IEC 62552第2013版草案耗電量測試方法變更對產品的影響原理分析

劉越 丁劍波 于彩靈 卞偉 彭洪祥 王哲

（青島海爾特種電冰柜有限公司 山東青島 266103）

1 引言

新國際IEC 62552第2013草案《家用電冰箱性能和測試方法 第3部分：能耗及容積》標準已經完成修訂,預計幾年后會在全球范圍內正式實施。對比該標準的新舊兩個版本，兩者主要差異有以下三方面：一是產品的定義，增加了葡萄酒儲藏柜類型產品，且對于冷藏產品的特性點溫度由原5℃更為4℃；二是修訂了耗電量試驗測試方法，新舊標準耗電量在測試方法上有顯著差異，具體對比見表1。預計新標準實施后，對不同類型產品的能耗測試結果會有顯著差異，能效等級的判定也會受到影響，進而影響市場銷量。新標準實施后，帶有能耗貼的產品均需要按照新標準重新進行能耗測試，這需要消耗大量測試資源。本文旨在通過理論計算，分析新標準對耗電量測試結果的影響，并且根據舊標準的能耗測試結果快速、準確預測新標準下的測試結果。

表1 IEC 62552第2013版草案對比舊版IEC 62552：2007標準耗電量測試方法

2 單溫區產品能耗估算模型

單溫區、單系統產品采用最簡單的制冷系統，如多數臥式冷柜，立式單門冷藏箱、單門冷凍箱均屬于此類產品。基于以下假設，我們對該類產品不同環境溫度及箱內溫度下的能耗進行了對比估算：

假定一：箱體漏熱量Q與箱體內外溫差成正比；

假定二：制冷壓縮機在不同蒸發、冷凝溫度下具有相同的等熵效率、機械效率、容積效率；

由于制冷產品總體箱內外溫度波動不大，因此上述兩條假設在一定范圍內誤差不大。

現有環境溫度T1，箱內溫度Tc,1，耗電量為E1。根據公式2.1可以計算環境溫度T2，箱內溫度Tc,2下的耗電量E2（推定過程略）：

注：式中溫度為開氏溫度。

例如：假定某冷藏箱，按照舊IEC 62552：2007標準要求，在環境溫度25℃，箱內溫度5℃時測得日耗電E（25℃|5℃）=0.56kWh/24h。根據2.1公式計算可得環境溫度32℃，箱內溫度4℃耗電E（32℃|4℃）及環境溫度16℃，箱內溫度4℃耗電量E（16℃|4℃）分別為：

假定取32&16℃環溫耗電天數N=173，M=192，則新標準下預計該產品的年耗電為：

因此，該產品若按照IEC 62552第2013版草案，能耗測試結果預計會升高12%，對能耗等級判定來說是不利的。按照上述思路，對不同溫區的產品分別計算，結果見表2。可見新標準對不同溫區的產品影響不一。總體來說，特性溫度越低的產品能耗等級判定越有利：冷藏產品需大力提高能效才能達到原舊標準下的能耗等級，而冷凍產品可以適當降低能效仍能滿足能耗等級。對于酒柜、冷藏箱，新標準能耗分別上升17.2%和12.2%，而對于3星食品冷凍箱，能耗會降低約3%。同時由于新標準采用空箱耗電，不必考慮箱內溫差對耗電的不利影響，實際耗電可能會更低。

3 雙溫區、多溫區制冷產品能耗估算模型

雙溫區、多溫區產品常見于兩門、多門冰箱產品中。參照單溫區產品能耗估算方法，并且引入溫區能耗因子ξ（0<ξ<1），且ξ僅與箱體結構有關，可以對多溫區能耗產品進行估算。

假定某兩溫區產品在環境溫度T1，溫區溫度分別Ta,1，Tb,1耗電量為E1；環境溫度T2，溫區溫度Ta,2，Tb,2耗電量為E2，E2與E1的關系可以表示為：

最常見的兩溫區產品是冷藏-冷凍箱，特性溫度分別為Ta=5℃，Tb=-18℃，冷藏區能耗系數ξ1。根據3.1式，表3列出了不同冷藏區能耗因子的產品新舊標準耗電量差異。可見冷藏區比例越大，新標準實施后能耗測試結果越高，能耗等級判定越不利。當冷藏區系數ξ1為1時，冷藏冷凍箱轉化為冷藏箱，新標準能耗升高約12.2%，與之前的單溫區估算結果一致。同樣，若冷藏區能耗系數ξ2為1，則冷藏冷凍箱轉化為冷凍箱，能耗降低約3%，亦與之前的單溫區產品估算結果一致。

溫區能耗因子ξ的值既可以由箱體結構通過理論計算求得，也可以根據兩組或多組能耗數據反推。而一旦獲得一種多溫區產品結構的ξ值，則該類產品的能耗便可簡便的進行估算。

類似，多溫區能耗估算公式如下：

表2 各類產品新舊IEC 62552標準能耗對比

常見三溫區產品是冷藏-軟冷凍-冷凍三門冰箱，三溫區產品的特性溫度分別是Ta=5℃，Tb=-6℃，Tc=-18℃。冷藏區能耗系數ξ1，軟冷凍區能耗系數ξ2，冷凍區能耗系數ξ3。根據3.4式，表4列舉了不同溫區能耗因子的產品新舊標準耗電量差異。可見，若ξ1=1，三溫區產品轉換為單冷藏產品，新標準能耗升高12.2%，若ξ2=1，則轉變為單1星級產品，新標準能耗降低2.3%，若ξ3=1（ξ1=0，ξ2=0），三溫區產品轉化為單冷凍產品，能耗降低約3%。

表3 冷藏冷凍箱新舊IEC 62552標準能耗對比

表4 三溫區冰箱新舊IEC 62552標準能耗對比

4 實測結果

新IEC 62552第2013版草案對耗電量測試要求分別在32℃和16℃下進行，假定按照32℃累計173天和16℃192天計算年耗電；而舊標準僅在25℃下進行測試，累計365天計算年耗電。同一款產品按照新舊標準測試測得的年耗電有差異，能效指數η相應會不同，最終的能耗等級也會受到影響。

對于單溫區產品，使用2.1式可以計算出新舊標準的能耗比值，而3.1式和3.4式則分別適用于雙溫區和多溫區產品。表5列舉了幾款單溫區產品按照2.1式計算的理論值和實測值的對比。由表中數據可見，對于該類產品，理論預測的誤差約在±5%以內，具有相當的精度，可以相當程度的減少試驗測試工作。

5 結論

新國際IEC 62552第2013版草案《家用電冰箱性能和測試方法 第3部分：能耗及容積》標準，其耗電量的測試方法有著明顯改變。新標準實施以后，帶有能耗貼的產品均需要依據新標準重新測試耗電量和進行能耗等級計算判定，這需要消耗大量的資源。本文根據熱力學的基本原理，根據舊標準能耗，準確、快速推導并預測出新標準能耗的理論計算公式，并依據該公式分析了新標準對不同類型的產品的影響。

對于單溫區產品，表2的結果表明，新標準對不同產品特性點溫度的影響是不同的：冷凍箱的能耗會明顯下降，而冷藏箱的能耗會明顯上升，這表明新標準在某種程度上并不是很完善。新標準實施后，目前市場上的能耗產品布局預計會發生明顯變化。單冷凍產品節能型號比例升高，而單冷藏產品節能型號比例下降。對于生產電冰箱產品的制造商，需要提前做好對策。

由于本文的結果是建立在熱力學理論分析的基礎上，且對產品模型進行了某些假定，因此實際測試結果與理論結果可能存在某些差異。但從單溫區產品來看，無論是單冷藏箱還是單冷凍箱，預測的偏差均在±5%以內。因此，本文的推導以及假定都是較合理的，所推定的數據也是可信的。

本文亦對雙溫區及多溫區的產品能耗模型進行了分析推測，且創新性地引入了溫區能耗因子ξ。引入該因子后，可以方便的分析新標準對雙溫區、多溫區產品的能耗影響。表3和表4列舉了不同溫區能耗因子的產品新舊標準對其能耗的差異。若已知溫區能耗因子，從表中可以方便的查出新舊標準的差異。關于溫區能耗因子，可以通過理論計算獲得，亦可以通過實測的多組能耗數據反推。溫區能耗因子僅與產品結構有關，與系統、環境溫度等因素無關，是一個常量。由于篇幅有限，本文未列舉多溫區產品的實測及理論與計算數據對比。實際測試結果表明，使用該公式對雙溫區、多溫區產品的預測精度同樣在±5%以內。

表5 新舊標準實測值及計算值對比

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