倪奕麟 周振宇 倪 斌 袁世斌

“能效”不等同“能耗”

倪奕麟1周振宇1倪 斌1袁世斌2

本文從對(duì)電磁灶能效標(biāo)準(zhǔn)與電灶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析入手，提出節(jié)能評(píng)價(jià)除了考慮能源轉(zhuǎn)換效率（熱效率）外，還應(yīng)該考慮產(chǎn)品使用過(guò)程中的能源損失情況，并引用QB/T 4404—2012《電灶》中相關(guān)內(nèi)容對(duì)熱效率相近的不同爐具進(jìn)行能耗檢測(cè)，以反映能效和能耗的差異。

電磁灶 電灶 熱效率 能耗

2014年6月13日中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議提出《研究我國(guó)能源安全戰(zhàn)略》，習(xí)近平主席在會(huì)議中明確指示做好能源標(biāo)準(zhǔn)化工作，合理利用能源資源。根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)的國(guó)家節(jié)能減排中長(zhǎng)期規(guī)劃，家電類(lèi)產(chǎn)品已逐步實(shí)施了能效等級(jí)劃分與標(biāo)注制度。在此背景下，節(jié)能減排將會(huì)是我們當(dāng)前研究的重要方向之一。本文主要圍繞市場(chǎng)主流兩種爐具——電磁灶和電灶類(lèi)產(chǎn)品，從標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)兩方面分析其能效檢測(cè)的合理性。

1 電磁灶能效測(cè)試簡(jiǎn)析

目前，電磁爐產(chǎn)品的能效等級(jí)在GB 21456—2014《家用電磁灶能效限定值及能效等級(jí)》第4.2條款中體現(xiàn)，其基本的評(píng)價(jià)方式是對(duì)電磁灶的熱效率進(jìn)行測(cè)試并以此評(píng)價(jià)電磁灶電能轉(zhuǎn)化成熱能的效率高低。電磁灶熱效率的計(jì)算公式為：

式中：

η——熱效率,%；

C1——水的比熱容,取4.18，單位為千焦每千克開(kāi)爾文[kJ/(kg·K)]；

m1——水的質(zhì)量,單位為千克（kg）；

C2——鍋身和鍋蓋的比熱容,取0.46，單位為千焦每千克開(kāi)爾文[kJ/（kg·K）]；

m2——鍋身和鍋蓋的質(zhì)量,單位為千克（kg）；

E——消耗的電能量，單位為千瓦時(shí)（kW·h）；

△t——溫升，單位為開(kāi)爾文（K）；其中，△t=t2-t1。

對(duì)上述公式分析后不難發(fā)現(xiàn)，水的比熱容、水的質(zhì)量、鍋身鍋蓋的比熱容、鍋身鍋蓋的質(zhì)量參數(shù)及消耗的電能較為穩(wěn)定，除了常數(shù)外，其他參數(shù)均可以通過(guò)電子天平和電參數(shù)表測(cè)試獲得，不確定度較小。相比之下， △t的獲取存在一定的差異性，水溫的測(cè)試點(diǎn)是溫度計(jì)水銀部分浸入水中距鍋底中心10mm位置。通過(guò)對(duì)大量檢測(cè)數(shù)據(jù)的整理，筆者發(fā)現(xiàn)加熱過(guò)程中溫度變化是有梯度的，距鍋底10mm的△t大于距鍋底20mm的△t，經(jīng)筆者測(cè)試證實(shí)測(cè)溫位置離鍋底的距離每上升10mm，熱效率下降約1%；其次，由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定僅測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)鍋中心位置的溫度，導(dǎo)致不少制造商為做高產(chǎn)品熱效率刻意提高線(xiàn)圈中心溫度，付出的代價(jià)則是犧牲線(xiàn)圈的加熱均勻性，最終導(dǎo)致鍋具的中心溫度明顯高于周?chē)鷾囟?。?jīng)過(guò)測(cè)試，國(guó)內(nèi)某著名品牌的電磁灶產(chǎn)品中心溫度與周?chē)鷾囟认嗖罴s1.8℃。由于實(shí)際烹飪情況與能效測(cè)試工況存在很大的差異，導(dǎo)致1級(jí)能效與3級(jí)能效的產(chǎn)品用戶(hù)體驗(yàn)相差不大。

綜上所述，考核鍋具底部中心溫度，僅依賴(lài)熱效率的計(jì)算有時(shí)候并不能客觀反映產(chǎn)品能效高低，尤其對(duì)于某些“特制產(chǎn)品”，測(cè)試得到的熱效率數(shù)值不能真正意義上地與產(chǎn)品能效等級(jí)劃上等號(hào)。

2 能效與能耗的區(qū)別

既然已知上述方法存在產(chǎn)品以外的不確定因素，我們一直在探索減小不確定因素的措施，同時(shí)又能全面客觀地反映產(chǎn)品節(jié)能程度的方法。什么樣的產(chǎn)品才是節(jié)能的？很多專(zhuān)業(yè)人士都認(rèn)為熱效率高的產(chǎn)品是節(jié)能的，但對(duì)產(chǎn)品本身來(lái)說(shuō)，筆者認(rèn)為只說(shuō)對(duì)了一半，從更廣義的節(jié)約能源角度來(lái)看，應(yīng)該是能無(wú)限接近用戶(hù)所需烹飪溫度的高熱效率爐具才是真正的節(jié)能產(chǎn)品。這里引入了廣義節(jié)能的概念，除了爐具能源轉(zhuǎn)化效率高外，同時(shí)必須考慮使用過(guò)程的節(jié)能情況，而這個(gè)往往是最容易為人所忽視。舉個(gè)例子，如果用戶(hù)烹飪只需在90℃加熱，但產(chǎn)品無(wú)法準(zhǔn)確地控制在該溫度點(diǎn)，只能調(diào)至110℃甚至更高，用戶(hù)在烹飪過(guò)程中不得不多次打開(kāi)鍋蓋查看食物狀態(tài)，下面爐具在加熱，上面打開(kāi)蓋子在散熱。20℃溫差的能源被白白浪費(fèi)的同時(shí)廚房溫度也會(huì)因開(kāi)蓋加熱而升高，在特定季節(jié)消費(fèi)者要消耗額外的電能用以降低廚房溫度?？戳松鲜隼硬浑y明白，除了能源轉(zhuǎn)化效率高外，還必須考慮其使用過(guò)程中的能量消耗，產(chǎn)品的控溫精度恰恰是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提。

在理解了廣義節(jié)能的概念后，大家不禁會(huì)對(duì)用什么有效手段來(lái)檢測(cè)及如何比較廣義節(jié)能情況產(chǎn)生興趣。其實(shí)，走在在全球節(jié)能減排前列的歐洲在很早以前就出臺(tái)了EN60350-2:2013，在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中提出了一個(gè)概念——“能耗”。米技電子電器（上海）有限公司主持編寫(xiě)的QB/T 4404—2012《電灶》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，也引入了能耗的概念。

3 電灶能耗測(cè)試

首先介紹電灶中能耗的概念及試驗(yàn)方法，電灶中能耗是指在規(guī)定狀態(tài)下，計(jì)算高于某一特定溫度并持續(xù)運(yùn)行規(guī)定時(shí)間內(nèi)的最低能源消耗。為達(dá)到最低能源消耗從概念中不難分析出有2個(gè)方面，一是提高能源轉(zhuǎn)換率（即熱效率），二是無(wú)限接近這一特定溫度并持續(xù)運(yùn)行（即精確控溫）。任何偏重一方面而忽視另一方面的產(chǎn)品能耗均不理想。圖1為筆者參照QB/T 4404—2012標(biāo)準(zhǔn)要求建立的電灶能耗結(jié)構(gòu)模型。

圖1 電灶臺(tái)能耗試驗(yàn)曲線(xiàn)圖示例

此圖為能耗檢測(cè)中，加熱過(guò)程中鍋內(nèi)水溫度的理想曲線(xiàn)。我們?cè)O(shè)定90℃為基準(zhǔn)，通過(guò)相應(yīng)規(guī)定，越接近90℃越好，但從t90到 ts間任意點(diǎn)溫度都不得低于90℃，否則重新試驗(yàn)。

從曲線(xiàn)我們可以獲得下述信息：

爐具快速加溫能力的比較：Tc/ tc值越大，快速加溫能力越強(qiáng)。

爐具的能耗比較：在熱效率相同情況下，從t90到ts期間曲線(xiàn)越接近90℃，能耗就越低。

根據(jù)上述試驗(yàn)方法，筆者對(duì)不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的兩款電磁灶產(chǎn)品進(jìn)行比較。經(jīng)測(cè)試，兩款產(chǎn)品能效測(cè)試結(jié)果基本相同（兩者熱效率僅相差0.4%）；按照能耗測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試，工作20min后1號(hào)電磁灶產(chǎn)品能耗為49.2W·h（見(jiàn)圖2），2 號(hào)電磁灶產(chǎn)品能耗 為55.1W·h（見(jiàn)圖3）。兩者能耗相差約12%。

圖2 1號(hào)電磁灶產(chǎn)品能耗試驗(yàn)曲線(xiàn)

圖3 2號(hào)電磁灶產(chǎn)品能耗試驗(yàn)曲線(xiàn)

4 總結(jié)

通過(guò)上圖的介紹，我們了解到電磁爐、輻熱爐等一系列爐具的能耗理念是相同的。大家可以清晰地發(fā)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品節(jié)能的評(píng)價(jià)不再是簡(jiǎn)單地以能源轉(zhuǎn)換效率（即熱效率）進(jìn)行衡量，除此之外，更應(yīng)注重對(duì)爐具使用過(guò)程中進(jìn)行考核。因此，筆者認(rèn)為后者對(duì)產(chǎn)品節(jié)能評(píng)價(jià)更具現(xiàn)實(shí)意義，EN60350-2:2013及QB/T 4404—2012 《電灶》中的部分測(cè)試?yán)砟钪档弥茦?biāo)者借鑒。

[1] GB 21456—2014家用電磁灶能效限定值及能效等級(jí).

[2] QB/T 4404—2012電灶.

The article which is based on analyses of the induction cooker energy efficiency standard and hob industry standard suggests both thermal efficiency and energy lost in the process of products using should be considered in evaluating values of energy conservation .The difference between them is found by testing the similar energy efficiency induction cookers according to hob industry standard.

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作者單位：
1. 上海出入境檢驗(yàn)檢疫局機(jī)電產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)中心
2. 米技電子電器（上海）有限公司