陳列冷柜玻璃門表面結(jié)露問題的試驗研究

龍建佑 胡勇軍 李錫宇 黎觀龍

(1 順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 佛山 528333；2 東莞明暉不銹鋼廚具有限公司 東莞 523656)

透明的玻璃陳列冷柜為顧客挑選食品提供了方便，使速凍食品增加了銷量，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但現(xiàn)有的玻璃冷凍陳列冷柜，柜內(nèi)的溫度低于0℃，柜外環(huán)境溫度在32℃、 濕度在80%以上時，柜外中空玻璃表面仍將會凝結(jié)水霧，失去透明陳列效果。GB/T21001.1-2007[1]與GB/T21000.1-2007[2](商用冷藏柜)均要求冷藏陳列柜和商用冷藏柜，應(yīng)采取有效的方法防止在陳列冷柜及其部件的冷表面結(jié)露，以避免對制冷系統(tǒng)的運行或控制造成不利影響。

為解決玻璃展示冷柜玻璃表面結(jié)露問題，目前主要采取的技術(shù)措施包括[3]：1)采用軸流風(fēng)機(jī)將冷凝熱在冷柜底部經(jīng)風(fēng)板阻擋到玻璃下，向上無規(guī)則擾流加熱玻璃，此方法雖能防止下方局部玻璃結(jié)霧，但送風(fēng)阻力大，噪音大，增加了風(fēng)機(jī)電機(jī)負(fù)荷, 在濕度大的環(huán)境中, 玻璃仍會凝結(jié)水霧；2)增加low－e膜可以增加玻璃整體K值，提高玻璃表面溫度，使其高于露點溫度，從而避免結(jié)露。

以上方法雖然能一定程度上改善玻璃表面結(jié)露問題，但總體效果仍然不理想。這里采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門(在不耐高溫的透明介質(zhì)材料的表面復(fù)合一層透明導(dǎo)電發(fā)熱膜，再在該膜的上面覆蓋一層透明絕緣膜，在透明導(dǎo)電發(fā)熱膜的邊緣部位制成兩個條形電極，通過導(dǎo)線電極和電源，透明導(dǎo)電發(fā)熱膜就會發(fā)熱，調(diào)節(jié)電壓可控制玻璃表面的溫度)來解決冷柜玻璃門表面結(jié)露的問題，并與普通雙層充氬氣涂層玻璃門冷柜進(jìn)行了性能比較，研究結(jié)果能為玻璃展示冷柜玻璃門防凝露設(shè)計提供參考。

1 結(jié)露條件與影響因數(shù)分析

1.1 玻璃門表面結(jié)露條件

處在干球溫度為T1、相對濕度為φ環(huán)境工況下的雙層玻璃門冷柜，柜內(nèi)溫度為T2(T2＜T1)，雙層玻璃門內(nèi)、外表面溫度分別為Tw2和Tw1，雙層玻璃門冷柜柜門內(nèi)外溫度分布如圖1所示。

如果要在玻璃門外表面上結(jié)露，必須滿足以下條件：玻璃門外表面溫度Tw1必須低于環(huán)境工況露點溫度Td，即：Tw1＜Td。環(huán)境工況露點溫度可由環(huán)境工況干球溫度T1和相對濕度φ換算得到。當(dāng)環(huán)境工況干球溫度T越高，或者相對濕度φ越高，環(huán)境工況露點Td就越高，也就越容易結(jié)露。由干球溫度T和相對濕度φ計算露點溫度Td并沒有簡單公式，但可查焓濕圖或用h-d軟件計算。

圖1 雙層玻璃門冷柜柜門內(nèi)外溫度分布示意圖Fig.1 Temperature distribution of display refrigerator

1.2 玻璃門表面結(jié)露影響因數(shù)分析

圖2 干球溫度和相對濕度變化對環(huán)境工況露點的影響Fig.2 Effects of Dry-bulb temperature and relative humidity on dew point

環(huán)境干球溫度和相對濕度變化對環(huán)境工況露點的影響如圖2所示。干球溫度為T1、相對濕度為φ2的環(huán)境工況A對應(yīng)的露點溫度Td1，比干球溫度同樣為T1、但相對濕度為φ1(φ1＞φ2)的環(huán)境工況B對應(yīng)的露點溫度Td2低；干球溫度為T1、相對濕度為φ2的環(huán)境工況A對應(yīng)的露點溫度Td1，比相對濕度同樣為φ2、干球溫度為T2(T2＞T1)的環(huán)境工況C對應(yīng)的露點溫度Td3低。即：干球溫度一定時相對濕度越高，或者相對濕度一定時干球溫度越高，露點溫度就越高，也就越容易結(jié)露。

玻璃門外表面溫度Tw1主要受柜內(nèi)溫度Tw2和玻璃門本身的隔熱性能決定，顯然柜內(nèi)溫度T2越低、或者玻璃門隔熱性能越差，都將導(dǎo)致玻璃門外表面溫度Tw1降低溫度，可能使得Tw1＜Td，即產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

2 陳列冷柜玻璃表面結(jié)露問題的試驗研究

這里采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃做為不銹鋼陳列冷柜玻璃門，并對不銹鋼陳列冷柜玻璃表面結(jié)露問題進(jìn)行了試驗研究。試驗在順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院與廣東省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心各共建的廣東省制冷產(chǎn)品檢測中心國家標(biāo)準(zhǔn)電冰箱性能試驗室進(jìn)行，玻璃門表面結(jié)露情況采用觀察法獲得。

2.1 保持雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門和普通雙層充氬氣涂層玻璃門表面不結(jié)露柜內(nèi)所能降到的最低溫度研究

環(huán)境工況T=25℃/φ=75%(對應(yīng)露點20.12℃)，柜內(nèi)設(shè)定溫度-22℃，柜內(nèi)從15℃開始降溫，測試保持玻璃門表面不結(jié)露柜內(nèi)所能降到的最低溫度。試驗測試結(jié)果如圖3及圖4所示。

圖3 雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃冷柜降溫試驗曲線Fig.3 Temperature curves of display refrigerator using dual deck glass with heating and conductive fi lm

圖4普通雙層充氬氣涂層玻璃冷柜降溫試驗曲線Fig.4 Temperature curves of display refrigerator using common dual deck glass with argon fi lled

雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門冷柜柜內(nèi)從15℃降低到-22℃的過程中，除不銹鋼門框及門框周圍玻璃小范圍有結(jié)露外，玻璃門其余部分始終可以維持良好的不結(jié)露狀態(tài)。而普通雙層充氬氣涂層玻璃門冷柜柜內(nèi)從15℃降低到-22℃的過程中，大約運行到10分鐘時，玻璃門外表明溫度就降到了環(huán)境露點以下，開始結(jié)露，失去了玻璃門的透明展示效果。

由于雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃的加熱作用，在試驗條件范圍內(nèi)，玻璃外表面溫度始終高于環(huán)境溫度，使得玻璃門始終可以維持良好的不結(jié)露狀態(tài)。由于不銹鋼門框的冷橋作用，導(dǎo)致不銹鋼門框及門框周圍玻璃溫度低于環(huán)境工況對應(yīng)的露點溫度，使得不銹鋼門框及門框周圍玻璃小范圍有結(jié)露。因此，只要改進(jìn)門框結(jié)構(gòu)，雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門冷柜就有很好的防露效果。

2.2 雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃冷柜玻璃門表面結(jié)露工況研究

雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃，柜內(nèi)設(shè)定溫度-22℃，其雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃表面結(jié)露工況如圖5所示。

圖5 雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃冷柜玻璃表面結(jié)露工況Fig.5 Condensation conditions of display refrigerator using dual deck glass with heating and conductive fi lm

雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃冷柜，柜內(nèi)達(dá)到溫度-22℃時，在環(huán)境干球溫度分別為25℃及35℃的情況下，其玻璃門結(jié)露的的最高環(huán)境相對濕度可高達(dá)到93%及84%，說明采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃做冷柜玻璃門具有很好的防露效果。

2.3 雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃與普通雙層充氬氣涂層玻璃冷柜耗電量對比

圖6 冷柜柜內(nèi)降溫曲線Fig.6 Temperature curves of display refrigerator

圖7 冷柜柜內(nèi)耗電量曲線Fig.7 Energy consumption curves of display refrigerator

環(huán)境工況T=30℃，φ=60%，柜內(nèi)設(shè)定溫度為2℃，柜內(nèi)25℃開始測試，直到2℃停止測試，采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃與普通雙層充氬氣涂層玻璃兩種冷柜柜內(nèi)溫度與耗電量曲線如圖6及圖7所示。

柜內(nèi)溫度從25℃降低到2℃，采用普通雙層充氬氣涂層玻璃門和采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門冷柜，用時分別為45min和50min，耗電分別為300W.h和400W.h。耗電的增加一方面是因為雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門溫度升高導(dǎo)致玻璃門內(nèi)表面向柜內(nèi)傳遞的熱量增加，從而使柜內(nèi)同樣溫度降需要的壓縮機(jī)運行時間增加，另一方面是雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃(功率30W)本身需要消耗電能。

3 結(jié)論

雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃具有良好的防露性能，采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃做不銹鋼陳列冷柜玻璃門時，還需解決不銹鋼門框部分的防露問題。不銹鋼門框是整個冷柜箱體保溫最薄弱環(huán)節(jié)，需要通過不銹鋼門框防冷橋設(shè)計和改進(jìn)門封設(shè)計加以解決。

由于采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃，柜門溫度升高導(dǎo)致玻璃門內(nèi)表面向柜內(nèi)傳遞熱量增加，同時雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃本身需要消耗功率30W，因此采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門比采用雙層充氬氣涂層玻璃門柜內(nèi)達(dá)到設(shè)定溫度用時增加、耗電增加。

[1]全國制冷標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. GB/T21001.1-2007, 冷藏陳列柜[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2007.

[2]全國制冷標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. GB/T21000.1-2007，商用冷藏柜[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2007.

[3]李平.無霧系列玻璃冷柜[J].技術(shù)與市場, 2003,25(5):19-20. (Li Ping. Series of glass refrigerator without fog[J]. Journal of Technology and Market, 2003,25(5):19-20.)