Приложение J (справочное). Разработка глобального метода испытаний МЭК для холодильных приборов

Приложение J
(справочное)

Разработка глобального метода испытаний МЭК для холодильных приборов

J.1 Цель

В настоящем приложении описываются основы разработки этой международной процедуры испытаний и основные цели глобального подхода к испытаниям энергопотребления.

J.2 Обзор

Бытовые холодильные приборы представляют собой сложные термодинамические приборы, и на их измеренное энергопотребление могут влиять разнообразные факторы. Детальные исследования показали, что наиболее важными факторами, воздействующими на энергопотребление при обычном использовании, являются следующие факторы (не обязательно в порядке важности).

Условия эксплуатации:

- наружная температура и влажность рабочей среды прибора при обычном использовании (в помещении или на улице, с кондиционированием или без);

- настройка устройства управления температурой, выбранная пользователем;

- взаимодействие пользователя с прибором при нормальном использовании (воздухообмен при открытии дверец, добавление теплых продуктов и напитков, влажность);

- установка прибора (зазоры, воздушный поток).

Конструкция прибора и то, как прибор реагирует на условия эксплуатации:

- характеристики прибора при размораживании и восстановлении температуры;

- интервал размораживания при нормальном использовании;

- эффективность обработки загрузки холодильной системы для обработки эквивалентной тепловой загрузки при нормальном использовании и обычном приросте тепла;

- качество и уровень теплоизоляции дверец, стенок, уплотнений и т.д.;

- использование некоторых вспомогательных устройств, на которые могут повлиять внешние условия и модель эксплуатации;

- размер, конфигурация и пропорции (размеры) прибора.

Хотя существует и ряд других факторов, которые тоже могут влиять на энергопотребление, в целом эти дополнительные факторы незначительные и имеют второстепенную важность.

J.3 Цель метода испытаний

Цель настоящего метода испытаний заключается в количественном измерении максимального числа компонентов энергопотребления общим способом для их последующего объединения с учетом условий эксплуатации и моделей использования домашних холодильных приборов в разных климатических зонах и регионах мира. Для разных регионов и стран можно выбирать наиболее важные для этих стран и регионов компоненты испытаний и сочетать эти компоненты наиболее актуальным для них образом.

Цель любой процедуры испытаний заключается в предоставлении точных количественных данных, которые можно было бы использовать в качестве основы для сравнения приборов, работающих в сопоставимых условиях при выполнении сопоставимых задач. Хотя условия эксплуатации и модель использования каждого отдельного холодильного прибора в мире различаются, распределение энергопотребления по основным компонентам позволяет проводить сравнительную оценку приборов для типовых условий эксплуатации и использования. Также такое распределение позволяет получить надежную основу для определения различий фактического энергопотребления отдельных приборов при обычном использовании в домашних условиях или в отдельных ситуациях, если существует необходимость получения таких данных.

Преимущество этого глобального подхода к определению энергопотребления заключается в том, что производителям (в конечном итоге) нужно только провести серию стандартных испытаний для удовлетворения требованиям большинства регионов. Региональные отличия можно оценить, применяя разные коэффициенты к результатам стандартных испытаний. Это поможет производителям избежать больших расходов на повторные испытания моделей, поставляемых в разные регионы.

J.4 Описание ключевых компонентов энергопотребления

Наиболее распространенной технологией, используемой в бытовых холодильных приборах, является технология циклов компрессии пара. Фактически это тепловой насос, удаляющий энергию из охлаждаемого пространства (внутри отделений) в наружную атмосферу помещения. Для выполнения функции теплового насоса используют и некоторые другие технологии (например, основанные на абсорбции или термоэлектрических эффектах (эффект Пельтье)), но эти технологии обычно менее эффективны и используются только в отдельных областях применения.

При условии отсутствия вмешательства пользователя тепловой поток во внутренних отделениях зависит от эффективности изоляции холодильного шкафа. Эта эффективность в основном зависит от толщины стенок и изолирующих характеристик материалов стенок, однако на тепловые потоки могут повлиять и многие другие факторы, например конструкция уплотнений и прокладок, наличие отверстий в стенах (сервисных, отверстий для проводов и воздуховодов). Для обеспечения нормальной работы холодильного прибора могут также использоваться внутренние электронные системы управления, нагреватели и другие устройства, потребляющие энергию (или выделяющие тепло внутрь отделений). Работа некоторых из этих приборов может отличаться для разных условий рабочей среды.

Согласно настоящему стандарту определяют энергопотребление при отсутствии использования (в стабильном состоянии) при наружной температуре 32 °С и при наружной температуре 16 °С. Это обеспечивает хороший фундамент для определения температурных и энергетических характеристик холодильного прибора. Большинство ранее описанных процедур испытаний позволяют оценить энергопотребление только при одном значении окружающей температуры. При этом нельзя получить информацию о воздействии на энергопотребление разных температур эксплуатации, которые могут возникнуть при нормальном использовании.

Хорошо известно, что выбираемые пользователем настройки устройств управления температурой холодильных приборов влияют на внутреннюю температуру устройств во время работы, от которой, в свою очередь, зависит энергопотребление. Согласно настоящему стандарту (и большинству других процедур испытаний) предусмотрено проведение измерений энергопотребления при разных настройках устройств управления температурой. Это необходимо для оценки энергопотребления при стандартных рабочих температурах внутри устройства. В настоящем стандарте эти температуры называются целевыми температурами для энергопотребления. При проведении отдельных испытаний в качестве основы для декларирования энергопотребления значения внутренней температуры устройств должны равняться или быть ниже значений целевой температуры для соответствующего типа отделений, или должны быть основаны на оценках энергопотребления при целевой температуре. Также можно проводить дополнительные испытания при разных уставках устройств управления температурой. Это может потребоваться для определения оптимального (наименьшего возможного) энергопотребления при соответствующих целевых температурах для каждого значения окружающей температуры.

В настоящем стандарте целевая температура отделения для хранения свежих пищевых продуктов составляет 4 °С, а целевая температура отделения морозильного отделения составляет - 18 °С. Следует отметить, что для увеличения скорости испытаний и сокращения повторяемости температуры для всех типов низкотемпературных отделений основываются на значениях средней температуры воздуха. Для испытаний энергопотребления больше не применяют специальные пакеты.

Для приборов с системой размораживания (с собственным циклом управления размораживанием) обычно существует дополнительное энергопотребление при автоматическом размораживании. В некоторых системах, в которых испаритель работает при температуре, близкой к точке замерзания, эффективное размораживание производится посредством увеличения периода работы с выключенным компрессором. Эти системы потребляют мало дополнительной энергии (на самом деле они могут потреблять меньше энергии во время размораживания, потому что отделение нагревается). В некоторых приборах размораживание производится каждый цикл работы компрессора (обычно только для испарителей, которые работают при температуре, близкой к точке замерзания). Такое размораживание называется циклическим размораживанием (у таких устройств нет цикла управления размораживанием), и любая энергия размораживания таких устройств используется при эксплуатации. Если это применимо, дополнительное (или уменьшенное) энергопотребление для автоматического размораживания и восстановления температуры до стабильного состояния определяется для нескольких типовых периодов размораживания и восстановления температуры. Частота размораживания также влияет на общее энергопотребление. Для определения ожидаемого интервала размораживания в метод испытаний включается ряд разных методов, соответствующих разным типам элементов управления.

Значительная часть тепловой нагрузки в холодильном приборе при нормальном использовании связана с действиями пользователя, например с открытием дверцы и добавлением или удалением продуктов питания. Эти тепловые нагрузки довольно сложные и возникают в связи с воздухообменом при открытии дверец (теплый воздух и влага) и попаданием внутрь тепла в форме теплых продуктов и напитков. Иногда влага выделяется и продуктами питания. На воздухообмен влияет геометрия отделения (например, открытая конструкция или ящики и корзины), а также скорость и частота открывания дверец. Температура и влажность наружного воздуха также могут оказывать определенное воздействие.

Симулировать реальное использование в лабораториях посредством открытия дверец и добавления продуктов довольно сложно, и при этом не удается получить стабильные результаты. Для хотя бы какой-то вероятности получения стабильных результатов необходимо строго контролировать влажность в помещении для испытаний. Расчет тепловой нагрузки при открытии дверец представляет собой сложную задачу, и внутренние геометрические характеристики могут оказывать разное воздействие на разные продукты.

Чтобы минимизировать эти проблемы, для настоящего стандарта было разработано новое испытание, заключающееся в измерении эффективности обработки загрузки холодильным прибором. В холодильный прибор помещают определенную массу воды с известной температурой (и с известной энтальпией), после чего устройство работает обычным образом, пока не вернется в стабильное состояние. Нарастающее энергопотребление для обработки этой загрузки определяют на основе данных испытаний, а разницу между начальной и конечной энергией воды используют для определения эффективности обработки загрузки. Обработка одной известной тепловой нагрузки (в форме теплой воды) обеспечивает надежный фундамент для определения эквивалентного воздействия пользовательских действий при обычном использовании на энергопотребление. Также она позволяет количественно оценить фактические эквивалентные тепловые нагрузки при анализе данных по реальным бытовым условиям эксплуатации.

На работу некоторых вспомогательных устройств влияют условия среды эксплуатации. Согласно этому стандарту заявляется нарастающее энергопотребление определенных устройств в определенных условиях. Эти значения прибавляются к стандартному значению энергопотребления прибора там, где это применимо.

Настоящий стандарт не позволяет получить единое глобальное значение энергопотребления. Вместо этого он содержит подробно задокументированные процедуры оценки ключевых компонентов энергопотребления, которые можно объединить для оценки энергопотребления для ряда возможных условий эксплуатации и использования. Некоторые компоненты испытаний применяют не во всех регионах. Ожидается, что в регионах будет использоваться большинство стандартных компонентов, которые наиболее хорошо подходят под конкретные региональные требования. Такое разделение компонентов энергопотребления представляет собой фактически попытку устранить потребность в применении региональных методов испытания бытовых холодильных приборов.