浅谈化霜加热器功率匹配

吴 峰

（惠而浦（中国）股份有限公司 合肥 231283）

引言

随着社会的发展，人民物质生活水平的提高，无霜冰箱逐渐普及到千家万户。所谓无霜冰箱就是能够自动除去蒸发器表面积霜的冰箱，其基本原理是给蒸发器配备一个加热器，在合适条件的时候，加热器自动启动工作，进行加热化霜。在达到规定条件后，又能够自动退出化霜，恢复正常制冷状态。

如果选择化霜加热器功率偏低时，蒸发器表面不能有效除尽，如果化霜加热器功率选择过高，加热器表面温度过高，有可能被烘烤其周围有其他塑料制件，引发安全事故。故需要选择一个合适功率的加热器，既能让冰箱高效除霜，又能保证其加热化霜时足够安全，本文以工作中实际案例浅谈该问题。

1 实验验证及分析

1.1 样机及加热器参数选定

本文研究的对象为十字对开四门冰箱W5，为无霜电控冰箱，拥有冷藏和冷冻两个温区，额定电压为115 V，额定频率60 Hz。该款冰箱为单系统，只有一个冷冻蒸发器，需要给冷冻蒸发器配备一个合适功率的加热器。为确定加热器功率范围，初步选定两个极限大小功率进行验证。在确定了加热器功率范围后，我们便可以通过进一步的验证敲定准确合适的加热器功率，如表1为初定的加热器参数。

表1 初定加热器参数

1.2 化霜能力验证

1）测试地点：冰箱型式实验室。

2）测试方法及条件：依据WHP-QB-08-102 惠而浦（中国）冰箱7天长时间内部化霜技术标准，测试环境温度：32 ℃、85 %相对湿度，测试电压：额定电压的0.85倍电压，额定频率测试。

3）测试方法简述：

①冷藏温度：3 ℃；冷冻温度：-18 ℃。

②开关门时间要求：

第一阶段：总长一小时，冷藏开20次，冷冻开5次。

第二阶段和第一阶段之间的时间差：3 h。

第二阶段：总长一小时，冷藏开20次，冷冻开5次，第三阶段和第二阶段之间的时间差：3 h。

第三阶段：总长一小时，冷藏开20次，冷冻开5次。

第四阶段：总长一小时，冷藏开20次，冷冻开5次，第四阶段和第三阶段之间的时间差：3 h，第四阶段结束后，关门稳定11.5 h。

③开关门开门方法要求：

开门的角度至少要75°，最大90°。对于有抽屉门的，抽屉门至少拉出80 % 。冷藏室开门周期为三分钟一个。在冷藏室，保持门开30 s，然后关2 min 40 s。冷冻室开门周期为12 min一个。在冷冻室，保持门开20 s，然后关门11 min 40 s。

4）检查要求：

以上重复7天，在第七天做完后，强制化一次霜后检查，要求蒸发器及其周围无实冰。

5）化霜能力测试结果见表2。

从表2看出，方案1蒸发器左侧、排水口等地方存在实冰。 如果排水口处有冰，不能及时融化掉，那么长时间运行后，排水口会被冰堵实，导致化霜水无法从排水口处流走，水会溢出到箱体里面形成大量积冰，影响冰箱正常使用。

表2 方案1和2化霜能力测试结果

虽然方案2能通过化霜能力验证，但方案2比方案1加热器功率要高出40 W，我们知道管路形状一定的情况下，功率越高，单位功率密度越大，那么单位面积发热量越大，则其表面温度会过高。此时加热器在烘烤加热器周围塑料制件，例如箱胆和风道盖板等。热量累积到一定程度，会出现明火，可能引发严重的安全事故。为此需要验证加热器表面温度是否偏高，暂时以360 ℃为标准来考核。

1.3 表面温度测试

1.3.1 测试方法简述：

按照GB 4706.13-2014 家用和类似用途电器的安全、制冷器具冰淇淋机和制冰机的特殊要求，在25 ℃环境温度下，直接使用1.1倍额定电压给化霜加热器通电，直到熔断器烧断为止。在加热管、熔断器等位置布置热电偶监控其表面最热温度值。

如图1为方案1在给加热器通电过程中，其表面温度曲线，其最热温度为324 ℃。

图1 方案1表面温度测试曲线

如图2是方案2在加热器通电过程中，其最热点表面温度曲线，其最热温度为363 ℃。

图2 方案2表面温度测试曲线

由于方案2表面温度超过360 ℃，可认定其功率偏高，是存在安全风险的，为此需要进一步降低加热器功率，来达到降低其表面温度的目的，如表3。

表3 方案3加热器参数

我们按照1.2和1.3.1方法对方案3进行重新验证，测试结果如表4。

表4 方案3测试结果

方案3的表面温度临近360 ℃，需要进一步降低其表面温度，在干烧过程中，随着时间推移，加热器表面温度在逐渐升高，如果熔断器能提前断开，加热器表面温度会同比有一定下降。可以降低熔断器断开温度为72 ℃，如表5为方案4加热器参数。

表5 方案4加热器参数

熔断器断开只会在一些故障情况下发生，所以在正常使用过程中，熔断器是不会工作的，故降低熔断器温度是不会影响冰箱正常化霜能力，所以不需要再次验证方案4的化霜能力的，经过测试方案4的表面最高温度为 326 ℃。

1.4 所有方案数据总结

从表6数据总结，方案4为最佳方案，其加热功率可以兼顾化霜能力和加热安全问题，可知选用加热器不一定就是选用功率高的，选用功率高化霜效果固然很好，但是可能会引起加热安全问题。偏低的加热功率，会导致化霜效果不佳，导致冰箱不能正常使用，引起用户投诉。

表6 数据总结

2 结论

本文主要以实际工作案例来阐述如何选用合适功率的化霜加热器，只有兼顾到化霜效果和加热安全问题的加热器，才能作为无霜冰箱的化霜加热器，冰箱开发者需要匹配好合适功率加热器，给消费者带来一个安全适用的无霜冰箱。