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(xiāo)量，帶動(dòng)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(shí)，柜外中空玻璃表面仍將會(huì)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(duì)制冷系統(tǒng)的運(yùn)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(wèn)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(wú)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(huì)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(diǎn)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(wèn)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(mén)(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(gè)條形電極，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)電極和電源，透明導(dǎo)電發(fā)熱膜就會(huì)發(fā)熱，調(diào)節(jié)電壓可控制玻璃表面的溫度)來(lái)解決冷柜玻璃門(mén)表面結(jié)露的問(wèn)題，并與普通雙層充氬氣涂層玻璃門(mén)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(mén)防凝露設(shè)計(jì)提供參考。

1 結(jié)露條件與影響因數(shù)分析

1.1 玻璃門(mén)表面結(jié)露條件

處在干球溫度為T(mén)1、相對(duì)濕度為φ環(huán)境工況下的雙層玻璃門(mén)冷柜，柜內(nèi)溫度為T(mén)2(T2＜T1)，雙層玻璃門(mén)內(nèi)、外表面溫度分別為T(mén)w2和Tw1，雙層玻璃門(mén)冷柜柜門(mén)內(nèi)外溫度分布如圖1所示。

如果要在玻璃門(mén)外表面上結(jié)露，必須滿(mǎn)足以下條件：玻璃門(mén)外表面溫度Tw1必須低于環(huán)境工況露點(diǎn)溫度Td，即：Tw1＜Td。環(huán)境工況露點(diǎn)溫度可由環(huán)境工況干球溫度T1和相對(duì)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(duì)濕度φ越高，環(huán)境工況露點(diǎn)Td就越高，也就越容易結(jié)露。由干球溫度T和相對(duì)濕度φ計(jì)算露點(diǎn)溫度Td并沒(méi)有簡(jiǎn)單公式，但可查焓濕圖或用h-d軟件計(jì)算。

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

1.2 玻璃門(mén)表面結(jié)露影響因數(shù)分析

圖2 干球溫度和相對(duì)濕度變化對(duì)環(huán)境工況露點(diǎn)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(duì)濕度變化對(duì)環(huán)境工況露點(diǎn)的影響如圖2所示。干球溫度為T(mén)1、相對(duì)濕度為φ2的環(huán)境工況A對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度Td1，比干球溫度同樣為T(mén)1、但相對(duì)濕度為φ1(φ1＞φ2)的環(huán)境工況B對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度Td2低；干球溫度為T(mén)1、相對(duì)濕度為φ2的環(huán)境工況A對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度Td1，比相對(duì)濕度同樣為φ2、干球溫度為T(mén)2(T2＞T1)的環(huán)境工況C對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度Td3低。即：干球溫度一定時(shí)相對(duì)濕度越高，或者相對(duì)濕度一定時(shí)干球溫度越高，露點(diǎn)溫度就越高，也就越容易結(jié)露。

玻璃門(mén)外表面溫度Tw1主要受柜內(nèi)溫度Tw2和玻璃門(mén)本身的隔熱性能決定，顯然柜內(nèi)溫度T2越低、或者玻璃門(mén)隔熱性能越差，都將導(dǎo)致玻璃門(mén)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(wèn)題的試驗(yàn)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(mén)，并對(duì)不銹鋼陳列冷柜玻璃表面結(jié)露問(wèn)題進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)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(yàn)中心各共建的廣東省制冷產(chǎn)品檢測(cè)中心國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電冰箱性能試驗(yàn)室進(jìn)行，玻璃門(mén)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(mén)和普通雙層充氬氣涂層玻璃門(mén)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(duì)應(yīng)露點(diǎn)20.12℃)，柜內(nèi)設(shè)定溫度-22℃，柜內(nèi)從15℃開(kāi)始降溫，測(cè)試保持玻璃門(mén)表面不結(jié)露柜內(nèi)所能降到的最低溫度。試驗(yàn)測(cè)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(yàn)曲線(xiàn)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(yàn)曲線(xiàn)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(mén)冷柜柜內(nèi)從15℃降低到-22℃的過(guò)程中，除不銹鋼門(mén)框及門(mén)框周?chē)Ａ》秶薪Y(jié)露外，玻璃門(mén)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(mén)冷柜柜內(nèi)從15℃降低到-22℃的過(guò)程中，大約運(yùn)行到10分鐘時(shí)，玻璃門(mén)外表明溫度就降到了環(huán)境露點(diǎn)以下，開(kāi)始結(jié)露，失去了玻璃門(mén)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(yàn)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(mén)始終可以維持良好的不結(jié)露狀態(tài)。由于不銹鋼門(mén)框的冷橋作用，導(dǎo)致不銹鋼門(mén)框及門(mén)框周?chē)Ａ囟鹊陀诃h(huán)境工況對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度，使得不銹鋼門(mén)框及門(mén)框周?chē)Ａ》秶薪Y(jié)露。因此，只要改進(jìn)門(mén)框結(jié)構(gòu)，雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門(mén)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(mén)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(shí)，在環(huán)境干球溫度分別為25℃及35℃的情況下，其玻璃門(mén)結(jié)露的的最高環(huán)境相對(duì)濕度可高達(dá)到93%及84%，說(shuō)明采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃做冷柜玻璃門(mén)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(duì)比

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

圖7 冷柜柜內(nèi)耗電量曲線(xiàn)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(kāi)始測(cè)試，直到2℃停止測(cè)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(xiàn)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(mén)和采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門(mén)冷柜，用時(shí)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?yàn)殡p層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃門(mén)溫度升高導(dǎo)致玻璃門(mén)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(yùn)行時(shí)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(mén)時(shí)，還需解決不銹鋼門(mén)框部分的防露問(wèn)題。不銹鋼門(mén)框是整個(gè)冷柜箱體保溫最薄弱環(huán)節(jié)，需要通過(guò)不銹鋼門(mén)框防冷橋設(shè)計(jì)和改進(jìn)門(mén)封設(shè)計(jì)加以解決。

由于采用雙層發(fā)熱導(dǎo)熱膜玻璃，柜門(mén)溫度升高導(dǎo)致玻璃門(mén)內(nèi)表面向柜內(nèi)傳遞熱量增加，同時(shí)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(mén)比采用雙層充氬氣涂層玻璃門(mén)柜內(nèi)達(dá)到設(shè)定溫度用時(shí)增加、耗電增加。

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

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

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