家用电灶节能性能测试方法研究

2021-07-22徐晓昂

中国科技纵横 2021年7期

徐晓昂

（江苏省产品质量监督检验研究院，山东临沂 210007）

最近几年，随着家用电灶的不断发展和普及，人们对家用电灶的安全可靠、节能环保性能提出了更高的要求[1]。家用电灶作为一种常用的大功率电器，其功率在1500W～3700W之间，所以，相关制造企业要将家用电灶产品节能性能作为产品研发中首要考虑的因素[2]。在我国节能降排相关政策的实施下，我国于2009年对电灶加贴能效标识提出了新的标准和要求，明确指出家用电灶能效等级必须要在3级以上[3]，因此，为了提高家用电灶的节能降耗效果，如何科学测量家用电灶节能性能是相关人员必须思考和解决的问题。

1.家用电灶节能性能测试方法

对于炉具而言，热效率高并不意味着具有节能效果，这是由于炉具除了具有升温性能外，还具有温控性能。从能源节约层面分析，只有那些具有高热效率、且烹饪温度无限接近用户需求的炉具才能达到良好的节能效果。如果用户在烹饪期间需要将加热温度控制为150℃，然而，炉具只能将温室控制在180℃，为了满足用户烹饪温度，用户必须要采用打开锅盖、或者提高翻炒效率，对锅底温度进行降温处理，额外30℃温度差的电能会出现严重浪费现象。因此，还要加强对家用电灶具温度控制精确度的加强，可以从根本上解决以上问题。

1.1 试验材料

为了更好地配合国标GB/T38051.2-2019标准制定工作，在本次试验中，所选用的实验材料为：温度功率测试台、功率分析机、铂电阻、温度数据采集器、数据处理系统等。

1.2 试验过程

在本次试验中，通过使用温度功率测试台，对灶台能耗性能进行测试，并借助功率分析机，将温控精度控制在0.5%左右，此外，还要使用温度数据采集器，将温度采样率设置在1s以下，然后，直接使用计算机，精确地读出家用电灶的温度和功耗曲线。此外，为了避免数据采集器受到测试电磁灶工作的不良影响，需要采用高抗采样模式，借助温度数据采集器，实现对电磁干扰信号的有效遏制和管控，为进一步提高检测温度的精确度和真实性创造良好的条件。

2.试验结果分析

为了保证测试结果的精确度，现严格按照如图1所示的能耗测量过程图，开展相应试验。通过对烹饪过程耗能大小的控制，精确地测量出家用电灶节能性能。整个能耗测试过程主要包含以下两段：第一段主要从tc炉头位置处开始，当电磁灶额定功率达到最大值时，整个电灶温度呈现出快速升温状态。当功率条件相同时，电磁灶的升温曲线增长幅度变得越来越明显，这表明电磁灶的热效率达到最高值，此时进入到炉头热转化状态。第二段主要从tc炉头位置处开始，并将炉头最大转化率设置为最小功率档，该功率档所在温度为90℃，当低功率档位结束后，即可完成对炉头温控性能的测试。从图1中可以看出，整个炉头的温度控制效果达到理想状态，尽管高于90℃的功率值以及恒温控制功率呈现出不断下降的趋势。以上两个测试阶段所消耗的总能耗真实有效地反映出了电磁灶的实际烹饪耗能状态，由此可见，家用电灶节能性能测试结果与家用电灶的温度场因素之间不存在任何联系。

图1 能耗测量过程图

为了进一步提高能耗测量结果的精确度和真实性，相关人员要从以下几个方面入手，完成对相关检测要点的确定。（1）Tc温度确定。在这一环节中，需要将电磁烹饪区域、辐射烹饪区域、发热盘式灶头区域的Tc温度分别设置为89℃、85℃、80℃。同时，还要严格按照不同品牌型号相关标准和要求，对所测量的Tc值和标准Tc值进行对比和分析，所得到的测试结果为：电陶炉的Tc温度在83℃～85℃之间；电磁炉Tc温度在88℃～89℃之间，从而很好地验证了国标GB/T38051.2-2019标准所推荐的Tc值可以被直接应用到家用电灶节能性能测量领域中。（2）慢煮功率档位确定。当电磁灶的最大功率上升到Tc值后，需要对炉具进行切换处理，同时，还要将切换后的炉具功率设置在某一比较低的功率档位下，当惯性升温达到90℃时，需要将低功率档位设置为高功率档位，此外，还要在指定的炉台控制器上配置相应的刻度标识，从而获得精确度比较高的慢煮功率档位。

3.讨论

3.1 试验方法分析

国标GB/T38051.2-2019能耗试验方法的应用中，为了保证试验计算结果的精确性和准确性，需要将试验水吸收热量作为重点关注的对象，同时，所选用的试验工具要以“标准锅”为主，并将“标准锅”排除到能耗值计算范围内，只有这样，才能有效地避免以上问题的出行。国标GB/T38051.2-2019能耗试验方法，与国外发达国家的能耗试验方法基本类似。主要包含两个过程，一个是“加热过程”，另一个是“恒温过程”，完全符合典型家庭的烹饪需求。因此，需要对国标GB21456-2014热效试验方法相关内容进行修改和完善，从而更好地吸取和应用国标GB/T38051.2-2019热效试验方法的亮点，为有效地完善和优化电灶能效评价体系，真实、有效地反映出电灶的实际能效水平发挥出重要作用，只有这样，才能与国际能耗试验方法相同步、接轨。

3.2 家用电灶慢煮温度控制策略

随着我国国标GB/T38051.2-2019标准的不断实施，我国对生产制造家用电灶企业提出了更高的要求，旨在要求家用电灶具有烹饪区域升温快速、慢煮温度控制稳定等特征，只有这样，才能确保烹饪效果。我们通过使用5款品牌不同、规格不同的家用电灶，并针对能耗标准，对其慢煮温度进行检测，发现家用电灶的慢煮温度达到了95℃，部分家用电灶的慢煮温度高达99℃，导致家用电灶的能耗测量值不断增加，从而远远超过了欧盟标准能耗限值，这将会严重影响欧盟标准能耗评价效果。因此，如何将家用电灶的慢煮温度控制在90℃～91℃之间，是相关企业重点分析和考虑的问题。另外，在对家用电灶慢煮温度进行控制的过程中，还要调佣无级调档的方式，将其调整到最小值烹饪状态。如果生产企业想利用固定档位控制方式，管控家用电灶慢煮温度，需要在保证档位设置合适的情况下，将其中一个档位设置在最小持续烹饪功率位置处，使得档位功率密度达到1.1W/cm2。同时，还要将水温持续控制在91℃左右，只有这样，才能完全符合出口相关标准和要求。