低温冷柜国内外能效测试技术研究

李 铁

（威凯检测技术有限公司 广州 510663）

引言

针对低温冷柜的性能及能耗要求，中国已于2014 年12月发布相应的推荐性测试方法标准，认证机构于2016年8月发布自愿性节能技术规范。美国也于2014 年6月发布相应的测试方法标准，并于2016年12月发布能源之星要求。为落实国家节能减排战略，同时为该类产品的生产企业充分了解中国和美国两个国家之间的贸易技术壁垒，本文详细研究和分析了低温冷柜产品国内外的性能能效测试技术。

本文通过对中国和美国两个国家卧式低温冷柜产品已颁布或即将颁布的能耗法规或标准进行详细分析及研究，期待为该产品行业提供详细的技术参考。

1 卧式低温冷柜产品的特点

该产品是具有适当容积和装置的绝热箱，中国要求箱内温度控制在-25 ℃～-164 ℃温度区间内，而美国要求箱内温度控制在0 ℃～-40 ℃以及-70 ℃～-80 ℃范围内。该产品用消耗电能的手段来制冷，具有一个或多个间室。在规定的条件下，当箱内温度达到规定温度后，放入适量物品，这些物品经一段时间达到规定温度，并在要求温度波动范围内可靠储藏。中国把这种产品的名称定义为低温保存箱[1]，美国依据不同的储藏温度，将产品名称分别定义为试验室及冷冻箱[3]和超低温试验室级冷冻箱[3]。我们重点研究温度范围为-20 ℃～-40 ℃的卧式低温冷柜。图1为卧式低温冷柜产品示例。

2 耗电量测试方法

中国和美国两个国家对卧式低温冷柜产品在制冷性能要求模块有不同的内容。比如中国有特性点温度、温度均匀性、降温时间、耗电量和温度显示及记录等方面的要求，而美国有有特性点温度、温度均匀性、温度稳定性、耗电量等方面的要求。我们重点分析耗电量测试方面的内容。耗电量测试方法主要包含试验室要求、测试系统要求和能耗系统要求等三部分内容。下面详细分析这三部分的差异内容。

2.1 试验室要求

重点分析试验室要求的关键要素包含空气流动方向、空气流动速度、试验室可调温度、试验室可调相对湿度、垂直温度梯度、热电偶温度测量、热电偶湿度测量、耗电量值测量、试验时间测量、试验电压测量、试验频率测量等。具体内容见表1。

在分析表1的具体内容后，我们得知中国和美国两个国家对空气流动方向、空气流动速度、试验室可调温度、试验室可调相对湿度、垂直温度梯度、热电偶温度测量、热电偶湿度测量、耗电量值测量、试验时间测量、试验电压测量、试验频率测量等关键要素都有要求，对其他要素则没有要求。两国除对空气流速要求相同外，对剩余其他要素的要求都不相同，有很大差异。

2.2 测试系统要求

测试系统要求主要包含负载量、温度探点材质、温度探点规格、温度探点布置图等关键要素。具体内容见表2。

综合分析表2的具体内容后，我们可以得知中国和美国两个国家对负载量、温度探点材质、温度探点规格和温度探点布置图等关键要素的具体内容完全不同，有巨大差异。

2.3 能耗系统要求

经过筛选，能耗系统要求的关键要素主要包含试验室环境温度、样品安装、防凝露加热器设置、门开闭状态、试验稳定运行状态、试验整体时间、产品温度均匀性、产品降温要求和产品特性温度等。具体内容见表3。

图1 卧式低温冷柜产品示例

表1 试验室的要求[4]

表2 测试系统要求[4]

表3 能耗系统要求[4]

经过综合分析表3的详细内容，我们得知中国和美国两个国家对试验室环境温度、样品安装、防凝露加热器设置、门开闭状态、试验稳定运行状态、试验整体时间、产品温度均匀性、产品降温要求和产品特性温度等关键要素的要求内容完全不同，有巨大差异。我们需要重点关注这些差异的细节。

3 能耗级别确定和能耗最大值确定

在能耗级别确定方面，中国和美国两个国家针对低温冷柜产品都没有相关法规和标准。而在能耗最大值确定方面，中国和美国两个国家针对低温冷柜产品有巨大差异。目前，中国部分认证机构实施自愿的节能要求，而美国早已于2016年开始执行能源之星制度。

本文结合低温冷柜产品的特点详细分析及研究中美两个国家在能耗级别确定和能耗最大值确定等方面的具体差异内容。

3.1 中国

目前，中国对低温冷柜还没有强制性的能效或节能法规，只有部分认证机构发布并实施了自愿性节能规则。该类规则的能耗值等同能耗测试值，测试值如在某一个值以下，则属节能。因是自愿性质，本文就不做详细的分析和研究。

3.2 美国

自2016年9月21日起，美国已对低温冷柜产品实施最新的能源之星要求。对温度范围为0 ℃～-40 ℃的低温冷柜产品，实测天耗电量应小于或等于表4中的能耗最大值[3]。

表4 能耗最大值要求

其中，V[2]为实测容积，单位ft3。

对温度范围为-70 ℃～-80 ℃的超低温冷柜产品，实测天耗电量每平方英尺应小于或等于0.55k Wh/day/ft3。

4 结论

综上所述，目前，针对低温冷柜产品，全球只有中国和美国两个国家有相应的性能要求、能耗限定值要求或法规。相比而言，美国相应的法规更加完善，中国还缺相应的能效法规。在该产品的能效测试方法方面，特别是试验室要求、测试系统要求和能耗系统要求等三部分内容，中国和美国两个国家之间存在很大差异。因此，低温冷柜产品的相关企业需详细了解相关内容并积极应对相关的技术壁垒，进一步提高该产品在全球市场的贸易通行效率。