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成像设备能源效率测试方法
浅谈成像设备能源效率的测试方法
【论文摘要】本文通过对美国能源之星项目关于成像设备能源效率的测试方法（典型耗电量法和操作模式耗电量法）、日本生态关于成像设备能源效率的测试方法（典型耗电量法）、德国蓝天使标准（RAL-UZ122）中关于成像设备测试能源效率的方法的学习，结合作者对复印机、打印机、传真机、多功能一体机和数字式一体化速印机的能源效率实践测试，对测试能源效率的不同方法进行介绍和总结，旨在对成像设备能源效率测试有更全面、深刻的认识和理解，为相关测试试验奠定坚实的理论基础，提高测试水平和试验能力。
【关键词】成像设备能源效率测试方法
引言
节能减排是我国经济实现由“快”到“好”转型的重要一环，是实现可持续发展的必由之路，是维护中华民族长远利益的必然要求。
制定和实施能效标准和能效标识、实施节能产品认证已成为世界各国提高产品能效、促进节能、环保目的的有效实施手段，也是各国构架贸易壁垒的一个组成部分。
为了贯彻中国国家标准化管理委员会积极采用国际标准和国外先进标准的要求，在制定成像设备能源效率和节能认证的相关标准过程中，均借鉴和采用美国能源之星、日本生态、德国蓝天使标准等先进科学的成像设备能源效率的测试方法，以求对目前成像设备（复印机、打印机、传真机、多功能一体机等）的能源效率水平给予更客观合理的评价。
一、能源效率测试方法概况的简要介绍（见表1）
表1能源效率测试方法概况简要介绍表
序号
测试方法名称
测试方法来源
标准采用该测试方法介绍
1
典型耗电量法
（TEC）
美国
能源之星
GB21521-2008《复印机能效限定值和能效等级》
GB××《打印机、传真机能效限定值及能效等级》
HJ/T424-2008《环境标志产品技术要求数字式多功能复印设备》
2
操作模式测试法（OM）
美国能源之星
GB××《打印机、传真机能效限定值及能效等级》
3
典型耗电量法
（A+7B）
日本
生态
HJ×××××《环境标志产品技术要求数字式一体化速印机》
4
德国蓝天使
（RAL-UZ122）
美国
能源之星
HJ/T424-2008《环境标志产品技术要求数字式多功能复印设备》
二、能源效率测试方法有关适用范围和目标效果的介绍（见表2）
表2能源效率测试方法有关适用范围和目标效果的介绍表
序
号
方法
名称
适用范围
目标
效果
成像技术
幅面格式大小
1
典型耗电量法
（TEC法）
热敏、热升华、电子显像
固体喷蜡、热转印
标准幅面
格式
对成像设备一周耗电量的评价
2
操作模式测试法（OM法）
①喷墨式、针打式的所有成像设备（没有幅面限制）
②大幅面格式、小幅面格式的所有成像设备（没有成像技术限制）
针对成像设备不同低用电模式的功率水平的评价
3
典型耗电量法（A+7B）
任何成像技术
均可
任何幅面格式
均可
对成像设备的全部状态的功率水平做总体的评价
4
德国蓝天使（RAL-UZ122）
任何成像技术
均可
任何幅面格式
均可
同时采用典型耗电量法（TEC）和操作模式法（OM）方法判定成像设备能源消耗水平
注：
上表中幅面大小划分见表3规定（能源之星计划要求【1.1版】）：
表3能源之星认证目录中规定的成像设备的幅面划分一览表
幅面划分
尺寸限定
幅面实例
适用范围
大幅面格式
（LargeFormat）
①大于或等于A2幅面
②幅面宽度大于或等于406mm
A0
可进行标准幅面和小幅面印刷介质印刷。
小幅面格式
（SmallFormat）
①小于标准幅面
②幅面宽度小于210mm
A6、4”×6”、
微影片
——
标准幅面格式（Standard）
①标准尺寸的印刷介质
②幅面宽度介于210mm～406mm之间
A3、A4、B4、
Letter、Legal、Ledger
可进行小幅面印刷介质印刷
三、能源效率测试方法有关测试条件和测试设备的介绍（见表4）
表4能源效率测试方法中有关测试条件和测试设备（仪器）一览表
序
号
方法
名称
测试条件
测试设备（仪器）
环境温度
相对湿度
大气压力
电源
数字式功率计
精密计时器
1
典型耗电量法（TEC）
23℃±5℃
10%～80%
86～106kPa
✓
✓
✓
2
操作模式测试法（OM）
23℃±5℃
10%～80%
86～106kPa
✓
✓
✓
3
典型耗电量法（A+7B）
23℃±5℃
10%～80%
86～106kPa
✓
✓
✓
4
德国蓝天使（RAL-UZ122）
23℃±5℃
10%～80%
86～106kPa
✓
✓
✓
注：
①表4中测试电源具有一定的要求：
交流220（1±1%）V，电源频率为（50±0.5）Hz;对于标称功率
大于1.5kW的成像设备，应为交流220（1±4%）V。
总谐波失真不大于3;测试标称功率大于1.5kW的成像
设备，总谐波失真不大于5%。
②表4中数字式功率计具有一定的要求：
a、典型耗电量法（TEC）、操作模式测试法（OM）和德国蓝天
使方法（UZ122）规定：
ⅰ、不大于10W的有功功率测量时，测量结果精确到0.01W；ⅱ、大于10W小于100W
的有功功率测量时，测量结果精确到0.1W；ⅲ、大于100W的有功功率测量时，测量结果精确到1W。
b、典
型耗电量法（A+7B）规定：
ⅰ、功率计能够在最小20mW功率水平上测量耗电量；ⅱ、功率计在1W的有功
功率的分辨力为0.1W。
③表4中精密计时器（秒表）具有一定的要求：
精确到秒。
四、能源效率测试方法的测试步骤、公式和参数介绍
1、典型耗电量法（TEC）
⑴方法原理：
①TEC方法测试的结果为成像设备一周的总耗电量（kWh）。
②TEC测试方法是模仿成像设备一周的工作情况而制定的，周一到周五是五个工作日，周六、周日是周末，成像设备不进行工作，并未将其手动关闭。
根据成像设备的不同功能决定其保持在自睡眠状态或者自动关机状态，计算TEC的公式可以体现。
③TEC测试方法中成像设备在工作日（典型一天）的情况是：
a、每日工作次数（n）由成像设备的速度（v）决定。
规定每日工作次数为8～32次。
●V≤8张/分钟，每日工作次数（n）为8次。
●8＜V＜32张/分钟，每日工作次数（n）为与速度值相同的次数。
例如：
一个成像
设备的v为18张/分钟，则其每日工作次数（n）为18次。
●V≥32张/分钟，每日工作次数（n）为32次。
注：
上述规定具有一定说服力的。
通过广泛调研，TEC测试方法规定每次工作时间为15分钟（1/4小时），根据8小时工作制，每日工作时间为8小时，则每日工作次数最多不会超过8÷（1/4）=32次。
即使成像设备速度很慢，也不会低于每小时工作1次，则每日工作次数最少也不会低于8次。
b、每日工作张数是由表5决定的
表5每日工作张数决定表
产品类型
速度类型
公式（每日工作张数）
单色（除传真机）
单色速度
0.50×v2
彩色（除传真机）
单色速度
0.50×v2
c、每次工作张数是由每日工作张数÷每日工作次数得到的，该结果值为舍去小数保留接近整数。
例如：
一个成像设备的每次工作张数经过计算得16.8时，则每次工作张数为16张，而不是17张。
传真机每次工作张数规定为1张。
d、每次工作时间规定为15分钟。
e、每天工作时间分为上午和下午，分成两组工作时间段，中午是午餐时间（不进行工作），在中午休息前成像设备进入其最低耗电量阶段，每天均会出现两次“最终”阶段，一次是在上午最后一次工作完成之后，另一次是在下午最后一次工作完成之后。
“最终阶段”的理解分为两种情况：
●具有打印功能、不具有自动关机功能的打印机、传真机、数字式复印机、多功
能一体机进入睡眠状态的时间即为最终时间，在这期间消耗的电量即为最终耗电量。
●不具有打印功能、具有自动关机功能的复印机、数字式复印机、多功能一体机
进入自动关机状态的时间即为最终时间，在这期间消耗的电量即为最终耗电量。
实例：
TEC测试方法所表明的成像设备在一个工作日的工作情况（用一个速度为8
张/分钟的成像设备的TEC方法图【图1】作为典型的实例）：
ATypicalDay
（典型的一天）
（上午）（下午）
自动关机状态（复印机）午餐时间
（不工作）工作阶段最终阶段
图1TEC测试方法模拟1个工作日工作情况实例图
本实例说明如下：
该复印机的速度为8张/分钟，则每日工作次数为8次，上午工作4次，下午工作4次，中午不工作。
该复印机具有自动关机功能，第一次工作是从自动关机状态（开机）开始的，进行完连续4次工作之后，复印机经过一段时间进入自动关机状态（最终阶段），该阶段时间为最终时间，该阶段消耗的电量为最终耗电量。
之后复印机保持关机状态至下午进行第一次工作开始前。
下午的工作情况与上午工作情况相同，最后进入最终阶段（即自动关机状态）。
⑵测试方法中有关成像设备所处状态划分的相关定义、术语说明【具备能源之星资格的成像设备的认证项目要求目录（1.0版和1.1版）中规定】（见表6）：
表6能源效率测试方法中有关成像设备状态划分表（适用于TEC、OM、A+7B等方法）
状态名称
状态描述
进入和退出该状态的方式
备注
关闭状态
（Off）
产品被关闭（手动或自动），其电源线依然插入插座与电源连接。
①进入时：
通过手动电源开关或操作产品定时器开关，不能将电源线断开②退出时：
当收到外部输入信号时，手动电源开关或定时器开关时及其经过预热后进入准备状态。
①人工关闭：
进入或退出该状态均通过手动开关完成。
②自动关闭：
通过产品定时器自动的控制完成。
运行状态
（Active）
产品连接在电源上且正在运行工作产生印刷品，实施其具有的各项功能。
进行功能操作即进入该状态，退出时即不进行功能操作即可进入准备状态。
无
准备状态
（Ready）
①产品连接电源，并未有印刷品输出。
②具备可操作各项功能的条件，可以在没有时间延迟下产生输出。
③尚未进入任何节能模式。
①进入时:
⑴产品不进行任何此功能操作自动进入该状态;⑵产品在节能模式时，通过外界输出信号（网络控制、传真机呼叫、遥控）或手动实际开关、按钮、节能键等）②退出时：
对产品进行实际操作后会进入运行状态或节能状态，也可能经过一段时间后自动进入节能状态。
无
睡眠状态
（Sleep）
①产品在一段期间内无操作情况下自动进入的节能状态。
②具备操作各项功能的条件，可能在有时间延迟下产生输出。
①进入时:
⑴使用者预设的固定时间（进入节能状态的预设延迟时间）⑵通过使用者实际操作（如按下节能键）②退出时：
通过外界输出信号（网络控制、传真机呼叫、遥控）或手动实际开关、按钮、节能键等）可返回准备状态。
产品可能会有多种睡眠模式，制造商应提供的进入睡眠状态的预设延迟时间对应于该睡眠程度的睡眠状态
待机状态
（Standby）
产品连接主电源，使用者没有进行关闭，产品所能进入的最低耗电量状态。
通常发生在关闭状态时，也可能发生在准备和睡眠状态，除非使用人工操作将产品与主电源实际切断，否则产品无法离开该状态而进入一个用电量更低的状态。
不同于行业内通常理解的“待机状态”，此状态出现的情况很少。
行业内普遍认同的“待机状态”即为该标准的“准备状态”。
⑶测试步骤介绍（见图2）：
图2TEC方法程序（步骤）图
注：
上图为TEC测试程序图，直观有效的展示了TEC的全部测试过程。
该过程中可能包括睡眠状态和四个工作状态以及步骤4过程中可能出现的多种状态的测量。
步骤10只适用于测试不具有打印功能、具有自动关机状态的复印机、数字式复印机和多功能一体机。
关于典型耗电量法（TEC法）的测试步骤，在美国能源之星TEC测试方法中有详细的介绍，本文就不再赘述。
本文只对TEC测试方法中所涉及的关键部分加以说明。
1选择适宜的测试方法。
TEC测试方法按照两种不同类型、不同功能的成像设备分别制定两种不同的测试方法，关键在于清楚待测成像设备的两种功能特性——自动关机功能、打印功能。
根据成像设备对于上述两项功能的有无情况选择相应的测试方法，是保证测试准确性的前提。
2步骤4测试应注意的事项：
a、如果成像设备只具有睡眠状态（最低耗电量状态），满足成像设备在睡眠状态1小
时测试，测量睡眠状态耗电量，从而得到睡眠状态功率。
b、如果成像设备只具有自动关机状态，也要使成像设备在自动关机状态满足1小时开
始步骤5测试。
c、如果成像设备先进入睡眠状态之后在1小时之内又进入自动关机状态，也要满足1
小时之后开始步骤5测试。
睡眠状态功率不带入公式计算。
d、该阶段测试应该将数字式功率计调节到适宜的量程进行测量，使测得的数据更为精
确。
③“最终阶段”（步骤9）的测量也很关键。
a、成像设备在工作4阶段完成后，进入该成像设备的最节能状态为止（睡眠状态/自动
关机状态）的阶段为“最终阶段”，该阶段经历的时间为最终时间，该阶段的耗电量为最终耗电量。
b、成像设备在“最终阶段”的测量会出现两种情况：
●成像设备在工作4阶段（15分钟内）就进入其最节能阶段，则最终时间为0，最终
耗电量为0。
●成像设备在工作4阶段（15分钟内）没有进入其最节能阶段，则最终时间和最终耗
电量依然是工作4阶段完成后至进入最节能状态的阶段的测量结果。
c、步骤10只适用于具有自动关机状态的成像设备的测试程序，测得自动关机状态耗电
量，从而求得自动关机状态功率进行计算。
⑷测试方法的公式介绍：
①TEC公式中在实际测试中需测量的数据（见表7）：
表7测试数据一览表
成像设备
类型
测试数据
备
注
公式需要的数据
测试中实际测试的数据
①具有打印功能
②不具有自动关机状态
①睡眠状态功率
②工作1耗电量
③工作2耗电量
④工作3耗电量
⑤工作4耗电量
⑥最终时间
⑦最终耗电量
①睡眠状态耗电量
②工作1耗电量
③工作2耗电量
④工作3耗电量
⑤工作4耗电量
⑥最终时间
⑦最终耗电量
睡眠状态功率=睡眠状态耗电量÷睡眠状态测试时间（1小时）
①不具有打印功能
②具有自动关机状态
①自动关机状态功率
②工作1耗电量
③工作2耗电量
④工作3耗电量
⑤工作4耗电量
⑥最终时间
⑦最终耗电量
①自动关机状态耗电量
②工作1耗电量
③工作2耗电量
④工作3耗电量
⑤工作4耗电量
⑥最终时间
⑦最终耗电量
自动关机状态功率=自动关机状态耗电量÷自动关机状态时间（不少于10分钟）
②TEC测试方法公式：
a、所有的成像设备类型均适用于以下两组等式：
平均每次工作耗电量=（工作2阶段耗电量+工作3阶段耗电量+工作4阶段耗电量）／3
每日工作耗电量=（工作1阶段耗电量×2）＋〔（每日工作次数－2）×平均每次工作耗电量〕
b、具有打印功能（不具有自动关机状态）的成像设备适用于以下三组公式：
每日睡眠状态耗电量=｛24小时－〔（每日工作次数／4）小时＋（最终时间×2）小时〕｝×睡眠状态功率
每日耗电量=每日工作耗电量＋（最终耗电量×2）+每日睡眠状态耗电量
典型耗电量（TEC）=（每日耗电量×5天）＋（睡眠状态功率×48小时）
c、不具有打印功能（具有自动关机状态）的成像设备适用于以下三组公式：
每日自动关机状态耗电量=｛24小时－〔（每日工作次数／4）小时＋（最终时间×2）
小时〕｝×自动关机状态功率
每日耗电量=每日工作耗电量＋（最终耗电量×2）＋每日自动关机状态
耗电量
典型耗电量（TEC）=（每日耗电量×5天）＋（自动关机状态功率×48小时）
⑸测试方法中有关测试参数及测试要求的规定：
①成像设备设置：
成像设备速度、节能模式、进入节能状态的预设时间等主要参数
应保持出厂设置，成像设备应按照单面单色打印模式进行测试。
（GB21521-2008《复印机能效限定值及能效等级》中规定成像设备应选用复印模式）
注：
如果成像产品只具有彩色模式，应选用彩色模式进行测试。
②只能将成像设备的基本机体（包括已确认的企业成像设备的标准配置）进行测试，
不能包括选购件的测试。
可由用户关闭的除湿功能和外接输出开关测试时应关闭。
③测试时应选用重量为60～80g/m2复印纸。
④测试版的选择：
a、GB21521-2008《复印机能效限定值及能效等级》中规定为JB/T6872《静电复印
机显影剂消耗量测试版》（A4幅面、图像比率6%）。
b、新增国家标准《打印机、传真机能效限定值及能效等级》中规定为（ISO/IEC
10561,1999）样张（A4幅面、覆盖率5%）。
⑤具有有线或无线接口的成像设备至少应选择连接一种接口进行测试。
⑥如果是具有打印功能的成像设备出厂设置具有自动关机功能，测试过程中应关闭该功能。
⑦传真机每次工作任务通过复印功能完成，当传真机不具有复印功能时，则工作任务应通过电话线路发送执行。
⑧测试前，待测成像设备和测试用纸张应在规定环境条件下放置1小时或更长时间。
应当使成像设备中充满测试需要的纸张。
2、操作模式测试法（OM）
⑴方法原理：
①OM方法是对成像设备的不同低用电量模式下的功率水平和进入低用电模式下的预
设延迟时间的评价。
②OM方法规定了测试睡眠状态有功功率、关闭状态功率、进入睡眠状态的预设延迟时间等指标。
该方法先进之处在于对成像设备睡眠状态功率水平测试时对附加功能（接口、内存等）功率消耗的关注，并在相关测试中引入了附加功能功耗因子的概念。
随着成像设备一体化技术的提高，附加功能也随之日益增多，OM方法更能体现其比以往相关测试方法的先进性和科学性。
③OM方法中，成像设备睡眠状态有功功率=实际测试的成像设备睡眠状态有功功率-附
加功能功耗因子消耗功率之和。
⑵测试步骤介绍：
①先对成像设备进行一次工作之后开始各阶段状态测试。
②睡眠状态有功功率：
测试最低耗电量（最节能状态）的睡眠状态时的功率水平。
③进入睡眠状态的预设延迟时间：
对应于进入最低耗电量（最节能状态）的睡眠状态所需要的时间。
④关闭状态功率：
测试该状态功率水平时，成像设备只有电源线连接在插座上，开关处于“断”的状态。
⑤各状态功率水平的测试时间：
多于5分钟的耗电量累加测试。
注：
通过多次测试不同类型的成像设备的睡眠状态有功功率和关闭状态功率，可以看出：
测试睡眠状态、关闭状态功率水平是比较稳定的，多于5分钟测试时间，其测试的功率水平结果基本相同，应该采用某个时间段的累加耗电量÷相对应的测试时间=该状态功率水平的公式要求得出该状态的功率水平。
不宜采用瞬时功率的测试，影响测试数据的准确性。
⑶测试方法的公式介绍：
①睡眠状态有功功率（W）：
睡眠状态有功功率=实际测试睡眠状态耗电量÷睡眠状态测试时间-附加功能功耗因子消耗功率之和
实例：
一个具有USB1.1连接和1个记忆卡连接且内存为1GB的标准幅面的喷墨式
打印机。
假设USB接口连接是测试的首要接口，打印模式可接受1个附加功能，则其附加功能的功耗因子选择为USB1.1接口为基本值，消耗功率0.3W，记忆卡为附加值，消耗功率为0.1W，内存为1.0W，则其附加功能功耗因子之和为0.3+0.1+1.0=1.4W，而其实际测量该打印机睡眠状态有功功率为3.4W,则该喷墨打印机睡眠状态有功功率为3.4W-1.4W=2.0W。
附加功能功耗因子消耗功率水平（W）如何确定：
a、附加功能功耗因子消耗功率结果值分为两种取值：
●基本值：
成像设备在睡眠状态时仍能提供基本功能，附加功能功耗因子消耗功率结果为所对应的基本值取值。
●附加值：
成像设备在睡眠状态时不能提供基本功能，附加功能功耗因子消耗功率结果为所对应的附加值取值。
实例：
1个喷墨打印机具有USB2.0接口和1GB的内存，该USB接口是喷墨打印
机的唯一接口，当打印机进入睡眠状态后,其CPU会将内存功能关闭，内存也为附加功能功耗因子，则其能源消耗的功率结果应为附加值取值（1.0W）;而USB接口功能则不能关闭，因为打印机还须通过该接口接收计算机随时传送的数据信息或者将该打印机唤醒，所以打印机还需提供该接口基本功能，则该USB接口也为附加功能功耗因子，则其能源消耗功率结果为其所对应的基本值取值（0.5W）。
b、附加功能功耗因子能源消耗的功率结果值选取应注意：
●只有附加功能为接口时，附加功能功耗因子的能源消耗的功率结果值可能为所对应的
基本值，除接口外的所有附加功能功耗因子的能源消耗的功率结果值均为所对应的附加值。
●附加功能功耗因子之和最多只能包括3个基本值。
实例：
如果一个喷墨式多功能一体机具有1个USB1.1接口、1个IEEE1284（LPT
并口）、1个1GB的以太网接口、1个闪存卡接口，一共有4个接口。
可以任意选择其中3个接口（附加功能功耗因子）能源消耗功率结果值对应于附加功能功耗因子的基本值取值，剩下的1个接口（附加功能功耗因子）能源消耗功率结果值对应于附加功能功耗因子的附加值取值。
注:
属于相同附加功能的附加功能功耗因子（附加功能为接口），其所对应的基本值比附加值的功率值高，基本值选择越多，附加功能的功耗因子之和则越大，而成像设备睡眠状态的有功功率值则越低。
所以才会限制选择基本值的个数。
●提供多个附加功能的单一接口应根据其基本功能选择使用一种附加功能功耗因子。
实例1：
如果一个喷墨式打印机的的USB接口在生产厂家提供的说明书中被介绍
当作照相机接口使用，则该接口应根据其基本功能选择照相机接口类别的附加功能功耗因子，而不应该选择USB1.1接口或USB2.0接口类别的附加功能功耗因子。
实例2：
如果一个针式打印机的USB接口可以同时被用作连接USB1.1接口和
USB2.0接口，只能被视为单一的附加功能的功耗因子。
c、成像设备附加功能功耗因子表在《具备能源之星资格的成像设备的认证项目要求目录（1.0版和1.1版）》和国家标准《打印机、传真机能效限定值及能效等级》中均有涉及，本文就不再罗列了。
②关闭状态功率=关闭状态耗电量÷关闭状态的测试时间
③进入睡眠状态的预设延迟时间：
无公式。
只记录成像设备完成工作任务后至进入睡
眠状态（最低耗电量的睡眠状态）为止的时间。
⑷测试方法中有关测试参数及测试要求的规定：
①成像设备设置：
成像设备速度、节能模式、进入节能状态的预设时间等主要参数
应保持出厂设置，成像设备应按照单面单色打印模式进行测试。
注：
如果成像产品只具有彩色模式，应选用彩色模式进行测试。
②只能将成像设备的基本机体（包括已确认的企业成像设备的标准配置）进行测试，
不能包括选购件的测试。
可由用户关闭的除湿功能和外接输出开关测试时应关闭。
③测试时应选用重量为60～80g/m2复印纸，针式打印机可使用企业指定的纸张。
④测试版的选择：
新增国家标准《打印机、传真机能效限定值及能效等级》中规定为
（ISO/IEC10561,199
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