“能效”不等同“能耗”

倪奕麟 周振宇 倪 斌 袁世斌

“能效”不等同“能耗”

倪奕麟1周振宇1倪 斌1袁世斌2

本文從對電磁灶能效標準與電灶行業標準分析入手，提出節能評價除了考慮能源轉換效率（熱效率）外，還應該考慮產品使用過程中的能源損失情況，并引用QB/T 4404—2012《電灶》中相關內容對熱效率相近的不同爐具進行能耗檢測，以反映能效和能耗的差異。

電磁灶 電灶 熱效率 能耗

2014年6月13日中央財經領導小組第六次會議提出《研究我國能源安全戰略》，習近平主席在會議中明確指示做好能源標準化工作，合理利用能源資源。根據國家發展改革委員會的國家節能減排中長期規劃，家電類產品已逐步實施了能效等級劃分與標注制度。在此背景下，節能減排將會是我們當前研究的重要方向之一。本文主要圍繞市場主流兩種爐具——電磁灶和電灶類產品，從標準和實際測試數據兩方面分析其能效檢測的合理性。

1 電磁灶能效測試簡析

目前，電磁爐產品的能效等級在GB 21456—2014《家用電磁灶能效限定值及能效等級》第4.2條款中體現，其基本的評價方式是對電磁灶的熱效率進行測試并以此評價電磁灶電能轉化成熱能的效率高低。電磁灶熱效率的計算公式為：

式中：

η——熱效率,%；

C1——水的比熱容,取4.18，單位為千焦每千克開爾文[kJ/(kg·K)]；

m1——水的質量,單位為千克（kg）；

C2——鍋身和鍋蓋的比熱容,取0.46，單位為千焦每千克開爾文[kJ/（kg·K）]；

m2——鍋身和鍋蓋的質量,單位為千克（kg）；

E——消耗的電能量，單位為千瓦時（kW·h）；

△t——溫升，單位為開爾文（K）；其中，△t=t2-t1。

對上述公式分析后不難發現，水的比熱容、水的質量、鍋身鍋蓋的比熱容、鍋身鍋蓋的質量參數及消耗的電能較為穩定，除了常數外，其他參數均可以通過電子天平和電參數表測試獲得，不確定度較小。相比之下， △t的獲取存在一定的差異性，水溫的測試點是溫度計水銀部分浸入水中距鍋底中心10mm位置。通過對大量檢測數據的整理，筆者發現加熱過程中溫度變化是有梯度的，距鍋底10mm的△t大于距鍋底20mm的△t，經筆者測試證實測溫位置離鍋底的距離每上升10mm，熱效率下降約1%；其次，由于標準規定僅測試標準鍋中心位置的溫度，導致不少制造商為做高產品熱效率刻意提高線圈中心溫度，付出的代價則是犧牲線圈的加熱均勻性，最終導致鍋具的中心溫度明顯高于周圍溫度。經過測試，國內某著名品牌的電磁灶產品中心溫度與周圍溫度相差約1.8℃。由于實際烹飪情況與能效測試工況存在很大的差異，導致1級能效與3級能效的產品用戶體驗相差不大。

綜上所述，考核鍋具底部中心溫度，僅依賴熱效率的計算有時候并不能客觀反映產品能效高低，尤其對于某些“特制產品”，測試得到的熱效率數值不能真正意義上地與產品能效等級劃上等號。

2 能效與能耗的區別

既然已知上述方法存在產品以外的不確定因素，我們一直在探索減小不確定因素的措施，同時又能全面客觀地反映產品節能程度的方法。什么樣的產品才是節能的？很多專業人士都認為熱效率高的產品是節能的，但對產品本身來說，筆者認為只說對了一半，從更廣義的節約能源角度來看，應該是能無限接近用戶所需烹飪溫度的高熱效率爐具才是真正的節能產品。這里引入了廣義節能的概念，除了爐具能源轉化效率高外，同時必須考慮使用過程的節能情況，而這個往往是最容易為人所忽視。舉個例子，如果用戶烹飪只需在90℃加熱，但產品無法準確地控制在該溫度點，只能調至110℃甚至更高，用戶在烹飪過程中不得不多次打開鍋蓋查看食物狀態，下面爐具在加熱，上面打開蓋子在散熱。20℃溫差的能源被白白浪費的同時廚房溫度也會因開蓋加熱而升高，在特定季節消費者要消耗額外的電能用以降低廚房溫度。看了上述例子不難明白，除了能源轉化效率高外，還必須考慮其使用過程中的能量消耗，產品的控溫精度恰恰是實現這一目標的前提。

在理解了廣義節能的概念后，大家不禁會對用什么有效手段來檢測及如何比較廣義節能情況產生興趣。其實，走在在全球節能減排前列的歐洲在很早以前就出臺了EN60350-2:2013，在這個標準中提出了一個概念——“能耗”。米技電子電器（上海）有限公司主持編寫的QB/T 4404—2012《電灶》行業標準中，也引入了能耗的概念。

3 電灶能耗測試

首先介紹電灶中能耗的概念及試驗方法，電灶中能耗是指在規定狀態下，計算高于某一特定溫度并持續運行規定時間內的最低能源消耗。為達到最低能源消耗從概念中不難分析出有2個方面，一是提高能源轉換率（即熱效率），二是無限接近這一特定溫度并持續運行（即精確控溫）。任何偏重一方面而忽視另一方面的產品能耗均不理想。圖1為筆者參照QB/T 4404—2012標準要求建立的電灶能耗結構模型。

圖1 電灶臺能耗試驗曲線圖示例

此圖為能耗檢測中，加熱過程中鍋內水溫度的理想曲線。我們設定90℃為基準，通過相應規定，越接近90℃越好，但從t90到 ts間任意點溫度都不得低于90℃，否則重新試驗。

從曲線我們可以獲得下述信息：

爐具快速加溫能力的比較：Tc/ tc值越大，快速加溫能力越強。

爐具的能耗比較：在熱效率相同情況下，從t90到ts期間曲線越接近90℃，能耗就越低。

根據上述試驗方法，筆者對不同廠家生產的兩款電磁灶產品進行比較。經測試，兩款產品能效測試結果基本相同（兩者熱效率僅相差0.4%）；按照能耗測試方法進行測試，工作20min后1號電磁灶產品能耗為49.2W·h（見圖2），2 號電磁灶產品能耗 為55.1W·h（見圖3）。兩者能耗相差約12%。

圖2 1號電磁灶產品能耗試驗曲線

圖3 2號電磁灶產品能耗試驗曲線

4 總結

通過上圖的介紹，我們了解到電磁爐、輻熱爐等一系列爐具的能耗理念是相同的。大家可以清晰地發現對產品節能的評價不再是簡單地以能源轉換效率（即熱效率）進行衡量，除此之外，更應注重對爐具使用過程中進行考核。因此，筆者認為后者對產品節能評價更具現實意義，EN60350-2:2013及QB/T 4404—2012 《電灶》中的部分測試理念值得制標者借鑒。

[1] GB 21456—2014家用電磁灶能效限定值及能效等級.

[2] QB/T 4404—2012電灶.

The article which is based on analyses of the induction cooker energy efficiency standard and hob industry standard suggests both thermal efficiency and energy lost in the process of products using should be considered in evaluating values of energy conservation .The difference between them is found by testing the similar energy efficiency induction cookers according to hob industry standard.

induction cooker, electronic hob, thermal efficiency, energy consumption

作者單位：
1. 上海出入境檢驗檢疫局機電產品檢測技術中心
2. 米技電子電器（上海）有限公司