家用電灶節能性能測試方法研究

徐曉昂

（江蘇省產品質量監督檢驗研究院，山東臨沂 210007）

最近幾年，隨著家用電灶的不斷發展和普及，人們對家用電灶的安全可靠、節能環保性能提出了更高的要求[1]。家用電灶作為一種常用的大功率電器，其功率在1500W～3700W之間，所以，相關制造企業要將家用電灶產品節能性能作為產品研發中首要考慮的因素[2]。在我國節能降排相關政策的實施下，我國于2009年對電灶加貼能效標識提出了新的標準和要求，明確指出家用電灶能效等級必須要在3級以上[3]，因此，為了提高家用電灶的節能降耗效果，如何科學測量家用電灶節能性能是相關人員必須思考和解決的問題。

1.家用電灶節能性能測試方法

對于爐具而言，熱效率高并不意味著具有節能效果，這是由于爐具除了具有升溫性能外，還具有溫控性能。從能源節約層面分析，只有那些具有高熱效率、且烹飪溫度無限接近用戶需求的爐具才能達到良好的節能效果。如果用戶在烹飪期間需要將加熱溫度控制為150℃，然而，爐具只能將溫室控制在180℃，為了滿足用戶烹飪溫度，用戶必須要采用打開鍋蓋、或者提高翻炒效率，對鍋底溫度進行降溫處理，額外30℃溫度差的電能會出現嚴重浪費現象。因此，還要加強對家用電灶具溫度控制精確度的加強，可以從根本上解決以上問題。

1.1 試驗材料

為了更好地配合國標GB/T38051.2-2019標準制定工作，在本次試驗中，所選用的實驗材料為：溫度功率測試臺、功率分析機、鉑電阻、溫度數據采集器、數據處理系統等。

1.2 試驗過程

在本次試驗中，通過使用溫度功率測試臺，對灶臺能耗性能進行測試，并借助功率分析機，將溫控精度控制在0.5%左右，此外，還要使用溫度數據采集器，將溫度采樣率設置在1s以下，然后，直接使用計算機，精確地讀出家用電灶的溫度和功耗曲線。此外，為了避免數據采集器受到測試電磁灶工作的不良影響，需要采用高抗采樣模式，借助溫度數據采集器，實現對電磁干擾信號的有效遏制和管控，為進一步提高檢測溫度的精確度和真實性創造良好的條件。

2.試驗結果分析

為了保證測試結果的精確度，現嚴格按照如圖1所示的能耗測量過程圖，開展相應試驗。通過對烹飪過程耗能大小的控制，精確地測量出家用電灶節能性能。整個能耗測試過程主要包含以下兩段：第一段主要從tc爐頭位置處開始，當電磁灶額定功率達到最大值時，整個電灶溫度呈現出快速升溫狀態。當功率條件相同時，電磁灶的升溫曲線增長幅度變得越來越明顯，這表明電磁灶的熱效率達到最高值，此時進入到爐頭熱轉化狀態。第二段主要從tc爐頭位置處開始，并將爐頭最大轉化率設置為最小功率檔，該功率檔所在溫度為90℃，當低功率檔位結束后，即可完成對爐頭溫控性能的測試。從圖1中可以看出，整個爐頭的溫度控制效果達到理想狀態，盡管高于90℃的功率值以及恒溫控制功率呈現出不斷下降的趨勢。以上兩個測試階段所消耗的總能耗真實有效地反映出了電磁灶的實際烹飪耗能狀態，由此可見，家用電灶節能性能測試結果與家用電灶的溫度場因素之間不存在任何聯系。

圖1 能耗測量過程圖

為了進一步提高能耗測量結果的精確度和真實性，相關人員要從以下幾個方面入手，完成對相關檢測要點的確定。（1）Tc溫度確定。在這一環節中，需要將電磁烹飪區域、輻射烹飪區域、發熱盤式灶頭區域的Tc溫度分別設置為89℃、85℃、80℃。同時，還要嚴格按照不同品牌型號相關標準和要求，對所測量的Tc值和標準Tc值進行對比和分析，所得到的測試結果為：電陶爐的Tc溫度在83℃～85℃之間；電磁爐Tc溫度在88℃～89℃之間，從而很好地驗證了國標GB/T38051.2-2019標準所推薦的Tc值可以被直接應用到家用電灶節能性能測量領域中。（2）慢煮功率檔位確定。當電磁灶的最大功率上升到Tc值后，需要對爐具進行切換處理，同時，還要將切換后的爐具功率設置在某一比較低的功率檔位下，當慣性升溫達到90℃時，需要將低功率檔位設置為高功率檔位，此外，還要在指定的爐臺控制器上配置相應的刻度標識，從而獲得精確度比較高的慢煮功率檔位。

3.討論

3.1 試驗方法分析

國標GB/T38051.2-2019能耗試驗方法的應用中，為了保證試驗計算結果的精確性和準確性，需要將試驗水吸收熱量作為重點關注的對象，同時，所選用的試驗工具要以“標準鍋”為主，并將“標準鍋”排除到能耗值計算范圍內，只有這樣，才能有效地避免以上問題的出行。國標GB/T38051.2-2019能耗試驗方法，與國外發達國家的能耗試驗方法基本類似。主要包含兩個過程，一個是“加熱過程”，另一個是“恒溫過程”，完全符合典型家庭的烹飪需求。因此，需要對國標GB21456-2014熱效試驗方法相關內容進行修改和完善，從而更好地吸取和應用國標GB/T38051.2-2019熱效試驗方法的亮點，為有效地完善和優化電灶能效評價體系，真實、有效地反映出電灶的實際能效水平發揮出重要作用，只有這樣，才能與國際能耗試驗方法相同步、接軌。

3.2 家用電灶慢煮溫度控制策略

隨著我國國標GB/T38051.2-2019標準的不斷實施，我國對生產制造家用電灶企業提出了更高的要求，旨在要求家用電灶具有烹飪區域升溫快速、慢煮溫度控制穩定等特征，只有這樣，才能確保烹飪效果。我們通過使用5款品牌不同、規格不同的家用電灶，并針對能耗標準，對其慢煮溫度進行檢測，發現家用電灶的慢煮溫度達到了95℃，部分家用電灶的慢煮溫度高達99℃，導致家用電灶的能耗測量值不斷增加，從而遠遠超過了歐盟標準能耗限值，這將會嚴重影響歐盟標準能耗評價效果。因此，如何將家用電灶的慢煮溫度控制在90℃～91℃之間，是相關企業重點分析和考慮的問題。另外，在對家用電灶慢煮溫度進行控制的過程中，還要調傭無級調檔的方式，將其調整到最小值烹飪狀態。如果生產企業想利用固定檔位控制方式，管控家用電灶慢煮溫度，需要在保證檔位設置合適的情況下，將其中一個檔位設置在最小持續烹飪功率位置處，使得檔位功率密度達到1.1W/cm2。同時，還要將水溫持續控制在91℃左右，只有這樣，才能完全符合出口相關標準和要求。

4.結語

為了進一步提高家用電灶節能性能測試結果的精確度，實驗發現，國標GB/T38051.2-2019能耗試驗方法具有可靠性和合理性，通過利用該方法，不僅可以提高家用電灶的節能減排效果，還能提高電能資源的利用率，為符合我國環保、綠色發展理念提供有力的保障。