酒柜内湿度的分析及实验研究

赵建芳，陈曦，夏宇栋

（1-上海理工大学制冷技术研究所，上海 200093；2-青岛海尔特种电冰柜有限公司，山东 青岛 266001）

酒柜内湿度的分析及实验研究

赵建芳*1,2，陈曦1，夏宇栋1

（1-上海理工大学制冷技术研究所，上海 200093；2-青岛海尔特种电冰柜有限公司，山东 青岛 266001）

本文详细介绍了加湿的技术，以及酒柜内增加湿度的方法，并对酒柜进行湿度的实验测试。通过改变蒸发温度，得到在不同设定温度条件下内部的湿度变化情况，通过对实验结果的分析，提出了减小酒柜内部湿度波动的方法。

酒柜；湿度；温度；加湿

0 引言

酒柜是用于酒类储存及展示的柜子，随着人们对于物质需求的提高，酒类爱好者对葡萄酒的质量也越来越苛求。而葡萄酒像所有天然及易腐烂的食品一样，会因它的周围环境因素产生变化。良好的储存环境，适宜的温湿度才能呵护葡萄酒原有的芳香与韵味。为了保持葡萄酒的良好品质，都应该在购买后存放在适当的环境里。若是少量收藏，只需注意避光和恒温。若需收藏大量葡萄酒，应有个恒温、恒湿的酒窖。保证葡萄酒不会因氧化而变质。但是，当今社会，恐怕一般人都没有这个条件自己挖一个地窖。所以，酒柜是酒窖最好的替代者。

葡萄酒的最佳保存湿度在 70%左右，而根据最新的欧盟发布的ErP指令要求酒柜内部的相对湿度保持在 60%～80%。而对于绝大多数国内的酒柜产品来说都不能达到这个要求。因此对于酒柜的设计者来说如何能精确调节控制其内部的湿度就成了一个重要的课题。本文将通过实验来发现影响酒柜内部湿度的因素，从而提出改进的增加酒柜内湿度的方法。

1 加湿技术介绍

1.1 湿膜加湿器

湿膜加湿器是利用干燥的空气通过湿膜材料时水分子吸收空气中的热量而汽化、蒸发，使空气的湿度增加，形成湿润的空气而达到加湿目的。

1.2 超声波加湿器

超声波加湿器是利用水槽底部换能器（超声波振子）向水中发射1.7MHz超声波，水表面在空化效应作用下产生直径为（1-10） μm的超微粒子。水雾粒子与流动空气进行热湿交换，达到等焓加湿空气的目的。

1.3 离心式加湿器

离心式加湿器是利用高速电机带动复合叶轮旋转产生真空，贮水箱内的水在大气压力作用下通过吸水器压至复合雾化叶轮，雾化成细雾，经过下进风道的微风，送至出雾口，在出雾口与上进风道的高速风流相汇合，形成高速气雾喷到空气中，气雾与空气中的余热相接触，完全汽化，达到加湿的目的。

1.4 干蒸汽加湿器

饱和蒸汽从蒸汽入口进入加湿器，蒸汽在蒸汽套杆中轴向流动，利用蒸汽的潜热将中心喷杆加热，确保中心喷杆中喷出的是纯的干蒸汽，即不夹带冷凝水的蒸汽。饱和蒸汽进入套管后，进入汽水分离室。分离室内设折流板，使蒸汽进入分离室后产生旋转，且垂直上升流动，从而高效地将蒸汽和冷凝水分离；分离出的冷凝水从分离室底部通过疏水器排出。

当需要加湿时，打开调节阀，干燥的蒸汽进入中心喷杆，从带有消声装置的喷孔中喷出，实现对空气的加湿。

2 酒柜内部湿度实验测试

2.1 实验酒柜

实验酒柜的箱体如图1所示。其酒柜参数如表1所示。

图1 实验用酒柜

表1 酒柜参数

2.2 湿度测量

采用Vaisala温湿度测量仪，型号是HMD 40Y（3个），其参数如表2所示。

表2 测量传感器参数

根据表2所示的传感器测量信号，如相对湿度控制在（60～80）%，湿度传感器的输出电流范围为（14～18） mA。为分析柜内的湿度分布，在酒柜内上中下分别布置了三个湿度传感器，湿度传感器的信号通过数据采集器HP34970A输入电脑。

3 实验结果及分析

设置温度通过酒柜面板进行：分别是 6℃和16℃。制冷系统采用R600a作为制冷剂，毛细管节流，板管式蒸发器垂直布置，上部吸风，下部送风，在酒柜的背板部分设置一个间距为 5cm左右的风道。实验测试结果如图2～图6所示。

根据图2和图3，可以发现温度波动跟酒柜内湿度波动有一致性，且温度变化先于湿度的变化，即温度下降时湿度也下降，温度上升湿度也上升，而从图2中可以看到，酒柜内上中下温度差值范围在±0.5℃之内，即酒柜内温度相对均匀，而其相对湿度的差值范围却很大。

图2 设定温度为6℃时的柜内温度波动

图3 设定温度为6℃时酒柜内湿度波动曲线

图4 设定温度为16℃时酒柜内相对湿度波动曲线

图5 设定温度为6℃时酒柜内相对湿度波动曲线

图6 设定温度为16℃时酒柜内相对湿度波动曲线

从图2温度波动曲线以及图3和图4的湿度波动曲线中可以发现酒柜内温度与湿度变化相对于压缩机的启停都有一定的滞后性，压缩机开机后湿度开始下降，压缩机停机湿度逐渐增大，压缩机的启停周期为 25～28分钟，设定温度越高，压缩机的相对停机时间越长，压缩机的开停机比越小，相对湿度越大。

然后，通过安装一个吸气节流阀，在提高蒸发温度以后，在设定温度6℃和16℃时，分别对酒柜进行湿度测试，得到如图5，图6所示的测试结果。

通过图3和图5的对比、图4和图6的对比，可以发现，在同样的设定温度下，通过提高蒸发温度，柜内上中下不同部位的湿度波动有了大的改善。大多数湿度数据位于（60～80）%之间。基本满足了要求。同时比较图5和图6，发现柜内不同部位的相对湿度都随着设定温度的增加而增加。

4 结论

根据实验结果及分析可得出结论：

（1） 酒柜内温度场较为均匀，而酒柜上部相对湿度小于下部相对湿度；

（2） 酒柜内温度与湿度变化相对于压缩机的启停都有一定的滞后性；

（3） 压缩机开机湿度开始下降，压缩机停机湿度逐渐增大，压缩机的启停周期为（25-28）分钟，设定温度越高，压缩机的相对停机时间越长，压缩机的开停机比越小，相对湿度越大；

（4） 在同样的设定温度下，通过提高蒸发温度，可以减小酒柜内的湿度波动，并使酒柜内湿度控制在（60～80）%之间。

改进方案：

（1） 采用中高背压压缩机，提高蒸发温度，使箱内的水分尽可能少的凝结到蒸发器上，达到保湿的目的；

（2） 在箱内增加一个接水盒或在内胆上吸附一个凹槽用于存水，然后在这个水盒或凹槽下面布上加热丝或加热管，增加水的温度以利于蒸发；

（3） 改变风路结构，增大风扇的功率，提高对流速度，或者改变风向，启停时间控制点和控制参数变化，使得启停时间更短；

（4） 箱内增加一个小型的加湿器。

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Analysis and Experimental Research on Humidity in a Wine Cabinet

ZHAO Jian-fang﹡1,2, CHEN Xi1, XIA Yu-dong1
（1-Institute of Refrigeration, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;2-Qingdao Haier Special Icebox CO. LTD., Qindao 266001, China）

The lastest technology of humidification in a wine cabinet was detailedly introduced in this paper. The humidity test was conducted in a wine cabinet. The test results showed that the evaporator temperature had an important influence on humidity in the wine carbinet. According to the test data, some good methods to decrease humidity fluctuation were put forward.

wine cabinet; humidity; temperature; humidification

*赵建芳（1973-）：男，高级工程师，工程硕士在读，研究方向：酒柜，冷柜等，Email：chenxistudy@163.com。联系地址：上海市军工路516号上海理工大学制冷技术研究所（200093）。联系电话：021-55275542。

上海市教育委员会科研创新项目资助（10YZ96）；上海市教育委员会重点学科建设项目（J50502）.