高環(huán)境溫度下冰箱運(yùn)行可靠性分析

吳 峰 楊洪濤 廖自敏

（惠而浦（中國(guó)）股份有限公司 合肥 231283）

引言

隨著人民生活水平提高，對(duì)物質(zhì)生活條件要求越來越高，對(duì)于生活中不可或缺的冰箱產(chǎn)品而言，擁有卓越的產(chǎn)品品質(zhì)才能贏得消費(fèi)者的青睞。冰箱無論在什么惡劣的環(huán)境條件下運(yùn)行，需要能給用戶帶來一個(gè)恒定的箱內(nèi)溫度來保持產(chǎn)品的新鮮度，然而高的環(huán)境溫度下，冰箱會(huì)出現(xiàn)各種可靠性問題，如何提高高環(huán)境溫度下運(yùn)行可靠性成為了冰箱開發(fā)者研究重要課題。

在高環(huán)境溫度下冰箱運(yùn)行負(fù)荷增大，一些壓縮機(jī)廠家會(huì)設(shè)置保護(hù)機(jī)制，防止因冰箱負(fù)荷過大，燒壞壓縮機(jī)及其相關(guān)附件。此時(shí)若壓縮機(jī)發(fā)生跳機(jī)，冰箱制冷便終止，表現(xiàn)出來的是制冷效果差，用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)在炎熱的夏季家里的冰箱箱內(nèi)不夠涼。目前考慮冰箱成本及定位等因素，內(nèi)置箱壁式冷凝器設(shè)計(jì)成為主流。內(nèi)置箱壁式冷凝器主流設(shè)計(jì)形式為冷凝鋁管盤旋放置于兩側(cè)板鋁箔貼附固定，該方式因冷凝器散熱都集中在側(cè)板上，在環(huán)境溫度較高情況下，箱內(nèi)負(fù)荷不斷累積，會(huì)出現(xiàn)側(cè)壁，梁等位置溫度偏高超過人體能接受的溫度范圍，然而在實(shí)際使用冰箱過程中，側(cè)壁和梁等位置人體是接觸到的，如果其表面溫度過高，會(huì)出現(xiàn)燙傷人的風(fēng)險(xiǎn)。

上述現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致用戶體驗(yàn)變差，造成用戶投訴，如何規(guī)避這些問題，下面以實(shí)際工作中案例進(jìn)行闡述。探討冰箱在高的環(huán)境溫度下運(yùn)行可靠的普遍方法。

1 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及分析

1.1 樣機(jī)描述

本文研究的對(duì)象為我司單系統(tǒng)全風(fēng)冷出口北美地區(qū)的十字對(duì)開門冰箱W5，冷藏室340 L，冷凍室208 L，該產(chǎn)品為一款電控產(chǎn)品，可以在顯示板調(diào)節(jié)每個(gè)間室溫度。

1.2 通電降幅驗(yàn)證

1）測(cè)試地點(diǎn)：冰箱型式實(shí)驗(yàn)室。

2）測(cè)試方法及條件：依據(jù)WHP-QB-08-106 惠而浦（中國(guó)）冰箱43 ℃無負(fù)載降溫技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試環(huán)境溫度為（43±0.5）℃。電壓頻率均為額定值。

測(cè)試方法簡(jiǎn)述：

將冰箱開門放置在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度下平衡超過12 h，通電后冰箱設(shè)置最冷檔位，讓其能夠連續(xù)運(yùn)行，通電6 h 冰箱降幅是否達(dá)標(biāo)，其中表1、圖1 分別為冰箱通電后的降幅測(cè)試數(shù)據(jù)和曲線，由于沒有冰箱所處的環(huán)境溫度較高，冰箱負(fù)荷大，通電后壓縮機(jī)保護(hù)機(jī)制啟動(dòng)，通電6 h 箱內(nèi)溫度降幅沒有達(dá)標(biāo)，在用戶看來，就會(huì)表現(xiàn)出在炎熱的夏季冰箱制冷效果差。

表1 高環(huán)境溫度下通電數(shù)據(jù)

圖1 高環(huán)境溫度下通電后曲線

冰箱之所以反復(fù)跳機(jī)是因?yàn)槌跗诒溥\(yùn)行負(fù)荷大，

冷凝端壓力增大，導(dǎo)致壓縮機(jī)電流增大，如何緩解冷凝端壓力呢？我們可以嘗試降低蒸發(fā)端壓力，或者強(qiáng)制性降低壓縮機(jī)功率等措施避免跳機(jī)，表2 為可供參考的解決方案。

表2 避免跳機(jī)方案總結(jié)

2 方案1 驗(yàn)證

2.1 行動(dòng)措施

1）壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制

開機(jī)前20 min 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為2 800 r/min；20～90 min壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為最高檔位轉(zhuǎn)速，90 min 按照正常控制邏輯運(yùn)行 。

2）風(fēng)扇開停控制

冷凍風(fēng)機(jī)按照停/開=15 / 5 min 進(jìn)行，先停后開，持續(xù)90 min，90 min 后按照正常風(fēng)機(jī)控制進(jìn)行

3）限制時(shí)間

90 min 后按照正?？刂七壿嬤\(yùn)行即可。

2.2 降溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表3 和圖2 可以看，采用方案1 降幅是符合要求的，這種交替制冷，可以降低蒸發(fā)器溫度，降低了蒸發(fā)壓力，可以有效緩解冷凝端的壓力，從而降低冰箱負(fù)荷，讓冰箱能正常運(yùn)行，與此同時(shí)需要驗(yàn)證該方案下冰箱表面溫度是否過高。

表3 方案1 降溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖2 方案1 降溫曲線

2.3 表面溫度測(cè)試

測(cè)試方法同2.2，另外在箱體表面人可能接觸的地方布置熱電偶，例如豎梁、橫梁、左右側(cè)壁等位置，而且熱電偶的布點(diǎn)位置應(yīng)盡可能選擇具有最高溫度的點(diǎn)。

從表4 可得知，方案1 可以解決高環(huán)境溫度下冰箱通電運(yùn)行負(fù)荷大跳機(jī)的問題，但是由于壓縮機(jī)一直連續(xù)運(yùn)行，冰箱表面溫度一直在累積，其最熱溫度超出標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)燙傷用戶存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

表4 方案1 箱體表面溫度數(shù)據(jù)

3 方案2 驗(yàn)證

3.1 行動(dòng)措施

1）壓縮機(jī)、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制：

壓縮機(jī)按照正常控制邏輯運(yùn)行，變頻板的軟件上設(shè)置功率保護(hù)，當(dāng)功率超過200 W 壓縮機(jī)跳機(jī)，跳機(jī)8 min后壓縮機(jī)再次嘗試開機(jī) ，無硬件保護(hù)。

2）風(fēng)扇開?？刂疲喊凑照ｏL(fēng)機(jī)控制進(jìn)行。

3）限制時(shí)間：無時(shí)間限制。

3.2 降溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表5）

表5 方案2 降溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.3 表面溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表6）

從表6 得知方案2 在通電后表面溫度是符合要求的，但從表5 和圖3 可以看出通電后6 h 內(nèi)有過多的開停機(jī)，冰箱通電后制冷時(shí)間縮短，導(dǎo)致最終降幅不能滿足要求。

圖3 方案2 通電降幅曲線

表6 方案2 表面溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 方案3 驗(yàn)證

4.1 行動(dòng)措施

1）壓縮機(jī)、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制：

壓縮機(jī)按照正?？刂七壿嬤\(yùn)行，變頻板上的軟件設(shè)置功率保護(hù)，軟件保護(hù)優(yōu)于保護(hù)器硬件保護(hù)，當(dāng)軟件保護(hù)功率185 W，超過185 W，壓縮機(jī)無極降低轉(zhuǎn)速，但壓縮機(jī)持續(xù)運(yùn)行，保持壓機(jī)不停機(jī)，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

2）風(fēng)扇開停控制：按照正常風(fēng)機(jī)控制進(jìn)行。

3）時(shí)間限制：無時(shí)間限制。

4.2 降溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表7 和圖4）

4.3 表面溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表8）

從表7 和表8，以及圖4 可看，方案3 通過強(qiáng)制降低壓縮機(jī)運(yùn)行功率，保持高環(huán)境溫度運(yùn)行下冰箱負(fù)荷維持較低水平，使得制冷降幅符合標(biāo)準(zhǔn)要求。而且高環(huán)境溫度下運(yùn)行，由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速低，冰箱表面溫度上升慢，其最熱溫度符合要求，降低了燙傷用戶的風(fēng)險(xiǎn)。

表7 方案3 降溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖4 方案3 通電降幅曲線

表8 方案3 表面溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

5 方案驗(yàn)證總結(jié)（見表9）

6 結(jié)論

本文主要闡述在高環(huán)境溫度下，如何讓冰箱保證好的制冷效果、維持較低表面溫度，從實(shí)驗(yàn)中我們可以得知，在冰箱通電后，限制壓縮機(jī)運(yùn)行功率讓其保持在較低運(yùn)行功率，既能保證在通電后冰箱有良好的制冷效果，而且能維持較低的表面溫度，不出現(xiàn)燙傷人，如此冰箱可在高環(huán)境溫度下能可靠性大大提高。

表9 方案驗(yàn)證總結(jié)