王洪建 辛勇 辛峰 盧金鐸

山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院 山東濟(jì)南 250102

家用電烤箱一般分為臺式小烤箱和嵌入式烤箱兩種。臺式小烤箱大多采用透明玻璃門體，其結(jié)構(gòu)簡單且功率較小，可用于簡單烘焙，從各電商平臺反饋的銷量來看，其具有一定規(guī)模的市場占有量。嵌入式烤箱具有容量大，功率調(diào)節(jié)范圍寬，門體密封設(shè)計等特點。電烤箱類產(chǎn)品的檢測以電氣安全為主，由于CCC認(rèn)證的不斷推進(jìn)及各地相關(guān)質(zhì)量管理部門的重視，正規(guī)電烤箱生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品已具備一定的質(zhì)量保障，但也存在一些受高利潤吸引進(jìn)入該產(chǎn)業(yè)的低端制造企業(yè)，生產(chǎn)了部分劣質(zhì)產(chǎn)品，日常檢測發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量波動較大[1]。隨著電烤箱產(chǎn)品在國內(nèi)的日益普及，人們對其能效的關(guān)注度逐漸增高，目前我國尚未制訂家用電烤箱產(chǎn)品的能效標(biāo)準(zhǔn)，該類產(chǎn)品由于溫度調(diào)節(jié)范圍寬泛，加熱負(fù)載多樣，其能效評測方法的制定存在一定技術(shù)難度。

電烤箱類產(chǎn)品在歐美等國家普及率極高，在家用電器領(lǐng)域電烤箱能源消耗量占比較高，通過提高能效要求，可以降低過高能耗帶來的溫室氣體排放[2]。為了對電烤箱類產(chǎn)品的能耗進(jìn)行有效管控，歐盟建立了涵蓋其性能及能效要求的法規(guī)，劃定能效等級（詳見參考文獻(xiàn)[3]歐盟法規(guī)No 65/2014），隨相關(guān)法規(guī)的逐年實施，分階段淘汰末位等級的高耗能產(chǎn)品（詳見參考文獻(xiàn)[4]歐盟法規(guī)No 66/2014）。文獻(xiàn)[5]對歐盟關(guān)于電烤箱的性能標(biāo)準(zhǔn)及能耗限定作了比較具體的分析，相關(guān)分析并未涉及能耗測算的具體技術(shù)過程。本文針對家用電烤箱產(chǎn)品，分析了能效檢測存在的技術(shù)難點，探討了IEC 60350-1標(biāo)準(zhǔn)能耗測算及相關(guān)法規(guī)能效限定的技術(shù)方法，探討過程中提出了家用電烤箱能效標(biāo)準(zhǔn)制訂的若干建議，并總結(jié)了IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計對我國標(biāo)準(zhǔn)制修訂的啟示。

1 技術(shù)難點分析

電烤箱一般通過溫度調(diào)節(jié)旋鈕或輸入設(shè)定溫度來選擇烘烤檔位，通過溫度調(diào)節(jié)主要影響加熱功率，能效相關(guān)的測算應(yīng)該在一定溫度設(shè)定下開展。對于食品加熱能效的規(guī)定，應(yīng)該考核幾個常用的不同溫度設(shè)定時的能耗情況，食物對熱量的吸收量影響測量結(jié)果，測試過程應(yīng)該體現(xiàn)該因素。電烤箱能效測量的相關(guān)技術(shù)難點如下：

（1）不同廠商生產(chǎn)的各類產(chǎn)品，其溫度調(diào)節(jié)方式及其調(diào)控精度存在一定差異，在能效測算過程中需要調(diào)和；

（2）食品的加熱過程在能效的測算過程中難以模擬，只是測量加熱期間的熱量釋放與電功率的關(guān)系，不能有效反饋食品受熱的效率，也不能有效反饋不同廠商的設(shè)計差異；

（3）食品的加熱負(fù)載難以制備，所需負(fù)載應(yīng)能保證檢測的一致性及可比性，負(fù)載方面有一定的技術(shù)問題要解決。

對于以上難題，IEC 60350-1家用烹飪電器性能測試方法標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計可供參考。

圖1 傳統(tǒng)加熱功能烤箱各溫升過程示意圖

2 IEC標(biāo)準(zhǔn)試驗及指標(biāo)分析

2.1 IEC 60350-1能耗測算分析

IEC標(biāo)準(zhǔn)能耗測量是通過考核不同產(chǎn)品，在幾個設(shè)定溫度條件下，烘烤樣品至相同狀態(tài)時，測算同一溫升點的平均能耗來實現(xiàn)的。以IEC 60350-1中傳統(tǒng)加熱功能模式試驗過程為例分析其能耗測量過程。

根據(jù)試驗步驟設(shè)定，繪制出三種加熱溫度設(shè)定狀態(tài)下的電能消耗-溫升及加熱時間-溫升關(guān)系的曲線，如圖1所示，圖中上標(biāo)ic代表傳統(tǒng)加熱功能模式，分別表示3次不同溫度設(shè)定下，測量得到的模擬負(fù)載加熱耗電量、烤箱溫升值及模擬負(fù)載加熱時間，分別表示將三次能耗及時間線性換算至180 K溫升時的電能消耗量及加熱時間。的大小與散熱功率的大小有關(guān)。

在沒有負(fù)載的情況下，烤箱加熱到接近恒溫時，溫升與相應(yīng)的溫度設(shè)定值有一定對應(yīng)關(guān)系?？紤]到負(fù)載塊熱電偶測量的溫升達(dá)到要求數(shù)值時，烤箱的溫升已經(jīng)趨于穩(wěn)定，因此IEC 60350-1中烤箱的溫升是通過撤掉負(fù)載后，加入測量熱電偶，繼續(xù)加熱一定時間后經(jīng)過計算得出的。為了保證180 K溫升時耗電量推算的準(zhǔn)確性，IEC 60350-1標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)置了設(shè)定溫度值誤差與溫升值誤差規(guī)定值，7.4.3.3測量結(jié)果可接受性驗證中對不同設(shè)置下溫升值及能耗值的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行了限定[6]。

2.2 歐盟能效指數(shù)

涵蓋烤箱產(chǎn)品的歐盟法規(guī)No 66/2014中按照如下要求計算電烤箱相關(guān)能效指標(biāo)：

表1 負(fù)載塊技術(shù)要求[6]

其中：

V——家用烤箱內(nèi)腔容積，單位為升。

2.3 關(guān)于加熱負(fù)載

根據(jù)IEC 60350/EN 50304標(biāo)準(zhǔn)以及歐盟委員會家用烤箱和類似器具能源標(biāo)簽指令中規(guī)定的試驗程序，世界范圍內(nèi)的檢測機構(gòu)使用的都是丹斯凱莫（SKAMOL）生產(chǎn)的Skamo Oven Hipor（230 mm×114 mm×64 mm）對炊具進(jìn)行試驗（該種型號的加熱負(fù)載塊可通過丹斯凱莫的官方網(wǎng)站獲得）。

表2 組件各組分匯總表

表3 該系列標(biāo)準(zhǔn)啟示匯總

IEC 60350-1中對加熱負(fù)載塊的要求見表1，IEC標(biāo)準(zhǔn)僅給出了推薦供應(yīng)商及負(fù)載塊的技術(shù)指標(biāo)，沒有給出其具體制備方法，使用該負(fù)載塊對于國內(nèi)檢測機構(gòu)來說存在一定獲取難度，負(fù)載塊的選擇需要經(jīng)過一定評估。

根據(jù)MatWeb提供的丹斯凱莫集團(tuán)Hipor技術(shù)數(shù)據(jù)表，可知其主要組分及含量如表2所示，對于負(fù)載塊的制備可參考借鑒。負(fù)載塊生產(chǎn)企業(yè)丹斯凱莫其產(chǎn)品主要應(yīng)用于建筑及工業(yè)絕緣領(lǐng)域，從表2的具體組分可知該負(fù)載塊并非模擬具體食物組分設(shè)計的，其產(chǎn)品雖然試驗成本較低，且具有很好的一致性，但將其用于模擬食品加熱負(fù)載，顯然有失妥當(dāng)。我國在制定家用電烤箱能效標(biāo)準(zhǔn)時，可選擇或設(shè)計一種經(jīng)過特殊加工的食品作為加熱負(fù)載，但要具備良好的重復(fù)性和一致性。

3 該系列標(biāo)準(zhǔn)啟示

電烤箱應(yīng)通過合理設(shè)計使由電能轉(zhuǎn)化而來的熱能較多的用于食物加熱，電烤箱的能效標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)起到引導(dǎo)行業(yè)技術(shù)向該方向發(fā)展的作用。此外，如果針對于家用電烤箱制訂能效標(biāo)準(zhǔn)，對于密封性較差的臺式小烤箱將較為不利。生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)當(dāng)注意降低耗散功率，合理設(shè)計加熱元件布局，使得熱量集中于箱體中心位置。

IEC 60350系列標(biāo)準(zhǔn)在整體設(shè)計、試驗方案及科目設(shè)置等方面具備一定的科學(xué)性，適用性較強，對于產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展具備一定的引導(dǎo)價值。該系列標(biāo)準(zhǔn)對今后標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作的啟示匯總?cè)绫?所示。

我國已經(jīng)建立起較為完善的消費類電器產(chǎn)品能效標(biāo)準(zhǔn)體系，其對于規(guī)范引導(dǎo)相關(guān)行業(yè)節(jié)能發(fā)展起到了較好的作用，隨著家用電烤箱的普及，建議可以單獨構(gòu)建該類產(chǎn)品的能效標(biāo)準(zhǔn)。

近年來標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的呼聲逐漸增高，筆者認(rèn)為對此需要辨證看待，若采用國際標(biāo)準(zhǔn)，建議在國標(biāo)制修訂工作時，標(biāo)準(zhǔn)審核材料中增加一個要素適用性論證報告，單獨論述等同、修改、非等效等一致性程度分析，以IEC 60335-1為例，該標(biāo)準(zhǔn)中給出了建議能耗測量負(fù)載塊供應(yīng)商，未給出負(fù)載塊制備方法。如果負(fù)載塊涉及專利、標(biāo)準(zhǔn)的等同采用大大增加檢測成本，則類似標(biāo)準(zhǔn)的適用性也將大打折扣。國家標(biāo)準(zhǔn)立項審核要嚴(yán)格，采用國際標(biāo)準(zhǔn)的在制定國標(biāo)審定時同樣要嚴(yán)格，以期增強標(biāo)準(zhǔn)的適用性，實現(xiàn)對行業(yè)發(fā)展的規(guī)范指導(dǎo)作用。