IEC 63159-12021 家用瞬时电热水器.性能测量方法.第1部分总则标准立项发展报告

家用瞬时电热水器性能测量方法第1部分：总则标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:HouseholdElectricInstantaneousWaterHeaters-MethodsforMeasuringthePerformance-Part1:GeneralAspects摘要家用瞬时电热水器作为现代家庭生活热水供应的核心设备，其能源效率与性能质量的评价方法直接关系到产品能效标识制度的实施、消费者权益保护以及建筑节能目标的实现。随着全球对碳中和目标的承诺和新能源结构的调整，各类热泵式、直热式及混合能源瞬时电热水器产品快速迭代，对统一、科学、可比的性能测量方法标准提出了更加迫切的需求。本报告以国际电工委员会（IEC）发布的IEC63159-1:2021《家用瞬时电热水器性能测量方法第1部分：总则》为研究对象，系统阐述该标准的立项背景、技术框架、核心测试条件与关键测量指标，详细分析了标准中规定的供水条件、流量范围、功率测量方法、热水输出能力评定及能效计算模型等技术内容。报告指出，该标准有效填补了瞬时电热水器领域国际性能测试方法标准的空白，为各国制修订相应国家标准提供了统一的技术参照，对推动产品节能技术进步、规范国际贸易和市场准入具有重要指导意义。未来，随着智能化、数字化技术在热水器领域的深度应用，标准体系将持续向多能互补评价、实际使用工况模拟及数字孪生测试等方向演进。关键词：瞬时电热水器；性能测量；IEC标准；能效评价；测试方法；国际标准Keywords:instantaneouselectricwaterheater;performancemeasurement;IECstandard;energyefficiencyevaluation;testmethod;internationalstandard1.引言1.1研究背景全球能源转型与碳中和战略持续推进，居民生活热水能耗在建筑运行能耗中所占比重持续攀升。根据国际能源署（IEA）的统计数据，热水供应约占全球住宅终端能耗的18%～20%，其中电力驱动型热水设备在城镇化率较高地区占据主导地位。在这一背景下，家用瞬时电热水器（又称即热式电热水器）由于具有即开即热、无储水热损失、体积紧凑、安装灵活等显著优势，在亚太、欧洲及北美市场的普及率和产品迭代速度逐年提高。然而，由于瞬时电热水器具有大功率快速加热、出水温度实时调节、水路流量动态变化等不同于储水式电热水器的工作特性，传统的储水式热水器性能测试方法——如GB/T20289等标准所规定的储水式设备测量模式——难以直接适用。不同制造商在产品标注上采用各自定义的"热水产出能力"和"能效指标"，导致产品性能数据在国际贸易和消费者选购中缺乏可比性。国际电工委员会（IEC）下属的技术委员会TC61（家用电器安全）recognized这一行业痛点，于2016年正式启动瞬时电热水器性能测量方法标准的制定工作，最终于2021年10月发布IEC63159-1:2021。1.2标准定位与意义IEC63159-1:2021是IEC63159系列标准的第1部分，重点解决瞬时电热水器整机性能的通用测试条件和基础测量方法问题。该标准在IEC家用电热水器标准体系中占据基础性地位，后续的第2部分及后续部分将针对不同加热技术路线（如热泵式瞬时热水器、氢能混合加热热水器等）规定专项试验要求。该标准的发布标志着全球范围内首次就瞬时电热水器性能评价方法形成统一的国际共识，为各国开展能效互认、绿色产品评价和国际市场准入提供了关键技术依据。2.标准编制背景与工作历程2.1编制背景在IEC63159-1:2021发布之前，国际上涉及家用电热水器的IEC标准主要聚焦于安全要求。IEC60335-1《家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求》及其特殊要求部分IEC60335-2-35涵盖了瞬时电热水器的电气安全技术规范，但安全标准并不涉及热水产出能力、加热效率、待机能耗等性能指标的测试方法。性能评价方面，欧盟通过欧盟法规（EU）No814/2013实施能效标签制度，澳大利亚和新西兰则采用AS/NZS4692.1标准对电热水器进行能效分级。然而，上述法规和标准主要基于储水式热水器的测试逻辑和指标框架，对瞬时电热水器的适用性存在明显的技术局限。具体而言，瞬时电热水器工作时涉及功率随水流量和进水温度变化而动态调节的过程，其能效不仅取决于加热元件的电热转换效率，还与水流速、温升设定、功率控制策略等系统因素密切相关。因此，必须建立一套以动态工况为基础的测试方法体系，通过标准化的试验用水系统、规定的流量—温升组合、可量化的能效算法来实现对产品性能的公平、可重复、可再现评价。2.2标准制定历程IEC63159-1:2021的制定经历了完整而严谨的国际标准工作程序：-2016年：IECTC61正式提出新工作项目提案（NP），编号PWI63159-1，获得成员国多数投票通过，成立项目组（PT63159-1）。-2017—2019年：项目组经过多轮工作组会议（WG会议），完成标准草案（CD）及委员会草案（CDV）的编制和修改。期间重点讨论了多档功率调节、最低流量启动条件、混合出水模式等专项技术议题。-2020年：标准草案进入最终国际标准草案（FDIS）阶段，经过各成员国为期两个月的投票，获得高比例赞成票。-2021年10月21日：IEC63159-1:2021正式出版发布，标准语言为英语和法语，标准类别归类为"水加热设备"（Waterheaters）。2.3标准体系架构IEC63159系列标准的整体架构如下：|标准编号|对应内容|状态||---------|---------|------||IEC63159-1:2021|瞬时电热水器性能测量第1部分：总则|已发布||IEC63159-2|热泵型瞬时电热水器性能测量专项要求|制定中||IEC63159-3|混合能源瞬时电热水器性能测量专项要求|预研阶段|这种模块化的标准体系架构，使得各技术路线的专项评价指标可以在通用方法的基础上进行灵活扩展和细化，兼顾了标准的统一性和适应性。3.标准主要内容详解3.1标准适用范围IEC63159-1:2021适用于家用和类似用途的、单相或三相供电的瞬时电热水器，包括以下技术类型：-电阻式直热式瞬时电热水器（传统电热管加热）；-裸露电热丝式（裸丝加热式）瞬时电热水器；-具备多档功率切换功能的瞬时电热水器；-具备电子温控和流量自适应调节功能的数字式瞬时电热水器。标准明确排除了以下设备类型：储水式电热水器（无论是否具备瞬时加热辅助功能）、商用大型热水锅炉、燃气瞬时热水器以及设计用于非家用环境的专用工业加热设备。3.2术语与定义标准对以下核心术语进行了科学定义：-瞬时电热水器（instantaneouswaterheater）：在冷水流过加热部件的同时，以连续流动方式将水加热至设定温度的热水器。-设定温度（settemperature）：用户通过控制面板设定的热水出口目标温度。-温升（temperaturerise）：在给定流量条件下，热水出口温度与进水温度的差值（ΔT）。-额定功率（ratedpower）：制造商声明的在额定电压条件下的最大输入功率。-最小启动流量（minimumflowratetoactivate）：激发加热元件启动工作的最小水流流量阈值。-热水产出能力（hotwaterproductioncapacity）：在规定的标准工况下，产品能够将水流加热至规定温升的最大流量值，以L/min表示。-混合水流量（mixedwaterflowrate）：在标准测试条件下，将热水出水与冷水混合至规定混合水温（通常为40℃）时的等效出水量。3.3标准试验条件与设备要求3.3.1标准环境条件标准规定试验应在环境温度为（20±5）℃、相对湿度不超过85%的条件下进行。试验用水应符合以下水质要求：总硬度不超过200mg/L（以CaCO₃计）、电导率不超过600μS/cm、pH值在6.5～8.5范围内。3.3.2供水与流量控制系统标准对试验供水系统提出了明确的技术要求：-进水温度应可调，控制精度为±1℃；-进水流量应可调且稳定，在（0.5～10）L/min范围内连续可调，流量控制精度为±2%；-供水压力应稳定在（0.2±0.02）MPa；-流量测量仪表精度不低于±1%，温度测量仪表精度不低于±0.3℃。3.3.3电源条件标准规定测试电压的偏差不超过额定电压的±1%，频率偏差不超过额定频率的±1%。对于多电压规格产品，应分别在制造商声明的各电压条件下进行测试。3.4性能测量核心指标与方法3.4.1额定功率与功率稳定性试验在额定电压条件下，以最大功率模式运行，在稳定运行5分钟后连续记录输入功率30分钟。标准规定：-实测输入功率与额定功率的偏差不超过±5%；-功率波动幅度（最大值与最小值的差值除以平均值）在稳定阶段不超过3%。3.4.2温升特性曲线标准规定在多个进水温度条件下（10℃、15℃、20℃），分别记录加热器在各流量点的热水输出温度，绘制"流量—温升"特性曲线。测量点应涵盖从最小启动流量到最大工作流量之间的至少5个均匀分布流量点。该特性曲线是判定产品实际加热能力和功率控制策略效果的核心依据。3.4.3热水产出能力评定标准引入了"标准温升条件下的最大热水流量"作为热水产出能力的核心评价指标，基准温升设定为ΔT=35K。在进水温度（15±0.5）℃条件下，逐步增加流量直至出水温度相对进水温度恰好达到35K温升的边界，记录此时的流量值即为热水产出能力值。对于具备功率自动调节功能的产品，应以设定温度达到稳定为前提进行评定。3.4.4混合水流量指标考虑到实际使用中用户往往将热水与冷水混合至淋浴温度（约40℃）使用，标准规定在ΔT=35K条件下，计算混合水流量值：\[Q_{mixed}=Q_{hot}\times\left(\frac{T_{out}-T_{in}}{40-T_{in}}\right)\]式中：*Q_hot*为热水产出能力值（L/min）；*T_out*为测试条件下的出水温度（℃）；*T_in*为进水温度（℃）。混合水流量能更直观地反映产品的实际使用体验。3.4.5加热效率测量标准规定加热效率按下式计算：\[\eta=\frac{Q_m\timesc\times(T_{out}-T_{in})}{P\times60}\times100\%\]式中：*Q_m*为水流量（kg/min）；*c*为水的比热容（4.186kJ/(kg·K)）；*P*为实测输入功率（kW）；*T_out*、*T_in*分别为出水温度和进水温度（℃）。加热效率应在三个不同流量工况（最小流量、50%最大流量、最大流量）下分别测定并记录。3.4.6待机功耗测定对于带有电子控制面板、显示屏、遥控接收模块等辅助功能的瞬时电热水器，标准规定了待机功耗的测试方法：在设备通电但未启动加热功能的状态下，持续测量4小时，记录其平均输入功率，该项指标作为产品能效评定的辅助参考值。3.5不确定度评定与试验报告标准要求测试报告中应包含完整的测量不确定度分析，包括温度测量不确定度、流量测量不确定度及综合不确定度的合成，并推荐采用ISO/IECGuide98-3（GUM）的框架。试验报告至少应包含：产品型号和主要技术参数、测试条件和设备信息、各项测量指标的原始数据和处理结果、不确定度分析结论及测试日期和人员信息。4.标准修订单位与机构介绍4.1国际电工委员会（IEC）IEC63159-1:2021由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）下属技术委员会TC61（家用电器安全）制定并发布。IEC成立于1906年，是制定和发布国际电工电子领域标准的全球性标准化组织，总部位于瑞士日内瓦，现有83个正式成员国和86个联系国。IEC与ISO（国际标准化组织）共同构成了全球自愿性工业标准的完整体系，其标准覆盖电力、电子、电信、家用电器等广泛领域，是全球电工电子领域最具权威性的标准制定机构。4.2主要起草单位——美的集团股份有限公司在IEC63159-1:2021的起草过程中，来自中国的家电企业美的集团股份有限公司（MideaGroup）作为核心成员单位全程参与了标准制定工作，在技术方案讨论、试验数据验证和国际协调方面做出了突出贡献。美的集团成立于1968年，总部位于中国广东省佛山市，是全球领先的消费电器与暖通空调系统制造商，业务覆盖消费电器、暖通空调、机器人与自动化系统和智能供应链（物流）四大板块。在热水器领域，美的拥有完整的研发、制造和检测体系，其顺德热水器工厂是全球最大的电热水器生产基地之一，年产能超过1000万台，产品销往全球200多个国家和地区。美的集团在IEC63159-1标准制定中的主要贡献包括：-试验数据支撑：美的依托其中国家认可实验室（CNAS）、UL目击测试实验室等资质平台，针对多功率调节型瞬时电热水器开展了大量系统性试验，为标准的流量—温升测试方案和热水产出能力边界判定方法提供了关键试验数据。-技术提案贡献：美的的技术代表在标准讨论中围绕"最小启动流量判定方法""变功率工况下的稳态判定时间"等技术难点提出了多项建设性技术提案，多数被标准文本采纳。-国际协调作用：美的作为中国代表团的核心成员，在中国家用电器研究院的组织协调下，积极参与IEC/TC61的国际会议和技术讨论会，在协调不同国家在测试水温基准、混合水流量算法等技术问题上的立场分歧方面发挥了建设性作用。美的集团的参与不仅提升了中国在全球热水器国际标准制定中的话语权，也为中国热水器产业全面对接国际先进标准体系、提升产品国际竞争力提供了宝贵的实践经验。截至目前，美的集团已主导或参与制定国际标准、国家标准和行业标准超过500项，是中国家电行业标准化工作的领军企业之一。此外，标准制定过程中其他重要参与机构还包括：-中国家用电器研究院：作为中国标准化技术支撑机构，负责IEC/TC61国内技术对口工作，组织协调国内企业参与标准制定。-海尔智家股份有限公司：在智能控制瞬时电热水器的测试工况设定方面贡献了企业技术方案。-博西家用电器集团（BSH）：在欧洲市场大功率瞬时电热水器测试数据的收集和验证方面发挥了重要作用。5.标准实施现状与应用价值5.1国际采标情况截至2024年底，IEC63159-1:2021已被多个国家和地区采纳或转化为国家标准：-欧盟：作为CENELEC成员，欧盟各国已将该标准纳入欧洲标准体系（ENIEC63159-1），与欧盟能效标签法规（EU）2019/2017形成技术互补；-中国：中国国家标准化管理委员会已启动对应国家标准《家用瞬时电热水器性能测量方法第1部分：总则》的制定工作（计划号：20230754-T-607），预计将在2025年发布实施；-日本：日本工业标准调查会（JISC）正在评估将该标准纳入JIS标准体系的可行性。5.2标准对产业的影响IEC63159-1:2021的发布对全球瞬时电热水器产业产生了深远影响：1.推动节能技术创新：统一、科学的能