低溫冷柜國內(nèi)外能效測試技術研究

李 鐵

（威凱檢測技術有限公司 廣州 510663）

引言

針對低溫冷柜的性能及能耗要求，中國已于2014 年12月發(fā)布相應的推薦性測試方法標準，認證機構于2016年8月發(fā)布自愿性節(jié)能技術規(guī)范。美國也于2014 年6月發(fā)布相應的測試方法標準，并于2016年12月發(fā)布能源之星要求。為落實國家節(jié)能減排戰(zhàn)略，同時為該類產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)充分了解中國和美國兩個國家之間的貿(mào)易技術壁壘，本文詳細研究和分析了低溫冷柜產(chǎn)品國內(nèi)外的性能能效測試技術。

本文通過對中國和美國兩個國家臥式低溫冷柜產(chǎn)品已頒布或即將頒布的能耗法規(guī)或標準進行詳細分析及研究，期待為該產(chǎn)品行業(yè)提供詳細的技術參考。

1 臥式低溫冷柜產(chǎn)品的特點

該產(chǎn)品是具有適當容積和裝置的絕熱箱，中國要求箱內(nèi)溫度控制在-25 ℃～-164 ℃溫度區(qū)間內(nèi)，而美國要求箱內(nèi)溫度控制在0 ℃～-40 ℃以及-70 ℃～-80 ℃范圍內(nèi)。該產(chǎn)品用消耗電能的手段來制冷，具有一個或多個間室。在規(guī)定的條件下，當箱內(nèi)溫度達到規(guī)定溫度后，放入適量物品，這些物品經(jīng)一段時間達到規(guī)定溫度，并在要求溫度波動范圍內(nèi)可靠儲藏。中國把這種產(chǎn)品的名稱定義為低溫保存箱[1]，美國依據(jù)不同的儲藏溫度，將產(chǎn)品名稱分別定義為試驗室及冷凍箱[3]和超低溫試驗室級冷凍箱[3]。我們重點研究溫度范圍為-20 ℃～-40 ℃的臥式低溫冷柜。圖1為臥式低溫冷柜產(chǎn)品示例。

2 耗電量測試方法

中國和美國兩個國家對臥式低溫冷柜產(chǎn)品在制冷性能要求模塊有不同的內(nèi)容。比如中國有特性點溫度、溫度均勻性、降溫時間、耗電量和溫度顯示及記錄等方面的要求，而美國有有特性點溫度、溫度均勻性、溫度穩(wěn)定性、耗電量等方面的要求。我們重點分析耗電量測試方面的內(nèi)容。耗電量測試方法主要包含試驗室要求、測試系統(tǒng)要求和能耗系統(tǒng)要求等三部分內(nèi)容。下面詳細分析這三部分的差異內(nèi)容。

2.1 試驗室要求

重點分析試驗室要求的關鍵要素包含空氣流動方向、空氣流動速度、試驗室可調(diào)溫度、試驗室可調(diào)相對濕度、垂直溫度梯度、熱電偶溫度測量、熱電偶濕度測量、耗電量值測量、試驗時間測量、試驗電壓測量、試驗頻率測量等。具體內(nèi)容見表1。

在分析表1的具體內(nèi)容后，我們得知中國和美國兩個國家對空氣流動方向、空氣流動速度、試驗室可調(diào)溫度、試驗室可調(diào)相對濕度、垂直溫度梯度、熱電偶溫度測量、熱電偶濕度測量、耗電量值測量、試驗時間測量、試驗電壓測量、試驗頻率測量等關鍵要素都有要求，對其他要素則沒有要求。兩國除對空氣流速要求相同外，對剩余其他要素的要求都不相同，有很大差異。

2.2 測試系統(tǒng)要求

測試系統(tǒng)要求主要包含負載量、溫度探點材質(zhì)、溫度探點規(guī)格、溫度探點布置圖等關鍵要素。具體內(nèi)容見表2。

綜合分析表2的具體內(nèi)容后，我們可以得知中國和美國兩個國家對負載量、溫度探點材質(zhì)、溫度探點規(guī)格和溫度探點布置圖等關鍵要素的具體內(nèi)容完全不同，有巨大差異。

2.3 能耗系統(tǒng)要求

經(jīng)過篩選，能耗系統(tǒng)要求的關鍵要素主要包含試驗室環(huán)境溫度、樣品安裝、防凝露加熱器設置、門開閉狀態(tài)、試驗穩(wěn)定運行狀態(tài)、試驗整體時間、產(chǎn)品溫度均勻性、產(chǎn)品降溫要求和產(chǎn)品特性溫度等。具體內(nèi)容見表3。

圖1 臥式低溫冷柜產(chǎn)品示例

表1 試驗室的要求[4]

表2 測試系統(tǒng)要求[4]

表3 能耗系統(tǒng)要求[4]

經(jīng)過綜合分析表3的詳細內(nèi)容，我們得知中國和美國兩個國家對試驗室環(huán)境溫度、樣品安裝、防凝露加熱器設置、門開閉狀態(tài)、試驗穩(wěn)定運行狀態(tài)、試驗整體時間、產(chǎn)品溫度均勻性、產(chǎn)品降溫要求和產(chǎn)品特性溫度等關鍵要素的要求內(nèi)容完全不同，有巨大差異。我們需要重點關注這些差異的細節(jié)。

3 能耗級別確定和能耗最大值確定

在能耗級別確定方面，中國和美國兩個國家針對低溫冷柜產(chǎn)品都沒有相關法規(guī)和標準。而在能耗最大值確定方面，中國和美國兩個國家針對低溫冷柜產(chǎn)品有巨大差異。目前，中國部分認證機構實施自愿的節(jié)能要求，而美國早已于2016年開始執(zhí)行能源之星制度。

本文結合低溫冷柜產(chǎn)品的特點詳細分析及研究中美兩個國家在能耗級別確定和能耗最大值確定等方面的具體差異內(nèi)容。

3.1 中國

目前，中國對低溫冷柜還沒有強制性的能效或節(jié)能法規(guī)，只有部分認證機構發(fā)布并實施了自愿性節(jié)能規(guī)則。該類規(guī)則的能耗值等同能耗測試值，測試值如在某一個值以下，則屬節(jié)能。因是自愿性質(zhì)，本文就不做詳細的分析和研究。

3.2 美國

自2016年9月21日起，美國已對低溫冷柜產(chǎn)品實施最新的能源之星要求。對溫度范圍為0 ℃～-40 ℃的低溫冷柜產(chǎn)品，實測天耗電量應小于或等于表4中的能耗最大值[3]。

表4 能耗最大值要求

其中，V[2]為實測容積，單位ft3。

對溫度范圍為-70 ℃～-80 ℃的超低溫冷柜產(chǎn)品，實測天耗電量每平方英尺應小于或等于0.55k Wh/day/ft3。

4 結論

綜上所述，目前，針對低溫冷柜產(chǎn)品，全球只有中國和美國兩個國家有相應的性能要求、能耗限定值要求或法規(guī)。相比而言，美國相應的法規(guī)更加完善，中國還缺相應的能效法規(guī)。在該產(chǎn)品的能效測試方法方面，特別是試驗室要求、測試系統(tǒng)要求和能耗系統(tǒng)要求等三部分內(nèi)容，中國和美國兩個國家之間存在很大差異。因此，低溫冷柜產(chǎn)品的相關企業(yè)需詳細了解相關內(nèi)容并積極應對相關的技術壁壘，進一步提高該產(chǎn)品在全球市場的貿(mào)易通行效率。