Jak se měří energetická náročnost TV? Dá se věřit energetickým štítkům?

Předpisový rámec EU o tzv. ekodesignu, který se podle dodnes platné výchozí směrnice z roku 2009 neustále zpřesňuje a upravuje dalšími nařízeními, se zabývá desítkami kategorií průmyslových výrobků.  Z pohledu televizních přijímačů nás však zajímají pouze předpisy týkající se elektronických displejů obecně a zejména pak televizních přijímačů. Poslední zpřísnění podmínek, ohlášené v roce 2019, začne platit od 1. března tohoto roku, jak jsme uvedli v našem článku

Prodejci: nabídku 8K TV omezovat nebudeme EU letos zakáže energeticky náročné TV

U nás se při nákupu nového zařízení řídí energetickými štítky dokonce 84 % obyvatel, jak vyplynulo z Eurobarometru z května 2019. Nové energetické štítky s třídami A až G začaly postupně platit od března 2021. Pro naše čtenáře jsme vysvětlení energetických štítků, obvyklé energetické třídy, povinnosti obchodníků ohledně jejich zobrazování a získání dalších informací z evropské databáze ERPEL pomocí QR kódu, uvedli v článku

Kolik energie “propálí“ váš televizor? Jak rozumět energetickému štítku?

Popsali jsme také některé nejasnosti ohledně dvou údajů o spotřebě na štítku, a to jak pro běžný standardní dynamický rozsah (SDR), tak i pro vysoký dynamický rozsah (HDR). V článku jsme zmínili, že různá zobrazení tříd energetické účinnosti pro různé módy provozu v HDR a SDR jsou zpochybňovány samotnými nařízeními (možnost úpravy do konce minulého roku). K nim však nedošlo, a tak jsme se zaměřili podrobněji na metodiku výpočtů a měření podle příslušných ustanovení platných nařízení, jakož i změn, ke kterým dojde od 1. března 2023.

Výpočet a třídy energetické účinnosti podle indexu EEI

Jedním z platných nařízení ohledně označování elektronických displejů štítky je Nařízení komise (EU) 2019/2013, které uvádí v příloze II výpočtový vzorec pro index energetické účinnosti: 

Přitom P_measured znamená naměřený výkon ve watech a A představuje plochu obrazovky v dm² a parametr corr je na hodnotě nula s výjimkou digitálních informačních displejů.

Zde jsou také definovány jednotlivé třídy energetické účinnosti v Příloze II takto:

Další platné Nařízení komise (EU) 2019/2021, které stanoví požadavky na ekodesign pro elektronické displeje podle základní Směrnice 2009/125/EC, uvádí ten samý výpočtový vzorec pro mezní hodnoty indexu energetické účinnosti v Příloze II ve tvaru:

Povšimněte si různých konstantních hodnot ve vzorci, které logicky povedou k rozdílným výsledkům. Vzorec mezních hodnot je logicky podle hodnot v podílu přísnější než hodnoty štítkové. To by dokonce mohlo vést k zařazení do jiné třídy jak v případě přijímače s 50“ displejem a změřeným příkonem P_mes 57 W jednou k zařazení do třídy „E“ při EEI 0,73 a na štítku do třídy F při EEI_label do třídy „F“.

Rozdíl je rovněž v definici korekčního parametru corr.  Podle „Štítkového nařízení…/2013“ je „0“ s výjimkou digitálních informačních displejů, zatímco v „Nařízení o ekodesignu …/2021“ je definován hodnotou „10“ pro displeje OLED (světlo vyzařující organické diody), u nichž se ale neuplatní tolerance pro automatické řízení jasu (ABC). To ale platí pouze do konce února 2023. Tím dochází u těchto displejů logicky ze zhoršení závazného indexu EEI, což představuje zhoršení EEI někdy až o více jak 10 %. Do tohoto data měly OLED televizory s organickými světlo vyzařujícími displeji vlastně výjimku, ale ta právě 1. březnem končí. Do problémů se tak mohou dostat zejména OLED televizory s vyšší úhlopříčkou, větší 4K televizory a zejména 8K televizory, jak jsme psali ve výše uvedeném článku, byť bez vlivu na přijímače, které byly již uvedeny na trh.

Mezní a referenční hodnoty energetické účinnosti

Zmíněné Nařízení (EU) 2019/2021 kromě vzorců uvádí podrobně hodnoty, které musí dosáhnout zařízení v provozním, pohotovostním a při vypnutém stavu podle rozlišení displeje.

Jedná se zde o mezní maximální hodnoty EEI, ze kterých plyne zpřísnění právě od letošního března pro UHD přijímače 4K a zavedení limitu pro UHD přijímače 8K, které dříve limity neměly. Vzhledem k tomu, že někteří výrobci s těmito hodnotami nepočítali, byť byly od roku 2019 známé, může to způsobit problémy s jejich uváděním na trh modelů roku 2023. Již dnes totiž většina Smart televizorů na trhu je stále v energeticky nejhorší třídě G.

Elektronické displeje musí nabízet vypnutý stav, pohotovostní režim nebo pohotovostní režim při připojení na komunikační síť nebo jiné režimy (nazývané také WoL- Wake on Line), u nichž nejsou překročeny platné požadavky na příkon v pohotovostním režimu. Mezní hodnoty příkonu v různých režimech a stavech jsou uvedené v tabulce:

Pozn.: Funkci HiNA má v podstatě chytrý televizor s bezdrátovým přístupovým bodem sítě (WIFI – zavedený v Návrhu ETSI EN 303 423 V1.1.8, o měření spotřeby síťových zařízení v režimu standby).

Jak vidno pohotovostní režim při připojení chytrého televizoru na datovou síť má poměrně vysoký příkon, což prostým výpočtem dá až 70 kWh za rok, a to už je při dnešních cenách nezanedbatelné. Proto pohotovostní režim při připojení na síť má být podle Nařízení 2019/2021 v „normální konfiguraci“ televizního přijímače připojeného na síť deaktivován. Jestliže je pohotovostní režim při připojení na síť nutný pro zvolenou funkci s dálkovou aktivací, konečný uživatel musí být vyzván k potvrzení jeho aktivace a musí mít možnost jej deaktivovat. Je však otázkou, zda to je tak u všech televizorů a jejich operačních systémů.

Níže jsou uvedeny referenční (benchmarkové) hodnoty, které bylo možno dosáhnout v době vstupu Nařízení 2019/2021 v platnost při použití nejlepších dostupných technologií na trhu z hlediska environmentálních aspektů, které byly považovány za významné a jsou kvantifikovatelné.

Něco o podmínkách měření

Metody měření a souvisejících výpočtů jsou podrobně popsány v Příloze III Nařízení (EU)2019/2021 s tím, že pokud neexistují příslušné harmonizované normy, použijí se prozatímní zkušební metody podle Přílohy IIIa.  Index energetické účinnosti EEI je, kromě velikosti obrazovky, závislý na změřeném příkonu a vypočítává se z naměřené spotřeby energie displeje při zobrazování sekvencí videa se standardním (SDR) a/nebo vysokým (HDR) dynamickým rozsahem.

Před měřením příkonu P_measured je ale nejdříve nutno nastavit hodnoty nejvyššího stupně jasu bílého obrazu, který má na spotřebu podstatný vliv. Nastavení pro zjištění nejvyššího stupně jasu bílého obrazu se provádí v konfiguraci pro dle následujícího obrázku:

Fyzické nastavení displeje a zdroje okolního osvětlení

Pro všechna měření nejvyššího stupně jasu bílého obrazu nelze použít žádné stávající normy a použije se nová varianta dynamického testovacího obrazce „rámeček a obrys“ („box and outline“) poskytující dynamický formát s barvou. Sada těchto variantních dynamických testovacích obrazců, se nachází v knihovně CIRCABC v podsložkách označených SD, HD a UHD. Každá podsložka obsahuje osm dynamických testovacích obrazců nejvyššího stupně bílého jasu. Rozlišení lze zvolit podle nativního rozlišení a kompatibility signálu testovaného kusu. Po vyhodnocení těchto sekvencí se stanoví nejvyšší jas, při kterém dochází k nejvyšší spotřebě za různých podmínek okolního osvětlení v případě automatického řízení jasu (ABC). Zjednodušeně, při vypnutém ABC musí být jas televizoru nastaven alespoň na 65 % maximální hodnoty daného televizoru.

Při splnění dalších podmínek pro displeje s ABC, jako je definovaná hodnota okolního osvětlení, se pro účely štítkového EEI od změřené hodnoty P_measured může odečíst 10 %, jak uvádí Nařízení 2019/2013 o štítkách. To vysvětluje rozpor mezi dvěma výpočtovými rovnicemi, který jsme zmínili výše.

Pro měření příkonu ve standardním dynamickém rozsahu (SDR) a za normálního zapnutého stavu se jako video signál se použije desetiminutová video sekvence v HD/SDR, která je ke stažení na stránkách CIRCABC EU „Dynamic Video Power.mp4“. Měření příkonu P_measured je pak průměrná hodnota naměřená při desetiminutové sekvenci dynamického testování s vypnutou funkcí ABC. Zde je nutno poznamenat, že uvedený soubor se používá i pro ostatní vyšší rozlišení displejů. Zvýšení úrovně z HD na vyšší rozlišení (upscaling) musí provádět testovaný televizor, pro 4K a 8K nejsou k dispozici příslušné nativní testovací sekvence.

Při měření příkonu ve vysokém dynamickém rozsahu (HDR) předpis uvádí, aby bylo přepnutí testovaného kusu na režim displeje HDR potvrzeno v nabídce nastavení obrazu před zaznamenáním údajů o příkonu. K měření při vysokém dynamickému rozsahu HDR stojí v souladu s textem příslušného nařízení za zmínku, že dosud nebyla zveřejněna žádná stávající příslušná norma, ale použijí se definované sekvence, které jsou opět ke stažení na CIRCABC. Soubory mají název: „HDR_HLG_Power-FTP-DIRECT_DOWNLOAD“ a soubor „HDR_HDR10_Power-FTP-DIRECT_DOWNLOAD“. Soubory si můžete přehrát, ale jen na zařízení (např. na notebooku), které je vybaveno funkcí HDR, a je nutno počítat s vyšším odběrem energie.

Pro účely výpočtu třídy energetické účinnosti HDR na štítku HDR a deklarovaného příkonu uvedeného na štítku HDR se integrované měření příkonu pro jednotlivé sekvence sečte a vydělí dvěma. Pokud testovaný kus nelze otestovat v jednom z těchto formátů HDR, musí to být zaznamenáno a deklarovaný příkon musí být změřený pro formát HDR, který je podporován na příklad pro Dolby Vision.

Jak je to tedy s dvojími hodnotami EEI pro SDR / HDR?

Z předchozích řádků jasně vyplývá tlak na výrobce stále snižovat spotřebu jejich výrobků. Od března by se neměl dostat na trh TV přijímač s indexem energetické účinnosti nad mezní hodnotou 0,9. Dá se předpokládat, když dochází ke zpřísnění požadavků na OLED displeje, že důsledkem bude průběžná náhrada mikroLED displeji, jejichž hlavní předností je velmi nízká spotřeba, vysoký jas a rozlišení. (podrobněji o displejích tady).

V případě 4K UHD televizoru o úhlopříčce 58“ by jeho deklarovaný příkon (ve tříde G) neměl být vyšší než 95 W. Ale platí to i pro televizory s HDR? Dnes je totiž naprostá většina z existujících výrobků touto funkcí vybavena a spotřeba s režimem HDR je u udávána až téměř dvojnásobná, v každém případě i nad dnes platné nižší mezní hodnoty. Pokud výjimečně je televizor s nízkou spotřebou ve třídě E (převážně s operačním systémem Android), tak udávaná spotřeba v HDR už vychází nad mezní hodnoty třídy G. Bude zajímavé sledovat, jak se s tím výrobci a dovozci vypořádají.

Poměrně kuriózní situaci jsme objevili na e-shopu ALZA, který má výborně zpracované vyhledávání i podle tříd na štítkách, u televizí SMART Android firmy Philips. Většina televizorů tohoto výrobce z loňského roku (48OLED807, 55OLED936, 65OLED935, 65OLED936, 77OLED937) má spotřebu v režimu HDR nižší než při standardním rozlišení, někdy dokonce dochází i k rozdílu v zařazení do třídy, kdy HDR uvádí třídu F a SDR režim třídu G. Navíc prodejce uvádí, že nemá k dispozici další technickou dokumentaci a ani návod k použití. V zásadě tu samou vadu – nižší spotřebu v režimu HDR než v SDR – mají i dosud nedostupné televizory řady 707 o nichž jsme psali

Philips OLED bude již od 22.990 Kč Parametry a foto nejlevnější TV bez podsvícení

Zařazení v třídě F u nejlevnější 48“ přístroje je možné za předpokladu, že je, jak uvedeno výše, použit korekční faktor corr =10 u panelů OLED, což ale po březnu bude u nových modelů nepoužitelné. I tak, pokud by bylo správně provedeno měření s předepsanými sekvencemi HDR, nemůže být příkon nižší než při standardním dynamickém rozsahu.

Kde se stala chyba?

Kromě specifických postupů při měření, které byly zmíněny výše, je ve složitých Nařízení EU uvedena i řada evropských harmonizovaných norem EN případně EN IEC, popisujících testovací standardy. Vzhledem k tomu , že výrobce TP Vision, který je pobočkou čínského TPV, vlastněného z 38% státním koncernem CEC (China Electronics Corporetion), pravděpodobně má své testovací laboratoře v Honk Kongu, nemusí být všechny postupy prováděny v souladu se složitými evropskými předpisy.

Vysvětlení se objeví po sejmutí QR kódu ze štítku a vstupu do databáze ERPEL, kde hned v úvodu stojí, že dodavatel tohoto zařízení dosud neukončil verifikační proces s dovětkem, že Evropská komise neověřuje kvalitu zařízení, což je plně v kompetenci národních dohledových orgánů.

Kdo je tím pověřeným orgánem u nás? Bude to zřejmě Státní energetická inspekce, která má základní informace o energetických štítcích na svých webových stránkách. Její dohled však bude patrně omezen na administrativní záležitosti dodržování příslušných nařízení u dodavatelů, tj. splnění jejich povinností uvést při vstupu výrobků na trh technické parametry do databáze ERPEL.

To je v tomto případě splněno, alespoň zčásti. Dokud nejsou údaje zadány do databáze výrobků, zpřístupní dodavatel do deseti dnů od obdržení žádosti od orgánů dozoru nad trhem nebo Komise technickou dokumentaci v elektronické podobě pro účely kontroly (čl.4 Nařízení (EU) 2017/1369, kterým se stanoví rámec pro označování štítky). Je tím orgánem dozoru SEI i v případě, že technické údaje obsažené na štítku výrobce/dodavatele jsou očividně vadné? To by měla zjistit a závazně změřit pověřená (akreditovaná) laboratoř s dostatečnými zkušenostmi z daného oboru.

Abyste mohli údajům na štítku věřit a spolehnout se, že odpovídají skutečnosti, pokusíme se pátrat dál a najít chybu.

Úvodní obrázek: Václav Udatný, koláž jasové sekvence „L60PeakLumMotionSD50i“ a energetického štítku

Všechny tabulky, obrázky a vzorce v textu jsou převzaty z citovaných dokumentů EU zejména:

NAŘÍZENÍ KOMISE (EU) 2019/2021 ze dne 1. října 2019, kterým se stanoví požadavky na ekodesign elektronických displejů podle směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/125/ES

NAŘÍZENÍ KOMISE V PŘENESENÉ PRAVOMOCI (EU) 2019/2013 ze dne 11. března 2019, kterým se doplňuje nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) 2017/1369, pokud jde o označování elektronických displejů energetickými štítky,