一種洗衣機能效檢測用水處理設(shè)備的研制

陳姍 厲登科

摘 要：各國洗衣機產(chǎn)品能效檢測標準對水的要求差異較大，需要在實驗室建設(shè)階段就設(shè)計和建造好供水系統(tǒng)。本文介紹了一種可移式供水設(shè)備，滿足中國、歐盟、國際電工委、沙特、澳洲等標準要求，且自動化程度高、操作簡易、對安裝環(huán)境要求低。

關(guān)鍵詞：洗衣機，能效檢測，供水設(shè)備

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.01.038

Development of Water Treatment Equipment for Washing Machine Energy Effi ciency Detection

CHEN Shan LI Deng-ke

〔Ningbo Academy of Product and Food Quality Inspection， Ningbo Fibre Inspection Institute， CQC Ningbo（Cixi） Testing Center〕

Abstract： There are great differences in the water requirements of washing machine product energy effi ciency testing standards in various countries， so it is necessary to design and build a water supply system at the stage of laboratory construction. This paper introduces a portable water supply equipment， which meets the requirements of China， EU， IEC， Saudi Arabia， Australia， etc.， and has high automation and low requirements for installation environment， which can be operated easily.

Keywords： washing machine， energy effi ciency testing， water supply equipment

1 引 言

能源緊缺大背景下，能效制度成為世界各國限制他國電器產(chǎn)品進口的有效手段。各國各地區(qū)洗衣機能效制度差異較大，但核心點均關(guān)注了三個指標：洗凈性能（衡量洗衣機洗滌效果的指標）、耗電量和耗水量。從研究數(shù)據(jù)看，洗衣機能效檢測用水對上述三個關(guān)鍵指標影響大。對于專門從事產(chǎn)品檢測的實驗室則會在實驗室建設(shè)階段就設(shè)計專門的水處理設(shè)備。這種水處理設(shè)備雖然滿足標準要求，但是存在著建造周期長、不可移動性、費用高、操作復雜、自動化程度低等不足。本文根據(jù)洗衣機能效檢測經(jīng)驗，設(shè)計了一種可移動、自動化程度高、操作簡易、對固定設(shè)施要求低的洗衣機能效檢測用水處理設(shè)備。

2 標準要求

在全球范圍內(nèi)推行洗衣機能效制度的國家和地區(qū)中，寧波市洗衣機企業(yè)主要的出口的國家和地區(qū)為沙特、歐盟、澳大利亞、新西蘭。綜合我國能效相關(guān)標準，洗衣機生產(chǎn)企業(yè)主要涉及的能效標準詳見表1[1-5]。

由表1可知，各個國家地區(qū)能效標準差異大，其中對關(guān)鍵指標洗凈性能、耗電量和耗水量影響較大的能效檢測用水的要求也差異很大，主要體現(xiàn)在水溫、水壓、水硬度和水量四個指標，詳見表2[1-6]。

3 設(shè)備介紹

3.1 設(shè)備參數(shù)

水溫：（10～65）℃；最小分辨率：0.1℃；準確度等級：±0.6℃；水壓：（0～1.0）MPa；最小分辨率：10kPa；準確度等級：±3%；水硬度：（0～3）mmol/ L；準確度等級：±3%；最大制水量：500L/4h；準確度等級：±10L；水量：（0～500）L，最小分辨率：0.01L；準確度等級：±2%。

3.2 設(shè)備原理

本設(shè)備主要由四部分組成：凈水模塊，制冷和加熱模塊，水硬度調(diào)節(jié)模塊，水壓和流量控制模塊，如圖1所示。

3.3 功能流程

以一臺國標洗衣機為例，洗衣機能效檢測用水處理設(shè)備的進水口同普通自來水龍頭相連，出水口同洗衣機相連。按照標準要求設(shè)定水溫30℃，水硬度0.5mmol/L，水壓0.24MPa后，開始試驗，試驗流程如圖2所示。

3.4 設(shè)備主要結(jié)構(gòu)

標準試驗用水最重要的幾個參數(shù)為水溫、水硬度、水壓，通過以下設(shè)備結(jié)構(gòu)進行實現(xiàn)。

3.4.1 水溫設(shè)備結(jié)構(gòu)

本設(shè)備的水溫調(diào)節(jié)通過制冷和加熱模塊進行實現(xiàn)。加熱采用電熱管對水加熱方式，通過PLC人機界面系統(tǒng)進行控制和顯示。電熱管的功率為18kw，把水箱中滿載500L水從常溫20℃加熱至30℃約需要20～25分鐘。制冷則通過壓縮機制冷的方式，在水箱的上方安裝了一個冷水機，冷水機當中裝滿水，通過水泵將水箱內(nèi)的水向冷水機當中抽水，一直循環(huán)，直至達到目標溫度預(yù)設(shè)值。冷水機的制冷功率5kW，把水箱中滿載500L水從常溫20℃冷卻至15℃約需要15～20分鐘。此外，水箱設(shè)置的循環(huán)電磁閥代替攪拌棒從而實現(xiàn)了水箱的內(nèi)循環(huán)，使得水箱內(nèi)各個位置的水溫達到均勻。

3.4.2 水硬度設(shè)備結(jié)構(gòu)

本設(shè)備中的水硬度通過水硬度調(diào)節(jié)模塊進行實現(xiàn)，如圖3所示。圖中燒杯內(nèi)飽和溶液1、2、3分別代表為二水氯化鈣、七水硫酸鎂和碳酸氫鈉的飽和溶液，通過PLC人機界面系統(tǒng)進行控制，通過水泵將飽和溶液抽取注入水箱內(nèi)，用硬度計進行測定，從而達到目標水硬度值。同時，在水箱的上方設(shè)置了一個用于試驗用水的PH值調(diào)節(jié)的溶液箱，通過加入適量的鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)整水箱內(nèi)的PH值。對于0.5mmol/L的試驗用水，20℃時的PH值為8.0～8.5。

3.4.3 水壓設(shè)備結(jié)構(gòu)

本設(shè)備中的水壓通過水壓和流量控制模塊進行實現(xiàn)。當水溫和水硬度達到目標預(yù)設(shè)值后，該模塊中的變頻壓力裝置對試驗用水進行加壓，達到目標設(shè)定的水壓值后洗衣機電磁閥打開，進入到檢測用洗衣機內(nèi)，與此同時，流量計開始工作，記錄累計流入檢測用洗衣機內(nèi)的水量。如果出水口水溫未達標目標值，則回水電磁閥打開，試驗用水回流至水箱內(nèi)，流量計不工作。

4 優(yōu)點介紹

4.1 滿足國內(nèi)與國際標準的要求

本設(shè)備滿足GB 12021.4-2013（中國）、EN 60456-2016（歐盟）、IEC 60456-2010（國際電工委）、SASO 2885：2018（沙特）、AS/NZS 2040.1-2005+A3-2010（澳洲）中試驗用水要求，覆蓋各類洗衣機生產(chǎn)企業(yè)能效檢測試驗用水需求。

4.2 可標準化生產(chǎn)具備可移動性

目前市面上并沒有成型的洗衣機能效檢測用水處理設(shè)備銷售。對于專門從事產(chǎn)品檢測的實驗室則會在實驗室建設(shè)階段就設(shè)計專門的水處理設(shè)備。這種水處理設(shè)備雖然滿足標準要求但是存在著需根據(jù)實際建筑情況設(shè)計和改造，建造周期長；與固定建筑結(jié)合，占地大、不具備可移動性等不足。本設(shè)備無需根據(jù)實際建筑情況設(shè)計和改造，可標準化生產(chǎn)且具備可移動性。詳見圖4。

4.3 費用低且操作簡便

洗衣機實驗室的水處理設(shè)備，造價大約30萬，這對于很多中小型洗衣機生產(chǎn)企業(yè)是一筆不少的費用，且操作復雜，自動化程度較低，需要檢測人員對各個不同分設(shè)備分別進行設(shè)置，對人員的要求較高。本設(shè)備費用低，造價不超過10萬元，一般洗衣機企業(yè)試驗設(shè)備投入時可接受；且操作簡單，界面可視化，自動化程度高，無需檢測人員對各個不同設(shè)備分別設(shè)置。詳見圖5 。

5 創(chuàng)新點

洗衣機能效檢測用水處理設(shè)備的研發(fā)在國內(nèi)屬于首創(chuàng)，該設(shè)備可用于專業(yè)實驗室，所輸出的試驗用水的水溫、水壓和水硬度恒定，每日用水參數(shù)穩(wěn)定，減少不確定因素，便于監(jiān)控和記錄，便于追溯和復查，以實現(xiàn)試驗的重復性，使得檢驗檢測機構(gòu)所出具的實驗報告更具公正性和法律效力。

參考文獻

[1]電動洗衣機能效水效限定值及等級：GB 12021.4-2013 [S].

[2]家用和類似用途電動洗衣機：GB/T 4288-2018 [S].

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[4]Electrical Clothes Washing Machines - Energy and Water Performance Requirements and Labelling：SASO 2885：2018 [S].

[5]Performance Of Household Electrical Appliances-Clothes Washing Machines Methods For Measuring Performance， Energy And Water Consumption：AS/NZS 2040.1-2005+A3-2010 [S].

[6]Clothes washing machines for household use. Methods for measuring the performance：IEC 60456-2010 [S].

作者簡介

陳姍，研究生，高級工程師，主要從事家用電器及附件產(chǎn)品的檢驗檢測研究。

厲登科，工程師，主要從事家用電器及附件產(chǎn)品的檢驗檢測研究。

（責任編輯：張佩玉）