嵌入式电烤箱性能检测方法的研究

倪奕麟 王晓晨

1.上海出入境检验检疫局机电产品检测技术中心 上海 200135；2.北京中轻联认证中心 北京 100833

1 引言

嵌入式电烤箱是欧洲消费者普遍使用的一种厨房家电，相比较便携式烤箱，在加热均匀性，烹饪功能多样性、温度控制准确性等方面都存在明显的优越性。嵌入式烤箱一般以进口名牌为主，近些年美的、方太等国内企业也尝试对其进行研发生产。截至目前，国内尚无该产品的性能检测标准，相反欧盟为了对产品的性能以及能源消耗进行管理控制，通过立法的方式对该产品的技术指标做出了规范，无形中对我国企业出口贸易提高了要求。

2 欧盟相关要求

欧盟在2014年1月底由欧盟委员会授权颁布了(EU)No 65/2014和(EU) No 66/2014两项技术法规，涉及嵌入式电箱、吸油烟机等产品，已于2015年开始强制实施。法规规定了嵌入式电烤箱能效评价等级与能源效率指数限值EEIcavity之间的对应关系，详见表1。能效标签设计应符合图1所示。适用标准为EN 60350-1:2013 Household electric cooking appliances-Part 1: Ranges, ovens, steam ovens and grills-Methods、for measuring performance。与此同时，IEC 60350-1已更新至2016版。

能效标签应包含如下信息：

I. 供应商名称或商标；

II.产品型号；

III. 能源类型；

IV. 能效等级；

V. 有效容积；

VI. 每小时消耗的能量(EC electric cavity)，单位为kW•h。

3 测试方法

目前较为成熟的烤箱性能检测方法标准为IEC 60350-1:2016，以此标准为例对主要测试项目进行分析。

3.1 测试条件

测试应在一个自由通风的空间进行，环境温度保持在20f5℃，一般最好控制在23f2℃。环境温度的测温点位置在于：高度位于被测烤箱测算后容积的中心，从器具四条边中的任意一条边的对角线方向的0.5m的距离。环境温度的检测不应受器具自身或者任何其他器具的影响，详见图2。图2中a为烤箱（顶部视角）；b为0.5米；c为热电偶。

3.2 主要检测设备

温度测试设备包括热电偶具有的精度：0～100℃范围内为±0.5K；100～300℃范围内为±2K。能效检测表应具备读数的1%的精度。

——当加热元件打开时，主要接线端子的电压应被维持在额定电压的±1%，测试过程中电压频率应该在额定频率的±1%；

——温度测试系统包括热电偶的精度应该在±1.0K；

——能效检测的精度应该在读数的±1.5%或±10W•h,两者中的较大值；

——电压检测的精度应该在±0.5%的读数；

——质量检测的精度应该在±3g；

——时间测量的精度应为在±5s；

——混合物的称重规模应为±0.1g。

3.3 测试负载

负载砖的质量对性能测试结果非常重要。为了确保检测结果一致性，标准规定伊莱克斯认可的SKAMOL绝缘材料公司为唯一的供应商。

负载转规格要求：

名称：Hipor2；

容积密度（干燥状态）：（550f40）kg/m3；

总孔隙度：77%；

净重：(920f75)g(无热电偶)；

吸水量：(1050f50)g；

高度：(64f0.5)mm；

测试负载干燥易碎，对其净重、吸水性能、高度具有统一严格的标准，测试前要对负载进行检查。

中间两个孔的直径不得大于热电偶的直径。

如图3所示，如孔的深度无法钻到32mm，至少要到达25mm。将热电偶仔细塞入测试孔，塞入热电偶的长度为7mm。也可自制直径为1mm的金属丝进行钻孔。图3中，a-两根金属管热电偶；b-延负载中心线设置的两孔间距离为50mm；c-热电偶和孔的直径均为1mm；d-热电偶插入深度为32mm。

表1 嵌入式电烤箱能效评级表

表2 温度设置

3.4 有效容积测量

图1 烤箱能效标签图例

图2 环境温度监控位置

图3 负载砖

图4 烤箱容积测量

图5 测试的用的热电偶实例

图6 烤箱腔体温度曲线

烤箱的“有效容积”是产品性能的关键参数，欧盟法规中有明确的要求，实测的有效容积应不小于明示值的5%。说明书中规定的可拆除的、声明对常规操作不是必须的部件应该在测试前去除。在环境温度下按照标准规定的方法测量并计算腔体容积。一般我们选用图4中的工具测量烤箱的有效高度、宽度和深度。如果腔体的宽度或深度小于250mm，测量工具两端圆柱部分的直径应当选120mm，反之则选择200mm的规格。体积的计算是由上述测量的三个值确定，结果用单位“升”表示。

3.5 能效测试

3.5.1 预加热

一块新的负载在第一次使用前应被烘干，具体为将负载砖放置于一个容积为50L带有强制通风功能的烤箱内，在175℃的温度下达3h。同一烤箱同一次烘干的砖头数量不超过2块。按照要求，寻找两根带有32mm长的测量点的热电偶，并将测量热电偶插入负载砖的空中直到和负载砖表面接触。热电偶应被固定并确保在整个测试过程中测温点始终位于32mm深的位置，具体结构如图5所示，图5中，a-1mm孔的螺钉；b-钢管；c-测温点；d-32mm；e-螺母。

3.5.2 准备工作

将负载砖放进一个水容器内，使负载砖被超过20℃的水所浸没。负载砖和水容器被放置在冰箱至少8h并冷却到中心温度5f2℃。烘干后的砖在放置于冷水前，应该被冷却到中心温度25℃以下。其后将负载砖拿出水容器，多余的水允许滴干（大约1s）。测量湿的砖的重量mw，吸收的水的重量Δm用“克”表示，通过计算Δm=mw–md计算，同时负载砖的温度被测量，所有热电偶温度在5f2℃。

3.5.3 测量

如果烤箱具有多个烹饪功能，能效测试可针对烤箱的每一个加热功能进行。将准备的负载砖放置在腔体的几何中心，放在随整机提供的烧烤架的中间，有热电偶的那面放置在上部。当这个烤架能插入两个不同的位置（不同的高度），该位置应确保砖的中心最接近于腔体的中心，但不高于腔体中心位置。

热电偶通过烤箱门的间隙伸入，在此过程中避免受到任何额外的力，确保门可以完整的关上。如果器具准备用热电偶进行测温，该器具不应在微波组合功能下启动。微波输出能量通过热电偶传递会损坏仪表。

在砖头从冰箱中取出后的3min内，测试从按下器具开关开始。温控器设置到表2规定的烤箱温升ΔTik值。ΔTik是烤箱实际温度和环境平均温度之间的差。温度设置Tiks是温控器温度设置或控制显示的温度（s是设定）。测试过程中的平均环境温度由试验开始时候的环境温度（当器具开关打开时）和当砖头中两个热电偶达到中心温升55K时的温度所决定。

下述数据需要测量：

——能耗Eik，从烤箱开始工作到砖内热电偶温度达到55K时的能耗，单位为kW•h；üütik单位为min或s；

——砖头中心温度，单位为℃；

——试验过程中的平均环境温度，试验开始时候的环境温度（当器具开关打开时）和当砖头中两个热电偶达到中心温升55K时的环境温度，两者的平均值。

3.5.4 能效等级计算

在欧盟指令中对于烤箱的每个腔体来说，能效指数(EEIcavity)应该按照下述公式进行计算：

EEI=EC/SECh100

SEC=0.0042hV+0.55(kW•h)üü

EEI：每个烤箱腔体的能效指数，保留小数点一位；üü

EC：由标准负载进行能效测试所得到的值，计算出的每小时消耗的能量用kW•h表示，保留小数点两位；üü

SEC：标准的能量消耗(电能)，单位为kW•h，保留小数点两位；üü

V：标识烤箱腔体的有效容积，单位为L，保留至个位数。

计算得出的EEI对应的能效等级如表1所示，实测烤箱能耗值不得高于明示能耗值的5%以上。

3.6 温度控制性能

器具在额定电压下，定时器调至最大时间，选择需要测试的功能程序后，测试器具在最低档和最高档的稳定状态的温度和稳定状态的温幅。器具达到稳定状态后，最低档和最高档的平均温度应分别在对应的标称温度的±20℃范围内。器具达到稳定状态后的温幅，对于金属加热元件温幅不应超过30℃，对于非金属加热元件温幅不应超过45℃。图6为常规烤箱腔体温度曲线示例，其中，“稳定状态”是指器具在正常运行过程中，对于炉腔中心温度连续5个波峰值，任意两个值的差值不超过5℃时的状态。“温幅”是指器具在正常运行过程中，炉腔中心温度达到稳定状态后，5个波峰与波谷差的平均差值。

稳定状态的温度：（波峰值1+波峰值2+波峰值3+波峰值4+波峰值5）/5。

稳定状态的温幅：（波峰值1-波谷值1+波峰值2-波谷值2+波峰值3-波谷值3+波峰值4-波谷值4+波峰值5-波谷值5）/5。

图7 布点位置

3.7 烤箱门隔热率

在玻璃门的内外侧分别布置5个测温点，布点位置详见图7。器具以额定电压供电，选择功率最大的程序，将温控器设置到最高值，待稳定状态后，记录下温度值并计算门的隔热率，隔热率要求不低于60%。

3.8 烤盘均匀度

在随机配送的烤架上均匀布置9个点，每一个点之间的间隔为1/3烤架长度（或宽度），烤架放置在不同的层面进行检测。同层内各点温差不超过15℃。

3.9 待机功率

器具以额定电压供电，功率计读数稳定时，开始测试，记录测量所用时间和耗电量。带有显示的器具，待机功耗不应超过2.0W。

4 结束语

标准普遍都滞后于产品的革新速度，随着生产技术的发展，尤其是出口到欧美等发达国家的产品正朝着功能多样化，操作智能化，能耗节能化的趋势发展。在中国目前烤箱还处于起步阶段，制造商仅仅关注的是产品的安全标准，性能标准目前还处于空白，未来的国标极有可能借鉴EN 60350-1中的测试内容。制定的评测的指标能切实反应烤箱的性能，测试结果的复现性，评级指标的合理性都还需要制造商、检测机构共同探寻。