《碳中和技術(shù) 智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第5部分： 家用電冰箱》標(biāo)準(zhǔn)解讀

胡亞欣　呂少勇　焦利敏　李紅偉

摘 要：電冰箱的智能化近幾年處于高速發(fā)展階段，但是全國乃至全球?qū)τ诘吞脊?jié)能的需求也越來越大。行業(yè)不乏成熟度高的冰箱產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和能效標(biāo)準(zhǔn)，對產(chǎn)品固定的節(jié)能水平有科學(xué)的評(píng)判準(zhǔn)則，但是相比于傳統(tǒng)電冰箱，智能電冰箱在運(yùn)行過程中產(chǎn)生動(dòng)態(tài)節(jié)能水平已不容忽視。《碳中和技術(shù) 智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第5部分：家用電冰箱》則是綜合了固有節(jié)能的智能運(yùn)行動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的節(jié)能，對產(chǎn)品的低碳水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，填補(bǔ)了行業(yè)空白。

關(guān)鍵詞：智能，電冰箱，低碳

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.16.023

1 背景意義

在人們的家庭生活當(dāng)中，電冰箱是不可缺少的家用電器，且電冰箱需要24 h不間斷運(yùn)行，這就使其成為人們生活當(dāng)中用電量占比較大的電器[1]。自從2016年國標(biāo)《家用電冰箱耗電量限定值及能效等級(jí)》的實(shí)施，冰箱能效2級(jí)以上產(chǎn)品的市場內(nèi)銷量占比從66%提升至92%[2]。可見，產(chǎn)品節(jié)能升級(jí)已然實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

但在立足于全球環(huán)境的大背景下，要實(shí)現(xiàn)2030年前“碳達(dá)峰”和2060年前“碳中和”的目標(biāo)，還需開拓一條空間更大的賽道。通過智能技術(shù)提升控溫精確性，同時(shí)提高保鮮技術(shù)，在滿足用戶對電冰箱更高使用需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能；通過豐富的智能功能，準(zhǔn)確識(shí)別食物種類，匹配最適合的儲(chǔ)存溫濕度，鎖鮮的同時(shí)為消費(fèi)者提供合理膳食搭配推薦，既均衡人體所需營養(yǎng)又能通過減少食材浪費(fèi)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

在眾人把目光聚焦到智能這條賽道上之時(shí)，我們需要一把公正的“尺子”衡量對比出各類型智能電冰箱的節(jié)能效果。由中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)于2022年發(fā)布并實(shí)施的團(tuán)標(biāo)T/CAS610.5-2022《碳中和技術(shù)智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第5部分：家用電冰箱》對整個(gè)行業(yè)的發(fā)展促進(jìn)作用意義非凡。

2 標(biāo)準(zhǔn)橫縱對比

談及電冰箱標(biāo)準(zhǔn)就必然要先考慮GB/ T 8059《家用和類似用途制冷器具》。該標(biāo)準(zhǔn)明確統(tǒng)一了包括電冰箱在內(nèi)的各類制冷器具的定義、分類、包裝、運(yùn)輸?shù)戎匾闹笜?biāo)要求，它是一切電冰箱標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。這里統(tǒng)一規(guī)定耗電量試驗(yàn)分別在+16 ℃和﹢32 ℃進(jìn)行，這也成為后續(xù)能效標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一環(huán)境要求。該標(biāo)準(zhǔn)針對耗電量測試的章節(jié)，將器具的總耗電量按運(yùn)行程序進(jìn)行細(xì)分：穩(wěn)定狀態(tài)功耗、化霜及恢復(fù)期耗電量增量及溫度變化、化霜間隔、輔助裝置耗電量和裝載能效，此種劃分能讓原可控可調(diào)的制冷器具耗電量的計(jì)算構(gòu)成清晰明確。但該標(biāo)準(zhǔn)僅限于對耗電量測試的規(guī)定，進(jìn)一步的能效水平則沒有評(píng)價(jià)和判定。標(biāo)準(zhǔn)其他章節(jié)則是無關(guān)能耗的制冷能力、耐久性、噪聲等各個(gè)方面的要求與試驗(yàn)。如果說GB/T 8059是電冰箱產(chǎn)品最全面的標(biāo)準(zhǔn)要求，那GB 12021.2-2015《家用電冰箱耗電量限定值及能效等級(jí)》則是對電冰箱能效的針對性標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提出了明確要求、計(jì)算方法、試驗(yàn)方法及等級(jí)評(píng)價(jià)。

以上兩項(xiàng)國標(biāo)無論是耗電量測試還是能效計(jì)算與評(píng)價(jià)，都是將各個(gè)間室溫度設(shè)定在固定值的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，得到電冰箱固有的能效水平，即產(chǎn)品通過創(chuàng)新發(fā)泡技術(shù)、結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化等方式，在出廠那一刻就決定了它的節(jié)能水平，忽略了電冰箱是長期耗電使用的實(shí)際情況。用戶使用過程中產(chǎn)生的能耗的高低同樣是評(píng)價(jià)其節(jié)能效果的重要參數(shù)。尤其是對于智能電冰箱，隨著環(huán)境溫度、食材數(shù)量等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)溫度調(diào)節(jié)，直接影響運(yùn)行過程中耗電量的高低。

中標(biāo)協(xié)發(fā)布實(shí)施的T/CAS 610.5-2022團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)則是適用于智能電冰箱產(chǎn)品且綜合考慮固有能效和動(dòng)態(tài)能效的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)在前期標(biāo)準(zhǔn)十多年應(yīng)用實(shí)踐的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性對從電冰箱智能調(diào)節(jié)、自適應(yīng)運(yùn)行以及改善用戶使用習(xí)慣等功能進(jìn)行低碳運(yùn)行水平的綜合評(píng)價(jià)。通過合理完善地衡量智能電冰箱低碳運(yùn)行水平的高低，引導(dǎo)行業(yè)低碳的研發(fā)方向和布局，助力我國“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3 核心指標(biāo)剖析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)框架

首先，標(biāo)準(zhǔn)第一章“范圍”里明確該標(biāo)準(zhǔn)的對象是智能電冰箱產(chǎn)品，即不重復(fù)于GB/T 8059和GB 12021.2的普通制冷器具，且標(biāo)準(zhǔn)后文提到的“食材管理”“運(yùn)行模式自適應(yīng)功能”等智能電冰箱所特有功能時(shí)也無需贅述解釋。

標(biāo)準(zhǔn)對智能電冰箱的核心要求主要分為基本要求和電冰箱低碳運(yùn)行功能要求兩部分[3-4]。

在基本要求中，規(guī)定了智能電冰箱可調(diào)溫室節(jié)能率的計(jì)算基準(zhǔn)：取GB 12021.2—2015中表4中的3級(jí)能效指數(shù)。由于有的智能電冰箱有根據(jù)食材不同種類和數(shù)量進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)的能力，對應(yīng)的裝載耗電量成為不確定、不可控參數(shù)，所以該標(biāo)準(zhǔn)選擇用GB 12021.2中3級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)能效指數(shù)作為基準(zhǔn)，為下文核算公式明確了基準(zhǔn)參數(shù)。

電冰箱低碳運(yùn)行功能要求，從兩個(gè)角度進(jìn)行劃分：

從減碳方式上來看，則按照該系列團(tuán)標(biāo)規(guī)則劃分為直接減碳功能、間接減碳功能和電冰箱健康管理：直接減碳功能中包括4項(xiàng)電冰箱通過智能邏輯控制自身運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能運(yùn)行的功能要求——可調(diào)溫室節(jié)能策略、運(yùn)行模式自適應(yīng)功能、自動(dòng)化霜、顯示屏自動(dòng)關(guān)閉功能。間接減碳功能中3項(xiàng)功能，是通過智能技術(shù)改善用戶使用習(xí)慣的方式間接降低耗電量或食物浪費(fèi)等，如“開門超時(shí)提醒”則是減少誤操作（忘記關(guān)門或門未關(guān)實(shí)）、提高用戶日常取放食材效率等方式降低日常的無用功能耗；“食材管理功能”則是利用智能技術(shù)在準(zhǔn)確識(shí)別食材種類和數(shù)量的基礎(chǔ)上，提醒用戶保質(zhì)期時(shí)間，保證用戶攝入營養(yǎng)均衡的同時(shí)減少食物腐敗，同樣實(shí)現(xiàn)低碳目的。

從低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)方式上來看，則劃分為定量評(píng)價(jià)和定性評(píng)價(jià)。“可調(diào)溫室節(jié)能策略”通過標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)方法和計(jì)算，可以得出明確節(jié)能率的數(shù)值，則是定量評(píng)價(jià)。其他項(xiàng)目則是通過智能傳感與控制，逐漸引導(dǎo)用戶節(jié)能的使用方式，糾正錯(cuò)誤或造成資源浪費(fèi)的使用習(xí)慣，這種產(chǎn)生的低碳效果不能簡單地用數(shù)據(jù)表示，但產(chǎn)生的效果同樣不容小覷。

直觀總結(jié)如表1所示。

3.2 定量評(píng)價(jià)-可調(diào)溫室節(jié)能策略

3.2.1 節(jié)能率

電冰箱作為一個(gè)24 h通電運(yùn)行的家用電器，不同于其他智能家電可利用不同模式、啟停等方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能。影響智能電冰箱能耗的一個(gè)主要因素即各間室的設(shè)定溫度。常用的冷凍室和冷藏室因溫度固定，不同冰箱對應(yīng)的耗電量差異不大，可調(diào)溫度間室的溫度范圍導(dǎo)致該間室溫度數(shù)值不固定，智能設(shè)定最高溫的能耗與最低溫能耗差異極大。

按照基本要求中的3級(jí)能效指數(shù)為基準(zhǔn)，冷藏冷凍箱η3=42.5%，臥式冷藏冷凍柜η3=50%，考慮目前行業(yè)上智能制冷器具產(chǎn)品品類，這里僅對冷藏冷凍箱和臥式冷藏冷凍柜進(jìn)行規(guī)定，其他類型制冷器具則不考慮其智能技術(shù)產(chǎn)生的低碳節(jié)能水平。

3.2.2 節(jié)能水平評(píng)價(jià)

通過以上的推導(dǎo)計(jì)算可以得到智能可調(diào)溫室節(jié)能策略產(chǎn)生的節(jié)能率，但該標(biāo)準(zhǔn)的最終目的是評(píng)價(jià)，故對各項(xiàng)減碳功能進(jìn)行賦值。可調(diào)溫室節(jié)能策略滿分55分，評(píng)分規(guī)則：

3.3 定性評(píng)價(jià)

定性評(píng)價(jià)所包含的項(xiàng)目詳見表1所示，7項(xiàng)功能要求均是在電冰箱智能化的基礎(chǔ)上提出的，雖無法用明確的數(shù)字衡量其節(jié)能率，但長期運(yùn)行對低碳目的都具有重要影響。

智能電冰箱的智能功能包括：自動(dòng)感知箱內(nèi)溫濕度、環(huán)境溫濕度、用戶開門次數(shù)、取放食材種類等使用習(xí)慣，通過精準(zhǔn)傳感這些參數(shù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算并自動(dòng)設(shè)置合理、節(jié)能的運(yùn)行模式，。例如：檢測到用戶長期未使用冰箱且箱內(nèi)無食物，則自動(dòng)斷電；通過識(shí)別食材種類確認(rèn)其為冷藏食物，但用戶設(shè)置的溫度過低等，則通過報(bào)警或自校正溫度的方式避免誤操作產(chǎn)生的能耗。

食材管理功能，則是依靠高準(zhǔn)確度的食材識(shí)別，時(shí)刻把握箱內(nèi)食材種類、保質(zhì)期截止時(shí)間、數(shù)量變化等，提醒用戶，避免食物腐敗、浪費(fèi)導(dǎo)致的碳排放增多。

電冰箱健康管理功能，是通過器具對自身各個(gè)部件運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，通過不同問題現(xiàn)象分析診斷出自身的故障點(diǎn)位，然后通過自修復(fù)或報(bào)警、上門養(yǎng)護(hù)維修的方式，延長零部件乃至整機(jī)的生命周期，最大程度減少整體的報(bào)廢以實(shí)現(xiàn)減少資源浪費(fèi)。

4 試驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)對多款不同能效等級(jí)的智能電冰箱進(jìn)行試驗(yàn)，如表2列舉其中5款不同廠家、不同型號(hào)、不同市場定位的智能電冰箱結(jié)果。為了明顯看出定量評(píng)價(jià)與定性評(píng)價(jià)的不同占比，采用圖1方式進(jìn)行表述。從圖中的極具代表性的樣品#2可以看出，智能電冰箱市場定位為高端產(chǎn)品的，它原本的能效等級(jí)、制冷效率不太高，但是通過智能技術(shù)使其在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的節(jié)能低碳水平遠(yuǎn)高于其他競品，用定性隱形的方式彌補(bǔ)定量可視的不足，最后產(chǎn)品同樣是1級(jí)的低碳節(jié)能水平。傳統(tǒng)能效標(biāo)準(zhǔn)對該智能電冰箱的評(píng)價(jià)僅從定量角度考核，會(huì)產(chǎn)生較為片面的結(jié)論，進(jìn)一步證明了該標(biāo)準(zhǔn)綜合定量和定性兩方面對產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)的客觀合理性，更適用于近幾年的新型智能電冰箱。

5 結(jié)語

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)形勢角度考慮，2022年歐盟理事會(huì)通過的“碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制”（俗稱“碳關(guān)稅”），將對鋼鐵/電力/綠化和化肥行業(yè)征收”碳關(guān)稅”，預(yù)計(jì)2026年正式實(shí)施[5]，這肯定會(huì)對下游家電產(chǎn)業(yè)造成成本上升的影響。從人類命運(yùn)共同體的社會(huì)發(fā)展角度考慮，我們每年升高的環(huán)境溫度已經(jīng)導(dǎo)致連續(xù)多年的冰川融化和海平面上升，這些都對我們的生存有巨大的影響。多年前電冰箱就已經(jīng)通過改變制冷劑種類等方式在努力，近幾年搭載智能技術(shù)，冰箱產(chǎn)品的智能化突飛猛進(jìn)，但此時(shí)更需要產(chǎn)業(yè)研發(fā)對低碳節(jié)能的考慮。T/CAS 610.5-2022《碳中和技術(shù) 智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第5部分：家用電冰箱》的及時(shí)發(fā)布和實(shí)施，不僅為行業(yè)發(fā)展方向起到引導(dǎo)促進(jìn)作用，為產(chǎn)品低碳節(jié)能的衡量提供統(tǒng)一標(biāo)尺，也為消費(fèi)者選購產(chǎn)品時(shí)提供科學(xué)的參考。

參考文獻(xiàn)

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[3]中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì). 碳中和技術(shù) 智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第1部分：通用要求：T/CAS 610.1[S]. 2022.

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[5]盧夢琪. 歐盟“碳關(guān)稅”或?qū)⒂绊懠译姵隹赱N]. 中國電子報(bào)， 2022-03-29（001）.

作者簡介

胡亞欣，工程師，智能交互試驗(yàn)室主任工程師，主要從事智能家電檢測和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方向的研究。

呂少勇，工程師，認(rèn)證工程師，主要從事電冰箱檢測認(rèn)證。

焦利敏，高級(jí)工程師，智能家居試驗(yàn)室主任，主要從事智能家電檢測和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方向的研究，SAC/TC 46/SC 15專家委員。

李紅偉，正高級(jí)工程師，副所長，主要從事家電安全、可靠性及軟件測試方向的研究。

（責(zé)任編輯：張佩玉）