冰箱冷冻冷藏一键转换设计及其性能测试

翟洪轩

（河南新飞电器有限公司 河南新乡 453002）

冰箱冷冻冷藏一键转换设计及其性能测试

翟洪轩

（河南新飞电器有限公司 河南新乡 453002）

本文介绍了一种机械控制冷冻冷藏可转换的电冰箱，此类电冰箱通过安装在冷藏室内的机械开关，可实现变温室的冷冻冷藏转换，具有节约电能和增大冰箱冷冻冷藏容积的双重功效。详细叙述了该冰箱制冷循环、变温室蒸发器粘贴及冷冻冷藏转换的实现，并通过试验检测了其耗电量和在两种不同制冷模式下的制冷性能，以及实际制冷性能。

机械控制；一键转换；耗电量；制冷性能

1 引言

夏季气温普遍较高，此时用户需要冰箱具有较大的冷冻空间，来冷冻储藏冷饮、肉类、制冰等。普通冰箱冷冻室空间有限，在存放了一定量的冷饮后，就不能再放入肉类等。选择具有较大冷冻空间的冰箱可以解决冷冻空间狭小的问题，但是较大的冷冻容积会造成冰箱能耗增加。夏季过后，用户不再需要冷冻饮料和制冰，这时使用具有很大冷冻能力的冰箱会产生不必要的浪费，具有冷冻冷藏转换功能的三门冰箱可以有效解决此类问题［1］。

三门冰箱和两门冰箱相比增设了一个位于冰箱中部的变温室。变温室的温度一般在0℃以下，做微冻室用。在变温室上增加辅助蒸发盘管，可以使变温室的温度达到-18℃以下，成为三星级冷冻室［2］。同时，在辅助蒸发盘管上安装电磁阀，在夏季过后将电磁阀关闭。此时，变温室平均温度在0～5℃以内，可作为标准冷藏室。

2 设计方案

本设计方案主要目的是增加冷冻冷藏容积和降低不必要能耗。设计采用的制冷系统在分子筛后设置一个使用机械控制开停的电磁阀。电磁阀开关安装在冷藏室侧面。制冷系统循环示意图如图1所示，机械开关关闭时，制冷剂通过毛细管1、冷冻室蒸发器、变温室蒸发器1和冷藏室蒸发器，即第一制冷回路。机械开关打开时，制冷剂同时通过毛细管1、冷冻室蒸发器、

变温室蒸发器1、冷藏室蒸发器，以及毛细管2、变温室蒸发器2。两回路中的制冷剂在蒸发制冷后通过三通接头汇合于冰箱压缩机低压吸气管路［3］。在冷藏需求大时，关闭电磁阀，此时变温室做冷藏室用，可满足用户冷藏需求。在冷冻需求大时，打开电磁阀。此时，变温室可做冷冻室用，满足用户冷冻需求。同时，在变温室做冷藏室用时，会产生凝结水，需在变温室设置一排水管接口。

图1 制冷系统循环示意图

图2 冰箱电器原理示意图

图3 25℃制冷性能测试数据

此制冷系统第一回路制冷剂流向为从压缩机排气管经过防露管、冷凝器、毛细管1、冷冻蒸发器、变温蒸发器1和冷藏蒸发器，变温室蒸发器1粘贴在变温室的左右两侧面。在对此变温蒸发器进行试验后，确定了其蒸发面积，使得它所提供冷量能够实现变温室温度在冷藏温度要求范围内。此制冷系统第二回路通过毛细管2、变温室蒸发器2，变温室蒸发器2分别粘贴在变温室顶面、底面和后背。经过试验测定，确定了制冷系统第二回路的蒸发面积，确保它提供足够多的冷量，能够实现电磁阀打开时，变温室做冷冻室的温度要求。

为了控制所设计冰箱的能耗，本设计采用机械开关控制电磁阀的开停。其电器原理图如图2所示［4］。与采用电脑控制的冰箱相比，可减少0.0168kWh/24h的耗电量。

3 试验方法

根据第二节所述设计方案，以BC D-230MGH冰箱为试验对象，按照GB/T 8059所规定试验条件进行了如下测试。

3.1 25℃耗电量测试

此项试验内容测试BCD-230MGH冰箱在稳定运行状态下24小时的耗电量，环境温度选择为25℃。测试时，变温室调为冷藏档［5］。冷冻室内放入M包，冷藏室和变温室内悬挂铜质圆柱。测试内容为检测冷藏室和变温室内平均温度保持在0～5℃内，以及冷冻室内M包最高温度在-18℃以下时冰箱稳定运行24小时的耗电量。同时检测冰箱在25℃时的制冷性能。

3.2 38℃冷冻冷藏温度测试

此项试验内容为测试BCD-230MGH冰箱在环境温度为38℃时的制冷性能。试验内容分为

两个步骤：1）关闭机械开关，此时变温室做冷藏室用。冷藏室和变温室内放入铜质圆柱，冷冻室内放入M包。主要测试内容为检测冷藏室和变温室内平均温度是否保持在0～5℃的范围内，以及冷冻室内M包最高温度是否在-18℃以下。2）打开机械开关，此时变温室做冷冻室用。冷藏室内放入铜质圆柱，变温室和冷冻室内放入M包。主要检测冷藏室内平均温度是否保持在0～5℃的范围内，以及变温室和冷冻室内M包最高温度是否在-18℃以下。

图4 10℃储温测试结果

图5 38℃储温测试结果

图6 10℃储温测试结果

3.3 10℃冷冻冷藏温度测试

此项试验内容为测试BCD-230MGH冰箱在环境温度为10℃时的制冷性能。试验内容分为两个步骤：1）关闭机械开关，此时变温室做冷藏室用。冷藏室和变温室内放入铜质圆柱，冷冻室内放入M包［6］。主要测试内容为检测冷藏室和变温室内平均温度是否保持在0～5℃的范围内，以及冷冻室内M包最高温度是否在-18℃以下。2）打开机械开关，此时变温室做冷冻室用。冷藏室内放入铜质圆柱，变温室和冷冻室内放入M包。主要检测冷藏室内平均温度是否保持在0～5℃的范围内，以及变温室和冷冻室内M包最高温度是否在-18℃以下。

3.4 小批抽检温度测试

此项试验内容为测试BCD-230MGH冰箱在环境温度为用户使用条件下的环境温度。试验中，打开机械开关，此时变温室做冷冻室用。冷藏室内放入铜质圆柱，变温室和冷冻室内同样放入铜质圆柱。主要检测变温室和冷冻室内温度值及其温度下降速率。

4 数据与分析

4.1 耗电量测试结果与分析

经试验测试，BCD-230MGH冰箱在环境温度为25℃时24小时耗电量在0.48KW以内。同时，此冰箱冷冻室、变温室和冷藏室的温度达到了GB/T 8059.2-1995的要求。其测试结果如图3所示。

从图3中可以看出，在环境温度为25℃和电磁阀关闭时，此冰箱的冷藏室平均温度在0～5℃之间，同时冷冻室最高温度和变温室平均温度也在国标规定之内。

图7 38℃储温测试结果

图8 抽检测试温度图

4.2 10℃、38℃冷冻冷藏温度测试数据与分析

在将实验室环温调节为10℃和38℃后，对BCD-230MGH冰箱在电磁阀打开和关闭两种条件下进行了储藏温度测试。其结果如图4、5、6、7所示。

图4和图5是在电磁阀打开时，环境温度分别为10℃和38℃时的测试结果。图4的测试时间是24小时，从图4可以看出，其冷藏室温度在0～5℃之间，冷冻室最高温度和变温室平均温度在-20℃以下，符合国标规定温度。图5所示的测试时间为48小时。这是因为在高温下压缩机开的时间较长，为更精确的反映冰箱制冷性能，需要多个开停点的温度值，故延长了测试时间。从测试温度图5可以看出，其冷藏室温度在0～5℃之间，冷冻室最高温度和变温室平均温度在-18℃以下，符合国标规定温度。

图6和图7是在电磁阀关闭时，环境温度分别为10℃和38℃时的测试结果。图6的测试时间是24小时。从图6中可以看出，其冷藏室和变温室温度在0～5℃之间，符合国标规定，冷冻室最高温度在-20℃以下，符合国标规定温度。图7的测试时间也为24小时。从图7中可以看出，其冷藏室和变温室温度在0～5℃之间，符合国标规定，冷冻室最高温度在-20℃以下，符合国标规定温度。

4.3 环温实测温度测试数据与分析

为进一步确定BCD-230MGH冰箱在实际生产中的制冷性能，我们在生产现场抽检了20台此类冰箱进行了制冷性能检验。主要检验指标是在电磁阀打开时冰箱变温室和冷冻室的降温速率。检验是在环境温度为厂房测试室温度下进行，测试结果如图8所示。

图8中变温室和冷冻室最高温度不同的原因是所抽检冰箱在测温前先进行了一段时间的预通电。测试中冷冻室和变温室均未放入M包。从图8中可以看出所抽检的20台冰箱的一致性较好。所抽检冰箱变温室的最高温度和最低温度的变化趋势基本一致，反映出冰箱变温室的降温速率差别较小。同时，冷冻室最高温度和最低温度的变化曲线均较平缓，可以看出冷冻室的制冷性能较好且很稳定。

5 结论

耗电量试验和储温试验表明所设计冷冻冷藏可转换式冰箱BCD-230MGH达到了国标的要求。在10℃、25℃和38℃的环境温度下，电磁阀分别打开和关闭时，其制冷性能均符合国标规定。经抽检测温试验检验后发现所抽检冰箱的制冷性能一致性很好，冰箱在电磁阀打开时，变温室和冷冻室在不放M包的条件下降温曲线走向比较一致。所抽检冰箱变温室和冷冻室的降温速率偏差很小。经过一系列的试验和检验之后，可以得出所设计的冷冻冷藏可转换式冰箱BCD-230MGH实现了设计目标。

[1] 李刚, 张凤林. 一种带软冷冻室的节能直冷电冰箱.实用新型专利. 200420011137.9.

[2] 刘健君. 直冷冰箱变温控制技术. 制冷与空调. 2002, 3:35-37.

[3] 王晓岭. 直冷式冷藏冷冰箱执行新国标后改善储藏温度性能的方法. 家用电器科技. 1998, 5:39-40.

[4] 李成武. 科龙BCD-237AK系统冰箱节能技术研究. 制冷. 2002, 4:57-61.

[5] 段焕林, 陈爱东等. 直冷电冰箱制冷循环分析. 低温与超导. 2007, 2:168-172.

[6] 奚永新, 郑建军等. 多点制冷性能检测系统的设计及应用. 工程设计学报. 2003, 10(5):266-269.

A new refrigerator freezer design with one button switching function and performance test

ZHAI Hongxuan
（Henan Xinfei Electric Co., Ltd., Xinxiang 453002）

A mechanical controlled refrigerator featured by refrigerator and freezer switching function is presented in this paper. It’s characterized by one mechanical switch installed in the fresh cabinet, by which the temperature in the chiller can be changed into fresh or freezer temperature zone. This function enables system energy saving and the flexibility of internal volume increase on refrigerator and freezer compartment. More detail, the system cooling circuit, chiller evaporator paste processing and refrigerator-freezer function switching principle were introduced as well. Through experiments, the system energy consumption and cooling performance under the said two functioning modes were analyzed separately, what’s more the actual cooling performance with refrigerator freezer switching was also tested.

Mechanical control; One button switching; Energy consumption; Cooling performance