陈列冷柜玻璃门表面结露问题的试验研究

龙建佑 胡勇军 李锡宇 黎观龙

(1 顺德职业技术学院机电工程系 佛山 528333；2 东莞明晖不锈钢厨具有限公司 东莞 523656)

透明的玻璃陈列冷柜为顾客挑选食品提供了方便，使速冻食品增加了销量，带动了相关产业的发展。但现有的玻璃冷冻陈列冷柜，柜内的温度低于0℃，柜外环境温度在32℃、 湿度在80%以上时，柜外中空玻璃表面仍将会凝结水雾，失去透明陈列效果。GB/T21001.1-2007[1]与GB/T21000.1-2007[2](商用冷藏柜)均要求冷藏陈列柜和商用冷藏柜，应采取有效的方法防止在陈列冷柜及其部件的冷表面结露，以避免对制冷系统的运行或控制造成不利影响。

为解决玻璃展示冷柜玻璃表面结露问题，目前主要采取的技术措施包括[3]：1)采用轴流风机将冷凝热在冷柜底部经风板阻挡到玻璃下，向上无规则扰流加热玻璃，此方法虽能防止下方局部玻璃结雾，但送风阻力大，噪音大，增加了风机电机负荷, 在湿度大的环境中, 玻璃仍会凝结水雾；2)增加low－e膜可以增加玻璃整体K值，提高玻璃表面温度，使其高于露点温度，从而避免结露。

以上方法虽然能一定程度上改善玻璃表面结露问题，但总体效果仍然不理想。这里采用双层发热导热膜玻璃门(在不耐高温的透明介质材料的表面复合一层透明导电发热膜，再在该膜的上面覆盖一层透明绝缘膜，在透明导电发热膜的边缘部位制成两个条形电极，通过导线电极和电源，透明导电发热膜就会发热，调节电压可控制玻璃表面的温度)来解决冷柜玻璃门表面结露的问题，并与普通双层充氩气涂层玻璃门冷柜进行了性能比较，研究结果能为玻璃展示冷柜玻璃门防凝露设计提供参考。

1 结露条件与影响因数分析

1.1 玻璃门表面结露条件

处在干球温度为T1、相对湿度为φ环境工况下的双层玻璃门冷柜，柜内温度为T2(T2＜T1)，双层玻璃门内、外表面温度分别为Tw2和Tw1，双层玻璃门冷柜柜门内外温度分布如图1所示。

如果要在玻璃门外表面上结露，必须满足以下条件：玻璃门外表面温度Tw1必须低于环境工况露点温度Td，即：Tw1＜Td。环境工况露点温度可由环境工况干球温度T1和相对湿度φ换算得到。当环境工况干球温度T越高，或者相对湿度φ越高，环境工况露点Td就越高，也就越容易结露。由干球温度T和相对湿度φ计算露点温度Td并没有简单公式，但可查焓湿图或用h-d软件计算。

图1 双层玻璃门冷柜柜门内外温度分布示意图Fig.1 Temperature distribution of display refrigerator

1.2 玻璃门表面结露影响因数分析

图2 干球温度和相对湿度变化对环境工况露点的影响Fig.2 Effects of Dry-bulb temperature and relative humidity on dew point

环境干球温度和相对湿度变化对环境工况露点的影响如图2所示。干球温度为T1、相对湿度为φ2的环境工况A对应的露点温度Td1，比干球温度同样为T1、但相对湿度为φ1(φ1＞φ2)的环境工况B对应的露点温度Td2低；干球温度为T1、相对湿度为φ2的环境工况A对应的露点温度Td1，比相对湿度同样为φ2、干球温度为T2(T2＞T1)的环境工况C对应的露点温度Td3低。即：干球温度一定时相对湿度越高，或者相对湿度一定时干球温度越高，露点温度就越高，也就越容易结露。

玻璃门外表面温度Tw1主要受柜内温度Tw2和玻璃门本身的隔热性能决定，显然柜内温度T2越低、或者玻璃门隔热性能越差，都将导致玻璃门外表面温度Tw1降低温度，可能使得Tw1＜Td，即产生结露现象。

2 陈列冷柜玻璃表面结露问题的试验研究

这里采用双层发热导热膜玻璃做为不锈钢陈列冷柜玻璃门，并对不锈钢陈列冷柜玻璃表面结露问题进行了试验研究。试验在顺德职业技术学院与广东省产品质量监督检验中心各共建的广东省制冷产品检测中心国家标准电冰箱性能试验室进行，玻璃门表面结露情况采用观察法获得。

2.1 保持双层发热导热膜玻璃门和普通双层充氩气涂层玻璃门表面不结露柜内所能降到的最低温度研究

环境工况T=25℃/φ=75%(对应露点20.12℃)，柜内设定温度-22℃，柜内从15℃开始降温，测试保持玻璃门表面不结露柜内所能降到的最低温度。试验测试结果如图3及图4所示。

图3 双层发热导热膜玻璃冷柜降温试验曲线Fig.3 Temperature curves of display refrigerator using dual deck glass with heating and conductive fi lm

图4普通双层充氩气涂层玻璃冷柜降温试验曲线Fig.4 Temperature curves of display refrigerator using common dual deck glass with argon fi lled

双层发热导热膜玻璃门冷柜柜内从15℃降低到-22℃的过程中，除不锈钢门框及门框周围玻璃小范围有结露外，玻璃门其余部分始终可以维持良好的不结露状态。而普通双层充氩气涂层玻璃门冷柜柜内从15℃降低到-22℃的过程中，大约运行到10分钟时，玻璃门外表明温度就降到了环境露点以下，开始结露，失去了玻璃门的透明展示效果。

由于双层发热导热膜玻璃的加热作用，在试验条件范围内，玻璃外表面温度始终高于环境温度，使得玻璃门始终可以维持良好的不结露状态。由于不锈钢门框的冷桥作用，导致不锈钢门框及门框周围玻璃温度低于环境工况对应的露点温度，使得不锈钢门框及门框周围玻璃小范围有结露。因此，只要改进门框结构，双层发热导热膜玻璃门冷柜就有很好的防露效果。

2.2 双层发热导热膜玻璃冷柜玻璃门表面结露工况研究

双层发热导热膜玻璃，柜内设定温度-22℃，其双层发热导热膜玻璃表面结露工况如图5所示。

图5 双层发热导热膜玻璃冷柜玻璃表面结露工况Fig.5 Condensation conditions of display refrigerator using dual deck glass with heating and conductive fi lm

双层发热导热膜玻璃冷柜，柜内达到温度-22℃时，在环境干球温度分别为25℃及35℃的情况下，其玻璃门结露的的最高环境相对湿度可高达到93%及84%，说明采用双层发热导热膜玻璃做冷柜玻璃门具有很好的防露效果。

2.3 双层发热导热膜玻璃与普通双层充氩气涂层玻璃冷柜耗电量对比

图6 冷柜柜内降温曲线Fig.6 Temperature curves of display refrigerator

图7 冷柜柜内耗电量曲线Fig.7 Energy consumption curves of display refrigerator

环境工况T=30℃，φ=60%，柜内设定温度为2℃，柜内25℃开始测试，直到2℃停止测试，采用双层发热导热膜玻璃与普通双层充氩气涂层玻璃两种冷柜柜内温度与耗电量曲线如图6及图7所示。

柜内温度从25℃降低到2℃，采用普通双层充氩气涂层玻璃门和采用双层发热导热膜玻璃门冷柜，用时分别为45min和50min，耗电分别为300W.h和400W.h。耗电的增加一方面是因为双层发热导热膜玻璃门温度升高导致玻璃门内表面向柜内传递的热量增加，从而使柜内同样温度降需要的压缩机运行时间增加，另一方面是双层发热导热膜玻璃(功率30W)本身需要消耗电能。

3 结论

双层发热导热膜玻璃具有良好的防露性能，采用双层发热导热膜玻璃做不锈钢陈列冷柜玻璃门时，还需解决不锈钢门框部分的防露问题。不锈钢门框是整个冷柜箱体保温最薄弱环节，需要通过不锈钢门框防冷桥设计和改进门封设计加以解决。

由于采用双层发热导热膜玻璃，柜门温度升高导致玻璃门内表面向柜内传递热量增加，同时双层发热导热膜玻璃本身需要消耗功率30W，因此采用双层发热导热膜玻璃门比采用双层充氩气涂层玻璃门柜内达到设定温度用时增加、耗电增加。

[1]全国制冷标准化技术委员会. GB/T21001.1-2007, 冷藏陈列柜[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.

[2]全国制冷标准化技术委员会. GB/T21000.1-2007，商用冷藏柜[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.

[3]李平.无雾系列玻璃冷柜[J].技术与市场, 2003,25(5):19-20. (Li Ping. Series of glass refrigerator without fog[J]. Journal of Technology and Market, 2003,25(5):19-20.)