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技術通報 286期_保溫材料對電熱水瓶能源效率之影響 2022.04.14

保溫材料對電熱水瓶能源效率之影響
全球暖化與節能減碳

　　根據科學家研究指出全球暖化造成南北極冰山不斷融化、海平面不斷上升、極端氣候不斷上演。所謂全球暖化(Global Warming)現象指的是大氣和海洋中的溫室氣體過量，溫室氣體主要包含二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、臭氧(O3)、氧化亞氮(N2O)、氟氯碳化物(CFCs)…等，而這些氣體就像一條厚厚的毯子將地球給包覆住，導致太陽照射的熱能無法散去，造成地球之平均溫度逐漸攀升。「聯合國氣候變化綱要公約」於2015年底在法國巴黎召開之UNFCCC第21次締約方大會(COP 21)通過「巴黎協定(Paris Agreement)」，期盼共同遏阻全球暖化趨勢、2017年底在德國波昂召開之UNFCCC第23次締約方大會(COP 23)以持續推動巴黎協定為目標，鼓勵締約方於2020年前提出2050年長期減碳策略報告，這證實氣候變遷攸關各國的永續發展和人類物種的存續，節能減碳已成為國際共同面臨的嚴峻考驗。[1]

　　因應溫室氣體減量之訴求，節能減碳成為各國積極推動的環保政策，許多先進國家已將能源效率分級標示制度列為節能減碳的重要策略。我國政府於2009年7月修正「能源管理法」之條文，將強制性能源效率標示納入規範，並明定罰則。並於2010年7月推動冷氣機、電冰箱、汽車及機車等4項產品之能源效率分級標示，並陸續於2011年推動除濕機及安定器內藏式螢光燈泡、2015年推動電熱水瓶及貯備型電熱水器、2016年推動(冰)溫熱開飲機與無風管空氣調節機、2018年推動(冰)溫熱水供應機及2020年推動電鍋等產品，透過揭露產品能源耗用之相關資訊，以引導消費者於選購時可以分辦產品之能源效率高低，達到響應節能減碳之目的。電熱水瓶每天24小時皆處於保溫狀態，屬於高耗能之民生家電，其耗電量估計約與中型電冰箱相當，若能適當選用保溫材料來改善其保溫效果，也能達到節能減碳之目的。[2]
 
能源分級政策

　　「電熱水瓶容許耗用能源基準與能源效率分級標示事項、方法及檢查方式」2015年1月1日生效(經能字第10204606530號)，電熱水瓶之能源效率分級標示分成1-5等級(如圖1所示)，圖中最上方紅色區域為5級，代表產品用電量較多，圖中最下方藍色區域為1級，代表產品用電量較少，也就是相對節能、省電的產品。

電熱水瓶容許耗用能源基準(如表1所示)，然後以容許耗用能源基準提升12.5%為級距區間，分成5、4、3、2、1級，電熱水瓶能源效率分級基準表(如表2所示)。[2]

　　依據經濟部能源局網站資料統計顯示，截至2020 年11 月25 日止電熱水瓶能源效率分級之申請家數為23 個廠家、總計登錄210 個型號，能源效率等級分佈數據（如表三所示），其中以5 級能效最多，佔總數30.5%，其次是2 級能效佔22.9%、4 級能效佔17.6%、3 級能效佔16.7%、1 級能效最少佔12.4%。
節能標章政策

　　源自「能源管理法」之法源基礎，我國節能標章制度於2001 年正式推動實施，其目的在於鼓勵廠商生產高效率之商品，進而透過市場競爭機制淘汰老舊且較耗能之商品，並利用節能標章之認證標示及優惠補助方案，引導消費者優先購買意願。我國「節能標章」屬於認證型標章，此認證型標章為自願性認證，由主管機關設定能源效率基準值，廠商可依其產品之能源效率等級決定是否申請節能標章認證。
節能標章，如圖二所示，圖中藍色的愛心及雙手代表用心節約能源、電源插頭代表生活用電、紅色生生不息的火苗代表可燃油氣，其用意乃是呼籲民眾應從生活中做到節能減碳。政府積極推動節能標章之認證，強化消費者對節能標章的認知，節能標章產品代表具有較高的能源效率，亦即在相同條件下產品的能源消耗比較少；更希望藉以凝聚市場認同度，促使廠商提升技術能力及增加產品的競爭力。[4]



　　目前主管機關已逐步將產品節能標章與能源效率分級標示之測試方法調整為一致性，當產品符合能源效率之容許耗用能源基準之要求，且能源效率等級達到節能標章主管機關設定之基準值時（目前公告產品之基準值普遍設定為2 級以上），廠商可依其需求選擇是否申請節能標章認證。依據節能標章全球資訊網資料顯示，目前公告實施節能標章之商品類別包含家電類、資訊/ 影音類、燈具類、燃氣類、汽車及機車，其中又以家電類最多，包含電冰箱、冷氣、除濕機、洗衣機、電熱水瓶... 等26 種產品。現行「電熱水瓶節能標章能源耗用基準與標示方法」於100 年4 月25 日公告修訂，即日起生效（能技字第10004002640 號），電熱水瓶節能標章能源耗用基準（如表四所示），截至2020 年11 月25 日止電熱水瓶申請節能標章之廠家為5 家、共計23 個型號。[4]

 
能效測試方法

電熱水瓶能源效率測試流程（如圖三所示），係以中華民國國家標準CNS 12625 之第10.8節「電器之每24 小時備用損失試驗」為測試依據。[5]
結果分析與結論

　　綜合上述不同隔熱材料種類之能源效率測試數據分析（如表五所示），不同隔熱材料種類均可有效提升電熱水瓶之能源效率，測試數據證實保溫材質以VE 真空金屬環（真空材料）之保溫效果最好、其次依序為PU 發泡（多孔材料）、金屬環A（鍍鋅鐵板0.4mm）+PE 泡棉（複合式材料）、金屬環B（不鏽鋼鋼板0.8mm）（反射材料），此四項保溫材質均可使電熱水瓶之能源效率等級達到1 或2 級。


經測試數據分析可獲得下列幾個結論：
(1) 不同隔熱材料種類均可有效提升電熱水瓶之能源效率，測試數據證實保溫材質以VE 真空金屬環（真空材料）之保溫效果最好，其次依序為PU 發泡（多孔材料）、金屬環A（鍍鋅鐵板0.4mm）+PE 泡棉（複合式材料）、金屬環B（不鏽鋼鋼板0.8mm）（反射材料）。
(2) 以多孔材料做為電熱水瓶之保溫材時，其內膽直接與保溫材接觸，由數據驗證PU 發泡之保溫效果優於PE 泡棉；而PU 發泡具有高密度的氣孔可以有效阻隔熱能散播，以模具化量產可克服PU 發泡在成型過程中因膨脹壓力造成之產品變形，有效提升電熱水瓶之能源效率。
(3) 以反射材料做為電熱水瓶之保溫材時，其內膽與保溫材間尚有空氣層，靜止的空氣導熱係數低，由數據驗證其保溫效果亦能顯著提升。數據中金屬環B（不鏽鋼鋼板0.8mm）與金屬環A （鍍鋅鐵板0.4mm）之保溫效果差異1.4%，主要為保溫材厚度及金屬材質熱傳導係數之差異所致。
(4) 由數據顯示複合式材料－金屬環A（鍍鋅鐵板0.4mm）+PE 泡棉保溫材之能源效率提升效果優於反射材料之金屬環B 與金屬環A 保溫材，其乃因電熱水瓶內膽與外殼之間先以反射材料（金屬環）隔離，反射材料已驗證能有效提升保溫效果。再於金屬環外層包覆多孔材料形成雙重保溫，以降低熱能的傳遞速度，進而達到提升能源效率之效果。
(5)「水能載舟，亦能覆舟。」保溫材的運用亦是相同道理。由數據顯示複合式材料－ PU 發泡+金屬環B（不鏽鋼鋼板0.8mm）保溫材之能源效率提升效果反而低於單純使用反射材料之金屬環B 與金屬環A 保溫材，其乃因電熱水瓶內膽以多孔材料（PU 發泡）包覆，並於多孔材料外加一層反射材料（金屬環），形成內膽與雙重保溫材間彼此直接接觸，保溫材變成熱能傳遞介質造成熱能加速損耗。
 
參考文獻

1. 行政院環境保護署－節能減碳政策，https://www.epa.gov.tw/Page/9AF4E3B600088167。
2. 經濟部能源局能源效率分級標示管理系統，https://ranking.energylabel.org.tw/。
3. PChome 24 購物網，https://24h.pchome.com.tw/prod/ACAC4R-A55812690。
4. 中華民國國家標準，電熱水瓶，CNS 12625：101 年版。
5. 節能標章全球資訊網－一般民眾，https://www.energylabel.org.tw/index.aspx。

🌸 本篇同步發表於技術通報286期第20~25頁。

   
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