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回热器在制冷系统中的应用研究

摘要：回热器是制冷系统的关键零部件，特别是对于深冷冰箱、冷柜来说，

十分重要。本文以自制冰箱、冷柜用回热器为研究对象，探究了回热器在不同制

冷剂系统及布置位置的应用效果。结果表明，自制回热器换热效果比原贴合方式

效果好，新型回热器对R600a、R290纯工质系统无明显改善作用，但对混合工质

制冷系统作用显著，回热器能够降低混合工质排气压力，进而提升压缩机性能、

改善能效和降低系统噪声；带有回热器系统，可以采用中低背压压缩机实现深冷；

回热器布置在冷凝器前，可以降低侧板发烫问题；回热器布置在冷凝器后，可以

优化制冷系统，先回热再节流，缩减回气管、毛细管长度，简化制冷系统并提高

能效。此外，采用高效回热器可以优化制冷系统、降低成本，具有广阔的应用前

景。

关键词：：回热器；制冷系统；能效；噪声

引言

回热器是制冷系统关键部件，但是在冰箱、冷柜系统里常常忽略其重要作用。

在普通家用冰箱、冷柜中，常采用毛细管接触回气管的形式代替回热器，默认系

统仅4大部件：压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器。实际上，回热器是制冷系统

能量分配、压力调节的管理员，是关键的第5大核心部件。目前，回热器在空调、

商用制冷机组等大型制冷设备中应用较多，如套管式回热器、板式换热器，而在

冰箱、冷柜上应用较少，这与冰箱回热功率低有关。随着冰箱容积增加、冷冻温

度降低，冰箱所需回热量增加，现有工艺是延长冰箱回气管，但导致成本增加、

预装工艺复杂、箱胆结霜风险增加。因此，开发适用于冰箱、冷柜用回热器，是

深冷、大容积产品的迫切需求。回热器在制冷系统中的应用效果不仅取决于回热

器本身换热性能，还与制冷剂以及安装位置相关。向立平等采用回热对不同制冷

剂做了研究，发现回热器对R600a、R134a、R290等冷凝-蒸发温度差异大的制冷

剂有提效作用，但对R22、R32、R717等有恶化作用，且系统提效与回气过热度

有关。回热器是将蒸发器出口的回气剩余冷量传递给冷凝器出口的两相制冷剂，

提高冷凝出过冷度增加冷量回收，进而提高制冷效率。然而增加冷凝出过冷度也

会带来排气管路流动阻力增加，压缩机排气负担增加，压缩机性能变差，能效变

差。尽管前人对回气循环做了大量实验研究，但缺少冰箱、冷柜系统应用研究，

以及缺少对深冷冰箱、冷柜制冷剂、混合制冷剂的应用研究，而这些场景对回热

器有明确需求。针对上述问题，本文基于自制回热器优化制冷系统，提出先回热

再节流方式，对比分析R600a、R290、混合工质应用回热器的制冷特性，此外，

本文考察回热器应用于侧冷前防止侧板发烫特性，为高效回热器、回热系统在冰

箱、冷柜上的应用提供技术指导。

1实验部分

实验选用某200L立式冷柜作研究对象，首先对其作基础系统改装，安装自

制回热器及原有回热器如图1所示。自制回热器经多次改进（已布局专利墙），

结构紧凑，适用于冰箱、冷柜系统，而原始回热器为回气管与毛细管并焊，体积

庞大、材料成本高、安装不便。按回热器在系统中位置，制作2种制冷系统，第

一种先将回气管与冷凝器出口排气管融合，经回热后的排气再进入毛细管；第二

种安装方式将回热器接在压缩机出口，降低排气温度，以降低侧板发烫风险，试

验以R600a和R290制冷的侧冷冷凝器系统为研究对象，侧板发烫测试重点关注

冷凝器外侧板温度变化，试验选取R600a、R290、R600a混R290、R600a混R170、

R600a混R1150制冷剂为研究对象，在冷凝器后置回热器样机上测试制冷特性；

选取R600a、R290制冷剂在冷凝器前置回热器上测试回热器降温特性。制冷性能

测试在25℃环温85%湿度的标准性能实验室（GB/T8059-2016家用和类似用途制

冷器具标准）内开展。实验所需分析的温度信息由T型热电偶采集，由数字采集

仪记录，样机温度点布置满足国标GB/T8059-2016要求，采集间隔为0.5min。此

外，在压缩机排气、回热器进出口排气管处安装压力传感器，记录压力信息。试

验对比测试了回热器样机与不带回热器样机的排气及回热器进出口压力、回热器

进出口温度、样机能效。噪声在半消音实验室测试，布点满足国标GB/T4214.14-

2021，结果以声功率形式给出。噪声测试时仅选最优压缩机结果，压缩机仓未做

消音处理。回热器在不同冰箱产品上应用的部分系统数据，原有回热是通过回气

管与毛细管换热来实现，表中回热器进出口数据为排气进出回热器温度。采用回

热循环后，R600a