IEC 62552第2013版草案耗电量测试方法变更对产品的影响原理分析

2013-11-15刘越丁剑波于彩灵卞伟彭洪祥王哲

家电科技 2013年12期

刘越丁剑波于彩灵卞伟彭洪祥王哲

（青岛海尔特种电冰柜有限公司山东青岛 266103）

1 引言

新国际IEC 62552第2013草案《家用电冰箱性能和测试方法第3部分：能耗及容积》标准已经完成修订,预计几年后会在全球范围内正式实施。对比该标准的新旧两个版本，两者主要差异有以下三方面：一是产品的定义，增加了葡萄酒储藏柜类型产品，且对于冷藏产品的特性点温度由原5℃更为4℃；二是修订了耗电量试验测试方法，新旧标准耗电量在测试方法上有显著差异，具体对比见表1。预计新标准实施后，对不同类型产品的能耗测试结果会有显著差异，能效等级的判定也会受到影响，进而影响市场销量。新标准实施后，带有能耗贴的产品均需要按照新标准重新进行能耗测试，这需要消耗大量测试资源。本文旨在通过理论计算，分析新标准对耗电量测试结果的影响，并且根据旧标准的能耗测试结果快速、准确预测新标准下的测试结果。

表1 IEC 62552第2013版草案对比旧版IEC 62552：2007标准耗电量测试方法

2 单温区产品能耗估算模型

单温区、单系统产品采用最简单的制冷系统，如多数卧式冷柜，立式单门冷藏箱、单门冷冻箱均属于此类产品。基于以下假设，我们对该类产品不同环境温度及箱内温度下的能耗进行了对比估算：

假定一：箱体漏热量Q与箱体内外温差成正比；

假定二：制冷压缩机在不同蒸发、冷凝温度下具有相同的等熵效率、机械效率、容积效率；

由于制冷产品总体箱内外温度波动不大，因此上述两条假设在一定范围内误差不大。

现有环境温度T1，箱内温度Tc,1，耗电量为E1。根据公式2.1可以计算环境温度T2，箱内温度Tc,2下的耗电量E2（推定过程略）：

注：式中温度为开氏温度。

例如：假定某冷藏箱，按照旧IEC 62552：2007标准要求，在环境温度25℃，箱内温度5℃时测得日耗电E（25℃|5℃）=0.56kWh/24h。根据2.1公式计算可得环境温度32℃，箱内温度4℃耗电E（32℃|4℃）及环境温度16℃，箱内温度4℃耗电量E（16℃|4℃）分别为：

假定取32&16℃环温耗电天数N=173，M=192，则新标准下预计该产品的年耗电为：

因此，该产品若按照IEC 62552第2013版草案，能耗测试结果预计会升高12%，对能耗等级判定来说是不利的。按照上述思路，对不同温区的产品分别计算，结果见表2。可见新标准对不同温区的产品影响不一。总体来说，特性温度越低的产品能耗等级判定越有利：冷藏产品需大力提高能效才能达到原旧标准下的能耗等级，而冷冻产品可以适当降低能效仍能满足能耗等级。对于酒柜、冷藏箱，新标准能耗分别上升17.2%和12.2%，而对于3星食品冷冻箱，能耗会降低约3%。同时由于新标准采用空箱耗电，不必考虑箱内温差对耗电的不利影响，实际耗电可能会更低。

3 双温区、多温区制冷产品能耗估算模型

双温区、多温区产品常见于两门、多门冰箱产品中。参照单温区产品能耗估算方法，并且引入温区能耗因子ξ（0<ξ<1），且ξ仅与箱体结构有关，可以对多温区能耗产品进行估算。

假定某两温区产品在环境温度T1，温区温度分别Ta,1，Tb,1耗电量为E1；环境温度T2，温区温度Ta,2，Tb,2耗电量为E2，E2与E1的关系可以表示为：

最常见的两温区产品是冷藏-冷冻箱，特性温度分别为Ta=5℃，Tb=-18℃，冷藏区能耗系数ξ1。根据3.1式，表3列出了不同冷藏区能耗因子的产品新旧标准耗电量差异。可见冷藏区比例越大，新标准实施后能耗测试结果越高，能耗等级判定越不利。当冷藏区系数ξ1为1时，冷藏冷冻箱转化为冷藏箱，新标准能耗升高约12.2%，与之前的单温区估算结果一致。同样，若冷藏区能耗系数ξ2为1，则冷藏冷冻箱转化为冷冻箱，能耗降低约3%，亦与之前的单温区产品估算结果一致。

温区能耗因子ξ的值既可以由箱体结构通过理论计算求得，也可以根据两组或多组能耗数据反推。而一旦获得一种多温区产品结构的ξ值，则该类产品的能耗便可简便的进行估算。

类似，多温区能耗估算公式如下：

表2 各类产品新旧IEC 62552标准能耗对比

常见三温区产品是冷藏-软冷冻-冷冻三门冰箱，三温区产品的特性温度分别是Ta=5℃，Tb=-6℃，Tc=-18℃。冷藏区能耗系数ξ1，软冷冻区能耗系数ξ2，冷冻区能耗系数ξ3。根据3.4式，表4列举了不同温区能耗因子的产品新旧标准耗电量差异。可见，若ξ1=1，三温区产品转换为单冷藏产品，新标准能耗升高12.2%，若ξ2=1，则转变为单1星级产品，新标准能耗降低2.3%，若ξ3=1（ξ1=0，ξ2=0），三温区产品转化为单冷冻产品，能耗降低约3%。

表3 冷藏冷冻箱新旧IEC 62552标准能耗对比

表4 三温区冰箱新旧IEC 62552标准能耗对比

4 实测结果

新IEC 62552第2013版草案对耗电量测试要求分别在32℃和16℃下进行，假定按照32℃累计173天和16℃192天计算年耗电；而旧标准仅在25℃下进行测试，累计365天计算年耗电。同一款产品按照新旧标准测试测得的年耗电有差异，能效指数η相应会不同，最终的能耗等级也会受到影响。

对于单温区产品，使用2.1式可以计算出新旧标准的能耗比值，而3.1式和3.4式则分别适用于双温区和多温区产品。表5列举了几款单温区产品按照2.1式计算的理论值和实测值的对比。由表中数据可见，对于该类产品，理论预测的误差约在±5%以内，具有相当的精度，可以相当程度的减少试验测试工作。

5 结论

新国际IEC 62552第2013版草案《家用电冰箱性能和测试方法第3部分：能耗及容积》标准，其耗电量的测试方法有着明显改变。新标准实施以后，带有能耗贴的产品均需要依据新标准重新测试耗电量和进行能耗等级计算判定，这需要消耗大量的资源。本文根据热力学的基本原理，根据旧标准能耗，准确、快速推导并预测出新标准能耗的理论计算公式，并依据该公式分析了新标准对不同类型的产品的影响。

对于单温区产品，表2的结果表明，新标准对不同产品特性点温度的影响是不同的：冷冻箱的能耗会明显下降，而冷藏箱的能耗会明显上升，这表明新标准在某种程度上并不是很完善。新标准实施后，目前市场上的能耗产品布局预计会发生明显变化。单冷冻产品节能型号比例升高，而单冷藏产品节能型号比例下降。对于生产电冰箱产品的制造商，需要提前做好对策。

由于本文的结果是建立在热力学理论分析的基础上，且对产品模型进行了某些假定，因此实际测试结果与理论结果可能存在某些差异。但从单温区产品来看，无论是单冷藏箱还是单冷冻箱，预测的偏差均在±5%以内。因此，本文的推导以及假定都是较合理的，所推定的数据也是可信的。

本文亦对双温区及多温区的产品能耗模型进行了分析推测，且创新性地引入了温区能耗因子ξ。引入该因子后，可以方便的分析新标准对双温区、多温区产品的能耗影响。表3和表4列举了不同温区能耗因子的产品新旧标准对其能耗的差异。若已知温区能耗因子，从表中可以方便的查出新旧标准的差异。关于温区能耗因子，可以通过理论计算获得，亦可以通过实测的多组能耗数据反推。温区能耗因子仅与产品结构有关，与系统、环境温度等因素无关，是一个常量。由于篇幅有限，本文未列举多温区产品的实测及理论与计算数据对比。实际测试结果表明，使用该公式对双温区、多温区产品的预测精度同样在±5%以内。