一种洗衣机能效检测用水处理设备的研制

陈姗 厉登科

摘 要：各国洗衣机产品能效检测标准对水的要求差异较大，需要在实验室建设阶段就设计和建造好供水系统。本文介绍了一种可移式供水设备，满足中国、欧盟、国际电工委、沙特、澳洲等标准要求，且自动化程度高、操作简易、对安装环境要求低。

关键词：洗衣机，能效检测，供水设备

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.01.038

Development of Water Treatment Equipment for Washing Machine Energy Effi ciency Detection

CHEN Shan LI Deng-ke

〔Ningbo Academy of Product and Food Quality Inspection， Ningbo Fibre Inspection Institute， CQC Ningbo（Cixi） Testing Center〕

Abstract： There are great differences in the water requirements of washing machine product energy effi ciency testing standards in various countries， so it is necessary to design and build a water supply system at the stage of laboratory construction. This paper introduces a portable water supply equipment， which meets the requirements of China， EU， IEC， Saudi Arabia， Australia， etc.， and has high automation and low requirements for installation environment， which can be operated easily.

Keywords： washing machine， energy effi ciency testing， water supply equipment

1 引 言

能源紧缺大背景下，能效制度成为世界各国限制他国电器产品进口的有效手段。各国各地区洗衣机能效制度差异较大，但核心点均关注了三个指标：洗净性能（衡量洗衣机洗涤效果的指标）、耗电量和耗水量。从研究数据看，洗衣机能效检测用水对上述三个关键指标影响大。对于专门从事产品检测的实验室则会在实验室建设阶段就设计专门的水处理设备。这种水处理设备虽然满足标准要求，但是存在着建造周期长、不可移动性、费用高、操作复杂、自动化程度低等不足。本文根据洗衣机能效检测经验，设计了一种可移动、自动化程度高、操作简易、对固定设施要求低的洗衣机能效检测用水处理设备。

2 标准要求

在全球范围内推行洗衣机能效制度的国家和地区中，宁波市洗衣机企业主要的出口的国家和地区为沙特、欧盟、澳大利亚、新西兰。综合我国能效相关标准，洗衣机生产企业主要涉及的能效标准详见表1[1-5]。

由表1可知，各个国家地区能效标准差异大，其中对关键指标洗净性能、耗电量和耗水量影响较大的能效检测用水的要求也差异很大，主要体现在水温、水压、水硬度和水量四个指标，详见表2[1-6]。

3 设备介绍

3.1 设备参数

水温：（10～65）℃；最小分辨率：0.1℃；准确度等级：±0.6℃；水压：（0～1.0）MPa；最小分辨率：10kPa；准确度等级：±3%；水硬度：（0～3）mmol/ L；准确度等级：±3%；最大制水量：500L/4h；准确度等级：±10L；水量：（0～500）L，最小分辨率：0.01L；准确度等级：±2%。

3.2 设备原理

本设备主要由四部分组成：净水模块，制冷和加热模块，水硬度调节模块，水压和流量控制模块，如图1所示。

3.3 功能流程

以一台国标洗衣机为例，洗衣机能效检测用水处理设备的进水口同普通自来水龙头相连，出水口同洗衣机相连。按照标准要求设定水温30℃，水硬度0.5mmol/L，水压0.24MPa后，开始试验，试验流程如图2所示。

3.4 设备主要结构

标准试验用水最重要的几个参数为水温、水硬度、水压，通过以下设备结构进行实现。

3.4.1 水温设备结构

本设备的水温调节通过制冷和加热模块进行实现。加热采用电热管对水加热方式，通过PLC人机界面系统进行控制和显示。电热管的功率为18kw，把水箱中满载500L水从常温20℃加热至30℃约需要20～25分鐘。制冷则通过压缩机制冷的方式，在水箱的上方安装了一个冷水机，冷水机当中装满水，通过水泵将水箱内的水向冷水机当中抽水，一直循环，直至达到目标温度预设值。冷水机的制冷功率5kW，把水箱中满载500L水从常温20℃冷却至15℃约需要15～20分钟。此外，水箱设置的循环电磁阀代替搅拌棒从而实现了水箱的内循环，使得水箱内各个位置的水温达到均匀。

3.4.2 水硬度设备结构

本设备中的水硬度通过水硬度调节模块进行实现，如图3所示。图中烧杯内饱和溶液1、2、3分别代表为二水氯化钙、七水硫酸镁和碳酸氢钠的饱和溶液，通过PLC人机界面系统进行控制，通过水泵将饱和溶液抽取注入水箱内，用硬度计进行测定，从而达到目标水硬度值。同时，在水箱的上方设置了一个用于试验用水的PH值调节的溶液箱，通过加入适量的盐酸或氢氧化钠溶液调整水箱内的PH值。对于0.5mmol/L的试验用水，20℃时的PH值为8.0～8.5。

3.4.3 水压设备结构

本设备中的水压通过水压和流量控制模块进行实现。当水温和水硬度达到目标预设值后，该模块中的变频压力装置对试验用水进行加压，达到目标设定的水压值后洗衣机电磁阀打开，进入到检测用洗衣机内，与此同时，流量计开始工作，记录累计流入检测用洗衣机内的水量。如果出水口水温未达标目标值，则回水电磁阀打开，试验用水回流至水箱内，流量计不工作。

4 优点介绍

4.1 满足国内与国际标准的要求

本設备满足GB 12021.4-2013（中国）、EN 60456-2016（欧盟）、IEC 60456-2010（国际电工委）、SASO 2885：2018（沙特）、AS/NZS 2040.1-2005+A3-2010（澳洲）中试验用水要求，覆盖各类洗衣机生产企业能效检测试验用水需求。

4.2 可标准化生产具备可移动性

目前市面上并没有成型的洗衣机能效检测用水处理设备销售。对于专门从事产品检测的实验室则会在实验室建设阶段就设计专门的水处理设备。这种水处理设备虽然满足标准要求但是存在着需根据实际建筑情况设计和改造，建造周期长；与固定建筑结合，占地大、不具备可移动性等不足。本设备无需根据实际建筑情况设计和改造，可标准化生产且具备可移动性。详见图4。

4.3 费用低且操作简便

洗衣机实验室的水处理设备，造价大约30万，这对于很多中小型洗衣机生产企业是一笔不少的费用，且操作复杂，自动化程度较低，需要检测人员对各个不同分设备分别进行设置，对人员的要求较高。本设备费用低，造价不超过10万元，一般洗衣机企业试验设备投入时可接受；且操作简单，界面可视化，自动化程度高，无需检测人员对各个不同设备分别设置。详见图5 。

5 创新点

洗衣机能效检测用水处理设备的研发在国内属于首创，该设备可用于专业实验室，所输出的试验用水的水温、水压和水硬度恒定，每日用水参数稳定，减少不确定因素，便于监控和记录，便于追溯和复查，以实现试验的重复性，使得检验检测机构所出具的实验报告更具公正性和法律效力。

参考文献

[1]电动洗衣机能效水效限定值及等级：GB 12021.4-2013 [S].

[2]家用和类似用途电动洗衣机：GB/T 4288-2018 [S].

[3]Clothes washing machines for household use. Methods for measuring the performance：EN 60456-2016 [S].

[4]Electrical Clothes Washing Machines - Energy and Water Performance Requirements and Labelling：SASO 2885：2018 [S].

[5]Performance Of Household Electrical Appliances-Clothes Washing Machines Methods For Measuring Performance， Energy And Water Consumption：AS/NZS 2040.1-2005+A3-2010 [S].

[6]Clothes washing machines for household use. Methods for measuring the performance：IEC 60456-2010 [S].

作者简介

陈姗，研究生，高级工程师，主要从事家用电器及附件产品的检验检测研究。

厉登科，工程师，主要从事家用电器及附件产品的检验检测研究。

（责任编辑：张佩玉）