家用電器能源效率檢測質(zhì)量控制方法探討

宋筱慶

重慶仕益產(chǎn)品質(zhì)量檢測有限責任公司 重慶 401120

自2005年我國實施能效標識制度以來，實施范圍不斷擴展，現(xiàn)已覆蓋家用電器等5大領域41類產(chǎn)品，有力推動了我國終端用能產(chǎn)品能效提升。綜合能效檢測行業(yè)調(diào)研情況，目前我國家用電器能效檢測工作仍然存在一些問題，例如檢測人員技術(shù)能力不強、檢測數(shù)據(jù)存在造假等，能效檢測公信力沒有得到認可。結(jié)合多種質(zhì)量控制方法確保家用電器能效檢測的質(zhì)量，正是本文研究的出發(fā)點。

1 家電能效檢測的現(xiàn)狀、意義及特點

1.1 能效檢測的現(xiàn)狀

我國現(xiàn)階段能效檢測主要依據(jù)國家發(fā)展改革委和原質(zhì)檢總局發(fā)布的《能源效率標識管理辦法》、產(chǎn)品能源效率標識實施規(guī)則和能源效率檢測標準。能效檢測管理主要采用“目錄管理+實驗室檢測合格后自我聲明+能效標識管理中心備案+政府事后監(jiān)督”的能效標識管理制度。目前我國家用電器能效檢測，企業(yè)自有檢測實驗室和第三方檢驗檢測機構(gòu)并存。根據(jù)市場調(diào)研情況，第三方檢驗檢測機構(gòu)屬于家用電器能效檢測的“主力軍”，這些機構(gòu)通常同時具備家用電器安規(guī)檢測的通用能力和對應能效檢測的特殊能力，為家用電器能效檢測的質(zhì)量控制奠定了良好的基礎。

家用電器能效檢測不同于傳統(tǒng)安規(guī)檢測的符合性判定，需要評價家用電器“輸出能量”和“消耗能量”的復雜關系，具有一定的特殊性。無論是企業(yè)自有檢測實驗室，還是委托依法取得資質(zhì)認定的第三方檢驗檢測機構(gòu)，企業(yè)都需要依據(jù)上述要求對目錄內(nèi)的產(chǎn)品進行檢測，最終確定產(chǎn)品能效等級。能效標識管理中心鼓勵實驗室取得國家認可機構(gòu)的認可，并對通過認可的實驗室申請備案時免于現(xiàn)場確認。此外，能效標識管理中心每年組織所有通過備案的實驗室參加能效檢測數(shù)據(jù)一致性比對，為實驗室提升能效檢測質(zhì)量帶來了壓力，也提供了動力。

2019年，格力電器公開舉報奧克斯空調(diào)能效檢測數(shù)據(jù)造假，能效檢測問題再次被推上風口浪尖，這也表明我國能效檢測質(zhì)量仍然存在問題。隨著資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設的不斷推進，生態(tài)環(huán)境保護制度越來越嚴格，能效檢測數(shù)據(jù)造假、能效等級虛標等問題必將引起全社會的高度重視。由于能效標識上的數(shù)據(jù)消費者可以直接接觸和感受，社會各界對能效標識的監(jiān)督力度不斷增強，“錙銖必較”的能效檢測結(jié)果已經(jīng)成為市場競爭的重要因素[1]。

1.2 能效檢測的意義

從國家層面來看，國家節(jié)能減排的目標能否實現(xiàn)取決于重點領域的節(jié)能情況，而節(jié)能情況與節(jié)能量測量的準確性息息相關。從消費者層面來看，空調(diào)、冰箱、洗衣機等家用電器能效檢測質(zhì)量直接影響消費者能否獲取最準確的產(chǎn)品節(jié)能信息。無論是2009年開展惠及千家萬戶的“節(jié)能產(chǎn)品惠民工程”，還是2019年政府采購改革發(fā)布的“節(jié)能產(chǎn)品政府采購品目清單”，節(jié)能產(chǎn)品能效檢測結(jié)果及能效等級都直接影響政府補貼及政府采購，影響廣大消費者的切身利益，因此家用電器能效檢測對國家、政府和普通消費者都具有重要意義[2]。

1.3 能效檢測的特點

所謂能源效率，從消費者的觀點而論，是指為終端用戶提供的能源服務與所消耗的能源量之比。例如，空調(diào)的能效是制冷量或制熱量與耗電量之比，冰箱的能效是標準耗電量或綜合耗電量與基準耗電量之比，洗衣機的能效是工作周期耗電量與額定容量之比。

對于復雜多變的能源形式轉(zhuǎn)化來說，家用電器的能效檢測往往需要測量多種參數(shù)并通過中間參數(shù)來計算。比如空調(diào)的能效檢測，需通過空氣焓差法進行測量，具體測量需要在額定制冷工況、額定高溫制熱工況等工況規(guī)定條件下進行，測量過程涉及制冷制熱負荷、消耗功率、電流等中間參數(shù)，最終實現(xiàn)制冷量或制熱量的計算；冰箱的能效檢測，需要計算出標準耗電量、綜合耗電量和基準耗電量，為此需要測量調(diào)整容積、輔助裝置耗電量等中間參數(shù)。

家用電器能效檢測綜合性系統(tǒng)往往涉及多種參數(shù)和中間參數(shù)，單一的導出參數(shù)與中間參數(shù)存在復雜的計算關系，每個中間參數(shù)都可能影響檢測結(jié)果及檢測結(jié)果測量不確定度的評定，存在相關性的不確定度分量會導致合成不確定度無法給出。由此看出，綜合性家電能效檢測測量過程的復雜程度和綜合程度較高，單一的質(zhì)量控制方法無法做好家用電器能效檢測[3]。

2 家電能效檢測質(zhì)量控制方法的應用要點

為保證家用電器能效檢測質(zhì)量，質(zhì)量控制方法的科學選用非常關鍵，因此本部分圍繞家用電器能效檢測質(zhì)量控制方法應用的三個方面展開探討，主要包括外部質(zhì)量控制法、內(nèi)部質(zhì)量控制法和檢測質(zhì)量控制圖。

2.1 外部質(zhì)量控制法

為提升家用電器能效檢測質(zhì)量，確保能效檢測在同行實驗室處于較高水平，外部質(zhì)量控制法的應用不容忽視，可以考慮從以下兩點入手：

第一，國家認可機構(gòu)的認可。在外部質(zhì)量控制法的應用中，實驗室取得國家認可機構(gòu)的認可屬于最為直接的手段，上文也提到能效標識管理中心鼓勵實驗室取得國家認可機構(gòu)的認可。為保證檢測結(jié)果具備足夠的“可比性”，必須做好檢測結(jié)果質(zhì)量控制的方案。對于能效檢測的共性要求，例如測量不確定度的評定，應參照JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和CNAS-GL007:2020《電器領域測量不確定度的評估指南》的要求，制定各家電產(chǎn)品類別能效檢測結(jié)果測量不確定度評定方法的作業(yè)指導文件，為能效檢測結(jié)果的質(zhì)量控制提供參考。在同樣的認可準則和認可規(guī)則下，實驗室能效檢測結(jié)果的可比性將得到保障。

第二，能力驗證與測量審核。能力驗證是利用實驗室間比對按照預先制定的準則評價參加者的能力，測量審核是將測試結(jié)果與參考值進行比較的“一對一”能力驗證計劃，能力驗證與測量審核在國際上的應用較為廣泛。對于家用電器能效檢測質(zhì)量控制來說，測量審核結(jié)果可以作為實驗室從事能效檢測能力的證明，能力驗證可以持續(xù)監(jiān)控實驗室能效檢測的能力。能力驗證和測量審核項目的選擇要根據(jù)實驗室的情況，優(yōu)先選擇檢測數(shù)據(jù)易變可疑、結(jié)果波動較大或臨近最大允許誤差的項目。值得注意的是，對于暫時沒有能力驗證和測量審核的能效檢測項目，實驗室間比對也可以作為外部質(zhì)量控制法的補充形式，保障實驗室能效檢測的質(zhì)量控制。

2.2 內(nèi)部質(zhì)量控制法

在家用電器能效檢測質(zhì)量控制方法應用中，內(nèi)部質(zhì)量控制法在實驗室質(zhì)量管理體系中占據(jù)重要位置，建議圍繞以下三點展開：

首先，保證能效檢測儀器設備的配備。對于實驗室而言，檢測儀器設備是一切檢測活動的前提條件。家用電器能效檢測綜合性系統(tǒng)往往涉及多種中間參數(shù)，每個中間參數(shù)都可能影響檢測結(jié)果，因此能效檢測設備的水平在一定程度上決定了檢測結(jié)果的準確性。以空調(diào)能效檢測為例，高集成度的焓差試驗室通常需要檢測多種類型空調(diào)、暖風機、風管機及天花機、空氣源熱泵熱水機、風冷模塊冷水熱泵機組、風機盤管等，這對檢測環(huán)境溫濕度的升降速度、控制精度、重復精度、準確精度及各種工況的穩(wěn)定性提出了較高的要求[4]。檢測儀器設備按標準要求配備到位，是其它能效檢測質(zhì)量控制方法的基礎。

其次，關注能效檢測量值傳遞與溯源。對于能效檢測來說，量值傳遞與溯源主要存在兩個問題：一是檢定規(guī)程和校準規(guī)范具有局限性。例如，JJF（機械）1005-2018《焓差試驗室校準規(guī)范》規(guī)定了焓差試驗室電參數(shù)、溫度濕度、壓力、風速等參數(shù)的校準要求，但對內(nèi)部電磁流量計沒有要求，電磁流量計需要依據(jù)JJG1033-2007《電磁流量計檢定規(guī)程》單獨校準。二是檢定規(guī)程和校準規(guī)范規(guī)定的允許誤差可能與能效檢測標準的要求不一致。舉例來說，JJG 780-1992《交流數(shù)字功率表檢定規(guī)程》規(guī)定數(shù)字功率表電壓的允許偏離值為±2%，而冰箱能效檢測標準GB12021.2-2015《家用電冰箱耗電量限定值及能效等級》附錄B要求電壓測量值的擴展不確定度小于0.5%。在以上兩個案例中，檢測設備計量結(jié)果滿足檢定規(guī)程和校準規(guī)范的要求，但仍無法滿足能效檢測標準的要求。檢測儀器設備的校準計劃，需要參照不同能效檢測標準的要求編制，提前明確測量范圍、測量點、測量精度等要求，以滿足能效檢測質(zhì)量控制的需要[5]。

最后，重視能效檢測設備的期間核查。期間核查是指設備在使用過程中或在相鄰兩次校準之間，按照規(guī)定程序驗證其功能或計量特性能否持續(xù)滿足方法要求或規(guī)定要求而進行的操作。空調(diào)、冰箱、洗衣機等家用電器能效檢測設備通常長時間運行使用頻繁，檢測準確度要求較高，校準周期一般為兩年到三年，因此做好設備的期間核查對質(zhì)量控制結(jié)果尤為重要。比如，冰箱冷柜能效檢測設備，期間核查依據(jù)的技術(shù)文件主要包括JJG（輕工） 98-1993《家用制冷器具檢測裝置Ⅱ檢定規(guī)程》、JJG 874-2007《溫度指示控制儀檢定規(guī)程》、JJF1171-2007《溫度巡回檢測儀校準規(guī)范》、JJF1491-2014《數(shù)字式交流電參數(shù)測量儀校準規(guī)范》以相應的能效檢測標準，期間核查頻次需要根據(jù)子設備的特點靈活確定。一般情況下，對于計量性能穩(wěn)定、日常維護及時有效、對測量結(jié)果的測量不確定度貢獻小的子設備，可降低核查頻次；對于具有較高測量可靠性要求或風險較大的測量所用的子設備，應加大核查頻次。實驗室可通過計算設定控制限值和警戒值，對核查結(jié)果進行分析判定，達到能效檢測質(zhì)量控制可追溯的目的。

2.3 檢測質(zhì)量控制圖

CNAS-CL01:2018《檢測和校準實驗室能力認可準則》第7.7.1條款規(guī)定“實驗室應有監(jiān)控結(jié)果有效性的程序。記錄結(jié)果數(shù)據(jù)的方式應便于發(fā)現(xiàn)其發(fā)展趨勢，如可行，應采用統(tǒng)計技術(shù)審查結(jié)果”，第7.7.3條款規(guī)定“實驗室應分析監(jiān)控活動的數(shù)據(jù)用于控制實驗室活動”。因此，實驗室需要對結(jié)果數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢進行分析以控制檢測質(zhì)量，繪制檢測質(zhì)量控制圖是個不錯的辦法。

質(zhì)量控制圖可以觀察出某個時期內(nèi)檢測活動發(fā)生的異常或發(fā)展的趨勢，持續(xù)監(jiān)控檢測活動的結(jié)果數(shù)據(jù)。能效檢測過程通常包括兩種誤差：第一種是隨機誤差，這種誤差由“偶然原因”造成，是檢測過程固有的，無法消除。第二種是系統(tǒng)誤差，這種誤差是可識別的、非固有的，從原理上講可以消除。利用多次檢測得到的結(jié)果數(shù)據(jù)，可以繪制出質(zhì)量控制圖，判斷出檢測是隨機誤差還是系統(tǒng)誤差。若發(fā)生系統(tǒng)誤差，應調(diào)查這些非固有的誤差原因并予以消除。

根據(jù)質(zhì)量控制圖的設計原理，對于同一類型能效檢測樣品，只要檢測次數(shù)足夠多，檢測結(jié)果數(shù)據(jù)都服從正態(tài)分布[6]。在統(tǒng)計技術(shù)的支持下，通過大量累積數(shù)據(jù)，實驗室可以針對需要監(jiān)控的能效檢測項目建立質(zhì)量控制圖，觀察測量點的分布狀態(tài)。持續(xù)監(jiān)控能效檢測過程中出現(xiàn)的誤差或異常，可以避免掉入質(zhì)量控制圖的“警戒區(qū)”，確保能效檢測結(jié)果數(shù)據(jù)的真實性和客觀性。

3 結(jié)語

綜上所述，家用電器能效檢測質(zhì)量受到方方面面因素的影響，本文通過討論外部質(zhì)量控制法、內(nèi)部質(zhì)量控制法和檢測質(zhì)量控制圖等質(zhì)量控制方法和技術(shù)，為家用電器能效檢測質(zhì)量控制提供了思路。當然，為了更好地開展家用電器能效檢測質(zhì)量控制，量值溯源平臺等新工具同樣需要得到重視。