關(guān)于(EU) No 327/2011歐盟指令的分析探討

陳錦新 胡雅潔

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

關(guān)于(EU) No 327/2011歐盟指令的分析探討

陳錦新 胡雅潔

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

本文翻譯并解讀了(EU) No 327/2011歐盟指令的要求、適用范圍、計算公式，并結(jié)合ISO 5801及GB/T 1236介紹了風機能效的測試方法及其對應(yīng)的計算方法，供設(shè)計人員和認證檢測人員參考。

歐盟指令；適用范圍；計算方法；測試方法

風機是空調(diào)及其他家電產(chǎn)品的重要零部件，也可以單獨組裝成如風扇、通風機等產(chǎn)品，可以說風機在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等方面的應(yīng)用越來越多。據(jù)歐盟統(tǒng)計，由電輸入功率為125W至500kW的電機所驅(qū)動的風機占據(jù)了絕大部分的比例，其總耗電量為每年344TWh，按此趨勢發(fā)展下去，在2020年將達到560TWh。到2020年通過設(shè)計來減少潛在的能源消耗，為每年34TWh，這相當于16Mt的CO2排放物。因此，由電輸入功率為125W至500kW的電機所驅(qū)動的風機，其生態(tài)設(shè)計要求必須建立起來。

1 歐盟指令要求

根據(jù) (EU) No 327/2011歐盟指令，2015年1月1日起，由輸入功率為125W～500kW的電機所驅(qū)動的風機要滿足表1的能效要求。

1.1 不適用此要求的產(chǎn)品里的風機

（1）此產(chǎn)品是由不大于3kW獨立電機驅(qū)動的風機安裝在通軸上，用于驅(qū)動主要功能。

（2）最大輸入功率不大于3kW的洗衣機或洗衣產(chǎn)品。

（3）最大輸入功率小于280W的抽風排氣所用風機。

1.2 不適用此要求的風機

（1）專門設(shè)計用于歐洲委員會94/9/EC所規(guī)定的潛在爆炸性氣體的風機。

（2）只在緊急情況短暫使用的風機，這些需要滿足89/106/EC所規(guī)定的防火安全要求。

（3）專門設(shè)計用于：

（a）氣溫超過100度；如果電機置于氣流之外且周圍介質(zhì)溫度超過65度。

（b）年平均氣溫低于-40度。如果電機置于氣流之外且周圍介質(zhì)溫度低于-40度。

（c）供電電壓大于10 0 0VAC或大于1500VDC。

（d）在有毒性，或高腐蝕性，或易燃環(huán)境，或有研磨材料的環(huán)境里。

（4）2015年1月1日前投放市場的風機，替換2013年1月1日前投放市場的整合在產(chǎn)品中的同一風機。除了屬于(a)、(b)、(c)范疇內(nèi)的風機，這類風機為專用目的而設(shè)計，這時必須用包裝、產(chǎn)品信息、技術(shù)規(guī)格書應(yīng)有清晰指示。

另外，在指令的背景概述里的第5條和第12條也有關(guān)于適用范圍的描述。其中第5條規(guī)定了集合在其他產(chǎn)品上的而非單獨投放市場的風機，只要其電輸入功率達到125W至500kW的，都要滿足(EU) No 327/2011歐盟指令的要求。而第12條規(guī)定了冷卻小風機不在此要求范圍內(nèi)，即使其電輸入功率達到了125W。

2 計算方法

根據(jù) (EU) No 327/2011歐盟指令，風機能效的科學(xué)計算方法是氣體能量與電機輸入功率之比，這里風機氣體能量是指氣體體積流率與風機前后壓差的乘積。這壓力可能是靜壓或是全壓，全壓是指靜態(tài)與動態(tài)壓力之和，動態(tài)壓力是根據(jù)測量方法和能效類別來確定的，具體見表2。

風機空氣功率PU(S)(kW)是根據(jù)供應(yīng)商選擇的測量類別方法來計算的。如下所示：

（1）根據(jù)測試類別A來測量時，風機的靜空氣功率PUS通過PUS=q*PSfKPs；

（2）根據(jù)測試類別B來測量時，風機的空氣功率PUS通過PUS=q*PfKp；

（3）根據(jù)測試類別C來測量時，風機的靜空氣功率PUS通過PUS=q*PSfKPs；

（4）根據(jù)測試類別D來測量時，風機的空氣功率PUS通過PUS=q*PfKp。

式中：Kp是靜空氣功率的壓縮系數(shù)；

Kps是全壓空氣功率的壓縮系數(shù)；

q是進口風量；

Pf是風機全壓；

Psf是風機靜壓。

3 測試方法

3.1 概述

從上述的計算方法中，可以看出，最主要是測量出風機最佳能效時的電機輸入功率、風量、壓力。中間變量如電機軸功率等，可根據(jù)需要進行測試（測出軸功率可算出風葉效率）。需要說明的是，上述測量數(shù)據(jù)都是要在標準大氣壓、標準溫度、標準濕度下測量而得的，因此，在測試時必須把對應(yīng)的氣壓、溫度、濕度、空氣密度測量出來，再對應(yīng)所測的風量、壓力換算為標準工況下的測量數(shù)據(jù)。

注：按IEC 60068-1中5.3規(guī)定的標準大氣條件如下：溫度15℃～35℃；相對溫度25%～75%；氣壓86kPa～106kPa。

3.2 測試裝置及方法

3.2.1 測試裝置選擇

根據(jù)實際使用情況，可在以下4種測試類別中選擇類似的測試裝置。

——測試類別A（“Measurement category A”）指具有自由進口和自由出口的測試方法。

——測試類別B（“Measurement category B”）指具有自由進口和管道出口的測試方法。

——測試類別C（“Measurement category C”）指具有管道進口和自由出口的測試方法。

——測試類別D（“Measurement category D”）指具有管道進口和管道出口的測試方法。

各種測試類別示意圖如圖1所示。測試方法則按ISO 5801，對應(yīng)的國標為GB/T 1236。鑒于篇幅原因，不對各種方法進行詳細說明，只以測試類別A為例。

對于A型裝置，有兩種通用試驗風室裝置。

（1）進口側(cè)試驗風室裝置；

（2）出口側(cè)試驗風室裝置。

其中，在進口風室裝置的情況下，共有11種控制和測量流量的方法，詳見GB/T 1236中的21～27，各種方法的裝置圖見GB/T 1236中的圖70。

在出口側(cè)試驗室裝置的情況下，共有兩種方法，如圖2所示。

3.2.2 測試數(shù)據(jù)計算

（1）通風機壓力的計算

（a）通風機出口壓力

馬赫數(shù)Ma2和溫度Θ2按GB/T 1236中14.4.3.1和圖五確定，F(xiàn)M2按GB/T 1236中的14.5.1確定后，則：ηe是總效率。

表1 第二階段2015年1月1日后風機最低能效設(shè)計要求

表2 歐盟風機能效指令的效率計算公式

PU(S）是指當風機處于其最佳能效點時，所測得的風機氣體能量，根據(jù)3.3來確定。

Pe是指當風機處于其最佳能效點時，所測得的電機末端輸入功率。

Ped是指當風機處于其最佳能效點時，所測得的變速驅(qū)動末端的輸入功率。

Cc是指負載補償因數(shù)，如下：

——當電機帶變速驅(qū)動且Ped≥5kW時，Cc=1.04；

——當電機帶變速驅(qū)動且Ped＜5kW時，Cc=-0.03ln(Ped）+1.088。

ηr是風機葉輪效率，根據(jù)PU(S）/Pa計算出來。其中：Pa是葉輪處于最佳效率點時的風機軸功率。

ηm是無論任何時候都符合(EC）NO 640/2009規(guī)則要求的電機名義效率。如果電機不在(EC）NO 640/2009規(guī)則的范圍內(nèi)，或如果電機不提供默認值，可通過下值來選取：

——如果推薦電機輸入功率Pe是≥0.75kW，

ηm=0.000278*(X3）-0.019247*(X2）+0.104395*X+0.809761，式中，X=lg(Pe），Pe的定義見3.1(a）。

——如果推薦電機輸入功率Pe是＜0.75kW，

ηm=0.1462*ln(Pe）+0.8381，Pe的定義見3.1(a），這里由風機制造廠家給出推薦值的電輸入功率Pe應(yīng)使風機可以達到其最佳能效點，同時應(yīng)考慮傳輸系統(tǒng)中的適當損耗。

ηT是驅(qū)動裝置的效率，選取以下默認值：

——如果是直接驅(qū)動時，ηT=1.0；

——如果傳輸系統(tǒng)是如1(9）所定義的低效率驅(qū)動系統(tǒng)，且

——Pa≥5kW，ηT=0.96，或

——1kW＜Pa≤5kW，ηT=0.0175* Pa+0.8725，或

——Pa＜1kW，ηT =0.89。

——如果傳輸系統(tǒng)是如1(10）所定義的高效率驅(qū)動系統(tǒng)，且

——Pa≥5kW，ηT=0.98，或

——1kW＜Pa≤5kW，ηT=0.01* Pa+0.93，或

——Pa＜1kW，ηT=0.94。

Cm是相同部件的修正因數(shù)，為0.9。

（b）通風機進口壓力

（c）通風機壓力

通風機靜壓PsFA和通風機壓力PFA按下列表達式給出：

（2）容積流量的計算

在試驗條件下，容積流量按下列表達式確定：

（3）通風機空氣功率的計算

（a）通風機單位質(zhì)量功和通風機空氣功率

按照GB/T 1236中14.8.1的規(guī)定，通風機單位質(zhì)量靜功和通風機單位質(zhì)量功按下列表達式求得：

通風機靜空氣功率和通風機空氣功率按下式求得：

（b）通風機空氣功率和壓縮性修正系數(shù)的計算。按14.8.2的規(guī)定，得：

圖1 測試裝置

壓縮性修正系數(shù)kp和kps可按兩種等效的方法確定(見GB/T 1236中14.8.2.1)。

第一種方法：

（4）效率的計算

按照14.8.1，效率由下列表達式給出：

4 結(jié)束語

通過對歐盟指令的翻譯、解讀，讓大家全面了解歐盟指令中關(guān)于風機的要求及其適用范圍、效率計算方法；結(jié)合ISO 5801及GB/T 1236，介紹了用標準化風道測試風機能效的方法及其對應(yīng)的計算方法。

Analyzed and discuss of (EU) No 327/2011 directive

CHEN Jinxin HU Yajie
(GREE Electric Appliance Incorporate of Zhuhai Zhuhai 519070)

This paper translation and interpretation the requirement, application scope, calculation of the (EU) No 327/2011 directive. And combined with ISO 5801 and GB/T 1236, this paper introduces the test method of fan efficiency and its corresponding calculation method, for the designer and certification conner reference.

Euro directive； Application scope； Calculation； Test method

圖2 A型試驗裝置(出口側(cè)試驗風室)

附表：各公式中的符號定義