饮水机及其制冷装置研究

李志辉

摘要：饮水机的发展与现代生活要求息息相关。桶装水存在卫生、便利等特点，便于快速解决引水需求。饮水机与桶装水相互关联，除了普遍的制热饮水机，制冷饮水机也悄然被应用在许多家庭以及单位中。本文针对制冷饮水机的制冷装置进行研究，对其类型进行分析，阐明优缺点，并对其应用展开讨论。

关键词：制冷装置;制冷饮水机;创新应用

制冷型饮水机中的水温温度，通常情况下皆为5℃到15℃之间。冰箱原理压缩机制冷饮水机在制冷系统上，是通过一个管道对两个蒸发机进行串联，而控制系统则是温冷水温度控制器构成，由此造成，蒸发器温度达到温度设定要求，压缩机虽然停止运行，但冷媒仍在整体系统贯穿流通，造成一定的浪费。半导体制冷制冷则是通过对制冷管路与蒸发器相并联，而蒸发器的冷媒流动，对电磁阀进行通断以后，实现冷媒在区域内进行流通的开关控制[2] 。制冷饮水机需要更适应于饮水机本身的功能性，由此，便需要与传统压缩机制冷进行区别，从而降低使用功耗，并解决制冷剂造成泄漏的问题等。

一、压缩机制冷饮水机特点及存在问题

1、压缩机制冷饮水机

压缩机类型的饮水机，在制冷原理和冰箱几乎相同，只是蒸发器环绕在不锈钢水箱的壁外，能够将热量进行吸收，从而达成降温的目标，制冷约达3L，功率则在75W到110W。压缩制冷类型的饮水机优势在于几乎不受环境温度的影响，长时间能够将水温控制在3℃到10℃，且连续性的低温出水量较大，家用冰箱中的制冷多是应用该类方式制冷。但其也存在着体积过大，成本较为高昂。在压缩机制冷应用中，优点在于制冷水量较大、制冷效率较高、可靠性强。不过，因其性能优越，在售价而言相对也更昂贵，更适用于人数较多的单位及家庭使用。

2、压缩机制冷存在问题

压缩机制冷饮水机工作的过程中，因其蒸发其串联组合，没有相应的电磁阀进行开关控制，因此较半导体制冷中配置上要求更高。压缩机制冷饮水机的蒸发器串联组合，在两个蒸发器制冷程度不能均分的情况下，制冷控制较为薄弱，就会造成饮水机的水罐或冷藏室中出现温度过低的现象。比如在蒸发器体积较大的情况下，饮水机整体温度也较容易达成设定温度。然而由于冷水罐中的温度还没达到设定温度，因此整体饮水机的温度仍会持续下降，由此造成饮水机出现问题。除此之外，应对制冷要求较高，从而将冷罐中的蒸发器体积配置过大，使得大部分的冷媒在蒸发器中被蒸发，其余冷媒对制冷饮水机的其他制冷活动无法保障。比如在冰箱型饮水机中，饮水机还拥有冰箱系统，但由于冷罐制冷要求过高，导致流入冰箱蒸发器的冷媒过少，冰箱制冷效果较差。长时间运行还会将冷罐的出水口封堵，产生冰堵现象。

二、半导体制冷饮水机原理及优势

1、半导体制冷特点

制冷饮水机的制冷应用不同主要是制冷方式存在着多样性。在饮水机中应用半导体制冷，被称为电子制冷饮水机，运用芯片进行制冷。该类型的饮水机运行过程中，优点在于应用成本较低、自动化程度较高、无环境污染、功耗相对更低。但该类型饮水机也存在着较为致命的缺陷。芯片制冷装置的应用，缺陷在于供应量较少，制冷效率较低，在应用过程中，较为适用于人数较少的单位以及家庭等。但通过创新，已经达成较为有效的应用，一定程度解决制冷效率低下的问题。

2、半导体制冷原理

半导体制冷又被称为温差制冷原理，也是基于半导体材料锑化铋，将材料进行N型P型热电偶的处理，并且使用模块的方法，构成半导体制冷装置。N型材料中存在多余的电子，因此由负温差的电势。而P型材料因本身电子不足，所以存在正温差的电势。电子经过P型材料，过节点进入N型材料时，能量就会因此增加，增加能量便是节点消耗的总能量。电子从N型材料经过结点来到P型材料中，便会使得结点的温度升高。

3、半导体饮水机系统冷热运行方式

其运行方式是在制冷系统启动时，交流电压通过电源对变压器进行降压以及整流二极管，进行电容滤波以及全波整流以后，将直流电压进行输出，从而使得半导体制冷组件开始运行，进行风机排风以及制冷。不过，因直冷式冷热饮水机并没有自动温控，所以制冷系统开始运行后，制冷指示灯常亮。制热原理则是加热系统运行以后，指示灯点亮，电热管开始加热，热罐内的水开始逐渐升温。当温度达到温控要求后，便会自动将加热电源切断，加热指示灯便熄灭，电热管也会逐渐降温。当温度降低到设定低温温度以后，便会再次接通电源。该加热系统循环往复，能够使得水温一直被控制在85℃到95℃之间。

三、半导体制冷饮水机装置

现如今应用的大多数制冷饮水机，海外一直有饮用冷水的习惯，主要是压缩制冷饮水机为主;国内大家饮水习惯不接受太冷的水，故还是半导体制冷为主。在上文中对其描述便是与冰箱制冷相似，只是蒸发器变成外置，与不锈钢冷罐的表面贴靠，从而实现制冷目的。虽然其制冷效果好、制冷量大，但其在进行运行的过程中，还存在着功耗较大以及噪音较大，而且制冷剂容易发生泄漏，从而使的制冷效果受到影响，对于环境也存在一定程度的污染。半导体制冷中，冷罐的底部有整体应用的50%半导体制冷器件，制冷器件的一端与冷罐底部壁紧贴着，而另一端则与散热片紧贴。半导体制冷器件电源输入端与饮水机电源相互连接。

1、半导体制冷饮水机概念

饮水机创新发展过程中，致力于解决储水罐以及冷罐一体饮水机，压缩机和其他附属装置使得饮水机在体积上加大，且压缩机在进行使用的过程中，电能消耗过大，噪音较大以及制冷剂泄漏导致的环境污染以及制冷效果差等缺点。在新型制冷饮水机的应用过程中，使用的半导体制冷片形式，使得压缩制冷方式被替代。对压缩机以及蒸发器和冷凝器装置进行了剔除，其管线也被去掉，在体积上极大的被缩减。因此，压缩机的功耗以及噪音、制冷劑方面问题也迎刃而解。

2、半导体饮水机制冷具体配置

该创新制冷饮水机在装置中包含有冷罐;储水罐;分水板;保温层;温控层;温出水管;冷出水管;金属储水罐;金属冷水罐，装置共同组成制冷饮水机。饮水机内部为互通的空腔，半导体制冷片贴靠冷罐底部，另一端则贴靠散热片。在半导体制冷片的电源输入端和饮水机电源相互连接。散热片能够使用粘胶或者铆钉、螺钉等在冷罐底部进行固定。冷出水管贯穿冷罐侧壁，温出水管则惯出储水罐侧壁。为了使得两种温度的水能够互相分离，将分水板经过周缘突起在储水罐壁上固定。储水罐上部间有聪明座。散热片效能最优化措施，对散热片进行小型电扇的装置。除此之外，冷罐周围，加装了保温层，从而使得冷罐不会因为热交换条件，从而使冷罐在升温的过程过快。该饮水机在工作过程中，电源开启半导体制冷片开始工作，并将冷量在经过金属冷水罐传输至冷罐，由此使得冷罐中的水温度降低，运用温控器对饮水机的制冷系统进行开关控制，使其水温在设定温度内。

结束语

现如今科技不断发展，满足社会生活的各种需求，当下饮水机也能够通过创新，在不对环境造成污染、且耗能较小的情况下，能够完全符合我国可持续发展的理念，环保节能。压缩机制冷方式效率高，但其本身存在着一定的污染，因此，创新半导体制冷方式，能够更为适用于当下社会生活。

参考文献：

[1] 佚名.冰箱型饮水机制冷系统设计要点[J].科技经济导刊，2018，v.26;No.649（23）：42-43.

[2] 金硕，冯锦新，黄江常，等.新型节能型太阳能半导体制冷制热机构的探究[J].制冷，2017，36（4）：12-17.

（作者单位：佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司）