关于家用电烤箱能效测评技术的探讨

王洪建 辛勇 辛峰 卢金铎

山东省产品质量检验研究院 山东济南 250102

家用电烤箱一般分为台式小烤箱和嵌入式烤箱两种。台式小烤箱大多采用透明玻璃门体，其结构简单且功率较小，可用于简单烘焙，从各电商平台反馈的销量来看，其具有一定规模的市场占有量。嵌入式烤箱具有容量大，功率调节范围宽，门体密封设计等特点。电烤箱类产品的检测以电气安全为主，由于CCC认证的不断推进及各地相关质量管理部门的重视，正规电烤箱生产企业的产品已具备一定的质量保障，但也存在一些受高利润吸引进入该产业的低端制造企业，生产了部分劣质产品，日常检测发现产品质量波动较大[1]。随着电烤箱产品在国内的日益普及，人们对其能效的关注度逐渐增高，目前我国尚未制订家用电烤箱产品的能效标准，该类产品由于温度调节范围宽泛，加热负载多样，其能效评测方法的制定存在一定技术难度。

电烤箱类产品在欧美等国家普及率极高，在家用电器领域电烤箱能源消耗量占比较高，通过提高能效要求，可以降低过高能耗带来的温室气体排放[2]。为了对电烤箱类产品的能耗进行有效管控，欧盟建立了涵盖其性能及能效要求的法规，划定能效等级（详见参考文献[3]欧盟法规No 65/2014），随相关法规的逐年实施，分阶段淘汰末位等级的高耗能产品（详见参考文献[4]欧盟法规No 66/2014）。文献[5]对欧盟关于电烤箱的性能标准及能耗限定作了比较具体的分析，相关分析并未涉及能耗测算的具体技术过程。本文针对家用电烤箱产品，分析了能效检测存在的技术难点，探讨了IEC 60350-1标准能耗测算及相关法规能效限定的技术方法，探讨过程中提出了家用电烤箱能效标准制订的若干建议，并总结了IEC标准设计对我国标准制修订的启示。

1 技术难点分析

电烤箱一般通过温度调节旋钮或输入设定温度来选择烘烤档位，通过温度调节主要影响加热功率，能效相关的测算应该在一定温度设定下开展。对于食品加热能效的规定，应该考核几个常用的不同温度设定时的能耗情况，食物对热量的吸收量影响测量结果，测试过程应该体现该因素。电烤箱能效测量的相关技术难点如下：

（1）不同厂商生产的各类产品，其温度调节方式及其调控精度存在一定差异，在能效测算过程中需要调和；

（2）食品的加热过程在能效的测算过程中难以模拟，只是测量加热期间的热量释放与电功率的关系，不能有效反馈食品受热的效率，也不能有效反馈不同厂商的设计差异；

（3）食品的加热负载难以制备，所需负载应能保证检测的一致性及可比性，负载方面有一定的技术问题要解决。

对于以上难题，IEC 60350-1家用烹饪电器性能测试方法标准的设计可供参考。

图1 传统加热功能烤箱各温升过程示意图

2 IEC标准试验及指标分析

2.1 IEC 60350-1能耗测算分析

IEC标准能耗测量是通过考核不同产品，在几个设定温度条件下，烘烤样品至相同状态时，测算同一温升点的平均能耗来实现的。以IEC 60350-1中传统加热功能模式试验过程为例分析其能耗测量过程。

根据试验步骤设定，绘制出三种加热温度设定状态下的电能消耗-温升及加热时间-温升关系的曲线，如图1所示，图中上标ic代表传统加热功能模式，分别表示3次不同温度设定下，测量得到的模拟负载加热耗电量、烤箱温升值及模拟负载加热时间，分别表示将三次能耗及时间线性换算至180 K温升时的电能消耗量及加热时间。的大小与散热功率的大小有关。

在没有负载的情况下，烤箱加热到接近恒温时，温升与相应的温度设定值有一定对应关系。考虑到负载块热电偶测量的温升达到要求数值时，烤箱的温升已经趋于稳定，因此IEC 60350-1中烤箱的温升是通过撤掉负载后，加入测量热电偶，继续加热一定时间后经过计算得出的。为了保证180 K温升时耗电量推算的准确性，IEC 60350-1标准中设置了设定温度值误差与温升值误差规定值，7.4.3.3测量结果可接受性验证中对不同设置下温升值及能耗值的标准差进行了限定[6]。

2.2 欧盟能效指数

涵盖烤箱产品的欧盟法规No 66/2014中按照如下要求计算电烤箱相关能效指标：

表1 负载块技术要求[6]

其中：

V——家用烤箱内腔容积，单位为升。

2.3 关于加热负载

根据IEC 60350/EN 50304标准以及欧盟委员会家用烤箱和类似器具能源标签指令中规定的试验程序，世界范围内的检测机构使用的都是丹斯凯莫（SKAMOL）生产的Skamo Oven Hipor（230 mm×114 mm×64 mm）对炊具进行试验（该种型号的加热负载块可通过丹斯凯莫的官方网站获得）。

表2 组件各组分汇总表

表3 该系列标准启示汇总

IEC 60350-1中对加热负载块的要求见表1，IEC标准仅给出了推荐供应商及负载块的技术指标，没有给出其具体制备方法，使用该负载块对于国内检测机构来说存在一定获取难度，负载块的选择需要经过一定评估。

根据MatWeb提供的丹斯凯莫集团Hipor技术数据表，可知其主要组分及含量如表2所示，对于负载块的制备可参考借鉴。负载块生产企业丹斯凯莫其产品主要应用于建筑及工业绝缘领域，从表2的具体组分可知该负载块并非模拟具体食物组分设计的，其产品虽然试验成本较低，且具有很好的一致性，但将其用于模拟食品加热负载，显然有失妥当。我国在制定家用电烤箱能效标准时，可选择或设计一种经过特殊加工的食品作为加热负载，但要具备良好的重复性和一致性。

3 该系列标准启示

电烤箱应通过合理设计使由电能转化而来的热能较多的用于食物加热，电烤箱的能效标准也应起到引导行业技术向该方向发展的作用。此外，如果针对于家用电烤箱制订能效标准，对于密封性较差的台式小烤箱将较为不利。生产厂家在产品设计时应当注意降低耗散功率，合理设计加热元件布局，使得热量集中于箱体中心位置。

IEC 60350系列标准在整体设计、试验方案及科目设置等方面具备一定的科学性，适用性较强，对于产品的技术发展具备一定的引导价值。该系列标准对今后标准制修订工作的启示汇总如表3所示。

我国已经建立起较为完善的消费类电器产品能效标准体系，其对于规范引导相关行业节能发展起到了较好的作用，随着家用电烤箱的普及，建议可以单独构建该类产品的能效标准。

近年来标准制修订工作与国际标准接轨的呼声逐渐增高，笔者认为对此需要辨证看待，若采用国际标准，建议在国标制修订工作时，标准审核材料中增加一个要素适用性论证报告，单独论述等同、修改、非等效等一致性程度分析，以IEC 60335-1为例，该标准中给出了建议能耗测量负载块供应商，未给出负载块制备方法。如果负载块涉及专利、标准的等同采用大大增加检测成本，则类似标准的适用性也将大打折扣。国家标准立项审核要严格，采用国际标准的在制定国标审定时同样要严格，以期增强标准的适用性，实现对行业发展的规范指导作用。