电冰箱制冷系统优化方案

电冰箱的制冷系统类同于冷柜制冷系统，目前蒸汽压缩式制冷仍为国内外各型冰箱广泛采用。只是新造家用电冰箱已不再使用R12制冷工质，代之以新工质R134a、R600A、混合工质R152a/R22等。我国以R134a为多。

电冰箱的制冷系统在制冷工程上是较简单的制冷系统。它利用由制冷压缩机、冷凝器、节流阀（管）、蒸发器，以及过滤干燥器和管系组成的封闭式系统组成。制冷剂在封闭系统内循环，并不断产生相态的变化而传递转移热量，实现制冷。但由于电冰箱结构与使用要求不同，制冷系统的组成和冷却方式也有一定的差别。

1.直冷单门电冰箱制冷系统

直冷单门电冰箱是结构最简单的冰箱，冷冻、冷藏室安排在一个箱门内，具有管板结构的小蒸发器在箱体上方并构成冷冻室。冷冻室内温度可达到-6°C以下，以存放少量冻结食品。管板式蒸发器下面即构成冷藏室，可维持0～8°C的低温，以存放熟食等冷却食品。在箱体内部下面，有一个果菜盒存放鲜果蔬菜。单门直冷电冰箱是靠空气的自然对流换热。这类冰箱结构虽很简单，但因其容积过小，特别是冷冻室，制冷温度较高，难以保证食品的贮藏保鲜，已逐步为新型双门、三门冰箱所替代。

2.双门直冷电冰箱制冷系统

凡是以制冷工质汽化，直接从冷却介质空气等吸收热量而实现制冷，称直接制冷；制冷工质汽化，先向中间介质（载冷剂）吸热，再利用低温的中间介质去冷却空气等，以实现制冷，则称间接制冷。从这个意义讲，目前使用的蒸汽压缩式制冷的冰箱，几乎全部是直冷式冰箱。但习惯上把空气与蒸发器间换热是自然对流，称直冷式冰箱；把空气与蒸发器间换热是强迫对流的，称风冷式冰箱，或称无霜冰箱。

图28-6所示为双门直冷式电冰箱的典型制冷系统。直冷式双门电冰箱有两个蒸发器，分别装在冷冻室和冷藏室内。冷冻室蒸发器为管板式，并加工成矩形，以存放冻结食品。冷藏室蒸发器装在冷藏室上方或内壁上部，靠空气自然对流实现冷藏室的降温。两个蒸发器的管路多为串联，制冷剂经毛细管节流后，先进冷藏室蒸发器，再进冷冻室蒸发器，汽化吸热后，返回压缩机，对于不同的设计，制冷剂也可以先进冷冻室蒸发器，后经冷藏室蒸发器，吸热汽化后，再返回压缩机。因制冷剂的吸热汽化是在同一蒸发压力下进行，为保证冷冻室的低温，其蒸发压力应满足冷冻室的工况要求。冷冻室与冷藏室的温度调节，则通过二室蒸发器换热面积的合理分配来实现。另有一种直冷式双门电冰箱，制冷剂先一次节流进冷藏室蒸发器，再经二次节流进入冷冻室蒸发器，以保证冷藏和冷冻室的降温要求。

图28-6 双门直冷式电冰箱的典型制冷系统

1—主冷凝器（内藏式） 2—回气管 3—节流毛细管 4—全封闭式制冷压缩机 5—副冷凝器 6—冷藏室蒸发器 7—箱门防露管 8—冷冻室蒸发器

图28-7为一种新型直冷双门、双循环的电冰箱制冷系统。这类系统常用于较大容积的冰箱，它既可以满足大容积冰箱制冷量大的要求，又可以较好地调节冷冻室与冷藏室降温的工况要求，并实现节能。该系统设有两根节流毛细管，增设一个二位三通电磁阀（如DCF电磁阀），从冷凝器、过滤干燥器来的制冷剂，通过电磁阀的换向作用，可以使制冷剂经毛细管11，先流入冷藏室蒸发器，再流入冷冻室蒸发器，或制冷剂经毛细管10，直接进入冷冻室蒸发器，再返回压缩机。

图28-7 直冷双门、双循环的电冰箱制冷系统

1—起停压缩机 2—过滤干燥器 3—冷凝器 4—门防露管 5、8—温度控制器 6—冷藏室蒸发器 7—冷冻室蒸发器 9—二位三通电磁阀 10、11—节流毛细管

该系统设有两个温度控制器T₁、T₂，分别用以启闭二位三通电磁阀9和起停压缩机1。制冷开始，电磁阀9的线圈不通电，这时由过滤干燥器2来的制冷剂，通过电磁阀ab通路及毛细管11，先进入冷藏室蒸发器6，再进入冷冻室蒸发器7，然后返回压缩机；当冷藏室温度降至温控器T₁的给定控制温度（如3.5°C）时，温控器T₁动作，接通电磁阀9的线圈电路，电磁阀开启通路ac，同时关闭通路ab，制冷剂即通过毛细管10仅进入冷冻室蒸发器7，使冷冻室较快降温。冷冻室温度下降到温控器T₂的控制温度（如-18°C）后，温控器T₂动作，即关闭压缩机，停止制冷。这种控制系统技术合理，缩短了压缩机运行时间，进而实现了冰箱的经济运行。近年我国生产的较多新型直冷式双门双温电冰箱，采用这类控制系统，实现了电冰箱的优化与节能。

国内有些直冷式双门电冰箱，为改善冰箱冷藏室的制冷性能，在冷藏室内壁，温度控制器感温包附近，增设一只小功率（3～5W）电热丝。压缩机停止工作后，电热丝通电，使感温包在一定的时间内温度升至3.5～5°C，既保证了冷藏室0°C以上温度和冷冻室的给定低温范围，又使冷藏室内壁蒸发器表面的霜层及时融化，保持蒸发器良好的换热性能。近来有些冰箱生产厂家，通过数字技术自动感应，在冬季低温环境下，实现同步低温补偿，无需手动调节，实现了自动低温起动运行。

图28-7所示的制冷系统已较广泛地用于各类较大容积的直冷或风冷式电冰箱，取得良好的节能效果。

3.双门风冷（无霜）式电冰箱制冷系统

双门风冷电冰箱的箱内空气为强制对流循环，蒸发器换热效率较高、箱内降温速度快，且温度分布较均匀。图28-8所示为较典型的双门风冷式电冰箱制冷原理。该系统设有肋管组合式蒸发器4，并与一小风机组成一个吹风冷却系统，再加上箱内结构的特殊设计，并通过风门式温度控制器2调节冷风循环，实现冰箱冷藏室和冷冻室的降温。吹风冷却式电冰箱的肋管组合式蒸发器，一般装在箱体后部隔热结构内侧，也可装在冷藏室和冷冻室之间。根据蒸发器相对风扇的位置，空气可以是吸入式或压出式，图28-8为吸入式。有时为了减少风扇电动机热对箱内的影响，则把风扇电动机装在箱外，通过长轴带动风叶。

吹风式双门电冰箱设有两个温度控制器，实现冷冻室和冷藏室的温度独立控制和调节。冷冻室温度控制器，根据冷冻室给定温度值控制压缩机的起动、停车。冷藏室采用风门式温度控制器，控制进入冷藏室的冷风进口风门开度，调节冷风量，冷藏室温度升高时，风门开大，反之则关小，以此控制冷藏室的温度。风门的动作靠温度控制器或感温管、膜盒、波纹管等组成的调节系统操纵，即温度变化时，波纹管或膜盒发生伸缩，通过传动机构改变风门开度。(www.xing528.com)

吹风式双门电冰箱，采用两个温度控制器控制箱内温度将取得较理想的温度控制效果。但有时为简化结构，也可采用一个温度控制器，控制冷冻室温度，并控制压缩机起动、停车，而冷藏室采用手动风门来控制温度，在气温比较稳定时，这种控制一般可满足使用要求。

吹风式双门电冰箱风机一般与压缩机同步运行，但当开启箱门时，风机也停止工作，以减少冷量损失。另外，鉴于吹风冷却的需要，该类电冰箱均配有自动或半自动融霜系统和排水管系，以保持冰箱蒸发器良好的换热性能。

图28-8 双门风冷式电冰箱制冷原理

1—冷却风扇 2—风门式温度控制器 3—冷藏室 4—蒸发器 5—冷冻室

近年发展了吹风冷却式三门或四门的电冰箱。图28-9所示的多门风冷式冰箱，冷风通过各风管分别送入冷藏室、冷冻室、冰温室和果蔬室，并保持各室预定的温度范围。

图28-9 多门风冷式电冰箱冷风吹送原理

1—冷冻室 2—冷藏室 3—冰温室 4—果蔬室

4.直冷式与风冷（无霜）式电冰箱的应用比较

近年随着家用电冰箱的逐步普及，在家庭实际使用中，多数人认为适当使用大容量冰箱是必要的，因此，不少厂家开始生产较大容量的风冷式冰箱。预计直冷式电冰箱继续受到欢迎外，风冷式冰箱选购市场将会不断扩大。

图28-10示出直冷式与风冷式两种冰箱制冷过程冷风循环原理，表28-4对两种冷却方法作了比较。

图28-10 直冷式与风冷式冰箱制冷过程冷风循环原理

a）直接盘管冷却 b）直接吹风冷却

1—蒸发器 2—小风扇 3—平壁式冷凝器 4—压缩机 5—冷藏室 6—冷冻室

表28-4 直接盘管冷却和直接吹风冷却电冰箱基本特点