风冷冰箱相对湿度研究

肖 剑 鲁礼明 张中俊 金星钟 李 芳

（安徽康佳同创电器有限公司 滁州 239000）

引言

风冷冰箱因蒸发器温度较低，水蒸气经风循环通过蒸发器时在其表面凝结成霜，使冰箱箱体内的绝对湿度下降，进而导致风冷冰箱相对湿度较低。而果蔬等食材在相对湿度较低的环境下容易失水萎蔫，因此常规的风冷冰箱不利于保鲜果蔬[1]。针对上述问题，冰箱行业采取了多种技术手段提升相对湿度，主要有以下途径：

1）多系统保湿：通过设置多个蒸发器，冷藏室与冷冻室各自具有独立的蒸发器及风循环系统，冷藏室蒸发器温度较高，不结霜或结霜少，因此冷藏室相对于单系统冰箱相对湿度大大提高[2,3]。

2）结构保湿：一般应用于独立保湿抽屉，通过层架落板密封、四面环绕密封、收纳保鲜盒、搭边仿形等密封结构形式，或在此基础上加调湿材料等方案。减少果蔬盒内的水蒸气散失速度，使抽屉内的果蔬通过蒸腾作用进入抽屉内的水蒸气使果蔬盒维持较高的相对湿度，并进而大大减少果蔬的失水速率[4,5]。

3）加湿技术：包括电极雾化、超声波雾化、自然蒸发、加热蒸发、湿膜加湿器气流蒸发、化霜水蒸发等方案，通过增加外来水转化为水蒸气提升箱体或果蔬盒内的相对湿度[6,7]。

本文通过实验，主要从两方面研究了风冷冰箱相对湿度，其一是风机转速与冰箱冷藏室相对湿度的对应关系，传统风冷冰箱冷藏风道内的风机转速，往往以优先匹配制冷需求为原则进行调试[8]，而实际上风机转速的不同，及其导致的压缩机、风机开停时间的不同，对冰箱冷藏室的相对湿度具有较大影响。本文通过改变风机转速，测试对应的保鲜效果，并分析不同风机转速引起的不同风机开停时间，进而造成的冰箱冷藏室不同的相对湿度，旨在通过寻找相关规律，为制冷系统各零部件进行制冷匹配的同时兼顾冰箱保鲜效果提供参考。其二是冰箱果蔬盒密封度与相对湿度的对应关系分析，本文通过调节抽屉及其上盖板的间隙，研究分析不同密封度对应的抽屉内相对湿度，验证了纯粹结构保湿对于提升果蔬盒相对湿度的效果，为行业内相关产品进行保湿抽屉设计提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

菠菜采购于滁州市大润发超市，新鲜无损伤。

1.2 仪器与设备

BCD-546冷藏冷冻箱（安徽康佳同创电器有限 公 司）；MS104TS分 析 天 平（Mettler Toledo）；LUGE-L95-4温湿度记录仪（杭州路格科技有限公司）；RX1RM2相机（索尼中国有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 样品准备

挑选形态良好，大小基本一致的菠菜作为样品，按照20 g/L存放于待测位置。

1.3.2 测试条件

在25 ℃环境温度下，温湿度记录仪采样周期60 s，质量测量设备精度0.1 g。

1.3.3 冰箱设置

条件1：BCD-546冷藏冷冻箱内，分别将冷藏室风道内的风机转速设置为R1、R2、R3，其中R1＞R2＞R3；冷藏室各层搁架按照20 g/L放置菠菜；

条件2：BCD-546冷藏冷冻箱内，通过手工密封抽屉上边沿与上盖板间隙，调节抽屉密封度。

2 结果与分析

2.1 冰箱冷藏室不同风机转速下的菠菜失重率

在康佳BCD-546风冷冰箱样机内，按照不同风机转速设置冰箱状态后，以20 g/L在冷藏室搁架放置菠菜，分别在存储1、2、3、6天后，测试不同状态下冷藏室内菠菜失水率，结果如表1所示。显示在R1～R3范围内，风速越大，菠菜失水率越小。

表1 不同风速下菠菜失水率

2.2 冰箱冷藏室不同风机转速下的相对湿度曲线

测试BCD-546冰箱冷藏室内不同风机转速下的相对湿度曲线，如图1所示。分析曲线图可知，风机转速越大，一个制冷周期时间越长，风机开停频率越低。对应关系如表2所示。

表2 BCD-546不同风速下各项指标对应关系

图1 BCD-546不同风速下冰箱冷藏室内相对湿度

2.3 风冷冰箱风机转速越大蔬菜失水率越低原因浅析

对BCD-546样机不同风机转速下冰箱冷藏室内相对湿度波动幅度及上升下降速率进行分析，如表3所示。

通过对图1及表3分析得知，无论风机是在高转速下还是低转速下，叶菜周围的相对湿度最高值、最低值、下降速率却相差不大，原因可能是在本次实验风速范围内，风速大小虽然不同，但风到达层架时已经很微弱。相对湿度上升速度、下降速度在不同风速下差异不大。

表3 BCD-546不同风速下相对湿度波动幅度及上升下降时间

可知，因为风机开停主要由冰箱内温度探头监测的开停机点控制，风速越大，单次制冷量输送越多，温度探头监测温度的反应时间有一定延迟，行业内风机在压缩机停机后同样会有延迟。以上因素共同导致风速越大，冰箱内风机开停周期越长，即开停次数越少。

果蔬失水率与冰箱内相对湿度呈负相关，相对湿度下降段及上升段合围所形成的较低相对湿度区域面积与果蔬失水量成呈正相关；又因不同风机转速相对湿度下降、上升速率、幅度相差不大，因此可认为不同风速引起的单次相对湿度下降、上升过程中，菠菜失重的差异较小。此时影响菠菜失水率不同的主要原因就在于开停周期的不同，开停越频繁，菠菜经历的相对湿度处于较低水平的次数越多，失水率也更高。

2.4 风冷冰箱抽屉内缝隙大小与相对湿度关系

在康佳BCD-546冰箱样机内，抽屉及其上盖板之间缝隙分别按照3 mm、2 mm、1 mm安装抽屉及上盖板，每个抽屉内以20 g/L的量放置菠菜及两个温湿度探头，测试其温度与相对湿度，如图2～4所示。

通过对图2、3、4分析对比可知，小间室独立区间果蔬保湿保鲜的关键在于控制抽屉与外界的间隙大小。在本公司BCD-546产品下，抽屉与上盖板间隙控制在1～2 mm之间，即可维持抽屉内相对湿度处于90 %RH以上。

图2 BCD-546在抽屉间隙3 mm时抽屉内相对湿度曲线

3 结束语

本文通过对风冷冰箱内风机转速大小与菠菜失水率关系进行分析，发现风机转速越大，菠菜失水率越低；通过对不同风机转速下的相对湿度曲线进行分析，发现不同风机转速下相对湿度下降、上升速率及其幅度相差不大，主要差异在于维持较高湿度水平的时间。风机转速越大的同时，冰箱风机的开停频率越低。因此导致了在本文所述风机转速内，风机转速与菠菜失水率呈负相关的现象。通过对冰箱内果蔬盒及其上盖板间隙进行对比发现，间隙越小相对湿度越高，且仅维持抽屉间隙较小即可实现果蔬盒内的高保湿效果。

图3 BCD-546在抽屉间隙2 mm时抽屉内相对湿度曲线

图4 BCD-546在抽屉间隙1 mm时抽屉内相对湿度曲线