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冷热饮水机制冷系统的设计与调试

王晓岭 浙江省家用电器研究所(310014)

概括介绍了专为桶装饮用水机配套使用的冷热饮水机制冷工况条件和压缩机选取，最佳毛细管流量和制冷剂充灌量的确定以及整机调试方面的经验。

关键词：冷热饮水机 制冷系统

专为桶装饮用水配套使用的饮水机是目前国内悄然兴起的一种新型家用电器，特别是带制冷装置的冷热饮水机越来越受到消费者的欢迎。现在这类饮水机采用的制冷方式主要有两种：台式饮水机由于受体积的限制均采用半导体制冷的方式，而立式饮水机普遍采用压缩机式制冷的方式，两种方式进行比较，后者在制冷效率和可靠性上明显高于前者，对于采用压缩机式制冷的饮水机有个制冷系统的合理匹配问题，怎样能保证冷却速度又降低能耗和成本，已成为饮水机生产厂要解决的重要课题。就目前来看，笔者发现很多饮水机生产厂，盲目参照冰箱、冷柜的制冷工况设计，因此在技术上造成较严重的不合理。现将笔者在冷饮水机制冷系统的设计和调试方面的经验介绍给大家，并提出一些分析意见，仅供参考。

蒸发温度和压缩机选取

在冷饮水机中，蒸发器的传热面积的大小由于受冷水胆有效容积的限制而不易改变，因此，合理的选定蒸发温度对取得压缩机的最佳工况、最大制冷量和最低电耗是至关重要的。大家都知道电冰箱冷冻室的储藏温度按国标规定必须低于

-18℃，因此冰箱和冷柜的蒸发温度通常设计在-30℃以下。而冷饮水机以水为冷却对象，如果将冷饮水机水温控制在10℃～2℃,平均6℃，取10℃的传热温差，则蒸发温度为-4℃。目前市场上销售的立式冷热饮水机的冷水胆容积一般只有

升左右。按上海地方标准讨论稿要求，如将水温从32℃降至6℃，而时间控制在30分钟之内，所需要的冷量为

Q′=2LCΔt×1.163

P

=2×1.1×1×(32-6)×1.163

=66.5W

如果考虑10%的漏热损失，则Q=Q′×110%=66.5×1.1=73.15W

式中，Q′-不考虑漏热损失的热负荷，单位W；Q-考虑漏热损失的总热负荷，单位W；C-水的比热，单位kcal/Kg℃;Δt-水的温差，单位℃；L-冷水胆的容积，

P

单位升。

图1 压缩机特性曲线

工况条件：冷凝温度54.4℃；吸气温度32.2℃；过冷温度32.2℃；环境温度32.2℃大多数饮水机厂根据这个热负荷，选用小型冰箱冷柜上最常用的1/8HP型压

缩机，查QD45压缩机的特性曲线(见图1)。在-30℃蒸发温度下，压缩机制冷量

是能满足要求，但在这个工况下，系统内的制冷剂质量流量很小，相应的产冷量很小，制冷系数也很低。对冷饮水机而言，用这个工况来达到冷却速度要求，显然是大马拉小车，匹配极不合理，经济效果也很差。如果我们将蒸发温度从-30℃提高到-4℃，从特性曲线上看，制冷量可提高近一倍多，因此选用更小规格的压缩机就能满足制冷量的要求，匹配更趋合理，使技术指标和经济效果都得到明显的提高。所以在压缩机的选型上需注意，应选择那些适合中温工况的中低背压型小型压缩机。首先要看其使用说明书中的蒸

图2 感温管的位置

发温度的适应范围，如日本松下“Q”及“D”系列压缩机，它的蒸发温度使用范围为-5℃～-30℃，建川-丹佛斯PW3.5～7.1系列全封闭压缩机的蒸发温度使用范围为+5℃～-40℃，这类压缩机对负荷变化适应性强，不但适应电冰箱、冷柜等低温工况下的使用，而且适应冷饮水机这样的中温工况的使用，是冷饮水机制冷压缩机的理想选择。

目前，国内大多冷饮水机使用1/8HP全封闭国产压缩机，这主要是因为此类

压缩机生产厂很多，质量相对比较稳定，而气缸容积小于4.5立方厘米的压缩机生产厂很少，并且价格并不低廉。但在选择1/8HP压缩机时要注意，此类压缩机原先主要是为冰箱和冷柜配套的低背压式压缩机，它的蒸发温度范围在-35℃～

-15℃之间，在低温工况下，这类压缩机中的工质流量比较小，所配置的电机容量也较小，如果将蒸发温度提得过高，会造成系统内制冷剂的质量流量大幅增加，

压缩机所需的轴功率加大，使电动机承受很大的负荷扭矩，若该压缩机所配置的电机容量不够的话，就会产生电机温升过高等不利因素，直接影响压缩机的使用寿命。其实，无论低温工况还是中温工况都是为了比较压缩机的特性而定的，并不限定压缩机只能在这样的工况下工作。尤其是全封闭压缩机的内置电机是用吸入蒸气来冷却的，在高蒸发温度下工作，由于质量流量大，内置电机因获得强烈的冷却而具有较大的过载能力，况且专为桶装净化水配套的冷却水制冷系统的内容积比较小，因此制冷剂的充灌量也比较小。所以在冷饮水机制冷系统中选用那些电机容量比较大的低背压型压缩机，适当提高蒸发温度，应该是可行的。为了保险起见，在实际研制过程中，应对压缩机进行专门对比试验，在不改变冷饮水机制冷系统其它部件的情况下，对不同生