胡亞欣 呂少勇 焦利敏 李紅偉
摘 要:電冰箱的智能化近幾年處于高速發(fā)展階段,但是全國(guó)乃至全球?qū)τ诘吞脊?jié)能的需求也越來(lái)越大。行業(yè)不乏成熟度高的冰箱產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和能效標(biāo)準(zhǔn),對(duì)產(chǎn)品固定的節(jié)能水平有科學(xué)的評(píng)判準(zhǔn)則,但是相比于傳統(tǒng)電冰箱,智能電冰箱在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生動(dòng)態(tài)節(jié)能水平已不容忽視?!短贾泻图夹g(shù) 智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第5部分:家用電冰箱》則是綜合了固有節(jié)能的智能運(yùn)行動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的節(jié)能,對(duì)產(chǎn)品的低碳水平進(jìn)行評(píng)價(jià),填補(bǔ)了行業(yè)空白。
關(guān)鍵詞:智能,電冰箱,低碳
DOI編碼:10.3969/j.issn.1002-5944.2023.16.023
1 背景意義
在人們的家庭生活當(dāng)中,電冰箱是不可缺少的家用電器,且電冰箱需要24 h不間斷運(yùn)行,這就使其成為人們生活當(dāng)中用電量占比較大的電器[1]。自從2016年國(guó)標(biāo)《家用電冰箱耗電量限定值及能效等級(jí)》的實(shí)施,冰箱能效2級(jí)以上產(chǎn)品的市場(chǎng)內(nèi)銷(xiāo)量占比從66%提升至92%[2]。可見(jiàn),產(chǎn)品節(jié)能升級(jí)已然實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
但在立足于全球環(huán)境的大背景下,要實(shí)現(xiàn)2030年前“碳達(dá)峰”和2060年前“碳中和”的目標(biāo),還需開(kāi)拓一條空間更大的賽道。通過(guò)智能技術(shù)提升控溫精確性,同時(shí)提高保鮮技術(shù),在滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)電冰箱更高使用需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能;通過(guò)豐富的智能功能,準(zhǔn)確識(shí)別食物種類(lèi),匹配最適合的儲(chǔ)存溫濕度,鎖鮮的同時(shí)為消費(fèi)者提供合理膳食搭配推薦,既均衡人體所需營(yíng)養(yǎng)又能通過(guò)減少食材浪費(fèi)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
在眾人把目光聚焦到智能這條賽道上之時(shí),我們需要一把公正的“尺子”衡量對(duì)比出各類(lèi)型智能電冰箱的節(jié)能效果。由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)于2022年發(fā)布并實(shí)施的團(tuán)標(biāo)T/CAS610.5-2022《碳中和技術(shù)智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第5部分:家用電冰箱》對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展促進(jìn)作用意義非凡。
2 標(biāo)準(zhǔn)橫縱對(duì)比
談及電冰箱標(biāo)準(zhǔn)就必然要先考慮GB/ T 8059《家用和類(lèi)似用途制冷器具》。該標(biāo)準(zhǔn)明確統(tǒng)一了包括電冰箱在內(nèi)的各類(lèi)制冷器具的定義、分類(lèi)、包裝、運(yùn)輸?shù)戎匾闹笜?biāo)要求,它是一切電冰箱標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。這里統(tǒng)一規(guī)定耗電量試驗(yàn)分別在+16 ℃和﹢32 ℃進(jìn)行,這也成為后續(xù)能效標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一環(huán)境要求。該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)耗電量測(cè)試的章節(jié),將器具的總耗電量按運(yùn)行程序進(jìn)行細(xì)分:穩(wěn)定狀態(tài)功耗、化霜及恢復(fù)期耗電量增量及溫度變化、化霜間隔、輔助裝置耗電量和裝載能效,此種劃分能讓原可控可調(diào)的制冷器具耗電量的計(jì)算構(gòu)成清晰明確。但該標(biāo)準(zhǔn)僅限于對(duì)耗電量測(cè)試的規(guī)定,進(jìn)一步的能效水平則沒(méi)有評(píng)價(jià)和判定。標(biāo)準(zhǔn)其他章節(jié)則是無(wú)關(guān)能耗的制冷能力、耐久性、噪聲等各個(gè)方面的要求與試驗(yàn)。如果說(shuō)GB/T 8059是電冰箱產(chǎn)品最全面的標(biāo)準(zhǔn)要求,那GB 12021.2-2015《家用電冰箱耗電量限定值及能效等級(jí)》則是對(duì)電冰箱能效的針對(duì)性標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)提出了明確要求、計(jì)算方法、試驗(yàn)方法及等級(jí)評(píng)價(jià)。
以上兩項(xiàng)國(guó)標(biāo)無(wú)論是耗電量測(cè)試還是能效計(jì)算與評(píng)價(jià),都是將各個(gè)間室溫度設(shè)定在固定值的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,得到電冰箱固有的能效水平,即產(chǎn)品通過(guò)創(chuàng)新發(fā)泡技術(shù)、結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化等方式,在出廠(chǎng)那一刻就決定了它的節(jié)能水平,忽略了電冰箱是長(zhǎng)期耗電使用的實(shí)際情況。用戶(hù)使用過(guò)程中產(chǎn)生的能耗的高低同樣是評(píng)價(jià)其節(jié)能效果的重要參數(shù)。尤其是對(duì)于智能電冰箱,隨著環(huán)境溫度、食材數(shù)量等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)溫度調(diào)節(jié),直接影響運(yùn)行過(guò)程中耗電量的高低。
中標(biāo)協(xié)發(fā)布實(shí)施的T/CAS 610.5-2022團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)則是適用于智能電冰箱產(chǎn)品且綜合考慮固有能效和動(dòng)態(tài)能效的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)在前期標(biāo)準(zhǔn)十多年應(yīng)用實(shí)踐的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性對(duì)從電冰箱智能調(diào)節(jié)、自適應(yīng)運(yùn)行以及改善用戶(hù)使用習(xí)慣等功能進(jìn)行低碳運(yùn)行水平的綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)合理完善地衡量智能電冰箱低碳運(yùn)行水平的高低,引導(dǎo)行業(yè)低碳的研發(fā)方向和布局,助力我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
3 核心指標(biāo)剖析
3.1 標(biāo)準(zhǔn)框架
首先,標(biāo)準(zhǔn)第一章“范圍”里明確該標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象是智能電冰箱產(chǎn)品,即不重復(fù)于GB/T 8059和GB 12021.2的普通制冷器具,且標(biāo)準(zhǔn)后文提到的“食材管理”“運(yùn)行模式自適應(yīng)功能”等智能電冰箱所特有功能時(shí)也無(wú)需贅述解釋。
標(biāo)準(zhǔn)對(duì)智能電冰箱的核心要求主要分為基本要求和電冰箱低碳運(yùn)行功能要求兩部分[3-4]。
在基本要求中,規(guī)定了智能電冰箱可調(diào)溫室節(jié)能率的計(jì)算基準(zhǔn):取GB 12021.2—2015中表4中的3級(jí)能效指數(shù)。由于有的智能電冰箱有根據(jù)食材不同種類(lèi)和數(shù)量進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)的能力,對(duì)應(yīng)的裝載耗電量成為不確定、不可控參數(shù),所以該標(biāo)準(zhǔn)選擇用GB 12021.2中3級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)能效指數(shù)作為基準(zhǔn),為下文核算公式明確了基準(zhǔn)參數(shù)。
電冰箱低碳運(yùn)行功能要求,從兩個(gè)角度進(jìn)行劃分:
從減碳方式上來(lái)看,則按照該系列團(tuán)標(biāo)規(guī)則劃分為直接減碳功能、間接減碳功能和電冰箱健康管理:直接減碳功能中包括4項(xiàng)電冰箱通過(guò)智能邏輯控制自身運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能運(yùn)行的功能要求——可調(diào)溫室節(jié)能策略、運(yùn)行模式自適應(yīng)功能、自動(dòng)化霜、顯示屏自動(dòng)關(guān)閉功能。間接減碳功能中3項(xiàng)功能,是通過(guò)智能技術(shù)改善用戶(hù)使用習(xí)慣的方式間接降低耗電量或食物浪費(fèi)等,如“開(kāi)門(mén)超時(shí)提醒”則是減少誤操作(忘記關(guān)門(mén)或門(mén)未關(guān)實(shí))、提高用戶(hù)日常取放食材效率等方式降低日常的無(wú)用功能耗;“食材管理功能”則是利用智能技術(shù)在準(zhǔn)確識(shí)別食材種類(lèi)和數(shù)量的基礎(chǔ)上,提醒用戶(hù)保質(zhì)期時(shí)間,保證用戶(hù)攝入營(yíng)養(yǎng)均衡的同時(shí)減少食物腐敗,同樣實(shí)現(xiàn)低碳目的。
從低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)方式上來(lái)看,則劃分為定量評(píng)價(jià)和定性評(píng)價(jià)?!翱烧{(diào)溫室節(jié)能策略”通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)方法和計(jì)算,可以得出明確節(jié)能率的數(shù)值,則是定量評(píng)價(jià)。其他項(xiàng)目則是通過(guò)智能傳感與控制,逐漸引導(dǎo)用戶(hù)節(jié)能的使用方式,糾正錯(cuò)誤或造成資源浪費(fèi)的使用習(xí)慣,這種產(chǎn)生的低碳效果不能簡(jiǎn)單地用數(shù)據(jù)表示,但產(chǎn)生的效果同樣不容小覷。
直觀(guān)總結(jié)如表1所示。
3.2 定量評(píng)價(jià)-可調(diào)溫室節(jié)能策略
3.2.1 節(jié)能率
電冰箱作為一個(gè)24 h通電運(yùn)行的家用電器,不同于其他智能家電可利用不同模式、啟停等方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能。影響智能電冰箱能耗的一個(gè)主要因素即各間室的設(shè)定溫度。常用的冷凍室和冷藏室因溫度固定,不同冰箱對(duì)應(yīng)的耗電量差異不大,可調(diào)溫度間室的溫度范圍導(dǎo)致該間室溫度數(shù)值不固定,智能設(shè)定最高溫的能耗與最低溫能耗差異極大。
按照基本要求中的3級(jí)能效指數(shù)為基準(zhǔn),冷藏冷凍箱η3=42.5%,臥式冷藏冷凍柜η3=50%,考慮目前行業(yè)上智能制冷器具產(chǎn)品品類(lèi),這里僅對(duì)冷藏冷凍箱和臥式冷藏冷凍柜進(jìn)行規(guī)定,其他類(lèi)型制冷器具則不考慮其智能技術(shù)產(chǎn)生的低碳節(jié)能水平。
3.2.2 節(jié)能水平評(píng)價(jià)
通過(guò)以上的推導(dǎo)計(jì)算可以得到智能可調(diào)溫室節(jié)能策略產(chǎn)生的節(jié)能率,但該標(biāo)準(zhǔn)的最終目的是評(píng)價(jià),故對(duì)各項(xiàng)減碳功能進(jìn)行賦值??烧{(diào)溫室節(jié)能策略滿(mǎn)分55分,評(píng)分規(guī)則:
3.3 定性評(píng)價(jià)
定性評(píng)價(jià)所包含的項(xiàng)目詳見(jiàn)表1所示,7項(xiàng)功能要求均是在電冰箱智能化的基礎(chǔ)上提出的,雖無(wú)法用明確的數(shù)字衡量其節(jié)能率,但長(zhǎng)期運(yùn)行對(duì)低碳目的都具有重要影響。
智能電冰箱的智能功能包括:自動(dòng)感知箱內(nèi)溫濕度、環(huán)境溫濕度、用戶(hù)開(kāi)門(mén)次數(shù)、取放食材種類(lèi)等使用習(xí)慣,通過(guò)精準(zhǔn)傳感這些參數(shù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算并自動(dòng)設(shè)置合理、節(jié)能的運(yùn)行模式,。例如:檢測(cè)到用戶(hù)長(zhǎng)期未使用冰箱且箱內(nèi)無(wú)食物,則自動(dòng)斷電;通過(guò)識(shí)別食材種類(lèi)確認(rèn)其為冷藏食物,但用戶(hù)設(shè)置的溫度過(guò)低等,則通過(guò)報(bào)警或自校正溫度的方式避免誤操作產(chǎn)生的能耗。
食材管理功能,則是依靠高準(zhǔn)確度的食材識(shí)別,時(shí)刻把握箱內(nèi)食材種類(lèi)、保質(zhì)期截止時(shí)間、數(shù)量變化等,提醒用戶(hù),避免食物腐敗、浪費(fèi)導(dǎo)致的碳排放增多。
電冰箱健康管理功能,是通過(guò)器具對(duì)自身各個(gè)部件運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),通過(guò)不同問(wèn)題現(xiàn)象分析診斷出自身的故障點(diǎn)位,然后通過(guò)自修復(fù)或報(bào)警、上門(mén)養(yǎng)護(hù)維修的方式,延長(zhǎng)零部件乃至整機(jī)的生命周期,最大程度減少整體的報(bào)廢以實(shí)現(xiàn)減少資源浪費(fèi)。
4 試驗(yàn)結(jié)果
依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)多款不同能效等級(jí)的智能電冰箱進(jìn)行試驗(yàn),如表2列舉其中5款不同廠(chǎng)家、不同型號(hào)、不同市場(chǎng)定位的智能電冰箱結(jié)果。為了明顯看出定量評(píng)價(jià)與定性評(píng)價(jià)的不同占比,采用圖1方式進(jìn)行表述。從圖中的極具代表性的樣品#2可以看出,智能電冰箱市場(chǎng)定位為高端產(chǎn)品的,它原本的能效等級(jí)、制冷效率不太高,但是通過(guò)智能技術(shù)使其在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的節(jié)能低碳水平遠(yuǎn)高于其他競(jìng)品,用定性隱形的方式彌補(bǔ)定量可視的不足,最后產(chǎn)品同樣是1級(jí)的低碳節(jié)能水平。傳統(tǒng)能效標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該智能電冰箱的評(píng)價(jià)僅從定量角度考核,會(huì)產(chǎn)生較為片面的結(jié)論,進(jìn)一步證明了該標(biāo)準(zhǔn)綜合定量和定性?xún)煞矫鎸?duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)的客觀(guān)合理性,更適用于近幾年的新型智能電冰箱。
5 結(jié)語(yǔ)
從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)角度考慮,2022年歐盟理事會(huì)通過(guò)的“碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制”(俗稱(chēng)“碳關(guān)稅”),將對(duì)鋼鐵/電力/綠化和化肥行業(yè)征收”碳關(guān)稅”,預(yù)計(jì)2026年正式實(shí)施[5],這肯定會(huì)對(duì)下游家電產(chǎn)業(yè)造成成本上升的影響。從人類(lèi)命運(yùn)共同體的社會(huì)發(fā)展角度考慮,我們每年升高的環(huán)境溫度已經(jīng)導(dǎo)致連續(xù)多年的冰川融化和海平面上升,這些都對(duì)我們的生存有巨大的影響。多年前電冰箱就已經(jīng)通過(guò)改變制冷劑種類(lèi)等方式在努力,近幾年搭載智能技術(shù),冰箱產(chǎn)品的智能化突飛猛進(jìn),但此時(shí)更需要產(chǎn)業(yè)研發(fā)對(duì)低碳節(jié)能的考慮。T/CAS 610.5-2022《碳中和技術(shù) 智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第5部分:家用電冰箱》的及時(shí)發(fā)布和實(shí)施,不僅為行業(yè)發(fā)展方向起到引導(dǎo)促進(jìn)作用,為產(chǎn)品低碳節(jié)能的衡量提供統(tǒng)一標(biāo)尺,也為消費(fèi)者選購(gòu)產(chǎn)品時(shí)提供科學(xué)的參考。
參考文獻(xiàn)
[1]李嘉辰,宣萍.兩種雙循環(huán)制冷系統(tǒng)在多間室家用冰箱中的應(yīng)用與試驗(yàn)分析[J].家電科技,2017(11):72-74.
[2]李曾婷.低碳新時(shí)代開(kāi)啟,家電產(chǎn)品節(jié)能減排技術(shù)持續(xù)升級(jí)[J].電器, 2021(7):30-33.
[3]中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì). 碳中和技術(shù) 智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第1部分:通用要求:T/CAS 610.1[S]. 2022.
[4]中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì). 碳中和技術(shù) 智能家電低碳運(yùn)行評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 第5部分:家用電冰箱:T/CAS 610.5[S]. 2022.
[5]盧夢(mèng)琪. 歐盟“碳關(guān)稅”或?qū)⒂绊懠译姵隹赱N]. 中國(guó)電子報(bào), 2022-03-29(001).
作者簡(jiǎn)介
胡亞欣,工程師,智能交互試驗(yàn)室主任工程師,主要從事智能家電檢測(cè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方向的研究。
呂少勇,工程師,認(rèn)證工程師,主要從事電冰箱檢測(cè)認(rèn)證。
焦利敏,高級(jí)工程師,智能家居試驗(yàn)室主任,主要從事智能家電檢測(cè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方向的研究,SAC/TC 46/SC 15專(zhuān)家委員。
李紅偉,正高級(jí)工程師,副所長(zhǎng),主要從事家電安全、可靠性及軟件測(cè)試方向的研究。
(責(zé)任編輯:張佩玉)
中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化2023年16期