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嵌入式電烤箱性能檢測方法的研究
發(fā)表時間:2018-09-15 5:43:33

1、引言

嵌入式電烤箱是歐洲消費者普遍使用的一種廚房家電,相比較便攜式烤箱,在加熱均勻性,烹飪功能多樣性、溫度控制準(zhǔn)確性等方面都存在明顯的優(yōu)越性。嵌入式烤箱一般以進口名牌為主,近些年美的、方太等國內(nèi)企業(yè)也嘗試對其進行研發(fā)生產(chǎn)。截至目前,國內(nèi)尚無該產(chǎn)品的性能檢測標(biāo)準(zhǔn),相反歐盟為了對產(chǎn)品的性能以及能源消耗進行管理控制,通過立法的方式對該產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)做出了規(guī)范,無形中對我國企業(yè)出口貿(mào)易提高了要求。

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2、歐盟相關(guān)要求

歐盟在2014年1月底由歐盟委員會授權(quán)頒布了( EU )No 65/2014和(EU) No 66/2014兩項技術(shù)法規(guī),涉及嵌入式電箱、吸油煙機等產(chǎn)品,已于2015年開始強制實施。法規(guī)規(guī)定了嵌入式電烤箱能效評價等級與能源效率指數(shù)限值EEIcavity之間的對應(yīng)關(guān)系,詳見表1。能效標(biāo)簽設(shè)計應(yīng)符合圖1所示。適用標(biāo)準(zhǔn)為EN 60350-1:2013 Household electriccooking appliances-Part 1: Ranges, ovens, steam ovens andgrills-Methods、for measuring performance。與此同時,IEC60350-1已更新至2016版。

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圖1 烤箱能效標(biāo)簽圖例

能效標(biāo)簽應(yīng)包含如下信息:

I. 供應(yīng)商名稱或商標(biāo);

II.產(chǎn)品型號;

III. 能源類型;

IV. 能效等級;

V. 有效容積;

VI. 每小時消耗的能量(EC electric cavity),單位為kW?h。


3、測試方法

目前較為成熟的烤箱性能檢測方法標(biāo)準(zhǔn)為IEC 60350-1:2016,以此標(biāo)準(zhǔn)為例對主要測試項目進行分析。


3.1 測試條件

測試應(yīng)在一個自由通風(fēng)的空間進行,環(huán)境溫度保持在

20±5℃,一般最好控制在23±2℃。環(huán)境溫度的測溫點位置

在于:高度位于被測烤箱測算后容積的中心,從器具四條邊

中的任意一條邊的對角線方向的0.5m的距離。環(huán)境溫度的

檢測不應(yīng)受器具自身或者任何其他器具的影響,詳見圖2。

圖2中a為烤箱(頂部視角);b為0.5米;c為熱電偶。

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圖2 環(huán)境溫度監(jiān)控位置

3.2 主要檢測設(shè)備

溫度測試設(shè)備包括熱電偶具有的精度:0~100℃范圍內(nèi)為±0.5K;100~300℃范圍內(nèi)為±2K。能效檢測表應(yīng)具備讀數(shù)的1%的精度。

——當(dāng)加熱元件打開時,主要接線端子的電壓應(yīng)被維持在額定電壓的±1%,測試過程中電壓頻率應(yīng)該在額定頻率的±1%;

——溫度測試系統(tǒng)包括熱電偶的精度應(yīng)該在±1.0K;

——能效檢測的精度應(yīng)該在讀數(shù)的±1.5%或±10W?h,兩者中的較大值;

——電壓檢測的精度應(yīng)該在±0.5%的讀數(shù);

——質(zhì)量檢測的精度應(yīng)該在±3g;

——時間測量的精度應(yīng)為在±5s;

——混合物的稱重規(guī)模應(yīng)為±0.1g。


3.3 測試負載

負載磚的質(zhì)量對性能測試結(jié)果非常重要。為了確保檢測結(jié)果一致性,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定伊萊克斯認可的SKAMOL絕緣材料公司為唯一的供應(yīng)商。

負載轉(zhuǎn)規(guī)格要求:

名稱:Hipor2;

容積密度(干燥狀態(tài)):(550±40)kg/m3;

總孔隙度:77%;

凈重:(920±75)g(無熱電偶);

吸水量:(1050±50)g;

高度:(64±0.5)mm;

測試負載干燥易碎,對其凈重、吸水性能、高度具有統(tǒng)一嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),測試前要對負載進行檢查。

中間兩個孔的直徑不得大于熱電偶的直徑。

如圖3所示,如孔的深度無法鉆到32mm,至少要到達25mm。將熱電偶仔細塞入測試孔,塞入熱電偶的長度為7mm。也可自制直徑為1mm的金屬絲進行鉆孔。圖3中,a-兩根金屬管熱電偶;b-延負載中心線設(shè)置的兩孔間距離為50mm;c-熱電偶和孔的直徑均為1mm;d-熱電偶插入深度為32mm。

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圖3 負載磚

3.4 有效容積測量

烤箱的“有效容積”是產(chǎn)品性能的關(guān)鍵參數(shù),歐盟法規(guī)中有明確的要求,實測的有效容積應(yīng)不小于明示值的5%。說明書中規(guī)定的可拆除的、聲明對常規(guī)操作不是必須的部件應(yīng)該在測試前去除。在環(huán)境溫度下按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法測量并計算腔體容積。一般我們選用圖4中的工具測量烤箱的有效高度、寬度和深度。如果腔體的寬度或深度小于250mm,測量工具兩端圓柱部分的直徑應(yīng)當(dāng)選120mm,反之則選擇200mm的規(guī)格。體積的計算是由上述測量的三個值確定,結(jié)果用單位“升”表示。

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圖4 烤箱容積測量


3.5 能效測試

3.5.1 預(yù)加熱

一塊新的負載在第一次使用前應(yīng)被烘干,具體為將負載磚放置于一個容積為50L帶有強制通風(fēng)功能的烤箱內(nèi),在175℃的溫度下達3h。同一烤箱同一次烘干的磚頭數(shù)量不超過2塊。按照要求,尋找兩根帶有32mm長的測量點的熱電偶,并將測量熱電偶插入負載磚的空中直到和負載磚表面接觸。熱電偶應(yīng)被固定并確保在整個測試過程中測溫點始終位于32mm深的位置,具體結(jié)構(gòu)如圖5所示,圖5中,a-1mm孔的螺釘;b-鋼管;c-測溫點;d-32mm;e-螺母。

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圖5 測試的用的熱電偶實例


3.5.2 準(zhǔn)備工作

將負載磚放進一個水容器內(nèi),使負載磚被超過20℃的水所浸沒。負載磚和水容器被放置在冰箱至少8h并冷卻到中心溫度5±2℃。烘干后的磚在放置于冷水前,應(yīng)該被冷卻到中心溫度25℃以下。其后將負載磚拿出水容器,多余的水允許滴干(大約1s)。測量濕的磚的重量mw,吸收的水的重量Δm用“克”表示,通過計算Δm=mw–md計算,同時負載磚的溫度被測量,所有熱電偶溫度在5±2℃。


3.5.3 測量

如果烤箱具有多個烹飪功能,能效測試可針對烤箱的每一個加熱功能進行。將準(zhǔn)備的負載磚放置在腔體的幾何中心,放在隨整機提供的燒烤架的中間,有熱電偶的那面放置在上部。當(dāng)這個烤架能插入兩個不同的位置(不同的高度),該位置應(yīng)確保磚的中心最接近于腔體的中心,但不高于腔體中心位置。


熱電偶通過烤箱門的間隙伸入,在此過程中避免受到任何額外的力,確保門可以完整的關(guān)上。如果器具準(zhǔn)備用熱電偶進行測溫,該器具不應(yīng)在微波組合功能下啟動。微波輸出能量通過熱電偶傳遞會損壞儀表。


在磚頭從冰箱中取出后的3min內(nèi),測試從按下器具開關(guān)開始。溫控器設(shè)置到表2規(guī)定的烤箱溫升ΔTik值。ΔTik是烤箱實際溫度和環(huán)境平均溫度之間的差。溫度設(shè)置Tiks是溫控器溫度設(shè)置或控制顯示的溫度(s是設(shè)定)。測試過程中的平均環(huán)境溫度由試驗開始時候的環(huán)境溫度(當(dāng)器具開關(guān)打開時)和當(dāng)磚頭中兩個熱電偶達到中心溫升55K時的溫度所決定。

下述數(shù)據(jù)需要測量:

——能耗Eik,從烤箱開始工作到磚內(nèi)熱電偶溫度達到55K時的能耗,單位為kW?h;

——tik單位為min或s;

——磚頭中心溫度,單位為℃;

——試驗過程中的平均環(huán)境溫度,試驗開始時候的環(huán)境溫度(當(dāng)器具開關(guān)打開時)和當(dāng)磚頭中兩個熱電偶達到中心溫升55K時的環(huán)境溫度,兩者的平均值。


3.5.4 能效等級計算

在歐盟指令中對于烤箱的每個腔體來說,能效指數(shù)(EEIcavity)應(yīng)該按照下述公式進行計算:

EEI=EC/SEC×100

SEC=0.0042×V+0.55(kW?h)

——EEI:每個烤箱腔體的能效指數(shù),保留小數(shù)點一位;

——EC:由標(biāo)準(zhǔn)負載進行能效測試所得到的值,計算出的每小時消耗的能量用kW?h表示,保留小數(shù)點兩位;

——SEC:標(biāo)準(zhǔn)的能量消耗(電能),單位為kW?h,保留小數(shù)點兩位;

——V:標(biāo)識烤箱腔體的有效容積,單位為L,保留至個位數(shù)。

計算得出的EEI對應(yīng)的能效等級如表1所示,實測烤箱能耗值不得高于明示能耗值的5%以上。


3.6 溫度控制性能

器具在額定電壓下,定時器調(diào)至最大時間,選擇需要測試的功能程序后,測試器具在最低檔和最高檔的穩(wěn)定狀態(tài)的溫度和穩(wěn)定狀態(tài)的溫幅。器具達到穩(wěn)定狀態(tài)后,最低檔和最高檔的平均溫度應(yīng)分別在對應(yīng)的標(biāo)稱溫度的±20℃范圍內(nèi)。器具達到穩(wěn)定狀態(tài)后的溫幅,對于金屬加熱元件溫幅不應(yīng)超過30℃,對于非金屬加熱元件溫幅不應(yīng)超過45℃。圖6為常規(guī)烤箱腔體溫度曲線示例,其中,“穩(wěn)定狀態(tài)”是指器具在正常運行過程中,對于爐腔中心溫度連續(xù)5個波峰值,任意兩個值的差值不超過5℃時的狀態(tài)?!皽胤笔侵钙骶咴谡_\行過程中,爐腔中心溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)后,5個波峰與波谷差的平均差值。

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圖6 烤箱腔體溫度曲線


穩(wěn)定狀態(tài)的溫度:(波峰值1+波峰值2+波峰值3+波峰值4+波峰值5)/5。


穩(wěn)定狀態(tài)的溫幅:(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。


3.7 烤箱門隔熱率

在玻璃門的內(nèi)外側(cè)分別布置5個測溫點,布點位置詳見圖7。器具以額定電壓供電,選擇功率最大的程序,將溫控器設(shè)置到最高值,待穩(wěn)定狀態(tài)后,記錄下溫度值并計算門的隔熱率,隔熱率要求不低于60%。

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圖7 布點位置


3.8 烤盤均勻度

在隨機配送的烤架上均勻布置9個點,每一個點之間的間隔為1/3烤架長度(或?qū)挾龋?,烤架放置在不同的層面進行檢測。同層內(nèi)各點溫差不超過15℃。


3.9 待機功率

器具以額定電壓供電,功率計讀數(shù)穩(wěn)定時,開始測試,記錄測量所用時間和耗電量。帶有顯示的器具,待機功耗不應(yīng)超過2.0W。


4、結(jié)束語


標(biāo)準(zhǔn)普遍都滯后于產(chǎn)品的革新速度,隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,尤其是出口到歐美等發(fā)達國家的產(chǎn)品正朝著功能多樣化,操作智能化,能耗節(jié)能化的趨勢發(fā)展。在中國目前烤箱還處于起步階段,制造商僅僅關(guān)注的是產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn),性能標(biāo)準(zhǔn)目前還處于空白,未來的國標(biāo)極有可能借鑒EN60350-1中的測試內(nèi)容。制定的評測的指標(biāo)能切實反應(yīng)烤箱的性能,測試結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性,評級指標(biāo)的合理性都還需要制造商、檢測機構(gòu)共同探尋。


參考文獻

[1] EN 60350-1:2013 Household electric cooking appliances-Part1: Ranges, ovens, steam ovens and grills–Methods for measuringperformance.

[2] IEC 60350-1:2016 Household electric cooking appliances-Part1: Ranges, ovens, steam ovens and grills–Methods for measuringperformance.