摘要：当前，随着家电行业技术逐步进步，家电产品尤其是冰箱产品的更新换代速度加快，针对大容积风冷冰箱的节能与工艺提效方案层出不穷。冰箱按照门体来分，对开门、十字对开门、法式对开门、意式等大容积风冷冰箱市场占有率逐步提高。就大容积风冷冰箱而言，冷凝器外置与冷凝器侧帮内置方式对比来看，冷凝器外置可以极大地降低箱体热负荷。而外置的风冷冷凝器一般采用9排旋翅式冷凝器，该种冷凝器体积较大，安装工艺较复杂，且存在安装密封性不好的问题，致使实际冷凝效果不佳。基于以上存在的问题，设计出一种冰箱用一体式冷凝风道结构，实现风冷冰箱更节能，安装工艺更简单的要求。基于此，本文就从冰箱用一体式冷凝风道结构设计及其应用展开分析。
关键词：冰箱；一体式；冷凝风道结构设计；应用
1、具体方案
以某风冷冰箱为研究载体，分析其冷凝风道模块存在的问题，从节能与工艺安装便捷性等角度出发，设计出具有体积更小、更节能与工艺操作更简单的优化设计方案，满足项目的既定要求。
1.1冷凝风扇优化设计
某风冷冰箱使用的冷凝风扇为轴流风扇，扇叶面积较小，进风口处存在一个体积较大的电机，使用运行过程中，该电机对风循环具有一定的阻隔影响。该种结构的扇叶导风圈较小，扇叶在风循环过程中风量也较小。另外，该种风扇电机额定功率约为3.5W，在现有的冰箱能耗测试中，能耗占比较大。
为实现节能目标，采用一体式风扇电机设计，该种电机额定功率为2.5W，较原电机功率降低约28%，对于冰箱在低环温、低转速运行条件下的整机能耗提升作用很大。采用与一体式风扇电机对应的扇叶，该种扇叶也是三片叶，整体结构更有利于风循环，且进风口处的电机尺寸小，同等进风面积下，进风面积增大，更有利于降低风循环阻力，提升风循环效率。同时，在此种风扇结构下，设计出扇叶的导风圈结构，该种导风圈结构可以极大提升风循环量。
1.2冷凝器优化设计
对具有外置冷凝模块的大容积风冷冰箱而言，一般使用的都是9排旋翅式冷凝器。该种冷凝器的整体体积较大，具体尺寸为180㎜×195㎜×180㎜（长×宽×高），实际安装过程中需要采用4颗螺钉固定与接水盘上，冷凝器四周使用密封海绵进行风道气密性密封，但是该种冷凝器与接水盘的安装工艺较繁琐，风道气密性较差，实际使用过程中，冷凝器面积配置较大，成本较高。
为实现安装工艺提升、成本降低以及换热性能提升等目的，应用具有更高换热性能的微通道冷凝器设计方案。该种方案的微通道冷凝器为两端带集液管的微通道平行流冷凝器，两流程方案，平行流扁管内部孔洞数为10个，两个平行流扁管之间的尺寸为10㎜，扁管厚度为1.8㎜。采用开窗的翅片结构，翅片波距为4~5㎜。其中，最具特点的是在微通道冷凝器下边板设置孔洞，数量为3个，该种孔洞可以与一体式风道结构件直接固定，固定方式简单，安装工艺方便。
1.3冷凝风道一体化结构设计
常规大容积风冷冰箱外置冷凝模块的风道结构是由冷凝风扇、冷凝器以及压缩机仓后盖板等组成，在实际的运行过程中，冷凝风扇的启动运行扰流的风从压缩机仓后盖板的右进风口进入，之后扫略旋翅式冷凝器的表面，在密封条作用下，大部分扰流风均可以扫掠过旋翅式冷凝器的表面，达到冷凝器换热降温的目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经过与冷凝换热之后的热风再经过冷凝风扇，之后扫略过压缩机表面，给压缩机降温，确保压缩机表面温度可以再降低，最后，经过充分换热的风温度较高，再通过压缩机仓后盖板的左出风口排出压缩机仓。
该种一体式风道结构在风扇与冷凝器之间直接采用风道连接，微通道冷凝器可以直接安装于一体式风道上，此时微通道与风道之间密封的气密性非常好，确保扰流风扇扰流的风可以几乎全部扫掠过微通道换热器的表面，极大地减少冷凝器换热面积，降低换热器的成本。同时，固定方式方面，不需要像旋翅式冷凝器那样通过四颗螺钉固定于接水盘上，只需要通过卡扣直接卡上，安装工艺简单，操作方便。
1.4接水盘等其他部件优化设计
基于一体式冷凝风道结构设计的尺寸要求，为满足与原有压缩机仓的压缩机、排气管以及回气管等部件的安装固定不干涉，确保压缩机仓接水盘的冰箱化霜水可以及时的蒸发，需要设计新的接水盘与接水盘内的连接管，因一体式风道与接水盘固定位置发生了改变，原有接水盘的中一体式风道固定位置需要右移至少40㎜，才可以确保一体式风道最左端与压缩机排气管、回气管等部件不干涉。一体式风道与接水盘的固定方式与原固定方式一致。新设计出置于接水盘中的连接管结构，该种设计结构可以确保通过压缩机排气管排出的高温热制冷剂气体可以先通过接水盘中的水以及环境空气进行冷却，温度可以降低4~5℃，该种温度稍低的制冷剂再进入冰箱的防凝管，可以在确保防凝露要求的条件下，降低防凝管带入冰箱箱体的热负荷，进一步降低冰箱能耗。
2、实验测试原理
为了测试改进前后的冷凝器换热性能是否满足要求，需要对旋翅式冷凝器与微通道冷凝器进行换热性能测试分析，所使用的换热器换热性能测试设备。测试设备由两部分组成：第一部分由恒温水槽、直流水泵和浮子流量计组成；第二部分外部结构由风道组成，内部安装有温湿度测量仪、风量仪、PT100热电偶显示仪、风机和测试件。该套设备空气侧换热量和水侧换热量对比计算确定出测试设备精度为8%，所得结果可以作为冰箱换热性能对比结果。实验测试是换热器内进水温度为60℃，水流量约为25L/h，风侧的进风温度为环境空气温度，约25℃，风扇扰流风速约为2.8m/s。
3、试验结果分析
3.1换热器换热性能测试结果
依托换热器换热性能测试设备，对9排旋翅式冷凝器与新设计的微通道冷凝换热量数据，在同等测试条件下，所采用的微通道冷凝器的换热量较常规的九排旋翅式冷凝器的换热量高约6.4%，冷凝器换热量可以满足测试要求。两端带集液管的微通道平行流冷凝器的流程短，冷凝器侧的阻力较原状态减小，有利于制冷系统的节能。
3.2性能测试结果分析
原冷凝模块与新冷凝模块的冰箱载体，整机功率运行均比较稳定，各间室温度曲线比较平稳。装有原冷凝模块的整机耗电量（32℃）为1.11kWh/24h，装有新冷凝模块的整机耗电量（32℃）为1.07kWh/24h，应用新冷凝模块状态的冰箱载体整机耗电量较原状态降低约3.6%。同时，新冷凝模块体积小，换热效率高，安装工艺简单，成本低，是当前再用的冷凝模块较好的替代装置。
结束语：
通过对比分析冰箱原冷凝模块与新一体式风道冷凝模块冷凝器换热性能与整机耗电量测试结果可知，一体式冷凝模块用微通道冷凝器体积小，可以应用于更宽容积段的冰箱载体中。一体式冷凝风道结构可以进一步提高冰箱冷凝模块换热效率，降低冰箱整机能耗，同时安装工艺进一步简化，提升了安装工艺效率。
参考文献
[1]张成全.采用微通道冷凝器的无霜风冷冰箱系统性能提升[J].制冷学报，2017.
[2]刘宏宇.冰箱用换热器换热能力测试设备数值模拟与试验研究[J].家电科技，2016.
论文作者:杜光辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/3
标签：冷凝器论文; 风道论文; 体式论文; 冰箱论文; 压缩机论文; 换热论文; 模块论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;