“能效”不等同“能耗”

倪奕麟 周振宇 倪 斌 袁世斌

“能效”不等同“能耗”

倪奕麟1周振宇1倪 斌1袁世斌2

本文从对电磁灶能效标准与电灶行业标准分析入手，提出节能评价除了考虑能源转换效率（热效率）外，还应该考虑产品使用过程中的能源损失情况，并引用QB/T 4404—2012《电灶》中相关内容对热效率相近的不同炉具进行能耗检测，以反映能效和能耗的差异。

电磁灶 电灶 热效率 能耗

2014年6月13日中央财经领导小组第六次会议提出《研究我国能源安全战略》，习近平主席在会议中明确指示做好能源标准化工作，合理利用能源资源。根据国家发展改革委员会的国家节能减排中长期规划，家电类产品已逐步实施了能效等级划分与标注制度。在此背景下，节能减排将会是我们当前研究的重要方向之一。本文主要围绕市场主流两种炉具——电磁灶和电灶类产品，从标准和实际测试数据两方面分析其能效检测的合理性。

1 电磁灶能效测试简析

目前，电磁炉产品的能效等级在GB 21456—2014《家用电磁灶能效限定值及能效等级》第4.2条款中体现，其基本的评价方式是对电磁灶的热效率进行测试并以此评价电磁灶电能转化成热能的效率高低。电磁灶热效率的计算公式为：

式中：

η——热效率,%；

C1——水的比热容,取4.18，单位为千焦每千克开尔文[kJ/(kg·K)]；

m1——水的质量,单位为千克（kg）；

C2——锅身和锅盖的比热容,取0.46，单位为千焦每千克开尔文[kJ/（kg·K）]；

m2——锅身和锅盖的质量,单位为千克（kg）；

E——消耗的电能量，单位为千瓦时（kW·h）；

△t——温升，单位为开尔文（K）；其中，△t=t2-t1。

对上述公式分析后不难发现，水的比热容、水的质量、锅身锅盖的比热容、锅身锅盖的质量参数及消耗的电能较为稳定，除了常数外，其他参数均可以通过电子天平和电参数表测试获得，不确定度较小。相比之下， △t的获取存在一定的差异性，水温的测试点是温度计水银部分浸入水中距锅底中心10mm位置。通过对大量检测数据的整理，笔者发现加热过程中温度变化是有梯度的，距锅底10mm的△t大于距锅底20mm的△t，经笔者测试证实测温位置离锅底的距离每上升10mm，热效率下降约1%；其次，由于标准规定仅测试标准锅中心位置的温度，导致不少制造商为做高产品热效率刻意提高线圈中心温度，付出的代价则是牺牲线圈的加热均匀性，最终导致锅具的中心温度明显高于周围温度。经过测试，国内某著名品牌的电磁灶产品中心温度与周围温度相差约1.8℃。由于实际烹饪情况与能效测试工况存在很大的差异，导致1级能效与3级能效的产品用户体验相差不大。

综上所述，考核锅具底部中心温度，仅依赖热效率的计算有时候并不能客观反映产品能效高低，尤其对于某些“特制产品”，测试得到的热效率数值不能真正意义上地与产品能效等级划上等号。

2 能效与能耗的区别

既然已知上述方法存在产品以外的不确定因素，我们一直在探索减小不确定因素的措施，同时又能全面客观地反映产品节能程度的方法。什么样的产品才是节能的？很多专业人士都认为热效率高的产品是节能的，但对产品本身来说，笔者认为只说对了一半，从更广义的节约能源角度来看，应该是能无限接近用户所需烹饪温度的高热效率炉具才是真正的节能产品。这里引入了广义节能的概念，除了炉具能源转化效率高外，同时必须考虑使用过程的节能情况，而这个往往是最容易为人所忽视。举个例子，如果用户烹饪只需在90℃加热，但产品无法准确地控制在该温度点，只能调至110℃甚至更高，用户在烹饪过程中不得不多次打开锅盖查看食物状态，下面炉具在加热，上面打开盖子在散热。20℃温差的能源被白白浪费的同时厨房温度也会因开盖加热而升高，在特定季节消费者要消耗额外的电能用以降低厨房温度。看了上述例子不难明白，除了能源转化效率高外，还必须考虑其使用过程中的能量消耗，产品的控温精度恰恰是实现这一目标的前提。

在理解了广义节能的概念后，大家不禁会对用什么有效手段来检测及如何比较广义节能情况产生兴趣。其实，走在在全球节能减排前列的欧洲在很早以前就出台了EN60350-2:2013，在这个标准中提出了一个概念——“能耗”。米技电子电器（上海）有限公司主持编写的QB/T 4404—2012《电灶》行业标准中，也引入了能耗的概念。

3 电灶能耗测试

首先介绍电灶中能耗的概念及试验方法，电灶中能耗是指在规定状态下，计算高于某一特定温度并持续运行规定时间内的最低能源消耗。为达到最低能源消耗从概念中不难分析出有2个方面，一是提高能源转换率（即热效率），二是无限接近这一特定温度并持续运行（即精确控温）。任何偏重一方面而忽视另一方面的产品能耗均不理想。图1为笔者参照QB/T 4404—2012标准要求建立的电灶能耗结构模型。

图1 电灶台能耗试验曲线图示例

此图为能耗检测中，加热过程中锅内水温度的理想曲线。我们设定90℃为基准，通过相应规定，越接近90℃越好，但从t90到 ts间任意点温度都不得低于90℃，否则重新试验。

从曲线我们可以获得下述信息：

炉具快速加温能力的比较：Tc/ tc值越大，快速加温能力越强。

炉具的能耗比较：在热效率相同情况下，从t90到ts期间曲线越接近90℃，能耗就越低。

根据上述试验方法，笔者对不同厂家生产的两款电磁灶产品进行比较。经测试，两款产品能效测试结果基本相同（两者热效率仅相差0.4%）；按照能耗测试方法进行测试，工作20min后1号电磁灶产品能耗为49.2W·h（见图2），2 号电磁灶产品能耗 为55.1W·h（见图3）。两者能耗相差约12%。

图2 1号电磁灶产品能耗试验曲线

图3 2号电磁灶产品能耗试验曲线

4 总结

通过上图的介绍，我们了解到电磁炉、辐热炉等一系列炉具的能耗理念是相同的。大家可以清晰地发现对产品节能的评价不再是简单地以能源转换效率（即热效率）进行衡量，除此之外，更应注重对炉具使用过程中进行考核。因此，笔者认为后者对产品节能评价更具现实意义，EN60350-2:2013及QB/T 4404—2012 《电灶》中的部分测试理念值得制标者借鉴。

[1] GB 21456—2014家用电磁灶能效限定值及能效等级.

[2] QB/T 4404—2012电灶.

The article which is based on analyses of the induction cooker energy efficiency standard and hob industry standard suggests both thermal efficiency and energy lost in the process of products using should be considered in evaluating values of energy conservation .The difference between them is found by testing the similar energy efficiency induction cookers according to hob industry standard.

induction cooker, electronic hob, thermal efficiency, energy consumption

作者单位：
1. 上海出入境检验检疫局机电产品检测技术中心
2. 米技电子电器（上海）有限公司