電壓力鍋新能效標準的淺析和探討

黃智成 李楚森

（威凱檢測技術(shù)有限公司 廣州 510663）

引言

GB 39177-2020《電壓力鍋能效限定值及能效等級》由國家市場監(jiān)督管理局和國家標準化管理委員會于2020年7月23日首次發(fā)布，2021年8月1日正式實施。此標準的發(fā)布和實施完善了我國電壓力鍋產(chǎn)品的標準體系，將作為產(chǎn)品能效考核的主要依據(jù)，有利于提高產(chǎn)品的能效，節(jié)約能源。本文通過對標準中的各技術(shù)指標進行分析，歸納對標準理解和測試方法的爭議性問題，提出相應(yīng)建議，有助于電壓力鍋的企業(yè)和從業(yè)人員理解標準，做好產(chǎn)品升級和市場應(yīng)對措施。

1 適用范圍

1.1 標準要求

GB 39177-2020標準的范圍規(guī)定：本標準適用于以電熱元件或電磁感應(yīng)方式加熱，額定功率不大于2 000 W、額定容積不超過10 L、額定蒸煮壓力為40～140 kPa（表壓）的電壓力鍋。

1.2 理解要點

1）標準的適用范圍明確為電壓力鍋，銘牌標示的產(chǎn)品名稱應(yīng)為“電壓力鍋”或者“XX電壓力鍋”，銘牌標示為電飯鍋、電燉鍋等名稱的產(chǎn)品不適用此標準。

2）銘牌上標示了多個額定功率的產(chǎn)品，其最大額定功率≤2 000 W的才適用此標準。

3）電熱元件為加熱源的產(chǎn)品、電磁感應(yīng)方式加熱的產(chǎn)品，均適用此標準。市場上俗稱的“IH”電壓力鍋就是典型的電磁感應(yīng)方式加熱的產(chǎn)品其發(fā)熱元件不是傳統(tǒng)的發(fā)熱管，而是采用了電磁爐類似的電磁線圈，如圖1。

圖1 電磁感應(yīng)方式加熱的電壓力鍋

2 能效等級

2.1 標準要求

GB 39177-2020標準的4.1條規(guī)定：電壓力鍋能效等級分為3級，其中1級能效最高。各等級產(chǎn)品的保溫能耗（若適用）、待機功率（若適用）和能效值均應(yīng)不低于表1的規(guī)定。

表1 電壓力鍋能效等級

2.2 理解要點

1）能效值按照產(chǎn)品的額定容積進行分級，因此建議產(chǎn)品的銘牌或者說明書明確標明產(chǎn)品的額定容積。

2）能效值、保溫能耗、待機功率三個指標均符合同一能效等級限值，才能判定滿足此能效等級。例如，某產(chǎn)品額定容積4.0 L，實測能效值為78 %（二級），保溫能耗38 W·h（一級），待機功率0.8 W（一級），筆者認為應(yīng)綜合判定產(chǎn)品的能效等級為二級。

3 效率值試驗方法

3.1 標準要求

GB 39177-2020標準的附錄A規(guī)定，效率值試驗方法如下：

試驗在電壓力鍋在使用說明中明示的最大蒸煮壓力功能下、壓力烹飪時間大于30 min的檔位下進行試驗。

對于配有兩種或兩種以上內(nèi)鍋的產(chǎn)品，使用說明中有明示使用內(nèi)鍋的，按指定的內(nèi)鍋進行試驗。

本標準涉及相關(guān)測試過程，不應(yīng)對器具結(jié)構(gòu)及密封性產(chǎn)生改變或破壞。

測試時，初始水溫為（23±2）℃。向內(nèi)鍋加入50 %額定容積的水，測量初始水溫t1。將溫度檢測裝置放入內(nèi)鍋，溫度檢測點浸入水面10～30 mm范圍內(nèi)，并設(shè)法將溫度測溫點固定在內(nèi)鍋中心Φ50 mm的圓柱體內(nèi)。然后按A.1.2規(guī)定通電，選擇最大蒸煮壓力、壓力烹飪時間大于30 min的檔位，并用電能表開始記錄電壓力鍋的耗電量。當檢測產(chǎn)品內(nèi)部蒸煮溫度達到100 ℃時，開始連續(xù)記錄溫度值t，每秒記錄一次，持續(xù)工作30 min后，讀取耗電量E，并停止記錄溫度值t，并根據(jù)下述公式計算t值 。

電壓力鍋能效試驗可采用熱電偶或同等及以上精度的實時溫度測量與無線信號傳輸儀器，當試驗結(jié)果有爭議時，應(yīng)以同等及以上精度的實時溫度測量與無線信號傳輸儀器測試數(shù)據(jù)為準。

式中：

η—電壓力鍋效率， %；

λ—加熱方式修訂系數(shù)。加熱方式為電磁感應(yīng)加熱的產(chǎn)品，λ值取1.15，加熱方式為電熱元件加熱的產(chǎn)品，λ值取1.0；

G—試驗前水的質(zhì)量，單位為千克（kg）；

Ht1—試驗前初始水溫對應(yīng)的焓值，單位為千焦每千克（kJ/kg）；

t1—試驗前初始水溫，單位為攝氏度（℃）；

E—耗電量，測定全過程的總輸入電量，單位為瓦時（W·h）

t—溫度高于100 ℃時,持續(xù)工作30 min的鍋內(nèi)蒸煮溫度值，每秒記錄一次，單位為攝氏度（℃）。

3.2 理解要點

1）電飯鍋或者電磁灶的能效測試中，均是以水溫的變化與耗電量之間的函數(shù)關(guān)系來表征熱效率。但是，電壓力鍋既有加熱期間水溫的變化，也有保壓期間水蒸氣的能量變化，因此引入了熱力學(xué)中表征物質(zhì)系統(tǒng)能量的一個重要狀態(tài)參量—焓值。電壓力鍋效率計算公式中客觀科學(xué)的考慮了20～100 ℃時液態(tài)過冷水的焓值和100～140 ℃時飽和蒸汽的焓值。

2）標準中明確了測試裝置可采用熱電偶或同等及以上精度的實時溫度測量與無線信號傳輸儀器。筆者建議對于電熱元件為加熱源的產(chǎn)品，由于加熱方式對普通熱電偶的干擾較小，可采用熱電偶直接測量溫度；對于電磁感應(yīng)方式加熱的產(chǎn)品，由于對K型或J型熱電偶的干擾較大，可采用抗干擾的鉑電偶或者溫度壓力無線傳感器測量溫度，如圖2所示。采用任何類型的測溫裝置，均不應(yīng)對器具結(jié)構(gòu)及密封性產(chǎn)生較大改變或破壞。

圖2 溫度壓力無線傳感器

3）電壓力鍋的能效測試系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，一是被測的電壓力鍋，二是溫度與壓力（時間）的數(shù)據(jù)采集裝置，三是電量輸入與控制系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 測試系統(tǒng)示意圖

4）電壓力鍋的整個工作過程可大致分為4個階段。第一階段，50 %額定容積的水加入到壓力鍋內(nèi)膽，電壓力鍋內(nèi)從測試環(huán)境溫度開始電加熱升溫；第二階段，水溫達到99 ℃后鍋內(nèi)的水開始沸騰，鍋內(nèi)的壓力開始逐漸升高；第三階段，溫度達到程序設(shè)定時，壓力鍋進入在保壓階段，電加熱會一段時間內(nèi)反復(fù)啟停，處于斷續(xù)加熱的過程；第四階段，產(chǎn)品蒸煮程序后，器具進入保溫階段，溫度和壓力逐漸下降。溫度（壓力）—時間變化曲線如圖4所示。

圖4 溫度（壓力）-時間變化曲線圖

3.3 疑點分析及建議

1）電壓力鍋產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)多個檔位程序（如：蹄筋、牛羊肉）都符合標準規(guī)定的最大蒸煮壓力、壓力烹飪時間大于30min的情況，如圖5所示。

圖5 烹飪檔位對照表

目前標準沒有明確規(guī)定使用任意一個檔位進行測試，還是每個檔位都需要測試。筆者傾向于測試時與制造商充分溝通，選取一個符合標準規(guī)定的檔位測試。建議未來標準修訂時明確測試檔位，或者由制造商在說明書中明確最節(jié)能的檔位。

2）市場上部分電壓力鍋產(chǎn)品配有不同類型的兩種內(nèi)鍋，如圖6所示。說明書沒有明示指定內(nèi)鍋，如何選擇內(nèi)鍋進行測試？筆者傾向于測試時與制造商充分溝通，選取一個內(nèi)鍋的進行測試，注明實測能效值與內(nèi)鍋的匹配關(guān)系。建議制造商在說明書中明確最節(jié)能的檔位和明示指定的內(nèi)鍋。

圖6 一鍋兩膽

3）標準中規(guī)定：當試驗結(jié)果有爭議時，應(yīng)以同等及以上精度的實時溫度測量與無線信號傳輸儀器測試數(shù)據(jù)為準。根據(jù)市場調(diào)研得知符合標準要求的無線溫度壓力傳感器的供應(yīng)商只有1家（德國頤貝?。９P者購買并使用后發(fā)現(xiàn)，此設(shè)備比較精貴，維護成本高，在高溫高壓情況下會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸滯后的情況，且該傳感器無最小傳輸間隔為10 s/次，與標準規(guī)定的“每秒記錄一次”要求，無法完全匹配，不利于試驗開展和數(shù)據(jù)溯源，建議行業(yè)進一步討論和研制更穩(wěn)定優(yōu)良的無線信號傳輸儀器。

4）使用無線傳感器時，需要將信號傳輸區(qū)域露出水面，測溫點浸入水面10～30 mm范圍內(nèi)，并設(shè)法固定在內(nèi)鍋中心直50 mm的圓柱體內(nèi)。因此試驗時需要設(shè)置支撐物固定傳感器。支撐物的形狀、大小、材質(zhì)等直接影響試驗結(jié)果，由于被測樣機的內(nèi)膽鍋的容量、形狀不同，支撐物需要對應(yīng)的變化，甚至出現(xiàn)設(shè)置支撐物后，檢測樣機無法正常蓋上蓋子的情況。常用的支撐物如圖7所示。

圖7 常見支撐物

4 保溫能耗試驗方法

4.1 標準要求

GB 39177-2020標準的附錄A.規(guī)定保溫能耗的試驗方法如下：

測試時，初始水溫為（23±2）℃。向內(nèi)鍋加入50 %額定容積的水；設(shè)法將測溫點固定在內(nèi)鍋中心Φ50 mm的圓柱體內(nèi)，距鍋底（10±5）mm；待水溫達到90℃時強制使器具進入保溫狀態(tài)，并同時開始記錄時間與耗電量；測定5 h的耗電量，然后計算出每小時耗電量即為保溫能耗，同時在第4 h開始測量溫度值，持續(xù)監(jiān)測到第5 h，過程中的鍋內(nèi)溫度值應(yīng)在60 ℃以上。

4.2 理解要點

1）測試過程中觀測到水溫達到90 ℃時，應(yīng)迅速的人為將器具設(shè)定在保溫檔位工作并持續(xù)進行試驗。

2）電壓力鍋行業(yè)共識為60 ℃以下的溫度不屬于有效的保溫溫度，如果器具不存在保溫狀態(tài)時，此指標可以不考慮。

4.3 疑點分析及建議

標準中規(guī)定：持續(xù)監(jiān)測到第5 h，過程中的鍋內(nèi)溫度值應(yīng)在60 ℃以上。在實際測試過程中，保溫溫度是否在1 h的監(jiān)測過程每秒的測試結(jié)果均應(yīng)在60 ℃以上，如果有部分數(shù)據(jù)低于60 ℃，是否需要終止測試？

筆者認為，測試時出現(xiàn)個別或者瞬間溫度低于60 ℃時，器具依然處于有效保溫狀態(tài)下，應(yīng)繼續(xù)測試；如果出現(xiàn)大面積或者持續(xù)幾分鐘的溫度都低于60 ℃時，可認為器具沒有處于有效保溫狀態(tài)下，建議終止測試。

5 待機功率試驗方法

5.1 標準要求

GB 39177-2020標準的附錄A規(guī)定待機功率的試驗方法如下：

測定電壓力鍋在待機狀態(tài)下4h的耗電量，然后用算術(shù)平均法計算出每小時的耗電量，即為待機功率。對于有喚醒功能的產(chǎn)品，測試過程中應(yīng)使其保持在非喚醒狀態(tài)。

5.2 理解要點

1）待機模式是指用能器具在連接到主電源時，提供以下一種或多種面向用戶功能或保護功能，且為持續(xù)的任何產(chǎn)品模式：

—可以通過觸發(fā)遠程開關(guān)(包括遠程控制)，內(nèi)部傳感器，定時器來觸發(fā)其他模式(包括活躍模式開啟或停止)；

—持續(xù)功能：信息或包含時鐘的狀態(tài)顯示；

—持續(xù)功能：基于傳感器的功能。

2）常見的產(chǎn)品預(yù)約功能不屬于待機模式，是器具主要功能已啟動的產(chǎn)品活躍模式。

6 總結(jié)

通過對標準主要技術(shù)指標的分析，發(fā)現(xiàn)各實驗室如果對標準理解的不同，可能帶來試驗方法的差異，在標準的執(zhí)行過程中，容易導(dǎo)致測試結(jié)果出現(xiàn)爭議。當前全球能源形勢異常緊張的情況下，節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品將會得到較大發(fā)展。相關(guān)企業(yè)應(yīng)盡快研究能效標準，調(diào)整技術(shù)工藝，為產(chǎn)品的節(jié)能設(shè)計做好準備。