嵌入式蒸烤箱風道系統優化研究

劉彪

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海 519000）

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，嵌入式蒸烤箱、烤爐、烤箱灶一體機等西式家電逐漸被人們所接受。作為一種通過加熱方式烹飪食物的產品，嵌入式蒸烤箱表面溫升一直是每個生產廠家需要解決的重要問題。針對這一問題，傳統上通常采用增加隔熱棉厚度、提高散熱電機功率、增加隔熱層層數等措施，往往盲目地增加了產品成本，因此為降低產品成本，提升產品核心競爭力，有必要摒棄傳統方法，對嵌入式蒸烤箱表面溫度進行控制，使之符合溫升要求。鑒于此，首先對嵌入式蒸烤箱風道系統進行對標分析，然后對現有風道系統進行優化設計，再利用虛擬仿真手段確認最優方案，最終通過實際測試驗證，確認減少相關零件后嵌入式蒸烤箱的表面溫升也能符合安規《家用和類似用途電器的安全駐立式電灶、灶臺、烤箱及類似用途器具的特殊要求》（GB 4706.22—2008）可觸及表面的溫升限值要求，實現了產品降本增效的目的。

1 嵌入式蒸烤箱風道優化思路

通過與市場上的競品進行對比評估，首先確認好初步的降本方案，然后通過模擬仿真的手段，在原產品模型的基礎上，以少改?；虮M量不改模為前提，提出新的風道系統設計方案并進行優化，得出最優方案后，再進行實際溫升摸底測試，最終通過實驗室的復測，確認降本優化后方案能夠符合嵌入式蒸烤箱表面溫升的要求，以實現產品降本增效的目的[1]。

2 風道優化具體實施方案

2.1 側隔熱板取消

原機體外常溫空氣通過散熱風機抽取，從側隔熱板與側板之間的縫隙進入機體內部，側隔熱板與側板之間的縫隙較小，這樣就對機體外常溫空氣進入機體內部造成了一定的阻滯（圖1）。

圖1 側隔熱板取消前

側隔熱板取消后，機體外的常溫空氣利用散熱風機的抽取，可以直接進入機體內部，增大了進風口的面積，提高了散熱的風量；另外，左右共2個側隔熱板在一定程度上提高了產品成本，取消側隔熱板后對產品的外觀并不造成影響（圖2），因此取消側隔熱板在一定程度上可以降低產品成本，提高產品市場競爭力，并改善產品的散熱性能。

圖2 側隔熱板取消后

2.2 第二層玻璃與裝飾框取消

原裝飾框主要用于優化整機的外觀效果，第二層玻璃主要是用于隔熱，防止蒸烤箱內膽腔體內的高溫傳遞到最外層門玻璃（圖3），給用戶帶來安全隱患。根據《家用和類似用途電器的安全駐立式電灶、灶臺、烤箱及類似用途器具的特殊要求》（GB 4706.22—2008），最外層門玻璃的表面溫升不能超過60 K。

圖3 裝飾框與第二層玻璃取消前

但加了裝飾框與第二層玻璃也帶來了一定的弊端，首先會增加門體的總體重量，縮短門鉸鏈的使用壽命，而且加了裝飾框與第二層玻璃，會占據門體組件最外層門玻璃與最內層門玻璃之間的空間，阻滯常溫空氣從下往上進入機體內部，使機體內的溫度升高[2]。

取消裝飾框后對整機的外觀并不會造成很大的影響，第二層玻璃的取消可能會導致最外層門玻璃表面溫度升高，但機體外常溫空氣從下往上進入機體更加通暢，也能帶走門體組件內部一定的熱量，取消裝飾框與第二層玻璃可以很大程度上降低產品的成本（圖4）。

圖4 裝飾框與第二層玻璃取消后

2.3 風道組件進風口的優化

內膽腔體外后部的高溫熱量經風道底板上的孔通過散熱風機抽?。▓D5），排到機體外，以減少內膽腔體外后部溫度對電子元器件的損傷。

圖5 風道組件進風口布局

原內膽腔體外后部通過風道底板的圓形孔與風道組件、散熱風機散熱。風道底板的圓形孔面積較小，不利于內膽腔體外后部的高溫散熱，因此將風道底板的圓形孔改為腰形孔，以加大風道底板散熱孔的面積（圖6）。

圖6 風道底板原圓形孔改為腰形孔

設計時腰形散熱孔面積不宜過小，也不宜過大。過小還是起不到迅速帶走內膽腔體外后部熱量的效果；過大散熱風機的散熱風量有限，內膽腔體外后部散熱的風量大了，其他地方散熱風量勢必就會減少，從而引起機體內其他位置溫度過高。腰形散熱孔面積到底多少合適，需要進一步仿真分析后才能確定[3]。

3 仿真分析

在取消側隔熱板、門組件裝飾框與第二層隔熱玻璃的前提下，將原風道底板圓形通孔連通，改為長條形腰形孔，再將長條形腰形孔向散熱風機的方向分別偏移5、8、10 mm，仿真分析各進風口與出風口風量的數據變化，結果如表1、表2所示。

表1 風道系統優化前仿真模擬分析結果

表2 風道系統優化后仿真模擬分析結果 單位：m3/h

通過仿真分析結果可以得出，將長條形腰形孔向下偏移10 mm，進風口1的風量由原來的7.948 m3/h提高到12.456 m3/h，提高率為56.7%，出風口總風量由原來的58.82 m3/h提高到59.58 m3/h，提高率為1.3%。因此，取消隔熱板、門組件裝飾框與第二層隔熱玻璃，對風道系統的總進風量與排風量并沒形成多大的影響，甚至進出風情況還稍有改善。

4 溫升測試

溫升測試按照《家用和類似用途電器的安全第1部分 通用要求》（GB 4706.1—2005）進行。通過優化原有風道系統，在撤去烤箱門第二層隔熱玻璃（從外起數）、裝飾框、左右兩個側隔熱板的前提下，新方案的溫升比優化前的溫升整體高了1～10 ℃，但對于GB 4706.22—2008標準規定的門外玻璃可觸及表面60 K的溫升要求，還有10 ℃以上的余量，如表3所示，因此優化風道系統后的降本方案，符合《家用和類似用途電器的安全駐立式電灶、灶臺、烤箱及類似用途器具的特殊要求》（GB 4706.22—2008）的規定。

表3 新方案相比于更改前溫升測試對比 單位：K

5 結語

本文通過建模仿真分析以及實驗測試數據表明，降低嵌入式蒸烤箱的表面溫升，不一定需要通過增加隔熱棉厚度、提高貫流風機功率、增加隔熱板層數等方法來實現。通過優化嵌入式蒸烤箱的風道系統，讓機體內的熱空氣利用循環風機快速抽取出去，將室溫的冷空氣順利吸取到機體內部，形成有效的冷熱空氣交替循環，也能夠很好地起到降低嵌入式蒸烤箱表面溫升的作用；而且采用這種方法，在一定程度上能夠降低產品成本，提高產品的核心競爭力。