徐曉昂

（江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東臨沂 210007）

最近幾年，隨著家用電灶的不斷發(fā)展和普及，人們對家用電灶的安全可靠、節(jié)能環(huán)保性能提出了更高的要求[1]。家用電灶作為一種常用的大功率電器，其功率在1500W～3700W之間，所以，相關(guān)制造企業(yè)要將家用電灶產(chǎn)品節(jié)能性能作為產(chǎn)品研發(fā)中首要考慮的因素[2]。在我國節(jié)能降排相關(guān)政策的實(shí)施下，我國于2009年對電灶加貼能效標(biāo)識提出了新的標(biāo)準(zhǔn)和要求，明確指出家用電灶能效等級必須要在3級以上[3]，因此，為了提高家用電灶的節(jié)能降耗效果，如何科學(xué)測量家用電灶節(jié)能性能是相關(guān)人員必須思考和解決的問題。

1.家用電灶節(jié)能性能測試方法

對于爐具而言，熱效率高并不意味著具有節(jié)能效果，這是由于爐具除了具有升溫性能外，還具有溫控性能。從能源節(jié)約層面分析，只有那些具有高熱效率、且烹飪溫度無限接近用戶需求的爐具才能達(dá)到良好的節(jié)能效果。如果用戶在烹飪期間需要將加熱溫度控制為150℃，然而，爐具只能將溫室控制在180℃，為了滿足用戶烹飪溫度，用戶必須要采用打開鍋蓋、或者提高翻炒效率，對鍋底溫度進(jìn)行降溫處理，額外30℃溫度差的電能會出現(xiàn)嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，還要加強(qiáng)對家用電灶具溫度控制精確度的加強(qiáng)，可以從根本上解決以上問題。

1.1 試驗(yàn)材料

為了更好地配合國標(biāo)GB/T38051.2-2019標(biāo)準(zhǔn)制定工作，在本次試驗(yàn)中，所選用的實(shí)驗(yàn)材料為：溫度功率測試臺、功率分析機(jī)、鉑電阻、溫度數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。

1.2 試驗(yàn)過程

在本次試驗(yàn)中，通過使用溫度功率測試臺，對灶臺能耗性能進(jìn)行測試，并借助功率分析機(jī)，將溫控精度控制在0.5%左右，此外，還要使用溫度數(shù)據(jù)采集器，將溫度采樣率設(shè)置在1s以下，然后，直接使用計(jì)算機(jī)，精確地讀出家用電灶的溫度和功耗曲線。此外，為了避免數(shù)據(jù)采集器受到測試電磁灶工作的不良影響，需要采用高抗采樣模式，借助溫度數(shù)據(jù)采集器，實(shí)現(xiàn)對電磁干擾信號的有效遏制和管控，為進(jìn)一步提高檢測溫度的精確度和真實(shí)性創(chuàng)造良好的條件。

2.試驗(yàn)結(jié)果分析

為了保證測試結(jié)果的精確度，現(xiàn)嚴(yán)格按照如圖1所示的能耗測量過程圖，開展相應(yīng)試驗(yàn)。通過對烹飪過程耗能大小的控制，精確地測量出家用電灶節(jié)能性能。整個能耗測試過程主要包含以下兩段：第一段主要從tc爐頭位置處開始，當(dāng)電磁灶額定功率達(dá)到最大值時，整個電灶溫度呈現(xiàn)出快速升溫狀態(tài)。當(dāng)功率條件相同時，電磁灶的升溫曲線增長幅度變得越來越明顯，這表明電磁灶的熱效率達(dá)到最高值，此時進(jìn)入到爐頭熱轉(zhuǎn)化狀態(tài)。第二段主要從tc爐頭位置處開始，并將爐頭最大轉(zhuǎn)化率設(shè)置為最小功率檔，該功率檔所在溫度為90℃，當(dāng)?shù)凸β蕶n位結(jié)束后，即可完成對爐頭溫控性能的測試。從圖1中可以看出，整個爐頭的溫度控制效果達(dá)到理想狀態(tài)，盡管高于90℃的功率值以及恒溫控制功率呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢。以上兩個測試階段所消耗的總能耗真實(shí)有效地反映出了電磁灶的實(shí)際烹飪耗能狀態(tài)，由此可見，家用電灶節(jié)能性能測試結(jié)果與家用電灶的溫度場因素之間不存在任何聯(lián)系。

圖1 能耗測量過程圖

為了進(jìn)一步提高能耗測量結(jié)果的精確度和真實(shí)性，相關(guān)人員要從以下幾個方面入手，完成對相關(guān)檢測要點(diǎn)的確定。（1）Tc溫度確定。在這一環(huán)節(jié)中，需要將電磁烹飪區(qū)域、輻射烹飪區(qū)域、發(fā)熱盤式灶頭區(qū)域的Tc溫度分別設(shè)置為89℃、85℃、80℃。同時，還要嚴(yán)格按照不同品牌型號相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，對所測量的Tc值和標(biāo)準(zhǔn)Tc值進(jìn)行對比和分析，所得到的測試結(jié)果為：電陶爐的Tc溫度在83℃～85℃之間；電磁爐Tc溫度在88℃～89℃之間，從而很好地驗(yàn)證了國標(biāo)GB/T38051.2-2019標(biāo)準(zhǔn)所推薦的Tc值可以被直接應(yīng)用到家用電灶節(jié)能性能測量領(lǐng)域中。（2）慢煮功率檔位確定。當(dāng)電磁灶的最大功率上升到Tc值后，需要對爐具進(jìn)行切換處理，同時，還要將切換后的爐具功率設(shè)置在某一比較低的功率檔位下，當(dāng)慣性升溫達(dá)到90℃時，需要將低功率檔位設(shè)置為高功率檔位，此外，還要在指定的爐臺控制器上配置相應(yīng)的刻度標(biāo)識，從而獲得精確度比較高的慢煮功率檔位。

3.討論

3.1 試驗(yàn)方法分析

國標(biāo)GB/T38051.2-2019能耗試驗(yàn)方法的應(yīng)用中，為了保證試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的精確性和準(zhǔn)確性，需要將試驗(yàn)水吸收熱量作為重點(diǎn)關(guān)注的對象，同時，所選用的試驗(yàn)工具要以“標(biāo)準(zhǔn)鍋”為主，并將“標(biāo)準(zhǔn)鍋”排除到能耗值計(jì)算范圍內(nèi)，只有這樣，才能有效地避免以上問題的出行。國標(biāo)GB/T38051.2-2019能耗試驗(yàn)方法，與國外發(fā)達(dá)國家的能耗試驗(yàn)方法基本類似。主要包含兩個過程，一個是“加熱過程”，另一個是“恒溫過程”，完全符合典型家庭的烹飪需求。因此，需要對國標(biāo)GB21456-2014熱效試驗(yàn)方法相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行修改和完善，從而更好地吸取和應(yīng)用國標(biāo)GB/T38051.2-2019熱效試驗(yàn)方法的亮點(diǎn)，為有效地完善和優(yōu)化電灶能效評價體系，真實(shí)、有效地反映出電灶的實(shí)際能效水平發(fā)揮出重要作用，只有這樣，才能與國際能耗試驗(yàn)方法相同步、接軌。

3.2 家用電灶慢煮溫度控制策略

隨著我國國標(biāo)GB/T38051.2-2019標(biāo)準(zhǔn)的不斷實(shí)施，我國對生產(chǎn)制造家用電灶企業(yè)提出了更高的要求，旨在要求家用電灶具有烹飪區(qū)域升溫快速、慢煮溫度控制穩(wěn)定等特征，只有這樣，才能確保烹飪效果。我們通過使用5款品牌不同、規(guī)格不同的家用電灶，并針對能耗標(biāo)準(zhǔn)，對其慢煮溫度進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)家用電灶的慢煮溫度達(dá)到了95℃，部分家用電灶的慢煮溫度高達(dá)99℃，導(dǎo)致家用電灶的能耗測量值不斷增加，從而遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了歐盟標(biāo)準(zhǔn)能耗限值，這將會嚴(yán)重影響歐盟標(biāo)準(zhǔn)能耗評價效果。因此，如何將家用電灶的慢煮溫度控制在90℃～91℃之間，是相關(guān)企業(yè)重點(diǎn)分析和考慮的問題。另外，在對家用電灶慢煮溫度進(jìn)行控制的過程中，還要調(diào)傭無級調(diào)檔的方式，將其調(diào)整到最小值烹飪狀態(tài)。如果生產(chǎn)企業(yè)想利用固定檔位控制方式，管控家用電灶慢煮溫度，需要在保證檔位設(shè)置合適的情況下，將其中一個檔位設(shè)置在最小持續(xù)烹飪功率位置處，使得檔位功率密度達(dá)到1.1W/cm2。同時，還要將水溫持續(xù)控制在91℃左右，只有這樣，才能完全符合出口相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

4.結(jié)語

為了進(jìn)一步提高家用電灶節(jié)能性能測試結(jié)果的精確度，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，國標(biāo)GB/T38051.2-2019能耗試驗(yàn)方法具有可靠性和合理性，通過利用該方法，不僅可以提高家用電灶的節(jié)能減排效果，還能提高電能資源的利用率，為符合我國環(huán)保、綠色發(fā)展理念提供有力的保障。