李开双
南德认证检测(中国)有限公司上海分公司 上海 200070
关键词：欧盟 ERP法规 车载冰箱 半导体制冷 移动式制冷器具 能效
摘要：欧盟于2019年5月于欧盟公报上颁布了EU 2019/2019制冷器具生态设计要求法规以及EU 2019/2016制冷器具能效标签法规，并于2021年2月分别颁布了EU 2021/341和EU 2021/340对上述法规进行修订，以期实现2009/125/EC 能源相关产品生态设计框架指令（ERP Directive）的相关要求及目标。本文旨在通过分析新法规的要求及车载冰箱当前的技术性能，给出符合法规的可行测试方案。
前言
欧盟基于2009/125/EC 能源相关产品生态设计框架指令（ERP Directive）制定了系列产品的生态设计要求及能效标签法规，并对相关法规进行持续的更新与修订，以期实现环境保护，节能减排的目标，同时也对相关的产品形成了贸易壁垒，我国作为制造业大国，只有设计生产出符合相关法规要求的产品，才能合法的进入到欧洲市场，规避风险。
随着物质生活水平的提高，汽车已经成为家庭生活的标配，配置车载冰箱，带上新鲜的食物，远离城市去郊游，成为越来越多家庭假期活动。面对欧盟这样的庞大市场，我们需要研究相关法规，基于车载冰箱的技术，研究可行的测试方案，以满足法规的相关要求。
1.车载冰箱的概述
常见的车载冰箱有压缩机型和电子半导体型两种。
压缩机型车载冰箱的原理与家用冰箱一致，都是通过压缩机动力制冷，制冷快速强劲，效率高，可以实现冷冻功能，缺点是重量较重，价格较高。压缩机是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械，是制冷系统的心脏。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩、冷凝(放热)、膨胀、蒸发(吸热)的制冷循环。
电子半导体型车载冰箱主要是利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，利用帕尔帖效应，在两种不同的导体所构成的电路中，直流电流通过时，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量，实现制冷。优点是环保无污染，体积小，重量轻，成本低，工作时没有震动，缺点是制冷效率不高，容量较小，一般不能实现较低温度的制冷。
压缩机型车载冰箱在进行ERP符合性测试时，参照家用冰箱的测试思路，方案比较成熟。本文重点讨论电子半导体型车载冰箱ERP符合性测试方案。
2.法规的适用性
法规规定了投放于欧盟市场或者投入服务的容积大于10升、小于1500升的市电供电制冷器具需要满足法规的相关要求，排除了移动式制冷器具。增补法规EU 2021/341和EU 2021/340更新了移动式制冷器具的详细定义。移动式制冷器具是指在使用时无法直接连接到市电网络，使用额外的低压电力（＜120V DC）或燃料，或者同时使用低压电力和燃料作为制冷功能的能量来源的制冷器具，包括通过单独购买的AC/DC转换器连接到市电工作的上述制冷器具。带有AC/DC转换器的投放于市场的制冷器具不是移动式制冷器具。
通过上述定义我们可以分析常见的电子半导体车载冰箱是否需要满足ERP法规的要求。如果车载冰箱仅具有低压输入端口，出货时不带AC/DC转换器,则不需要满足ERP法规的要求；如果车载冰箱仅具有低压输入端口，出货时随机配备AC/DC转换器（外置AC/DC转换器），则需要满足ERP法规的要求；如果车载冰箱既具有低压输入端口，又具有市电输入端口（内置AC/DC转换器），则需要满足ERP法规的要求。
3.车载冰箱ERP测试方案
ERP法规对于具体产品的要求一般主要由三部分组成：生态设计要求，产品信息要求和能效标签要求（EU 2019/2016）。产品信息要求主要是要求制造商、进口商或者授权代表在使用说明书中及免费的网站上逐条体现法规要求提供的相关信息，具体参照EU 2019/2019 附录二第四点。能效标签要求主要是要求产品张贴的能效标签满足相关的尺寸、格式、内容等要求，内容包括供应商名称、型号、能效等级、年耗电量、噪音等级等，另外还规定了产品信息表以及技术文档中的应该体现的信息，详见EU 2019/2016附录五和六。
制冷器具的生态涉及要求主要涉及三个部分：能效指数（EEI）要求，功能性要求和资源效率要求。其中功能性要求和资源效率要求依据法规不难理解与实现，本文重点讨论EEI要求。EEI等于年耗电量除以标准年耗电量，其中年耗电通过产品的实际耗电量得出，而标准年耗电量是依据产品的容积、功能等通过法规给定的计算公式计算得出。同样容积，功能的制冷器具，标准年耗电量相同，那么如果耗电量越低，能效指数越小，性能更优。
从2021年3月1日起，对于不同类别的制冷器具，法规规定了不同的EEI限值要求，其中与传统电子车载冰箱相关的有两条，一条是低噪音制冷器具（不带冷冻间室的组合器具，不是冷藏间室，不带透明门盖），能效指数限值为300，另一条是其他制冷器具（带有冷冻间室的低噪音组合器具除外），能效指数限值为125，从2024年3月1日起，上述两个限值分别降低到250和100。从数值上可以看出，低噪音制冷器具有着更容易实现的限值要求。
如果从低噪音制冷器具入手，那么首先要测试车载冰箱的噪音。目前常见的电子车载冰箱噪音测试结果一般介于40至55dB(A)，噪音的主要来源为促进箱内温度均匀分布的风扇产生的噪音，法规定义低噪音制冷器具为不带有蒸汽压缩的制冷器具且噪音小于27dB(A)，显然常见的电子车载冰箱不是低噪音制冷器具。从噪音测试的角度，根据IEC 60704-1标准的要求，背景噪音应该至少比被测试噪音水平低6dB，最好相差15dB，换言之对于噪音水平低于27dB(A)的产品，测试实验室的背景噪音至少为21dB以下，最好是12dB，目前常见的半消音室背景噪音在20dB左右，全消音室背景噪音在6dB左右，可见用半消音室测试低噪音产品结果具有很大的不确定性，而具有全消音室的制造商和第三方测试机构目前还是比较少。因此，对于制造商来说降低车载冰箱的噪音，需要进行技术突破，改进产品，增加成本。
分析了低噪音制冷器具的测试方案，留下的就是按照传统冷藏冰箱的测试思路，不同的是冷藏（fresh food）间室换成了储藏（Pantry）间室，目标温度为17℃，储藏温度范围为14℃至20℃。常规的车载冰箱的能力是将环境温度降低10至15℃，可见对于热带和亚热带的温度类型，测试温度设置为43℃和38℃时，冰箱的温度很难达到17℃，所以一般此类车载冰箱定义为温带（N型）气候类型，对应的测试环境温度为16℃和32℃。对于储藏温度测试，在16℃和32℃的环境温度条件下，箱内温度很容易维持在14℃至20℃之间。
难点在于耗电量的测试，在32℃环境温度下，产品需要负荷运作以降低箱内温度至目标温度，得出对应的耗电量。在16℃环境温度下，一种声音是需要打开制冷开关进行测试，因为产品不打开工作何谈性能测试，但是箱内温度一般会降低并稳定在14℃以下，超出了pantry间室的温度范围，并且这种方式得出的耗电量经过计算将直接导致EEI不能满足法规的要求；另一种声音是测试时直接关闭制冷开关，器具不处于工作状态，因为环境温度为16℃，已经低于目标温度是17℃，打开设备增加耗电岂不是多此一举，由此计算得出的EEI满足法规要求。
本文给出了目前常规的电子车载冰箱进行新欧洲能效符合性测试的方案，但是随着2024年3月1日限值要求的提高，对于当前能效指数介于100至125之间的产品，制造商需要对制冷器、风扇、散热器、电子线路等效率进行技术改进，以提升性能，降低能耗。另外法规的编制是基于大量的压缩机类型的家用冰箱的数据，提出的限值要求，期望欧盟官方在后续的法规修订中能够将电子半导体式车载冰箱进行分类考虑。