家用燃氣灶具燃燒性能中歐標準差異解析

黃樺

國家燃氣用具產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心（佛山）

經(jīng)過40余年的快速發(fā)展，我國燃氣具行業(yè)取得了長足的進步，目前我國已成為全球最大的家用燃氣灶具研發(fā)，生產(chǎn)加工及銷售的制造基地，同時隨著國際貿(mào)易的不斷發(fā)展，中歐間家用燃氣灶具的貿(mào)易往來也日益頻繁。由于東西方地區(qū)的飲食習(xí)慣及產(chǎn)品設(shè)計理念不同，我國的家用燃氣灶具和歐盟相比在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，功能和產(chǎn)品標準上不可避免地存在較大不同。我國家用燃氣灶具標準體系主要包含兩部分：安全性能標準（GB16410）和能效限定值標準（GB30720）；歐盟的家用燃氣灶具標準體系主要包含兩部分：安全性能標準（EN30-1系列）和能源效率標準（EN30-2系列）。本文選取家用燃氣灶具的三個主要性能參數(shù)：熱負荷、干煙氣中CO含量、熱效率，對中歐標準做一個簡要的差異解析。

一、熱負荷

1.1 中國標準的要求與試驗方法

中國標準要求：

灶具的熱負荷應(yīng)滿足：

a）每個燃燒器的實測折算熱負荷與額定熱負荷的偏差應(yīng)在±10%以內(nèi)；

b）總實測折算熱負荷與單個燃燒器實測折算熱負荷總和之比≥85%；

c）兩眼和兩眼以上的燃氣灶和氣電兩用灶應(yīng)有一個主火，其實測折算熱負荷：普通型灶≥3.5kW；紅外線灶≥3.0kW。

試驗方法：

——使用交流電源的灶具，將電源電壓設(shè)定在額定電壓。

——試驗單個燃燒器熱負荷時，只點燃單個燃燒器進行逐個檢測，試驗灶具總熱負荷時，所有燃燒器應(yīng)同時點燃檢測。

——在單個燃燒器或全部燃燒器點燃后15 min～20 min時段內(nèi)用氣體流量計測定燃氣流量，氣體流量計指針走一周以上的整圈數(shù)，且測定時間應(yīng)不少于1 min，重復(fù)測定二次以上，讀數(shù)誤差小于2%，取兩次流量的平均值。

1.2 歐盟標準的要求與試驗方法

歐盟標準要求：

在標準要求的試驗條件下，所得到的熱負荷與額定熱負荷Qn之間的偏差在下面指定的范圍內(nèi)：

——如果燃燒器的額定熱負荷Qn不超過2.25kW，其允許偏差范圍是±8%以內(nèi)；

——如果燃燒器的額定熱負荷2.25kW≤Qn≤3.6kW，其公差應(yīng)是±0.177kW；

——如果燃燒器的額定熱負荷Qn＞3.6kW其公差±5%；

——對于裝有0.3mm＜直徑≤0.5mm噴嘴的燃燒器，其公差擴展到±10%；

——對于裝有直徑＜0.3mm噴嘴的燃燒器，其公差擴展到±20%。

灶具的總熱負荷:

在標準要求的試驗條件下，所有閥門打開到最大，相同測試條件下灶具的總熱負荷不得少于單個燃燒器熱負荷之和的90%。

試驗方法：

——將測試用鍋放置在無覆蓋的燃燒器上；

——在室溫下點燃灶具燃燒器預(yù)熱10分鐘；

——在10分鐘預(yù)熱結(jié)束時開始測量，最遲在13分鐘結(jié)束，或者在13分鐘結(jié)束前測量儀表已經(jīng)達到最大整數(shù)圈時結(jié)束。測量時儀表應(yīng)走一周以上的整數(shù)圈。

1.3 差異解析

中歐灶具標準對熱負荷的要求差異比較大，主要體現(xiàn)在以下幾點：

⑴熱負荷計算時，GB16410使用的試驗氣熱值是15℃，101.3kPa狀態(tài)下的低熱值，EN30使用試驗氣的高熱值。正因如此，同一臺灶具用不同方法測試最后得到的折算熱負荷會有較大不同。在實際經(jīng)驗中，不熟悉歐盟標準的中國廠家往往會對此產(chǎn)生混淆，明確了這一點，中國廠家能更好的理解歐盟方面的產(chǎn)品要求，會在產(chǎn)品熱負荷的設(shè)計上需要有更強的針對性。

⑵單個燃燒器的實測折算熱負荷與額定熱負荷的偏差，中國標準統(tǒng)一要求在±10%以內(nèi)，而歐盟標準則根據(jù)噴嘴大小和額定熱負荷的不同，要求偏差從5%~20%不等。按照歐盟標準的細分方式考查可知，除了極個別情況的允許偏差較大外，歐標都比國標要求要嚴格；

⑶總實測折算熱負荷與單個燃燒器實測折算熱負荷總和之比，國標是≥85%，歐標是90%，同樣的，歐標比國標更為嚴格；

⑷由于烹飪習(xí)慣的差異，中餐炒菜要求熱負荷比較大。因此國標要求兩眼灶和多眼灶應(yīng)有一個主火，且主火的實測折算熱負荷：普通型灶≥3.5 kW，紅外線灶≥3.0 kW。歐標則無此要求；

⑸歐標對于灶具在氣源切換時的熱負荷有要求，另外對小火狀態(tài)下的熱負荷也有要求。國標對此均無要求。

二、干煙氣中CO含量

2.1 中國標準的要求與試驗方法

標準要求：

干煙氣中一氧化碳濃度（理論空氣系數(shù)α=1，體積百分數(shù)）≤0.05（0-2氣）

試驗方法：

——煙氣取樣器的形狀見圖a)及安裝位置見圖b)；

——測定室內(nèi)空氣(干燥狀態(tài))中二氧化碳 濃度；

——灶具點燃15 min后，用煙氣取樣器取樣，測量煙氣中的一氧化碳含量和二氧化碳含量；

取樣器形狀及安裝位置見下圖：

2.2 歐盟標準的要求與試驗方法

標準要求：

在標準要求的試驗條件下，在空氣和干煙氣中CO的體積含量應(yīng)：

——試驗1時，不超過0.10%；

——試驗2、試驗3和試驗6（如果適用）時不超過0.15%；

——對試驗4和試驗5（如果適用）時不超過0.20%。

試驗方法：

按照規(guī)定的條件安裝灶具，各燃燒器單獨測試并按照規(guī)定的條件，事前調(diào)到其額定熱負荷。

通過標準要求的多組試驗條件測試是否符合要求。

采樣裝置見下圖：

2.3 差異解析

中國標準對于干煙氣中CO含量的測試僅在基準氣常壓下進行，而歐盟標準要進行多組情況的測試，不僅要對單個燃燒器常壓燃燒時進行考核，還要對不同負荷，壓力，基準氣和界限氣的情況進行測試，同時還要對所有燃燒器同時工作時的煙氣進行測試。相比而言，歐盟標準的CO測試考慮到了很多種工況情況下的CO排放狀態(tài)，而中國標準只考核基準氣狀態(tài)，一旦有氣源情況不穩(wěn)定的情況出現(xiàn)，很難保證燃燒狀況符合要求。由此可見，歐盟標準的CO測試較之中國標準更為嚴謹，也更為系統(tǒng)。另外，中國標準和歐盟標準的CO取樣方式也有明顯不同，中國標準采用的近吸式取樣，取樣裝置為取樣環(huán)，歐盟標準采用的上吸式取樣，取樣裝置為取樣罩，中國標準采樣煙氣中CO和CO2含量較之歐盟標準要高，這是由于歐盟標準采用的集氣罩有部分空間被周圍的空氣稀釋了，而中國標準采用的近吸式直接把火焰產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨嚯x抽取。兩者雖然方式差異較大，但是最終目的都是一致的，就是需要獲得灶具燃燒而產(chǎn)生廢氣的代表性樣品。

三、熱效率

3.1 中國標準的要求與試驗方法

基本要求

家用燃氣灶具根據(jù)熱效率的不同分為3級能效等級，其中1級能效最高。各等級的熱效率值不應(yīng)低于表3的規(guī)定。

表3 家用燃氣灶具能效等級

能效限定值

家用燃氣灶具能效限定值應(yīng)為表3中能效等級的3級。

節(jié)能評價值

家用燃氣灶具節(jié)能評價值為表3中能效等級的2級。

試驗方法：

a)點燃燃燒器，燃氣閥門調(diào)至最大，將燃氣供氣壓力調(diào)整到額定值；

b)開啟集成灶吸排油煙裝置，風(fēng)機在最高轉(zhuǎn)速下工作（如有）；

c)坐上下限鍋，燃燒15min后換上試驗鍋，水初溫應(yīng)取室溫加5K，水終溫應(yīng)取水初溫加50K。

在水初溫前5K時，開始攪拌，到水初溫時停止攪拌，開始計量燃氣消耗。在水終溫前5K時又開始攪拌，到水終溫時，記錄所有參數(shù)，計算實測熱效率。

3.2 歐盟標準的要求與試驗方法

標準要求：

對單個的無蓋板燃燒器，在規(guī)定的試驗條件下進行熱效率試驗，每個燃燒器的熱效率應(yīng)不小于52%。

試驗方法：

根據(jù)待測燃燒器的標稱熱負荷，按標準要求選擇試驗鍋的直徑及加水量。

水的初始溫度t1為（20±1）℃，燃燒器熄火時的溫度為（90±1）℃。

測量燃燒器熄火后觀察到的最高溫度t2（以攝氏度表示的最終溫度）。

使用溫度傳感器測量水溫，其測量不確定度應(yīng)小于0.1℃。測量時將溫度傳感器放置在水量的中心位置。

燃燒器在以下條件下進行預(yù)熱：

a)燃燒器在其額定熱負荷或根據(jù)5.1.1中定義的調(diào)整位置按表1的要求調(diào)整得到的熱負荷下運行10分鐘。

b)無論額定熱負荷是多少，燃燒器上放置直徑為220mm的試驗鍋，其中加入3.7kg的水。

一旦預(yù)熱完成，立即移除220mm直徑的試驗鍋，并更換為用于熱效率測試的試驗鍋。然后開始記錄燃氣消耗量，在燃燒器熄滅后，停止記錄燃氣消耗量，試驗鍋繼續(xù)放置在燃燒器上。

3.3 差異解析

中歐標準在能效測試上的差異有以下幾點：

第一、中國標準按照不同的灶具類型對能效分了等級，并設(shè)定了能效限定值和節(jié)能評價值，這對灶具熱效率的提升有促進和引導(dǎo)作用，有利用節(jié)能環(huán)保；同時能將好產(chǎn)品的差的產(chǎn)品有效區(qū)分開來，有助于用戶選購并實現(xiàn)對灶具產(chǎn)品的優(yōu)勝劣汰。

第二、熱效率的要求不一樣。由于歐盟標準基于高熱值計算，而中國標準則按低熱值計算，且測試方法和計算方法不同。

第三、試驗鍋的不同，中國標準采用黑度統(tǒng)一的暗黑鋁鍋且統(tǒng)一由指定的供應(yīng)商供應(yīng)，歐盟標準采用灰色鋁鍋，但是實踐證明亮色鋁鍋用過一段時間后其光亮度會發(fā)生改變，造成熱效率測試結(jié)果的不統(tǒng)一，而采用了統(tǒng)一黑度的鍋會使熱效率的測試結(jié)果更為統(tǒng)一。

第四、對燃燒類型的分類方式不同。中國標準按大氣式，紅外式和集成灶區(qū)分，歐盟標準則按無蓋板燃燒器，有蓋板燃燒器和烤箱來區(qū)分。

第五、試驗方法不同。中國標準的熱水加熱溫升為50度不考慮余熱溫升，歐盟標準為90度且考慮余熱溫升。中國標準加水量分的檔位較多，試驗過程中需要攪拌，按上下限鍋結(jié)果插值計算最終熱效率。歐盟標準則要求調(diào)節(jié)熱負荷大小以達到在特定值的狀態(tài)下進行測試，加水量分的檔位相對較少，試驗過程中不需要攪拌，單個燃燒器的最終熱效率無需插值計算。此外，歐盟標準還通過將所有燃燒器的熱效率平均的方式考核整臺灶具的熱效率，這在中國標準中是沒有的。

第六、采用中國標準的熱效率結(jié)果往往比采用歐盟標準的測試結(jié)果要高，這是因為中國標準的暗黑鋁鍋吸熱率比歐盟標準的灰白鋁鍋要更強，同時中國標準計算采用低熱值而歐盟標準計算采用高熱值，造成了這種現(xiàn)象。

結(jié)束語：

本文對中歐家用燃氣灶標準里的“熱負荷”、“干煙氣中CO含量”及“熱效率”的要求及測試方法進行了對比分析，希望能為從事家用燃氣灶具生產(chǎn)或出口認證的技術(shù)人員，檢驗人員等相關(guān)技術(shù)人員提供一個準確，可靠的參考。雖然家用燃氣灶具已經(jīng)歷了比較長的發(fā)展歷史，但在很長一段時期內(nèi)都沒有一本關(guān)于家用燃氣灶具的通用國際標準。為了解決這一困局，ISO國際標準化組織于2014年設(shè)立了TC291家用燃氣灶具技術(shù)委員會（domestic gas cooking appliances），負責(zé)家用燃氣灶具領(lǐng)域的全球性標準化工作。該技術(shù)委員會從成立之初，中國就作為P成員國積極參與ISO/TC291的標準制定工作，經(jīng)過多年努力，現(xiàn)在家用燃氣灶具的相關(guān)國際標準ISO TS21364系列標準已發(fā)布，這將有力的促進國內(nèi)燃氣灶具行業(yè)技術(shù)的發(fā)展和國家標準進一步與國際接軌，為國內(nèi)燃氣灶具企業(yè)走出國門提供更好的技術(shù)保障。