崔培培 馬長州 劉全義

（長虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

歐盟能效指令制冷設(shè)備能源標(biāo)簽的法規(guī)（EU）2017/1369即將發(fā)布，現(xiàn)行家用制冷設(shè)備能源標(biāo)簽的法規(guī)（EU）No 1060/2010號條例自2021年3月1日起廢止。新歐盟能效法規(guī)（EU）2017/1369對能效指數(shù)的計(jì)算完全打破現(xiàn)行能效法規(guī)（EU）No 1060/2010。產(chǎn)品能效等級由現(xiàn)行法規(guī)A+/++/+++重新回歸A～G等級劃分。

新能效計(jì)算方法下，冰箱產(chǎn)品能效水平明顯降低，根據(jù)新舊歐標(biāo)EEI對照表，現(xiàn)有產(chǎn)品A+級需要提升10%能滿足F級，A++級提升10 %能滿足E級能效。

結(jié)合歐洲能效標(biāo)簽準(zhǔn)入條件，預(yù)測近三年（2019～2021）市場冰箱產(chǎn)品，F(xiàn)級能效將占市場最大的份額，維持在40 %以上； D級能效將作為第二大份額，由22.4 %穩(wěn)步提升到30.4 %； E級能效作為第三大份額，由10 %穩(wěn)步提升到18 %； 2021年B、C級能效將分別突破1 %和4 %，此時A級還未出現(xiàn)； G級能效將在2023年被市場淘汰。而新能效指令要求冰箱產(chǎn)品最高等級A級相當(dāng)于在現(xiàn)行能效指令最高能效等級A+++基礎(chǔ)上再節(jié)能約76 %。新能效指令的實(shí)施，對冰箱產(chǎn)品節(jié)能水平提出巨大挑戰(zhàn)，這就需要冰箱企業(yè)積極做出應(yīng)對措施，才能在未來市場占有一席之地。

表1 制冷器具新歐盟能效指數(shù)等級劃分表

1 新歐盟能效指令標(biāo)準(zhǔn)解讀

根據(jù)新能效指令（EU）2017/1369要求，性能測試測試采用IEC 62552-1，2，3：2015。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)主要變化點(diǎn)

1）耗電量測試方法；

2）能效指數(shù)計(jì)算方法及影響參數(shù)；

表2 新舊歐盟能效指數(shù)對應(yīng)表

表3 新舊歐盟性能測試標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行國標(biāo)對比

表4 新舊歐盟能效指數(shù)計(jì)算方法對比

3）規(guī)范規(guī)避裝置和程序使用；

4）增加低噪音制冷設(shè)備、葡萄酒儲藏柜等。

1.2 新能效指數(shù)計(jì)算方法變化

其中，新歐盟能效指令計(jì)算能效指數(shù)影響參數(shù)：C為combi系數(shù)(冷凍室容積占比)；

D為多門修正系數(shù)；

L為load系數(shù)；

c為間室類型；

n為間室序號；

Ac為化霜方式；

Bc為嵌入式系數(shù)；

Mc，Nc間室類型系數(shù)；

V為容積；

rc為間室系數(shù)；

Eaux.溫度控制的防凝露加熱設(shè)備能耗。

現(xiàn)行歐盟能效指令計(jì)算能效指數(shù)影響參數(shù)：：CH為變溫系數(shù)

FF為制冷方式

CC為氣候類型

M，N間室類型系數(shù)

Veq調(diào)整容積。

新歐盟能效影響參數(shù)增加，新增 combi系數(shù)，多門修正系數(shù)， load系數(shù)， Eaux功耗等，未提及變溫系數(shù)CH和氣候類型影響系數(shù)。

2 新歐盟標(biāo)準(zhǔn)影響分析

由上述可知，新歐盟能效計(jì)算方法及影響參數(shù)與現(xiàn)行歐盟標(biāo)準(zhǔn)（（EU）No 1060/2010）和現(xiàn)行國標(biāo)（GB 12021-2015）完全不同，但性能測試方法基本同現(xiàn)行國標(biāo)（GB/T 8059-2016）。

2.1 與現(xiàn)行國標(biāo)類似影響

1）容積影響

因容積測試方法的變化，風(fēng)冷冰箱容積增加，直冷冰箱容積基本無影響。

法式多門風(fēng)冷容積增加約10 %左右，兩門風(fēng)冷十字對開增加約5 %，對能效系數(shù)帶來的影響約為2 %～4 %，對開門容積率基本不變。

2）結(jié)構(gòu)影響

增加門體修正系數(shù)D，對3門及以上箱體增加系數(shù)，減輕因門體數(shù)量增加導(dǎo)致能效等級下降的可能；

具有防凝露加熱器的產(chǎn)品，加熱器的耗電量無法規(guī)避，對整機(jī)耗電量影響較大，能耗約增加10 %～15 %。

3）測試方法影響

表5 能效指數(shù)計(jì)算間室類型影響因子

表6 能效指數(shù)計(jì)算間室類型模型參數(shù)

新歐標(biāo)測試環(huán)溫由25 ℃一個溫度改為16 ℃和32 ℃兩個環(huán)溫，但無裝載能耗要求，且16 ℃和32 ℃占比各50 %，相比現(xiàn)行國標(biāo)，32 ℃能耗占比提高，對能耗更為不利；

4）噪音測試影響

新歐標(biāo)噪音標(biāo)稱按ABCD等級劃分。噪音測試方法與現(xiàn)行國標(biāo)相同（標(biāo)準(zhǔn)采用IEC 60704-1：2010，等同GB /T 4214.1-2017國標(biāo)噪音測試方法）；市場抽檢按實(shí)際值不高于宣稱的2 dB(A)（現(xiàn)行國標(biāo)按實(shí)際值不高于宣稱的3 dB(A) ）。新歐盟能效對噪音技術(shù)水平要求更高。

2.2 與現(xiàn)行國標(biāo)完全不同影響

1）氣候類型影響

新歐標(biāo)能效計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中未涉及氣候類型參數(shù)，而現(xiàn)行國標(biāo)產(chǎn)品在耗電量相同的情況下，氣候類型為 T 型的冰箱比 ST 型的冰箱能效系數(shù)更低，提高冰箱制冷能力利用T氣候類型提升產(chǎn)品能效水平的方法，不適用于新歐標(biāo)產(chǎn)品。但新歐標(biāo)其他制冷能力要求（如冷凍能力、降溫速度等制冷性能）相對現(xiàn)行歐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)提高，故新歐標(biāo)對冰箱的制冷能力和系統(tǒng)匹配要求亦相對提高。

2）變溫室影響

新歐標(biāo)中有變溫室定義（與現(xiàn)行國標(biāo)GB 8059-2016相同），但新歐標(biāo)能效指數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)未涉及變溫室系數(shù)，且測試設(shè)置調(diào)節(jié)按能耗最高的間室類型進(jìn)行設(shè)定測試。故新歐標(biāo)能效產(chǎn)品無法通過增加變溫室設(shè)計(jì)提升能效水平，與現(xiàn)行國標(biāo)能效標(biāo)準(zhǔn)GB 12021.2-2015完全不同。

3）制冷方式影響

與現(xiàn)行歐盟標(biāo)準(zhǔn)相比，風(fēng)冷冰箱0星級及以下間室風(fēng)冷調(diào)整系數(shù)AC由1.2降低至1.1，直冷間室調(diào)整系數(shù)1.0保持不變；

新歐標(biāo)能效風(fēng)冷與直冷對能效影響差距變小（與現(xiàn)行國標(biāo)相反，現(xiàn)行國標(biāo)風(fēng)冷系數(shù)由1.2提升至1.5，對風(fēng)冷系數(shù)提升較多），風(fēng)冷與直冷對能效系數(shù)差距變化約為-1 %。

4）箱體組合方式影響

新歐標(biāo)能效相比現(xiàn)行歐標(biāo)及現(xiàn)行國標(biāo)，增加C為combi系數(shù)，增加箱體冷凍在總?cè)莘e中的占比系數(shù)Frzf=Vfreezer/V，確定冷藏冷凍箱C值按以下方式計(jì)算：

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分析，combi系數(shù)C為0.3附近時，能效相對較好。故冷藏冷凍箱，冷凍間室容積不宜太大也不宜太小。

5）間室類型差異影響

rc間室類型加權(quán)系數(shù)rc=(24-TC)/20 ，

表7 噪音水平分級

圖1 combi系數(shù)對C值影響曲線

表8 現(xiàn)行國標(biāo)電冰箱各類型間室的加權(quán)系數(shù)Wc

與GB 12021.2-2015間室類型加權(quán)系數(shù)

WC（Wc=(25-TC)/20）相比，新歐盟能效更為不利。

3 新歐盟冰箱節(jié)能措施

針對以上測試方法變化和能效計(jì)算方法影響因素分析，針對歐盟產(chǎn)品節(jié)能可參考產(chǎn)品和技術(shù)兩方面措施。

3.1 產(chǎn)品方面

1）直冷單循環(huán)冷藏冷凍箱產(chǎn)品由于測試環(huán)溫要求的改變，難以適應(yīng)兩個環(huán)溫?zé)嶝?fù)荷變化，直冷節(jié)能產(chǎn)品采用雙循環(huán)、變頻等技術(shù)以適應(yīng)兩個環(huán)溫測試工況的變化；

風(fēng)冷單循環(huán)冷藏冷凍產(chǎn)品，可通過采用冷藏冷凍單獨(dú)可控（電控）、寬轉(zhuǎn)速變頻、寬轉(zhuǎn)速風(fēng)扇；

2）全新冷藏冷凍產(chǎn)品設(shè)計(jì)，為提升能效性價比，在節(jié)能產(chǎn)品中考慮冷凍容積在總?cè)莘e中的占比， Frzf=0.3附近進(jìn)行系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)；

3）新歐標(biāo)能效風(fēng)冷與直冷系數(shù)差異不大，節(jié)能產(chǎn)品可綜合考慮性價比，使用冷藏（直冷）冷凍（風(fēng)冷）混冷雙循環(huán)；

4）變溫室在新歐標(biāo)能效計(jì)算中無變溫系數(shù)，歐盟產(chǎn)品中考慮節(jié)能如無特別需求，無需設(shè)計(jì)變溫室；

5）冰溫室計(jì)算系數(shù)在新歐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中系數(shù)相對優(yōu)勢，節(jié)能產(chǎn)品可考慮在冷藏室設(shè)計(jì)冰溫室，發(fā)揮節(jié)能優(yōu)勢；

6）新能效增加門體修正系數(shù)，且增加翻轉(zhuǎn)梁加熱器能耗，充分利用多門參數(shù)優(yōu)勢，新產(chǎn)品設(shè)計(jì)可綜合考慮設(shè)計(jì)多門冰箱采用全分隔結(jié)構(gòu)。

3.2 技術(shù)方面

1）絕熱性能

新能效指令對節(jié)能要求進(jìn)一步提高，冰箱保溫要求隨之提高，VIP板和發(fā)泡料優(yōu)化等工藝技術(shù)需進(jìn)一步提升，此技術(shù)方面同現(xiàn)行國標(biāo)，可直接借用國標(biāo)產(chǎn)品。

新標(biāo)準(zhǔn)測試工況變化，增加化霜增量要求，絕熱性能影響占比下降，制冷系統(tǒng)效率及控制策略影響占比上升，故對制冷系統(tǒng)匹配及控制水平要求進(jìn)一步提高，需通過冰箱保溫結(jié)構(gòu)，制冷系統(tǒng)和風(fēng)道系統(tǒng)耦合優(yōu)化以提升冰箱整機(jī)匹配水平；

2）變頻技術(shù)

新歐盟測試標(biāo)準(zhǔn)考慮模擬實(shí)際使用，冰箱負(fù)荷及系統(tǒng)運(yùn)行工況變化較大，變頻技術(shù)能更好地適應(yīng)變工況的要求，對能耗的貢獻(xiàn)比例加大。變頻壓縮機(jī)通過技術(shù)提升轉(zhuǎn)速拓展轉(zhuǎn)速范圍，有原來的1 200～4 500 rpm拓寬至990～4 500 rpm，以提升16 ℃冰箱能耗效果。

3）化霜技術(shù)

新歐盟指令中明確不允許采用規(guī)避程序，化霜對能耗的影響比重增加，化霜規(guī)則優(yōu)化和化霜效率的提高貢獻(xiàn)比例加大。

選擇合適的除霜周期至關(guān)重要。避免過短的除霜周期使耗電量增加較多，過長會導(dǎo)致冰箱制冷性能明顯下降，甚至發(fā)生不可恢復(fù)的故障。可有效監(jiān)測結(jié)霜情況的方法除常規(guī)的根據(jù)壓縮機(jī)運(yùn)行時間以及冰箱開門次數(shù)和時間來確定外，比較有效的方法有溫差控制法、霜層厚度傳感（壓差傳感器、電容傳感器）；

4）翻轉(zhuǎn)梁及防凝露設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)梁加熱器能耗單獨(dú)計(jì)算，翻轉(zhuǎn)梁能耗在帶翻轉(zhuǎn)梁的產(chǎn)品中占比非常大。一方面可通過改善翻轉(zhuǎn)梁自身保溫結(jié)構(gòu)，如采用聚氨酯發(fā)泡替代EPS泡沫，同時改善與翻轉(zhuǎn)梁配合的密封配合，降低翻轉(zhuǎn)梁表面加熱向箱內(nèi)的漏熱情況；

另一方面通過優(yōu)化翻轉(zhuǎn)梁加熱絲布局，改善翻轉(zhuǎn)梁表面溫度均勻性，降低局部過加熱，同時優(yōu)化控制規(guī)則，使用濕度傳感器等，有效降低翻轉(zhuǎn)梁能耗；

5）系統(tǒng)匹配

新歐盟標(biāo)準(zhǔn)下冰箱負(fù)荷及系統(tǒng)運(yùn)行工況變化較大，且系統(tǒng)效率對能耗影響占比上升，系統(tǒng)匹配方法需要更多考慮變工況下的綜合效率，匹配效果對能耗的貢獻(xiàn)比例加大。在使用變頻寬轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)的同時，拓展制冷風(fēng)扇和散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，通過電機(jī)改進(jìn)及控制方式優(yōu)化，將制冷風(fēng)扇原固定1 880 rpm轉(zhuǎn)速拓展為880～1 880 rpm，以便更好匹配冰箱系統(tǒng)運(yùn)行的變化工況。

6）控制方案

電控和多循環(huán)能方便地實(shí)現(xiàn)各間室獨(dú)立控溫，更能適應(yīng)負(fù)荷的變化。電控冰箱在各間室布置溫度傳感器，可更容易更精確的單獨(dú)控制每個間室溫度，以滿足特性溫度需要。

使用制冷多循環(huán)系統(tǒng)，在冷藏間室和冷凍間室單獨(dú)設(shè)置蒸發(fā)器，可單獨(dú)控制冷藏制冷系統(tǒng)工況和冷凍制冷工況，從而有效提升整個冰箱能耗。

4 總結(jié)

本文通過解析冰箱新歐盟與現(xiàn)行歐盟能效指令的能效系數(shù)計(jì)算方法及影響參數(shù)差異，針對這些影響參數(shù)差異，同時結(jié)合現(xiàn)行國標(biāo)產(chǎn)品測試方案效果，提出了新歐盟產(chǎn)品節(jié)能方向及技術(shù)優(yōu)化方向，提升出口歐盟產(chǎn)品能效等級水平。