1、冷熱飲水機制冷系統(tǒng)的設計與調(diào)試王曉嶺浙江省家用電器研究所(310014)概括介紹了專為桶裝飲用水機配套使用的冷熱飲水機制冷工況條件和壓縮機選取，最佳毛細管流量和制冷劑充灌量的確定以及整機調(diào)試方面的經(jīng)驗。關鍵詞：冷熱飲水機制冷系統(tǒng)專為桶裝飲用水配套使用的飲水機是目前國內(nèi)悄然興起的一種新型家用電器，特別是帶制冷裝置的冷熱飲水機越來越受到消費者的歡迎。現(xiàn)在這類飲水機采用的制冷方式主要有兩種：臺式飲水機由于受體積的限制均采用半導體制冷的方式，而立式飲水機普遍采用壓縮機式制冷的方式，兩種方式進行比較，后者在制冷效率和可靠性上明顯高于前者，對于采用壓縮機式制冷的飲水機有個制冷系統(tǒng)的合理匹配問題，怎樣能保證

2、冷卻速度又降低能耗和成本，已成為飲水機生產(chǎn)廠要解決的重要課題。就目前來看，筆者發(fā)現(xiàn)很多飲水機生產(chǎn)廠，盲目參照冰箱、冷柜的制冷工況設計，因此在技術(shù)上造成較嚴重的不合理。現(xiàn)將筆者在冷飲水機制冷系統(tǒng)的設計和調(diào)試方面的經(jīng)驗介紹給大家，并提出一些分析意見，僅供參考。1蒸發(fā)溫度和壓縮機選取在冷飲水機中，蒸發(fā)器的傳熱面積的大小由于受冷水膽有效容積的限制而不易改變，因此，合理的選定蒸發(fā)溫度對取得壓縮機的最佳工況、最大制冷量和最低電耗是至關重要的。大家都知道電冰箱冷凍室的儲藏溫度按國標規(guī)定必須低于-18C,因此冰箱和冷柜的蒸發(fā)溫度通常設計在-30C以下。而冷飲水機以水為冷卻對象，如果將冷飲水機水溫控制在10C2

3、C,平均6C,取10c的傳熱溫差，則蒸發(fā)溫度為-4C。目前市場上銷售的立式冷熱飲水機的冷水膽容積一般只有1.1升左右。按上海地方標準討論稿要求，如將水溫從32c降至6C,而時間控制在30分鐘之內(nèi)，所需要的冷量為Q'=2LGAtX1.163=2X1.1X1X(32-6)X1.163=66.5W如果考慮10%勺漏熱損失，MQ=QX110%=66.5X1.1=73.15W式中，Q'-不考慮漏熱損失的熱負荷，單位WQ-考慮漏熱損失的總熱負荷，單位wG-水的比熱，單位kcal/KgC；At-水的溫差，單位C；L-冷水膽的容積,單位開。圖1壓縮機特性曲線工況條件：冷凝溫度54.4C；吸氣溫

4、度32.2C；過冷溫度32.2C；環(huán)境溫度32.2C大多數(shù)飲水機廠根據(jù)這個熱負荷，選用小型冰箱冷柜上最常用的1/8HP型壓縮機，查QD45E縮機的特性曲線（見圖1）。在-30C蒸發(fā)溫度下，壓縮機制冷量是能滿足要求，但在這個工況下，系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑質(zhì)量流量很小，相應的產(chǎn)冷量很小，制冷系數(shù)也很低。對冷飲水機而言，用這個工況來達到冷卻速度要求，顯然是大馬拉小車，匹配極不合理，經(jīng)濟效果也很差。如果我們將蒸發(fā)溫度從-30C提高到-4C,從特性曲線上看，制冷量可提高近一倍多，因此選用更小規(guī)格的壓縮機就能滿足制冷量的要求，匹配更趨合理，使技術(shù)指標和經(jīng)濟效果都得到明顯的提高。所以在壓縮機的選型上需注意，應選擇那

5、些適合中溫工況的中低背壓型小型壓縮機。首先要看其使用說明書中的蒸圖2感溫管的位置發(fā)溫度的適應范圍，如日本松下“Q'及"D'系列壓縮機，它的蒸發(fā)溫度使用范圍為-5C-30C,建川-丹佛斯PW3.5-7.1系列全封閉壓縮機的蒸發(fā)溫度使用范圍為+5C-40C,這類壓縮機對負荷變化適應性強，不但適應電冰箱、冷柜等低溫工況下的使用，而且適應冷飲水機這樣的中溫工況的使用，是冷飲水機制冷壓縮機的理想選擇。目前，國內(nèi)大多冷飲水機使用1/8HP全封閉國產(chǎn)壓縮機，這主要是因為此類壓縮機生產(chǎn)廠很多，質(zhì)量相對比較穩(wěn)定，而氣缸容積小于4.5立方厘米的壓縮機生產(chǎn)廠很少，并且價格并不低廉。但在選擇

6、1/8HP壓縮機時要注意，此類壓縮機原先主要是為冰箱和冷柜配套的低背壓式壓縮機，它的蒸發(fā)溫度范圍在-35C-15C之間，在低溫工況下，這類壓縮機中的工質(zhì)流量比較小，所配置的電機容量也較小，如果將蒸發(fā)溫度提得過高，會造成系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的質(zhì)量流量大幅增加，壓縮機所需的軸功率加大，使電動機承受很大的負荷扭矩，若該壓縮機所配置的電機容量不夠的話，就會產(chǎn)生電機溫升過高等不利因素，直接影響壓縮機的使用壽命。其實，無論低溫工況還是中溫工況都是為了比較壓縮機的特性而定的，并不限定壓縮機只能在這樣的工況下工作。尤其是全封閉壓縮機的內(nèi)置電機是用吸入蒸氣來冷卻的，在高蒸發(fā)溫度下工作，由于質(zhì)量流量大，內(nèi)置電機因獲得強烈

7、的冷卻而具有較大的過載能力，況且專為桶裝凈化水配套的冷卻水制冷系統(tǒng)的內(nèi)容積比較小，因此制冷劑的充灌量也比較小。所以在冷飲水機制冷系統(tǒng)中選用那些電機容量比較大的低背壓型壓縮機，適當提高蒸發(fā)溫度，應該是可行的。為了保險起見，在實際研制過程中，應對壓縮機進行專門對比試驗，在不改變冷飲水機制冷系統(tǒng)其它部件的情況下，對不同生產(chǎn)廠的壓縮機進行試驗，以采用那些在高蒸發(fā)溫度下制冷性能好，溫升低的壓縮機。2毛細管長度和充灌量的確定及整機調(diào)試選擇最佳的毛細管流量和制冷劑充灌量是非常重要的，它是和系統(tǒng)匹配設計聯(lián)系在一起的。當冷凝器和蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)確定后，毛細管的長度和內(nèi)徑及充灌量直接決定了蒸發(fā)壓力、冷凝壓力的高低，以及

8、整機電耗的大小。但這兩個參數(shù)沒有精確的計算公式，往往靠經(jīng)驗和反復試驗來確定。在實際調(diào)試中，可在主要部位布置熱電偶，壓縮機的高低端接壓力表，以確定各點狀態(tài)參數(shù)，整機接功率表以監(jiān)視輸入功率的變化。取不同長度的毛細管作試驗，觀察蒸發(fā)壓力和冷凝壓力的變化趨勢。經(jīng)過反復的試驗可以發(fā)現(xiàn)隨毛細管長度的減短，蒸發(fā)壓力逐漸提高，同時適當增大充灌量，使制冷劑的蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)量最大，但要注意充灌量不能過高，以避免冷凝壓力過高、壓縮機吸氣含濕量過高、輸入功率增加等不利因素。通過各點參數(shù)和試驗數(shù)據(jù)，借助壓始圖，基本上可得到冷飲水機的最佳循環(huán)工況、最佳毛細管長度及充灌量。如筆者用冷水膽容積為1.1升的冷飲水機進行實驗，在

9、冷凝器和蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)不變的情況下，將原來的QD45E縮機改為QD35E縮機，毛細管長度由原來的1.7m縮短到0.9m,毛細管內(nèi)徑約為0.8mm力口液量約80g。這時，冷飲水機的冷卻速度指標完全能達到要求，整機成本和能耗指標卻比原來降低。3溫控器的安裝位置和動作點的選擇系統(tǒng)調(diào)試完畢后，溫控器的安裝也很重要。如果溫控器的感溫參數(shù)和安裝位置不正確，極易造成冷水膽內(nèi)飲用水結(jié)冰和壓縮機制冷量得不到合理利用現(xiàn)象。冷飲水機溫控器的感溫管主要有兩種安裝方法。第一種方法是通過護套管直接插入水中，如圖2,“A”位置。第二種方法將感溫管安裝在蒸發(fā)盤管中間，如圖2"B'位置。由于安裝位置的不同，溫控器

10、的觸點斷開溫度和開停溫差就大不相同，對于位置“A”感溫管直接感應水的溫度，由于水的比熱比較大，水溫波動小。溫差可取小一點。按上海地方標準討論稿要求，水溫需控制在210c范圍內(nèi)，若水溫最低為2c左右，考慮到護套管和感溫管之間的2c的溫差，溫控器強冷點斷開溫度可取4C,溫差取5C,接通溫度取9Co對于位置“B'感溫管與蒸發(fā)器的接觸部位以及實際運行工況都會直接影響感溫參數(shù)，因此對于位置“B'的情況，必須通過多次校驗才能最后確定溫控器的參數(shù)。由于目前大多數(shù)飲水機的冷水膽的保溫都不采用整體硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡結(jié)構(gòu)，保溫性能差，使壓縮機停機后感溫管處的溫度回升較快，容易出現(xiàn)壓縮機頻繁開機的現(xiàn)象，同時水中蓄存著大量的冷量