胡亞欣　呂少勇　焦利敏　李紅偉

摘 要：電冰箱的智能化近幾年處于高速發(fā)展階段，但是全國乃至全球?qū)τ诘吞脊?jié)能的需求也越來越大。行業(yè)不乏成熟度高的冰箱產(chǎn)品標準和能效標準，對產(chǎn)品固定的節(jié)能水平有科學的評判準則，但是相比于傳統(tǒng)電冰箱，智能電冰箱在運行過程中產(chǎn)生動態(tài)節(jié)能水平已不容忽視。《碳中和技術 智能家電低碳運行評價技術規(guī)范 第5部分：家用電冰箱》則是綜合了固有節(jié)能的智能運行動態(tài)產(chǎn)生的節(jié)能，對產(chǎn)品的低碳水平進行評價，填補了行業(yè)空白。

關鍵詞：智能，電冰箱，低碳

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.16.023

1 背景意義

在人們的家庭生活當中，電冰箱是不可缺少的家用電器，且電冰箱需要24 h不間斷運行，這就使其成為人們生活當中用電量占比較大的電器[1]。自從2016年國標《家用電冰箱耗電量限定值及能效等級》的實施，冰箱能效2級以上產(chǎn)品的市場內(nèi)銷量占比從66%提升至92%[2]。可見，產(chǎn)品節(jié)能升級已然實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

但在立足于全球環(huán)境的大背景下，要實現(xiàn)2030年前“碳達峰”和2060年前“碳中和”的目標，還需開拓一條空間更大的賽道。通過智能技術提升控溫精確性，同時提高保鮮技術，在滿足用戶對電冰箱更高使用需求的同時實現(xiàn)節(jié)約電能；通過豐富的智能功能，準確識別食物種類，匹配最適合的儲存溫濕度，鎖鮮的同時為消費者提供合理膳食搭配推薦，既均衡人體所需營養(yǎng)又能通過減少食材浪費實現(xiàn)節(jié)能。

在眾人把目光聚焦到智能這條賽道上之時，我們需要一把公正的“尺子”衡量對比出各類型智能電冰箱的節(jié)能效果。由中國標準化協(xié)會于2022年發(fā)布并實施的團標T/CAS610.5-2022《碳中和技術智能家電低碳運行評價技術規(guī)范 第5部分：家用電冰箱》對整個行業(yè)的發(fā)展促進作用意義非凡。

2 標準橫縱對比

談及電冰箱標準就必然要先考慮GB/ T 8059《家用和類似用途制冷器具》。該標準明確統(tǒng)一了包括電冰箱在內(nèi)的各類制冷器具的定義、分類、包裝、運輸?shù)戎匾闹笜艘螅且磺须姳錁藴实幕A。這里統(tǒng)一規(guī)定耗電量試驗分別在+16 ℃和﹢32 ℃進行，這也成為后續(xù)能效標準的統(tǒng)一環(huán)境要求。該標準針對耗電量測試的章節(jié)，將器具的總耗電量按運行程序進行細分：穩(wěn)定狀態(tài)功耗、化霜及恢復期耗電量增量及溫度變化、化霜間隔、輔助裝置耗電量和裝載能效，此種劃分能讓原可控可調(diào)的制冷器具耗電量的計算構成清晰明確。但該標準僅限于對耗電量測試的規(guī)定，進一步的能效水平則沒有評價和判定。標準其他章節(jié)則是無關能耗的制冷能力、耐久性、噪聲等各個方面的要求與試驗。如果說GB/T 8059是電冰箱產(chǎn)品最全面的標準要求，那GB 12021.2-2015《家用電冰箱耗電量限定值及能效等級》則是對電冰箱能效的針對性標準，該標準提出了明確要求、計算方法、試驗方法及等級評價。

以上兩項國標無論是耗電量測試還是能效計算與評價，都是將各個間室溫度設定在固定值的基礎上進行的，得到電冰箱固有的能效水平，即產(chǎn)品通過創(chuàng)新發(fā)泡技術、結構布局優(yōu)化等方式，在出廠那一刻就決定了它的節(jié)能水平，忽略了電冰箱是長期耗電使用的實際情況。用戶使用過程中產(chǎn)生的能耗的高低同樣是評價其節(jié)能效果的重要參數(shù)。尤其是對于智能電冰箱，隨著環(huán)境溫度、食材數(shù)量等參數(shù)進行動態(tài)溫度調(diào)節(jié)，直接影響運行過程中耗電量的高低。

中標協(xié)發(fā)布實施的T/CAS 610.5-2022團體標準則是適用于智能電冰箱產(chǎn)品且綜合考慮固有能效和動態(tài)能效的標準。該標準在前期標準十多年應用實踐的基礎上，創(chuàng)新性對從電冰箱智能調(diào)節(jié)、自適應運行以及改善用戶使用習慣等功能進行低碳運行水平的綜合評價。通過合理完善地衡量智能電冰箱低碳運行水平的高低，引導行業(yè)低碳的研發(fā)方向和布局，助力我國“雙碳”目標的實現(xiàn)。

3 核心指標剖析

3.1 標準框架

首先，標準第一章“范圍”里明確該標準的對象是智能電冰箱產(chǎn)品，即不重復于GB/T 8059和GB 12021.2的普通制冷器具，且標準后文提到的“食材管理”“運行模式自適應功能”等智能電冰箱所特有功能時也無需贅述解釋。

標準對智能電冰箱的核心要求主要分為基本要求和電冰箱低碳運行功能要求兩部分[3-4]。

在基本要求中，規(guī)定了智能電冰箱可調(diào)溫室節(jié)能率的計算基準：取GB 12021.2—2015中表4中的3級能效指數(shù)。由于有的智能電冰箱有根據(jù)食材不同種類和數(shù)量進行自適應調(diào)節(jié)運行參數(shù)的能力，對應的裝載耗電量成為不確定、不可控參數(shù)，所以該標準選擇用GB 12021.2中3級的標準能效指數(shù)作為基準，為下文核算公式明確了基準參數(shù)。

電冰箱低碳運行功能要求，從兩個角度進行劃分：

從減碳方式上來看，則按照該系列團標規(guī)則劃分為直接減碳功能、間接減碳功能和電冰箱健康管理：直接減碳功能中包括4項電冰箱通過智能邏輯控制自身運行即可實現(xiàn)低碳節(jié)能運行的功能要求——可調(diào)溫室節(jié)能策略、運行模式自適應功能、自動化霜、顯示屏自動關閉功能。間接減碳功能中3項功能，是通過智能技術改善用戶使用習慣的方式間接降低耗電量或食物浪費等，如“開門超時提醒”則是減少誤操作（忘記關門或門未關實）、提高用戶日常取放食材效率等方式降低日常的無用功能耗；“食材管理功能”則是利用智能技術在準確識別食材種類和數(shù)量的基礎上，提醒用戶保質(zhì)期時間，保證用戶攝入營養(yǎng)均衡的同時減少食物腐敗，同樣實現(xiàn)低碳目的。

從低碳運行評價方式上來看，則劃分為定量評價和定性評價?！翱烧{(diào)溫室節(jié)能策略”通過標準化的試驗方法和計算，可以得出明確節(jié)能率的數(shù)值，則是定量評價。其他項目則是通過智能傳感與控制，逐漸引導用戶節(jié)能的使用方式，糾正錯誤或造成資源浪費的使用習慣，這種產(chǎn)生的低碳效果不能簡單地用數(shù)據(jù)表示，但產(chǎn)生的效果同樣不容小覷。

直觀總結如表1所示。

3.2 定量評價-可調(diào)溫室節(jié)能策略

3.2.1 節(jié)能率

電冰箱作為一個24 h通電運行的家用電器，不同于其他智能家電可利用不同模式、啟停等方式實現(xiàn)節(jié)能。影響智能電冰箱能耗的一個主要因素即各間室的設定溫度。常用的冷凍室和冷藏室因溫度固定，不同冰箱對應的耗電量差異不大，可調(diào)溫度間室的溫度范圍導致該間室溫度數(shù)值不固定，智能設定最高溫的能耗與最低溫能耗差異極大。

按照基本要求中的3級能效指數(shù)為基準，冷藏冷凍箱η3=42.5%，臥式冷藏冷凍柜η3=50%，考慮目前行業(yè)上智能制冷器具產(chǎn)品品類，這里僅對冷藏冷凍箱和臥式冷藏冷凍柜進行規(guī)定，其他類型制冷器具則不考慮其智能技術產(chǎn)生的低碳節(jié)能水平。

3.2.2 節(jié)能水平評價

通過以上的推導計算可以得到智能可調(diào)溫室節(jié)能策略產(chǎn)生的節(jié)能率，但該標準的最終目的是評價，故對各項減碳功能進行賦值?？烧{(diào)溫室節(jié)能策略滿分55分，評分規(guī)則：

3.3 定性評價

定性評價所包含的項目詳見表1所示，7項功能要求均是在電冰箱智能化的基礎上提出的，雖無法用明確的數(shù)字衡量其節(jié)能率，但長期運行對低碳目的都具有重要影響。

智能電冰箱的智能功能包括：自動感知箱內(nèi)溫濕度、環(huán)境溫濕度、用戶開門次數(shù)、取放食材種類等使用習慣，通過精準傳感這些參數(shù)進行邏輯運算并自動設置合理、節(jié)能的運行模式，。例如：檢測到用戶長期未使用冰箱且箱內(nèi)無食物，則自動斷電；通過識別食材種類確認其為冷藏食物，但用戶設置的溫度過低等，則通過報警或自校正溫度的方式避免誤操作產(chǎn)生的能耗。

食材管理功能，則是依靠高準確度的食材識別，時刻把握箱內(nèi)食材種類、保質(zhì)期截止時間、數(shù)量變化等，提醒用戶，避免食物腐敗、浪費導致的碳排放增多。

電冰箱健康管理功能，是通過器具對自身各個部件運行狀態(tài)、參數(shù)進行監(jiān)測，通過不同問題現(xiàn)象分析診斷出自身的故障點位，然后通過自修復或報警、上門養(yǎng)護維修的方式，延長零部件乃至整機的生命周期，最大程度減少整體的報廢以實現(xiàn)減少資源浪費。

4 試驗結果

依據(jù)該標準對多款不同能效等級的智能電冰箱進行試驗，如表2列舉其中5款不同廠家、不同型號、不同市場定位的智能電冰箱結果。為了明顯看出定量評價與定性評價的不同占比，采用圖1方式進行表述。從圖中的極具代表性的樣品#2可以看出，智能電冰箱市場定位為高端產(chǎn)品的，它原本的能效等級、制冷效率不太高，但是通過智能技術使其在運行過程中產(chǎn)生的節(jié)能低碳水平遠高于其他競品，用定性隱形的方式彌補定量可視的不足，最后產(chǎn)品同樣是1級的低碳節(jié)能水平。傳統(tǒng)能效標準對該智能電冰箱的評價僅從定量角度考核，會產(chǎn)生較為片面的結論，進一步證明了該標準綜合定量和定性兩方面對產(chǎn)品進行評價的客觀合理性，更適用于近幾年的新型智能電冰箱。

5 結語

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟形勢角度考慮，2022年歐盟理事會通過的“碳邊境調(diào)節(jié)機制”（俗稱“碳關稅”），將對鋼鐵/電力/綠化和化肥行業(yè)征收”碳關稅”，預計2026年正式實施[5]，這肯定會對下游家電產(chǎn)業(yè)造成成本上升的影響。從人類命運共同體的社會發(fā)展角度考慮，我們每年升高的環(huán)境溫度已經(jīng)導致連續(xù)多年的冰川融化和海平面上升，這些都對我們的生存有巨大的影響。多年前電冰箱就已經(jīng)通過改變制冷劑種類等方式在努力，近幾年搭載智能技術，冰箱產(chǎn)品的智能化突飛猛進，但此時更需要產(chǎn)業(yè)研發(fā)對低碳節(jié)能的考慮。T/CAS 610.5-2022《碳中和技術 智能家電低碳運行評價技術規(guī)范 第5部分：家用電冰箱》的及時發(fā)布和實施，不僅為行業(yè)發(fā)展方向起到引導促進作用，為產(chǎn)品低碳節(jié)能的衡量提供統(tǒng)一標尺，也為消費者選購產(chǎn)品時提供科學的參考。

參考文獻

[1]李嘉辰，宣萍.兩種雙循環(huán)制冷系統(tǒng)在多間室家用冰箱中的應用與試驗分析[J].家電科技，2017（11）：72-74.

[2]李曾婷.低碳新時代開啟，家電產(chǎn)品節(jié)能減排技術持續(xù)升級[J].電器， 2021（7）：30-33.

[3]中國標準化協(xié)會. 碳中和技術 智能家電低碳運行評價技術規(guī)范 第1部分：通用要求：T/CAS 610.1[S]. 2022.

[4]中國標準化協(xié)會. 碳中和技術 智能家電低碳運行評價技術規(guī)范 第5部分：家用電冰箱：T/CAS 610.5[S]. 2022.

[5]盧夢琪. 歐盟“碳關稅”或?qū)⒂绊懠译姵隹赱N]. 中國電子報， 2022-03-29（001）.

作者簡介

胡亞欣，工程師，智能交互試驗室主任工程師，主要從事智能家電檢測和技術標準方向的研究。

呂少勇，工程師，認證工程師，主要從事電冰箱檢測認證。

焦利敏，高級工程師，智能家居試驗室主任，主要從事智能家電檢測和技術標準方向的研究，SAC/TC 46/SC 15專家委員。

李紅偉，正高級工程師，副所長，主要從事家電安全、可靠性及軟件測試方向的研究。

（責任編輯：張佩玉）