。

嵌入式冰箱起源于歐洲，為了更好的實現廚電一體化，歐洲的設計師們將家用廚房電器與櫥柜按照其形狀、尺寸、使用要求進行合理的布局，以此來滿足消費者的需求。在中國，隨著80、90年代成為消費主體，更好、更便捷的產品及健康的烹飪習慣,特別是對家居的審美的提高,讓這些群體越來越多的選擇嵌入式冰箱。嵌入式冰箱與家用普通冰箱最大的區別就是嵌入式冰箱需要整體嵌入在柜體中，這就意味著嵌入式冰箱對使用環境的要求更加的嚴格。而中國與歐洲國家的生活環境存在一定的差異，尤其是居住的環境溫度、濕度存在很大的差別，對用戶來說，更直觀的凝露問題則會成為直擊消費者的痛點。本文將結合中國嵌入式冰箱的實際使用環境以及現有產品的測試數據，尋求最優的嵌入式冰箱的泡層厚度設計方案。

1 我國環境及凝露標準現狀

我國年平均相對濕度多在40～80 %之間。自山東半島東部起，往西南經秦嶺、川西山地至青藏高原東南的喜馬拉雅山南坡一線之東南，并包括東北山地，年平均相對濕度大于70 %，其中東南沿海、滇南和江南丘陵部分地區、川黔部分地區的相對濕度大于80 %，海南島瓊中及云南河口高達86 %。以安徽合肥一家庭廚房在6月份的溫濕度為例，如圖1，通過一周的溫濕度數據采集，可以看出，一周內有50 %的時間濕度處在75～85 %之間，25 %的時間濕度處于75 %以下，25 %的時間處于85 %以上，7天平均溫度為28.2 ℃，平均濕度達78.5 %。在溫度處于29～30 ℃之間時，環境濕度均處在75～85 %區間，而目前我國嵌入式冰箱凝露參考的GB/T 8059要求冰箱需要滿足在32 ℃75 %濕度的環境條件不出現流水狀凝露的現象為合格標準，為滿足實際需要，各大企業已經制定本企業的企業標準，多數企業將標準制定為滿足32 ℃85 %濕度的環境條件下不發生珠狀凝露為合格標準。

圖1 安徽合肥6月份某家庭廚房溫濕度變化

因嵌入式冰箱安裝于櫥柜中，使用環境比較復雜，通過熱力計算并不能得到精確的所需的冰箱的發泡層厚度，本文將依據我國的實際氣候結合32 ℃85 %濕度的實際測試情況，給出嵌入式冰箱主要發泡層厚度的建議設計數據。

2 嵌入式冰箱外表面防凝露的泡層厚度設計

2.1 嵌入式冰箱外表面凝露因素

對于常規非嵌入式式冰箱來說，如果箱體的外表面溫度低于露點溫度，則會在冰箱表面發生凝露現象，因此冰箱外表面的溫度必須高于露點溫度，在達到穩定傳熱狀態后的表面溫度tw可以由下式計算：

式中：

tw—箱體外表面溫度；

t1—箱外空氣溫度；

t2—箱內空氣溫度；

α0—箱外空氣對箱體外表面的傳熱系數；

K—傳熱系數；

α1—箱內空氣對箱體外表面的傳熱系數；

δ—發泡層厚度；

λ—發泡料的熱導率。

由式（2）可以得出，在冰箱內外溫度恒定的條件下，影響冰箱的表面溫度tw主要因素主要是α0和K。其中α0與室內風速有關，風速越大，取值越大；對于嵌入式冰箱，因冰箱外表面與空氣之間增加了一層櫥柜木板及櫥柜門的阻擋，故風速會大幅度降低，對應的α0值將會變小，且對于不同規格型號的櫥柜木板，其α0值也不同，但總來說，若需要維持相同的外表面溫度，則相應的需要降低K值。由式（2）可以得出，在λ和α1不變的條件下，α0的變小的影響對K值的影響較小，若需要使降低的K值滿足需要，需要更進一步的增加發泡層的厚度λ。

故本文將結合櫥柜木板和發泡層厚度兩方面進行測試分析嵌入式冰箱泡層厚度的設計。

2.2 嵌入式冰箱測試柜的選用

目前市場上的櫥柜基材多為實木拼接板、刨花板、實木顆粒板，密度板，櫥柜柜身及柜門樣式更為多樣化，其大多數是在刨花板和密度板基礎上，為滿足使用和裝飾的需要，進行各種工藝加工制作而成，主要有實木板、模壓板(PVC吸塑)、烤漆板、水晶板、防火板、雙飾面板。雖然材質和工藝各不相同，但是其外表面均有的一層防水膜或防水漆等防水材料，不同程度的增加了嵌入式冰箱在柜內的密閉效果，導致嵌入式冰箱的外表面與外界空氣接觸較少，從而導致凝露問題的發生的幾率增大。

在進行嵌入式冰箱測試時，GB/T 8059并未對測試測試柜的木材進行明確的解釋，導致各個廠家及測試機構的測試結果存在一定的差異，甚至可能會脫離了用戶實際使用環境，導致設計的產品并不滿足用戶的實際需求。

表1針對同一箱體兩種不同材質的測試柜的冷凍門體外表面溫度和凝露結果進行了測試對比，冷凍門體的外表面平均溫度可以相差1 ℃以上，其兩者的凝露測試結果也不同，采用有防水貼皮的密度板的柜體凝露結果為不合格，而這種材質更貼近與用戶實際使用，故在進行嵌入式冰箱凝露測試時，應選用家庭廚房常用板材及規格的木板制作的柜體進行凝露驗證。

2.3 嵌入式冰箱的泡層厚度設計

市場上的冰箱保溫層多采用硬質聚氨酯整體發泡技術，隨著各廠家的MDI（黑料，異氰酸酯）和聚醚多元醇（白料）以及催化劑和發泡劑品牌性能、配方的不同，保溫層的熱導率也不盡相同。因同一內容積制成不同發泡層厚度的箱體所需的人力、物力較大，故選取市場上幾款在售的嵌入式冰箱進行不同發泡層厚度的凝露測試，從而取得發泡層厚度設計范圍，為嵌入式冰箱設計提供參考依據。

抽取市場上4個品牌共計10款嵌入式冰箱進行凝露測試，測試條件為環境溫度32 ℃，濕度為85 %，測試柜選用表1中第二種材質密度板制作。由表2測試數據可以得出，冷藏間室的發泡層厚度需要滿足41 mm以上，冷凍間室的發泡層厚度需要滿足72 mm以上才能避免凝露的發生。由于櫥柜的局限性，嵌入式冰箱自身深度尺寸較普通冰箱要小的多，為了提高冰箱的容積率，可以在冰箱保溫層中增加導熱系數更小的真空絕熱板（簡稱VIP板）來適當減小發泡層的厚度，但是由于VIP板的成本較高，故在實際設計時需要權衡冰箱各方面要求綜合考慮。

表1 不同櫥柜木板材質凝露測試結果

表2 各品牌嵌入式風冷冰箱外表面凝露測試結果

3 結論

本文通過不同的測試條件對嵌入式冰箱的凝露進行測試對比，得出在嵌入式冰箱開發階段凝露測試條件應更接近用戶使用條件，包括提高測試標準和使用更接近用戶實際使用櫥柜的測試柜,并通過不同發泡層厚度的多款嵌入式冰箱的凝露測試，得出參考的冷藏冷凍間室的發泡層厚度，為嵌入式冰箱設計提供了依據。