各国冰箱的测试方法和能耗计算1.doc

各国冰箱的性能测试和能耗限定值的计算方法

1. 前 言
随着全球性的经济增长，伴随的也是大量的能源消耗，节省能源、保护环境日趋在全球成为共识，越来越多的国家和地区对其在本国使用的家用电器类产品提出了节能要求。
冰箱类产品由于功率大，运行时间长的特点，在各个地区的能源总消耗中都占有相当的比重，在各国实施政策规定能耗标准时，也往往首当其冲，并且要求也越来越高；目前国际上在家用电器领域内的标准分为两大体系：一是国际电工委员会（IEC）/国际标准化委员会（ISO）体系，二是美国和加拿大体系；中国采用为第一标准体系，但是各国标准又有所不同。
2.各国能耗性能标准测试方法
各国关于能耗性能标准测试方法有许多相似和不同，下面就几个主要国家的能耗性能标准测试方法的区别做简单的介绍，如下表：
差 异
国标GB/T
澳洲AS/NZS
美国AHAM
欧洲ISO
日本JIS
加拿大CSA
耗电量环境温度⑴
25±0.5℃
32±0.5℃
32.2±0.6℃
25±0.5℃
30±1℃
15±1℃
32.2±0.6℃
试验电压、频率⑵
铭牌中的标定值
240V±1%或230V±1% 50Hz±1%
115±1V
60Hz
铭牌中的标定值
100V±1V
50、60Hz
115±1V
60Hz
相对湿度⑶
45%到75%
无
无
45%到75%
70%±5%
55%±5%
无
耗电量冷藏室温度⑷
5℃
3℃
3.3/7.2℃
5℃
4℃
3.3/7.2℃
耗电量冷冻室温度⑸
-18℃
-15℃
-15/-17.8℃
-18℃
-18℃
-15/-17.8℃
耗电量冷冻室负载⑹
有
无
无
有
有
无
正常运行环境温度⑺
16/32℃
10/32/43℃
21.1/32.2/43.3℃
16/32℃
16/32℃
21.1/32.2/43.3℃
正常运行冷藏室温度⑻
0℃～5℃
0.5℃～6℃
1.1℃～5℃
0℃～4℃
0℃～4℃
1.1℃～5℃
正常运行冷冻室温度⑼
≤-18℃
≤-15℃
≤-9.4/-15/-17.8℃
≤-18℃
≤-18℃
≤-9.4/-15/-17.8℃
冷却速度试验
不做
做
做
不做
不做
做
冷冻能力试验
做
不做
不做
做
做
不做
制冰能力试验
做
做
做
做
做
做
负载温度回升试验
做
不做
不做
做
做
不做
其它性能试验⑽
有
无
有
有
有
有
毛容积⑾
总容积
总容积
无明确
总容积
总容积
无明确
贮藏容积⑿
有效容积
有效容积
有效容积
有效容积
有效容积
有效容积
冷冻室调整系数（调整容积）
2.15
1.6
1.63（冷藏冷冻箱）/1.73（冷冻箱）
2.15
2.15
1.63（冷藏冷冻箱）/1.73（冷冻箱）
单独冷冻箱能耗调整⒀
无
无
0.7/0.85
无
无
0.7/0.85
MEPS或能效标签中使用的容积
贮藏容积
毛容积
贮藏容积
贮藏容积
贮藏容积
贮藏容积
能耗测试中防凝露加热器⒇
需要时开
开
开停平均
需要时开
需要时开
开停平均
（1）耗电量环境温度：
国标GB/T、欧洲ISO标准中进行能耗测试的环境温度其中SN，N，ST气候类型为25℃，对于T气候类型为：32 ℃；
美国ANSI/AHAM、加拿大CSA标准中进行能耗测试的环境温度为32.2℃；
日本JIS标准中进行能耗测试的环境温度有两个30℃及15℃；而澳洲AS/NZS标准为32℃。
（2）试验电压、频率：
国内测试电压为220V 50HZ，澳洲测试电压为240V 50HZ或230V 50HZ，美国和加拿大测试电压为115V 60HZ，而日本测试电压为100V 50HZ和100V 60HZ两种，ISO测试电压为230V 50HZ。
（3）相对湿度：
AHAM、CSA相对湿度的要求是在其它性能测试例如外部凝露和内部潮湿积聚（75±2%），在能耗测试中并没有要求。
（4）耗电量冷藏室温度：
ISO和目前国标GB/T8059中规定全冷藏箱、冷藏冷冻箱中冷藏室的目标温度都为5℃；
AS/NZS规定全冷藏箱、冷藏冷冻箱中冷藏室的目标温度为3℃；
CSA和AHAM/DOE明确规定了对于全冷藏箱（冷藏室中无冷冻间室或有容积小于14.2L的制冰室）的冷藏室的目标温度为3.3℃，对冷藏/冷冻箱，冷藏室的目标温度为7.2℃。
新JIS标准中规定全冷藏箱、冷藏冷冻箱中冷藏室的目标温度都为4℃，2006年以前跟国标和ISO相同。
（5）耗电量冷冻室温度：
在表格中冷冻室是指这个间室打算长时间储藏冷冻食物。有许多其它冷冻和非冷冻间室没有在表格中覆盖。AS/NZS 4474.1中规定冷冻室温度是由5个传感器中温度最高的4个的平均值来决定，对于负载运行试验同国标、ISO、日本标准中取间室最高温度，即在稳定的所有测试周期中负载包的最高温度。
CSA和ANSI/DOE 间室温度是以采样的时间间隔小于4分钟的所有温度测试点的平均值（除化霜周期）。其中-15℃适用于冷藏冷冻箱中冷冻室温度，而-17.8℃适用于单独冷冻箱。
（6）耗电量冷冻室负载：
GB/T、ISO、JIS、AHAM、CSA标准中说明了能耗测试中冷冻室中要加入负载。而美国DOE测试程序中说明对于自动化霜或是无霜的冷藏冷冻箱或是带有制冰室的全冷藏箱中不用加入负载，在这种情况下，冷冻室的温度由金属柱中热电偶来测试（金属柱的外形为29±6mm，材料不限，如果是铜，热容量相当于8g到28g的水当量），其它类型的器具包括(单独冷冻箱)中的冷冻室中加入负载，加入量为额定负载的75%。
在AHAM、CSA标准中负载包的外形为130×100×40mm其中包括剧屑和菠菜与ISO、GB/T、JIS、AS/NZS中规定的负载包（200×100×50mm，其中包含乙氧基甲基纤维素，类似牛肉）不同。ISO、AS/NZS、GB/T、JIS中冷冻室中加入额定负载（除要求的空气间隙，尽量多放），且AS/NZS 中规定在负载包和内壁之间要有15mm的空气间隙，而ISO、GB/T、JIS中要求相互接触。
（7）正常运行环境温度：
6个标准中都规定正常运行中冷冻室都要加入负载包来进行试验。在AHAM 标准中的模拟正常负载试验是性能测试中的推荐等级，不是DOE 规定的能效标签或MEPS中的强制要求。16/32℃在中国、欧洲、日本最通用的气候类型。其它气候类型包括宽温带（10℃/32℃），亚热带（18℃/38℃）,热带（18℃/43℃）。
（8）正常运行冷藏室温度：
在所有标准中冷藏室温度为平均温度。AS/NZS 规定热电偶放置在铜或黄铜的圆柱体内，而且圆柱体的热容量相当于10到20g水当量。ISO、GB/T、JIS中规定的圆柱体的热容量相当于2.3g水当量。AHAM、CSA规定的圆柱体的热容量不超过20g水当量。ISO、JIS冷藏室平均温度低于4℃，但在无霜冰箱的化霜过程中温度可以上升到7℃，冷藏室中的每个测试点（一般为3点）在整个的测试过程中温度应在0℃到8℃之间。
（9）正常运行冷冻室温度：
允许负载包的温度范围在运行测试中等于或低于能耗测试中的目标温度。ISO、GB/T、JIS中在化霜周期中允许负载包的温度上升到-15℃。
（10）其它性能试验：
CSA、AHAM性能测试包括耐久性包括包装，外表面凝露试验，内部潮湿试验等试验，对这些试验并没有规定最低要求。ISO、GB/T、JIS性能测试包括门气密性试验，开门实验，门铰链耐久性和搁架强度试验，对这些试验并没有规定最低要求。
（11）毛容积：
AS/NZS中规定的毛容积与ISO、GB/T、JIS在许多小的区域不同。然而，最显著的不同是对于无霜系统中风道的容积被算在毛容积中，而在ISO、GB/T、JIS中是不允许的。
（12）贮藏容积：
CSA、AHAM中规定的“refrigerated volume”实际上就是贮藏容积与ISO、GB/T、JIS和AS/NZS 中要求是相当的。然而，在计算贮藏容积标准之间有一些小不同点。
（13）单独冷冻箱能耗调整
美国DOE中规定：对于卧式冷冻箱能耗测试的调整系数为0.7，对于立式冷冻箱能耗测试的调整系数为0.85。
3. 能耗限定值的计算方法
实验结束在计算出耗电量以后，就要考虑冰箱是否满足各国的能耗限定值，就涉及到能耗限定值的计算。本人通过对各国能耗标准的理解，用VB设计了一套能耗限定值的计算公式，下面就设计过程中对各国能耗限定值的计算方法的理解跟大家探讨一下。
3.1 欧洲能耗限定值的计算方法
欧洲共同体引入的是MEPS体系，并在成员国中强制推行了能源标签系统。MEPS即Minimum Energy Performance Standards(最低能源标准)，该能源标签系统将能耗级别按照效率最高和最低分为A～G共七大类，A类为最省电，G类最差；每级别间的效率差约在20%左右；在标签中，从A类到G类，用颜色从绿色到红色排列开来，并图示表明该产品在那一类；能源标签中还加入了冰箱容积，年耗电量等具体参数的标识。在2003年，欧盟为了加大更高效率电器的推广，更在MEPS体系中为冰箱类产品加入了A+，A++两个更为高效的级别；(A+比现行最低标准节电58%以上，A++为70%以上)欧盟国家更是规定了自1999年起，禁止D～G类低效率冰箱类产品的销售。
标准规定A～G的能效指数I分别为：
Energy efficiency index: I
Energy efficiency class
I＜55
A
55 ≤ I ＜75
B
75 ≤ I ＜ 90
C
90 ≤ I ＜100
D
100 ≤ I ＜110
E
110 ≤I ＜ 125
F
125 ≤I
G
虽然A++、A+和A～G能效指数计算方法相同，但产品的正常年耗电量（即能耗限定值）的计算是不一样的。标准将冰箱类产品按照功能和结构分为10类，一台冰箱类产品的能耗限定值为：
A++、A+等级为：
A～G等级为：
其中：为冰箱某一间室的有效容积；为某一间室的特征温度；FF、Fc为无霜冰箱系数；、、分别为气候类型、嵌入式、冷藏冰箱；、、M、N见附件3.1。
由标准发现第9类产品Chest freezer由公式计算出结果，发现A+的比A级的限定值大，这于实际矛盾。已同英国客户沟通过，回答是两种系统不一样。
“各国能耗计算方法.exe”系统中把标准中的10类冰箱分别处理，计算时，如果下面CC、BI内容不输入，A++和A+等级限值不显示，只显示A～G的限值。
3.2国标能耗限定值的计算方法
我国在2003年11月实施了《电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》标准，参考欧系，但有所不同，将冰箱类产品分为1，2，3，4，5级，1级为高效节能，2级为一般节能，3级为普通型，4、5级为强制淘汰型；我国标准中的1级高于欧洲A级，但是略低于欧洲标准的A+；中国还同时推行了与欧洲类似的“中国能源标识“ 能效标识制度；
标准规定1～5的能效指数η分别为
能效指数
能效等级
η≤55%
1
55%＜η≤65%
2
65%＜η≤80%
3
80%＜η≤90%
4
90%＜η≤100%
5
其中：
电冰箱的耗电量限定值下面按照公式计算：

式中：
耗电量限定值；M、N参数见标准； Vadj—电冰箱调整容积。

其中：
；为无霜冰箱系数；为冰箱某一间室的有效容积。
家用电冰箱目标耗电量限定值于2007年7月1日开始实施，目标耗电量限定值公式同耗电量限定值，M、N的值按标准取，耗电量限定值将提高近一个等级。
“各国能耗计算方法.exe” 系统中按照标准中划分的7类冰箱和针对多门多温区加了其它类型冰箱，可分别计算各个等级的限值。
3.3美国及加拿大能耗限定值的计算方法
美国DOE标准规定了冰箱的能耗限定值，即在美国市场上销售的冰箱，其耗电量不能超过标准规定的限定值。并根据冰箱的制冷方式、结构、容积大小等把冰箱划分为18类，将容积小于219.5L且高度小于91.4CM的定义为紧凑型，考虑这一类机型尺寸受限的因素，为这一类产品定义了相对略为宽松的能耗指标。加拿大虽然也有自己的能源标准制订机构，但是在能源标准上大多数紧跟美国。
美国和加拿大，在冰箱类产品销售时也有标识能源标签的要求，称为ENERGUIDE，信息内容可以包括：产品的能耗测试值和年运行费用(美元/年)；同时提供现在市场中此类型产品的效率范围，即标注出可以购买到的此类型产品的最高和最低效率值，以便对某一产品的性能进行比较；另外，为了更加明显地标识出那些节能效果特别好的产品，美国还率先提出了“ENERGY STAR能源之星”产品的概念。就冰箱而言，紧凑型小冰箱的能耗指标要比强制标准低20%，其他冰箱要低于强制标准15%，冰柜类低于强制标准10%。
各类冰箱的能耗限定值计算见标准：其中：av为调整容积
av=冷藏室容积+冷冻室容积3调整系数。
对于基本型冷藏箱，调整系数=1.44（冷冻室温度为-9.4℃）；
对于冷藏冷冻箱，调整系数=1.63（冷冻室温度为-15℃）；
对于冷冻箱，调整系数=1.73（冷冻室温度为-17.8℃）。
“各国能耗计算方法.exe”系统中将标准中划分的18类，根据实际产品的类型细化为30类，还根据特征温度进行了区分，用户可以根据需要计算限值。
加拿大的能耗限值的计算和美国相同，只是对冰箱分类美国现行的标准跟加拿大有一点区别，这里对加拿大能耗就不多说了。
3.4澳洲能耗限定值的计算方法
澳洲虽然也沿用欧洲的MEPS架构,但是能耗标准要高于欧洲，1999年10月1日起在澳洲生产或出口到澳洲的冰箱要满足标准AS/NZS 4474.2要求的最小能耗限值。这个标准主要规定能耗标签和最小的能耗标准（MEPS）。它将冰箱类产品分为1星、1.5星、2星、2.5星、3星、3.5星、4星、4.5星、5星、5.5星、6星十个等级，如下：
SRI
Star rating
SRI<1.5
1
1.5<SRI<2.0
1.5
2.0<SRI<2.5
2
2.5<SRI<3.0
2.5
3.0<SRI<3.5
3
3.5<SRI<4.0
3.5
4.0<SRI<4.5
4
4.5<SRI<5.0
4.5
5.0<SRI<5.5
5
5.5<SRI<6.0
5.5
6.0<SRI
6
澳洲能耗计算比较复杂，要考虑的因素也多，下面把它跟其它国家不同处做简单介绍：
年耗电量(PAEC)
PAEC= Et×365/1000（Et为24h的耗电量，测试值）
比较能耗(CEC)
CEC>平均PAEC
CECmax=BEC×（1-ERF）（Desired-1）
调整容积(Vadj)
Vadj=Vg×Ks（Vg为间室总毛容积、Ks为容积调节系数）
基本能耗(BEC)
BEC=Cf+(Cv×Vadjtot)（Vadjtot为各间室总的调整容积）
能耗星级系数(SRI)
SRI=1+(ln(CEC/BEC)/ln(1-ERF))（ERF为能耗调节系数）
对于MEPS限值=[ Kf + ( Kv×Vadjtot ) ]×Ka + Adtot + Awi (kWh/y)
Kf(fixed allowance factor)=按器具分类的固定因数
Kv(variable allowance factor)=可变因数
Ka(adaptive defrost adjustment factor)=调整因数
Ka=1.05时带有化霜系统（器具类型为1,5T,5S和7），Ka=1.00时不带有化霜系统。
Vadj tot(total adjusted volume) =总的调整容积
Adtot=允许因数 器具具有与常规器具不同的外部门，此因数可正可负
Ad=Kd×Ks×（La-Le）（La为实际周长，Le为等效周长）
Awi=120kWh/year允许因数是指通过外部门的制冰机和冷水机，例如冰箱中有不需开门即可从外部门得到冰或水的自动制冰机或冷水机。
以上所说的因素、系数等的取值都跟冰箱的结构有关，具体取值可参照标准。澳洲标准把冰箱10类，在“各国能耗计算方法.exe”系统中细分为11类，还根据器具具有不同的外部门将其分为单门、双门和多门，用户可以根据需要计算限值。
3.5日本能耗限定值的计算方法
对于日本能耗计算，跟国标的计算很接近。在“各国能耗计算方法.exe”系统中，对于日本能耗的计算是针对我们公司的产品列出了四类，其实他们的分类也很详细，这里就不再多说了。
参考文献
1、GB/T 8059.1-1995 家用制冷器具 冷藏箱
2、GB/T 8059.2-1995 家用制冷器具 冷藏冷冻箱
3、GB/T 8059.3-1995 家用制冷器具 冷冻箱
4、GB/T 8059.3-1995 家用制冷器具 无霜冷藏箱、无霜冷藏冷冻箱、无霜冷冻食品储藏箱和无霜食品冷冻箱
5、GB 12021.2-2003 家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级
6、ISO 15502：2005（E） Household refrigerating appliances—Characteristics and test methods
7、ANSI/AHAM HRF-1-2004 American National Standard
Household Refrigerators/Household Freezers
8、CAN/CSA-C300-00 Energy Performance and Capacity of Household Refrigerators, Refrigerators-Freezers, Freezers
9、AS/NZS 4474.1:1997 Performance of household electrical appliances Refrigerating appliances Part 1：Energy consumption and performance
10、AS/NZS 4474.2:2001 Performance of household electrical appliances Refrigerating appliances Part 2：Energy labeling and minimum energy performance standard requirements
11、JIS C9801：2006 Household refrigerating appliances—Characteristics and test methods