节能门封

2012年中国家用电器技术大会·论文集■节能门封费斌纪璇青岛海尔股份有限公司,266101)摘要:本文总结了冰箱门封结构及材料优化可节省能量消耗,着重从对流、热传导和辐射3个方向来优化门封设计,经过大量的硏究和试验分析得出,通过对冰箱门封结构的优化设计可以实现降低冰箱能耗2%~4%,并就未来门封的发展趋势和发展方向作出了展望。关键词:门封冰箱能耗对流热传导辐射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)系统优化匹配。本文着重对保温结构进行分析,并得出各个目前,制冷设备(如冰箱或保鲜柜)等是人们部分的能量损耗占比情况,见表1日常生活中必备的家用电器。制冷设备中的门表1保温能量损耗分析体与箱体之间通常设置有门封,门封上通常设置有气囊,不同的气囊结构形成了承载空气的结构部分部件数量比例(%)间室,而空气是最好的绝热导体,如何更有效地箱体顶部设计气囊间室,在门封节能方面起着至关重要箱体底部0.4的作用箱体后背2冰箱的能量损耗箱体侧壁对于冰箱而言,影响能量损耗的因素主要分体18,9为三大方面门封(1)冰箱中耗电部件,如压缩机、电脑板等合计(2)保温结构,如保温层、门封;H中国煤化工第一作者简介:费斌(1973.10—),男,机械设计专业毕业,现就职于青岛海尔胶经营体体CNMHG电器2012一增刊■第一部分冰箱冷柜制造技术■3冰箱门封节能设计封装配部位的结构设计要点从装配角度改善节能主要考虑的因素有门体与箱体间缝隙,箱体/门体内侧轮廓以及箱体内的密封设计(如图1)。综合以上因素考虑,门封厚度设计得越薄,型材宽度增加,节省能量的效果越好。不同门封型材的能耗测试对比数据如表2所示。其中,PVCl是型材厚度7mm的样品,PVC是型材厚度8mm的样品,测试结果显示,T1和T2两台冰箱分别降低能耗2.8%和4.5%图2内侧增加额外密封腔室和密封边在冰箱设计中,箱体与门体间隙漏冷是重点图1装配设计要点防护点,如何防止冷气与不良导体钢板接触,如何防止冷气在短途径下与外界传导,在缝隙间设计表2260L冰箱不同门封型材的能耗测试对比数据密封腔室可以很好的改善热传导,阻隔减少了冷冰箱档位B/F温度能耗机率型材代号(℃)气向外的路径,避免了冷气与不良导体钢板的直(℃)(kW·h/24h)(%)接接触,有效地降低能量损耗。4/0/-205.2/-17.9550.32)门封结构增加密封边(见图2),优点是对T25/0/-214.4/-18.652749,0流改进。们14/0/-205.2/-18.20.533门封卡槽结构与门衬槽裝配,设计上要考虑PⅤC2n250-23.5/-1860.5251.5到安装的便利性同时也要考虑卡槽结构的密封性,为了减少内外空气对流,在卡槽最尖端部分增3.2门封节能改进加密封边结构设计,充分有效地改善了对流的发密封部分的热交换主要有3个途径,传导、对生,降低了能量损耗。流和辐射。以对开门冰箱为例,门封上面部分主图3为门封增加了内侧密封腔后的热流分布要以传导和辐射为主,门封中间垂直两侧部分主图,表3为数据采集分析,通过此结构的改进,使要以对流、传导和辐射为主,门封下面部分主要以得门封在能量损耗上减少11%,总体能量损耗减对流、传导和辐射为主少5%。中国煤化工(1)门封结构增加额外密封腔(见图2),优点CNMHG云是低温下压是密封腔的传导改进,减少对流和热辐射缩弹性和硬。电器2012-增刊592012年中国家用电器技术大会·论文集■表3热流情况改进通过增加内側密封腔室下TPE门封压缩弹性改善21%,70℃下TPE门封无内侧密封腔增加内侧密封腔压缩弹性改善28%,详见表4。结构部分(W/1m型材(W/lm型材)表4低温和高温下TPE与PVC门封压缩弹性对比箱体1735材料-20℃压缩变形率(%)70℃压缩变形率(%)门体l815门封PⅤVC总计低温硬度的改善也非常显著,门封样件试样分别在-20℃低温箱和0℃恒温箱内放置6h,取出后30s内测量,-20℃下TPE门封硬度变化改善10%,0℃下TPE门封硬度变化改善11%,详见表5和图4表5与PVC硬度变化率对比材料-20℃硬度变化率(%)0℃硬度变化率(%)PVC16低温下硬度变化20°C0°c图3FEM有限元分析将门封样件在室温下放置48h后测试,门封图4TPE材料与PVC材料低温硬度分析安装在模拟门上,关门状态下施加压力,使门封塑综合以上TPE材料的节能特点,实际生产中胶套自由高度压缩60%,将其分别放置在-20℃的制品在带有负载和空箱两种状态下进行对比测和π0℃低温和高温箱中96h,然后去掉负荷并在试,测试结果负载条件下耗电量降低1.7%,空箱常温下放置2h后,测量门封压缩变形率,-20℃条件下耗电量降低3.9%,详见表6和表7。表6TPE与PVC不同材料的门封制品待负载测试数据稳定区间,不包含化霜,带栽测试压机52Hz)r:25℃.ac)a(℃)开机时间(mi)停机时间(m)开机率(%)功率(W)「耗电量(W:h24)PVC28,1368,1331.45中国煤化工0318对比TP比PⅤC降低0.009(1.7CNMHGrage):冷藏平均温度,Fnax( Freezer max):冷冻最高温度。60电器2012-增刊■第一部分冰箱冷柜制造技术■表7TPE与PVC不同材料的门封制品空箱测试数据(稳定区间,不包含化霜,空箱测试压机52Hz)AT:25℃Rac(c)Fae(℃)cHec(c℃)开机时间(mi)停机时间(min)开机率(%)功率(W)耗电量(kW,h24h)PⅤVC63.4%61,3%0.557对比TPE比PVC降低0.023(3.9%)注:Rave( Refrigerator average):冷藏平均温度,Fave( Freezer average):冷冻平均温度, CHave( Chiller average):冰温平均温度4未来冰箱门封发展展望素,完全符合RoHS和 REACH要求,且完全可回收,优异的耐老化性和抗菌防霉性能,为用户带来随着家电行业的发展,节能理念的上升,让冰了健康安全的环保产品,增强了门封部件的使用箱拥有一款低能耗、环保的门封是必然趋势寿命,保证了冰箱长时间的密封性能,提升了产品1)结构设计的人性化功能。结构设计方面采用无缝焊接技术的门封结构,材料可以注射成型,为了更好地减少热传导,5结论门封中磁条(良好导体)设计取消改为卡槽设计能耗是全球性的问题,随着家电产品日趋个门封通过卡槽结构安装到门体上,开关门同样性化、多功能化,能量的消耗也随之攀升,降低以釆用卡槽设计实现门体与箱体的闭合和打开。及改善能耗等问题尤为重要。冰箱作为耗能电器此结构设计从对流、辐射和传导3个方面,可最之一,每个与能量损耗相关的设计都要严谨、科大化屏蔽冷气外漏,完美呈现岀无缝隙的冰箱学,能够通过改善优化设计即可降低能耗的门封密封产品结构部件更具备深入研究的价值。小设计改变大(2)材料设计世界,通过巧妙的门封设计优化,加快了节能冰箱材料设计使用TPE弹性体材料,能保持好的的发展步伐,对家电行业向节能环保方向发展起低温弹性和压缩性能,同时节能环保,不含有卤到了重要的促进作用。中国煤化工CNMHG电器2012-增刊6