2012年中國家用電器技術(shù)大會(huì)·論文集■節(jié)能門封費(fèi)斌紀(jì)璇青島海爾股份有限公司,266101)摘要:本文總結(jié)了冰箱門封結(jié)構(gòu)及材料優(yōu)化可節(jié)省能量消耗,著重從對(duì)流、熱傳導(dǎo)和輻射3個(gè)方向來優(yōu)化門封設(shè)計(jì),經(jīng)過大量的硏究和試驗(yàn)分析得出,通過對(duì)冰箱門封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)降低冰箱能耗2%~4%,并就未來門封的發(fā)展趨勢和發(fā)展方向作出了展望。關(guān)鍵詞:門封冰箱能耗對(duì)流熱傳導(dǎo)輻射TPEEnergy Efficient GasketFei Bin. Ji XuanQingdao Haier Joint Stock Co. Ltd, 266101)Abstract: The improvement of refrigerator gasket can achieve the energy consumption from convectionheat conduction and radiation. As the result of many research and experiments, the improvement of gasketstructure can achieve 2%-4% energy consumption of refrigerator. The article also previews the direction anetrend of gasket developmentKeywords: Gasket, Refrigerator, Energy consumption, Convection, Heat conduction, Radiation,TPE1引言3)系統(tǒng)優(yōu)化匹配。本文著重對(duì)保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,并得出各個(gè)目前,制冷設(shè)備(如冰箱或保鮮柜)等是人們部分的能量損耗占比情況,見表1日常生活中必備的家用電器。制冷設(shè)備中的門表1保溫能量損耗分析體與箱體之間通常設(shè)置有門封,門封上通常設(shè)置有氣囊,不同的氣囊結(jié)構(gòu)形成了承載空氣的結(jié)構(gòu)部分部件數(shù)量比例(%)間室,而空氣是最好的絕熱導(dǎo)體,如何更有效地箱體頂部設(shè)計(jì)氣囊間室,在門封節(jié)能方面起著至關(guān)重要箱體底部0.4的作用箱體后背2冰箱的能量損耗箱體側(cè)壁對(duì)于冰箱而言,影響能量損耗的因素主要分體18,9為三大方面門封(1)冰箱中耗電部件,如壓縮機(jī)、電腦板等合計(jì)(2)保溫結(jié)構(gòu),如保溫層、門封;H中國煤化工第一作者簡介:費(fèi)斌(1973.10—),男,機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè),現(xiàn)就職于青島海爾膠經(jīng)營體體CNMHG電器2012一增刊■第一部分冰箱冷柜制造技術(shù)■3冰箱門封節(jié)能設(shè)計(jì)封裝配部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)從裝配角度改善節(jié)能主要考慮的因素有門體與箱體間縫隙,箱體/門體內(nèi)側(cè)輪廓以及箱體內(nèi)的密封設(shè)計(jì)(如圖1)。綜合以上因素考慮,門封厚度設(shè)計(jì)得越薄,型材寬度增加,節(jié)省能量的效果越好。不同門封型材的能耗測試對(duì)比數(shù)據(jù)如表2所示。其中,PVCl是型材厚度7mm的樣品,PVC是型材厚度8mm的樣品,測試結(jié)果顯示,T1和T2兩臺(tái)冰箱分別降低能耗2.8%和4.5%圖2內(nèi)側(cè)增加額外密封腔室和密封邊在冰箱設(shè)計(jì)中,箱體與門體間隙漏冷是重點(diǎn)圖1裝配設(shè)計(jì)要點(diǎn)防護(hù)點(diǎn),如何防止冷氣與不良導(dǎo)體鋼板接觸,如何防止冷氣在短途徑下與外界傳導(dǎo),在縫隙間設(shè)計(jì)表2260L冰箱不同門封型材的能耗測試對(duì)比數(shù)據(jù)密封腔室可以很好的改善熱傳導(dǎo),阻隔減少了冷冰箱檔位B/F溫度能耗機(jī)率型材代號(hào)(℃)氣向外的路徑,避免了冷氣與不良導(dǎo)體鋼板的直(℃)(kW·h/24h)(%)接接觸,有效地降低能量損耗。4/0/-205.2/-17.9550.32)門封結(jié)構(gòu)增加密封邊(見圖2),優(yōu)點(diǎn)是對(duì)T25/0/-214.4/-18.652749,0流改進(jìn)。們14/0/-205.2/-18.20.533門封卡槽結(jié)構(gòu)與門襯槽裝配,設(shè)計(jì)上要考慮PⅤC2n250-23.5/-1860.5251.5到安裝的便利性同時(shí)也要考慮卡槽結(jié)構(gòu)的密封性,為了減少內(nèi)外空氣對(duì)流,在卡槽最尖端部分增3.2門封節(jié)能改進(jìn)加密封邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),充分有效地改善了對(duì)流的發(fā)密封部分的熱交換主要有3個(gè)途徑,傳導(dǎo)、對(duì)生,降低了能量損耗。流和輻射。以對(duì)開門冰箱為例,門封上面部分主圖3為門封增加了內(nèi)側(cè)密封腔后的熱流分布要以傳導(dǎo)和輻射為主,門封中間垂直兩側(cè)部分主圖,表3為數(shù)據(jù)采集分析,通過此結(jié)構(gòu)的改進(jìn),使要以對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射為主,門封下面部分主要以得門封在能量損耗上減少11%,總體能量損耗減對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射為主少5%。中國煤化工(1)門封結(jié)構(gòu)增加額外密封腔(見圖2),優(yōu)點(diǎn)CNMHG云是低溫下壓是密封腔的傳導(dǎo)改進(jìn),減少對(duì)流和熱輻射縮彈性和硬。電器2012-增刊592012年中國家用電器技術(shù)大會(huì)·論文集■表3熱流情況改進(jìn)通過增加內(nèi)側(cè)密封腔室下TPE門封壓縮彈性改善21%,70℃下TPE門封無內(nèi)側(cè)密封腔增加內(nèi)側(cè)密封腔壓縮彈性改善28%,詳見表4。結(jié)構(gòu)部分(W/1m型材(W/lm型材)表4低溫和高溫下TPE與PVC門封壓縮彈性對(duì)比箱體1735材料-20℃壓縮變形率(%)70℃壓縮變形率(%)門體l815門封PⅤVC總計(jì)低溫硬度的改善也非常顯著,門封樣件試樣分別在-20℃低溫箱和0℃恒溫箱內(nèi)放置6h,取出后30s內(nèi)測量,-20℃下TPE門封硬度變化改善10%,0℃下TPE門封硬度變化改善11%,詳見表5和圖4表5與PVC硬度變化率對(duì)比材料-20℃硬度變化率(%)0℃硬度變化率(%)PVC16低溫下硬度變化20°C0°c圖3FEM有限元分析將門封樣件在室溫下放置48h后測試,門封圖4TPE材料與PVC材料低溫硬度分析安裝在模擬門上,關(guān)門狀態(tài)下施加壓力,使門封塑綜合以上TPE材料的節(jié)能特點(diǎn),實(shí)際生產(chǎn)中膠套自由高度壓縮60%,將其分別放置在-20℃的制品在帶有負(fù)載和空箱兩種狀態(tài)下進(jìn)行對(duì)比測和π0℃低溫和高溫箱中96h,然后去掉負(fù)荷并在試,測試結(jié)果負(fù)載條件下耗電量降低1.7%,空箱常溫下放置2h后,測量門封壓縮變形率,-20℃條件下耗電量降低3.9%,詳見表6和表7。表6TPE與PVC不同材料的門封制品待負(fù)載測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定區(qū)間,不包含化霜,帶栽測試壓機(jī)52Hz)r:25℃.ac)a(℃)開機(jī)時(shí)間(mi)停機(jī)時(shí)間(m)開機(jī)率(%)功率(W)「耗電量(W:h24)PVC28,1368,1331.45中國煤化工0318對(duì)比TP比PⅤC降低0.009(1.7CNMHGrage):冷藏平均溫度,Fnax( Freezer max):冷凍最高溫度。60電器2012-增刊■第一部分冰箱冷柜制造技術(shù)■表7TPE與PVC不同材料的門封制品空箱測試數(shù)據(jù)(穩(wěn)定區(qū)間,不包含化霜,空箱測試壓機(jī)52Hz)AT:25℃Rac(c)Fae(℃)cHec(c℃)開機(jī)時(shí)間(mi)停機(jī)時(shí)間(min)開機(jī)率(%)功率(W)耗電量(kW,h24h)PⅤVC63.4%61,3%0.557對(duì)比TPE比PVC降低0.023(3.9%)注:Rave( Refrigerator average):冷藏平均溫度,Fave( Freezer average):冷凍平均溫度, CHave( Chiller average):冰溫平均溫度4未來冰箱門封發(fā)展展望素,完全符合RoHS和 REACH要求,且完全可回收,優(yōu)異的耐老化性和抗菌防霉性能,為用戶帶來隨著家電行業(yè)的發(fā)展,節(jié)能理念的上升,讓冰了健康安全的環(huán)保產(chǎn)品,增強(qiáng)了門封部件的使用箱擁有一款低能耗、環(huán)保的門封是必然趨勢壽命,保證了冰箱長時(shí)間的密封性能,提升了產(chǎn)品1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人性化功能。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面采用無縫焊接技術(shù)的門封結(jié)構(gòu),材料可以注射成型,為了更好地減少熱傳導(dǎo),5結(jié)論門封中磁條(良好導(dǎo)體)設(shè)計(jì)取消改為卡槽設(shè)計(jì)能耗是全球性的問題,隨著家電產(chǎn)品日趨個(gè)門封通過卡槽結(jié)構(gòu)安裝到門體上,開關(guān)門同樣性化、多功能化,能量的消耗也隨之攀升,降低以釆用卡槽設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)門體與箱體的閉合和打開。及改善能耗等問題尤為重要。冰箱作為耗能電器此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)3個(gè)方面,可最之一,每個(gè)與能量損耗相關(guān)的設(shè)計(jì)都要嚴(yán)謹(jǐn)、科大化屏蔽冷氣外漏,完美呈現(xiàn)岀無縫隙的冰箱學(xué),能夠通過改善優(yōu)化設(shè)計(jì)即可降低能耗的門封密封產(chǎn)品結(jié)構(gòu)部件更具備深入研究的價(jià)值。小設(shè)計(jì)改變大(2)材料設(shè)計(jì)世界,通過巧妙的門封設(shè)計(jì)優(yōu)化,加快了節(jié)能冰箱材料設(shè)計(jì)使用TPE彈性體材料,能保持好的的發(fā)展步伐,對(duì)家電行業(yè)向節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展起低溫彈性和壓縮性能,同時(shí)節(jié)能環(huán)保,不含有鹵到了重要的促進(jìn)作用。中國煤化工CNMHG電器2012-增刊6