徐強(qiáng) 馬永為 劉建偉

海信（山東）冰箱有限公司

一、引言

在世界各國的能效標(biāo)準(zhǔn)中，澳大利亞/新西蘭標(biāo)準(zhǔn)對洗衣機(jī)性能的要求可以說是最嚴(yán)格的。其能效標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 2040.2，按照耗電量的多少分為1.0至6.0不等的能效星級，水效標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 6400又將不同星級的水效設(shè)置了嚴(yán)酷的限值要求，在達(dá)到理想的能效星級和水效星級的同時(shí)，漂洗、洗凈、磨損、脫水等性能也要達(dá)到限值要求，而各項(xiàng)性能指標(biāo)之間又存在著相互影響的關(guān)系。其中，漂洗性能是最難達(dá)到要求的一項(xiàng)指標(biāo)。

漂洗性能表征了洗衣機(jī)對殘留洗滌劑的去除能力，直接關(guān)系到用戶的穿衣健康，也是消費(fèi)者購買產(chǎn)品時(shí)非常關(guān)注的參數(shù)。本文設(shè)計(jì)了一系列的試驗(yàn)，在滿足低耗水、耗電需求的基礎(chǔ)上，提高洗衣機(jī)產(chǎn)品的漂洗性能。漂洗性能采用RPS（Rinse performance score，漂洗性能數(shù)值）進(jìn)行表征，RPS值越低，代表漂洗性能越好，反之，漂洗性能越差。

二、試驗(yàn)方法

（一）試驗(yàn)條件

1.試驗(yàn)用水

試驗(yàn)水溫：冷水（20±2）℃，適用于洗衣機(jī)的洗滌及漂洗過程進(jìn)水。

試驗(yàn)水硬度：（45±5）ppm。

試驗(yàn)水壓：試驗(yàn)過程中，進(jìn)水口的水壓保持在（0.32±0.02）Mpa范圍內(nèi)。

2.環(huán)境溫度及濕度

整個試驗(yàn)過程中，環(huán)境溫度保持在（20±2）℃范圍內(nèi)，試驗(yàn)對環(huán)境濕度不做要求。

（二）試驗(yàn)材料

試驗(yàn)負(fù)載：采用AS/NZS 2040.1規(guī)定的負(fù)載種類，并按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比。

標(biāo)記物PBIS：采用AS/NZS 2040.1規(guī)定的標(biāo)記物，并按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比。

洗滌劑：按照洗衣機(jī)額定容量進(jìn)行配置，包括基粉IEC B 和四水合過硼酸鈉（SPB4）。

污漬：采用采用AS/NZS 2040.1規(guī)定的皮脂污漬，并按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比。

（三）試驗(yàn)設(shè)備

分光光度計(jì)：Hunter Lab VIS，

紫外分光光度計(jì)：UV-2600

高速脫水機(jī)：Thomas

三、計(jì)算方法

（一）測量方法

按照標(biāo)準(zhǔn)要求配置負(fù)載，試驗(yàn)開始前稱取進(jìn)行試驗(yàn)所用負(fù)載的十分干燥重量，并記錄。

按照標(biāo)準(zhǔn)要求配置標(biāo)記物PBIS的重量，與洗滌劑一起放入1L溫度在35℃-40℃的試驗(yàn)用水中，充分溶解。按照標(biāo)準(zhǔn)要求放置負(fù)載后，開啟試驗(yàn)，在測試樣機(jī)進(jìn)水階段，從洗滌劑分配器處倒入已溶解的PBIS溶液。

試驗(yàn)結(jié)束后，取出負(fù)載，稱取負(fù)載的重量并記錄，將取下污漬布的負(fù)載分批放入高速脫水機(jī)中進(jìn)行脫水，接取殘留漂洗液，接取總量不超過150mL，并準(zhǔn)備150mL試驗(yàn)用水備用。

將接取的殘留漂洗液與試驗(yàn)用水分別通過紫外分光光度計(jì)測量吸光度。

（二）數(shù)學(xué)模型

1.Cm=(Asamp-Asupply-b)/m

其中：

Cm為漂洗液中PBIS的濃度（單位：mg/l）；

Asamp為殘留漂洗液的吸光度；

Asupply為試驗(yàn)用水的吸光度；

m為PBIS標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與吸光度擬擬合直線的斜率；

b為PBIS標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與吸光度擬擬合直線的截距。

注：m和b的數(shù)值與PBIS的批次，紫外分光光度計(jì)的型號相關(guān)，批次和儀器發(fā)生變化時(shí)需要重新標(biāo)定m和b的數(shù)值。

2.RPS=Cm×mr/RC

其中：

RPS為漂洗性能數(shù)值（單位：mg/kg）；

mr為測試樣機(jī)含水率；

RC為測試樣機(jī)額定容量（單位：kg）。

四、影響漂洗性能的關(guān)鍵因子

影響滾筒洗衣機(jī)漂洗性能的幾個關(guān)鍵因子如下：

其中，增加主洗水量或漂洗水量，會有利于改善漂洗效果，但不利于耗水的限值；增加漂洗時(shí)間，漂洗次數(shù)以及脫水轉(zhuǎn)速（脫水時(shí)間）等，也會有利于改善漂洗效果，但不利于耗電星級。

五、漂洗性能提升方案研討

現(xiàn)有某品牌滾筒洗衣機(jī)一臺，產(chǎn)品規(guī)格及參數(shù)如表一。

表1 產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)

該機(jī)器要求耗電星級為4.5星，耗水星級4.5星，漂洗性能3.15mg/kg，需提升達(dá)到限值要求，即不大于2.25mg/kg。

由于影響漂洗性能的各關(guān)鍵因子之間存在相互制約關(guān)系，在限定其它因子不變的情況下，單獨(dú)更改其中某個關(guān)鍵因子，測試漂洗性能的變化。

（一）中間脫水最高轉(zhuǎn)速對漂洗性能的影響

中間脫水轉(zhuǎn)速以每次增加200rpm為間隔，設(shè)置五組脫水轉(zhuǎn)速，在測試過程中保持其他參數(shù)不變，程序結(jié)束后用高速脫水機(jī)將負(fù)載脫水，取殘留漂洗液及試驗(yàn)用水，分別用紫外分光光度計(jì)測量吸光度，經(jīng)過計(jì)算所得漂洗值如表1所示，測試數(shù)據(jù)為三次平均值。

表2 中間脫水轉(zhuǎn)速對漂洗性能的影響

通過表2測試數(shù)據(jù)可見，隨著中間脫水轉(zhuǎn)速的提高，殘留漂洗液中PBIS的濃度降低，漂洗性能得到提升。由此可以看出提高中間過程的脫水轉(zhuǎn)速，有利于改善漂洗性能。這是由于隨著脫水轉(zhuǎn)速的提升，負(fù)載中有更多的水分被甩出到機(jī)器外部，同時(shí)PBIS也隨同水分一起排出?？紤]到機(jī)器的壽命、耗電量等因素，脫水轉(zhuǎn)速應(yīng)保持在1000-1200rpm之間。

（二）脫水維持時(shí)間對漂洗性能的影響

測試滾筒洗衣機(jī)中間脫水最高轉(zhuǎn)速為1200rpm，脫水維持時(shí)間以每次增加30s為間隔，設(shè)置五組脫水維持時(shí)間，在測試過程中保持其他參數(shù)不變，程序結(jié)束后用高速脫水機(jī)將負(fù)載脫水，取殘留漂洗液及試驗(yàn)用水，分別用紫外分光光度計(jì)測量吸光度，經(jīng)過計(jì)算所得漂洗性能如表3所示，測試數(shù)據(jù)為三次平均值。

表3 脫水轉(zhuǎn)速維持時(shí)間對漂洗性能的影響

通過表3測試數(shù)據(jù)可以看出，隨著中間脫水高速維持時(shí)間的提高，殘留漂洗液中PBIS的濃度降低，漂洗性能得到提升。脫水轉(zhuǎn)速維持時(shí)間從60s增加到150s，漂洗性能提升比較明顯，從2.66降至2.51，但維持時(shí)間從150s增加到180s時(shí)，漂洗性能提升的比較少，僅從2.51將到2.50，但延長1分鐘高速脫水，耗電量會明顯增加，因此需要綜合考慮。

由此可以看出提高中間過程的高速脫水維持時(shí)間，有利于改善漂洗性能。這是由于隨著脫水時(shí)間的增加，負(fù)載中有更多的水分被甩出到機(jī)器外部，同時(shí)PBIS也隨同水分一起排出。考慮到機(jī)器的壽命、耗電量等因素，脫水轉(zhuǎn)速應(yīng)保持在120s-180s之間。

（三）漂洗水量對漂洗性能的影響

測試滾筒洗衣機(jī)中間脫水最高轉(zhuǎn)速為1200rpm，脫水維持時(shí)間180s，漂洗水量以每次增加2L為間隔，設(shè)置五組漂洗水量，在測試過程中保持其他參數(shù)不變，程序結(jié)束后用高速脫水機(jī)將負(fù)載脫水，取殘留漂洗液及試驗(yàn)用水，分別用紫外分光光度計(jì)測量吸光度，經(jīng)過計(jì)算所得漂洗性能如表4所示，測試數(shù)據(jù)為三次平均值。

表4 漂洗水量對漂洗性能的影響

由表4測試數(shù)據(jù)可見，隨著漂洗水量的增加，殘留漂洗液中PBIS的濃度降低，漂洗性能得到提升。這是因?yàn)樗康脑黾?，有利于?fù)載中的PBIS溶解到漂洗水中，從而隨著水一起排出到機(jī)器外部。但考慮到耗水星級的要求，水量不可能無限增加。因此需要綜合考慮星級要求，確定上述關(guān)鍵因子（中間脫水轉(zhuǎn)速，脫水轉(zhuǎn)速維持時(shí)間，漂洗水量）。

綜上，殘留液中PBIS的含量從最初的3.15mg/kg降低到2.15mg/kg，漂洗性能得到提升。在不影響洗凈、耗水、耗電星級的前提下，大幅度的改善了漂洗性能，滿足了限值要求。

結(jié)束語：隨著社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展，全球能源問題已經(jīng)引起各界的廣泛關(guān)注，如何節(jié)能已經(jīng)是各家電企業(yè)迫在眉睫需要解決的問題。而澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)中對洗衣機(jī)的各項(xiàng)能效參數(shù)要求較多，由于各參數(shù)之間相互制約和影響，非常不利于能效星級的達(dá)成，本文的研究能夠用增加盡量少的水量和電量，在不影響洗凈效果的前提下，大大改善了漂洗性能效果，為能效程序研發(fā)人員提供了一種途徑！