IEC 60879舒適風(fēng)扇和調(diào)速器的性能測(cè)試方法新舊版標(biāo)準(zhǔn)差異簡(jiǎn)介

陳啟彩 陳燦坤 岳泓宇

（威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司 廣州 510663）

引言

IEC 60879電風(fēng)扇性能標(biāo)準(zhǔn)第一版1986年發(fā)布以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了30多年，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，標(biāo)準(zhǔn)已不能適應(yīng)新產(chǎn)品發(fā)展，同時(shí)在實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)風(fēng)量測(cè)量值的重現(xiàn)性有待進(jìn)一步提高。

幾年前筆者參與IEC 60879新版標(biāo)準(zhǔn)修訂工作，了解到經(jīng)過(guò)委員會(huì)草案CD（Committee Draft）、委員會(huì)投票草案CDV（Committee Draft for Vote）和最終國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案FDIS（Final Draft International Standard）等流程，IEC 60879:2019標(biāo)準(zhǔn)[1]于2019年5月發(fā)布，取消并替代了IEC 60879:1986版本[2]。

本次IEC 60879:2019標(biāo)準(zhǔn)換版主要內(nèi)容體現(xiàn)在更新不同類型風(fēng)扇定義，解決傳統(tǒng)風(fēng)扇風(fēng)量測(cè)試中可重現(xiàn)性不高的問(wèn)題，同時(shí)填補(bǔ)原標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法測(cè)量無(wú)葉風(fēng)扇、柱式扇等新類型風(fēng)扇風(fēng)量的空白，為評(píng)價(jià)電風(fēng)扇性能提供更客觀的、可操作的測(cè)試方法。

1 新舊版標(biāo)準(zhǔn)主要差異

1.1 標(biāo)準(zhǔn)名稱差異

新版標(biāo)準(zhǔn)名稱為：Comfort fans and regulators for household and purposes-Methods for measuring performance（家用和類似用途舒適風(fēng)扇和調(diào)速器的性能測(cè)試方法），代替了舊版標(biāo)準(zhǔn)的名稱：Performance and construction of electric circulating fans and regulars（電風(fēng)扇和調(diào)速器的性能測(cè)試方法和結(jié)構(gòu)要求）。

標(biāo)準(zhǔn)名稱變更，與風(fēng)扇的命名更貼切，明確了新版標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定的性能測(cè)試方法，并不規(guī)定指標(biāo)參數(shù)的限值和結(jié)構(gòu)要求，與IEC性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)體系保持一致。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)范圍差異

新版標(biāo)準(zhǔn)范圍新增加了無(wú)葉風(fēng)扇、柱式扇、轉(zhuǎn)頁(yè)扇、壁扇等新類型的風(fēng)扇，并規(guī)定了風(fēng)扇的功率必須小于125 W。

1.3 術(shù)語(yǔ)和定義的差異

新版標(biāo)準(zhǔn)增加了舒適風(fēng)扇、傳統(tǒng)風(fēng)扇、柱式扇 、無(wú)葉風(fēng)扇、壁扇、轉(zhuǎn)頁(yè)扇等風(fēng)扇類型的定義，對(duì)風(fēng)扇按產(chǎn)品的特點(diǎn)重新分類，進(jìn)一步細(xì)分了風(fēng)扇的類型，便于產(chǎn)品性能的測(cè)量，新增的定義詳見表1。

表1 新版標(biāo)準(zhǔn)增加術(shù)語(yǔ)和定義

1.4 傳統(tǒng)風(fēng)扇風(fēng)量測(cè)試方法的差異

1）風(fēng)量測(cè)試由2個(gè)風(fēng)速表變?yōu)?個(gè)風(fēng)速表

新版標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)試過(guò)程上，有一處非常重要的變化：采用4個(gè)風(fēng)速表采集風(fēng)速數(shù)據(jù)，即測(cè)試平面由原來(lái)2個(gè)水平風(fēng)速表的基礎(chǔ)上在垂直方向增加2個(gè)風(fēng)速表，4個(gè)集樣點(diǎn)數(shù)據(jù)代表同一圓環(huán)上的風(fēng)速。測(cè)試示意圖和實(shí)物如圖1。

圖1 4個(gè)風(fēng)速表測(cè)試風(fēng)量

試驗(yàn)時(shí)，風(fēng)速表從距離測(cè)試平面中心位置20 mm左右/上下共計(jì)4點(diǎn)處開始測(cè)量，以每40 mm增量沿著水平垂直逐點(diǎn)向4個(gè)方向移動(dòng)，直到測(cè)得平均風(fēng)速低于24 m/min時(shí)停止測(cè)試。

原來(lái)的2個(gè)風(fēng)速表改為4個(gè)風(fēng)速表，提高了臺(tái)扇、壁扇、臺(tái)地扇、落地扇、頂扇和轉(zhuǎn)頁(yè)扇的風(fēng)量測(cè)試的可重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)地減少了風(fēng)量的偏差。

2）4.5 m測(cè)試房間和6 m測(cè)試房間的差異

新舊版標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試房間的要求，見表2。

由表2可見，新版標(biāo)準(zhǔn)房間的尺寸：長(zhǎng)×寬×高是選擇4 500 mm×4 500 mm×3 000 mm還是6 000 mm×4 500 mm×3 000 mm，取決于扇葉的直徑。扇葉越大，電風(fēng)扇吹出來(lái)的風(fēng)量也越大，如果在較大的房間測(cè)試，風(fēng)速表受到墻壁回風(fēng)等影響越小，測(cè)得風(fēng)量結(jié)果越準(zhǔn)確。反之，如果不區(qū)分被測(cè)電風(fēng)扇的風(fēng)量，一概用“小測(cè)試房間”，則在測(cè)試較大風(fēng)量的電風(fēng)扇時(shí)，風(fēng)速表受到墻壁回風(fēng)影響較大，測(cè)得風(fēng)量結(jié)果就不夠準(zhǔn)確。

表2 新舊版標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試房間要求對(duì)比

1.5 增加無(wú)葉風(fēng)扇風(fēng)量的測(cè)試方法

早期的電風(fēng)扇以機(jī)械式臺(tái)扇、落地扇為主，產(chǎn)品形式單一，品種也不多。近年由于市場(chǎng)需求的增加和產(chǎn)品技術(shù)水平的不斷提高，電風(fēng)扇開始進(jìn)入高速發(fā)展期，出現(xiàn)了許多新產(chǎn)品和新功能。例如，無(wú)葉風(fēng)扇沒有傳統(tǒng)風(fēng)扇的“扇葉”，而是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)隱藏在器具內(nèi)的葉輪，使空氣加壓并從縫隙中噴出的風(fēng)扇。由于出風(fēng)原理不同，風(fēng)場(chǎng)分布很大不同，導(dǎo)致依據(jù)舊版標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試風(fēng)量時(shí)，測(cè)試方法明顯不適用于新產(chǎn)品。新版標(biāo)準(zhǔn)提出了無(wú)葉風(fēng)扇的風(fēng)量測(cè)試方法，填補(bǔ)了無(wú)葉風(fēng)扇性能測(cè)試的空白。

無(wú)葉風(fēng)扇的測(cè)試原理是將總輸出風(fēng)量看成是物無(wú)數(shù)個(gè)正方形40 mm×40 mm，每個(gè)風(fēng)速表在正方形的中心點(diǎn)測(cè)得風(fēng)速代表的該正方形的風(fēng)速，如圖2所示。每個(gè)單獨(dú)風(fēng)速乘以每個(gè)正方形面積的總和即為無(wú)葉風(fēng)扇的總的輸出風(fēng)量，見公式（1）。

式中：

Q—通過(guò)正方形的風(fēng)量，單位為立方米每分（m3/min）；

Ui—每個(gè)風(fēng)速表的讀數(shù)，單位為米每分（m/min）；

A—正方形的面積，單位為平方米（m2）；

N—風(fēng)速超過(guò)24 m/min的正方形的個(gè)數(shù)。

1.6 待機(jī)功率的測(cè)量

新版標(biāo)準(zhǔn)增加了電風(fēng)扇待機(jī)功率的測(cè)量項(xiàng)目，依據(jù)IEC 62301 Household electrical appliances-Measurement of standby power標(biāo)準(zhǔn)[3]測(cè)試。

2.新版標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法特性研究與數(shù)據(jù)分析

2.1 4個(gè)風(fēng)速表和2個(gè)風(fēng)速表的差異

試驗(yàn)選取常見的PP材質(zhì)扇葉和ABS材質(zhì)扇葉進(jìn)行驗(yàn)證，并在不同的測(cè)試房間（4.5 m和6 m）以及不同的環(huán)境溫度（20 ℃和30 ℃）下對(duì)同意樣品進(jìn)行了多次測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果見表3和表4。

由表3中數(shù)據(jù)可知，在4.5 m房間內(nèi)用4個(gè)風(fēng)速表采樣測(cè)試時(shí)，20 ℃環(huán)境下對(duì)同一樣品共進(jìn)行的12次測(cè)試中最大最小風(fēng)量的極差僅為3.05 m3/min，小于2個(gè)風(fēng)速表測(cè)試時(shí)的5.02 m3/min。30 ℃環(huán)境下12次測(cè)試中最大最小風(fēng)量的極差為3.77 m3/min，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2個(gè)風(fēng)速表測(cè)試時(shí)的7.24 m3/min。

表3 PP扇葉測(cè)試結(jié)果（規(guī)格：400 mm） 風(fēng)量單位：m3/min

由表4中數(shù)據(jù)可知，在4.5 m房間內(nèi)用4個(gè)風(fēng)速表采樣測(cè)試時(shí)，20 ℃環(huán)境下對(duì)同一樣品共進(jìn)行的12次測(cè)試中最大最小風(fēng)量的極差僅為2.43 m3/min,小于2個(gè)風(fēng)速表測(cè)試時(shí)的4.95 m3/min。30 ℃環(huán)境下12次測(cè)試中最大最小風(fēng)量的極差為1.88 m3/min，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2個(gè)風(fēng)速表測(cè)試時(shí)的6.64 m3/min。

表4 ABS扇葉測(cè)試結(jié)果（規(guī)格：400 mm） 風(fēng)量單位：m3/min

為了確認(rèn)不同規(guī)格風(fēng)扇2個(gè)風(fēng)速表和4個(gè)風(fēng)速表的差異性，對(duì)250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、450 mm分別進(jìn)行了驗(yàn)證。

對(duì)扇葉直徑為250 mm電風(fēng)扇進(jìn)行2個(gè)風(fēng)速表和4個(gè)風(fēng)速表測(cè)試，分別測(cè)試5次。測(cè)試結(jié)果顯示，2個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為2 %，4個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為1.4 %，如表5和圖3所示。

表5 250 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

圖3 250 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

對(duì)扇葉直徑為300 mm電風(fēng)扇進(jìn)行2個(gè)風(fēng)速表和4個(gè)風(fēng)速表測(cè)試，分別測(cè)試5次。測(cè)試結(jié)果顯示，2個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為3.7 %，4個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為0.9 %，如表6和圖4所示。

圖4 300 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

表6 300 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

對(duì)扇葉直徑為350 mm電風(fēng)扇進(jìn)行2個(gè)風(fēng)速表和4個(gè)風(fēng)速表測(cè)試，分別測(cè)試5次。測(cè)試結(jié)果顯示，2個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為8.0 %，4個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為5.7 %，如表7和圖5所示。

圖5 350 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

表7 350 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

對(duì)扇葉直徑為400 mm電風(fēng)扇進(jìn)行2個(gè)風(fēng)速表和4個(gè)風(fēng)速表測(cè)試，分別測(cè)試5次。測(cè)試結(jié)果顯示，2個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為7.5 %，4個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為6.1 %，如表8和圖6所示。

圖6 400 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

表8 400 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

對(duì)扇葉直徑為450 mm電風(fēng)扇進(jìn)行2個(gè)風(fēng)速表和4個(gè)風(fēng)速表測(cè)試，分別測(cè)試5次。測(cè)試結(jié)果顯示，2個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為4.6 %，4個(gè)風(fēng)速表風(fēng)量測(cè)試結(jié)果與平均值的最大偏差為1.0 %，如表9和圖7所示。

圖7 450 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

表9 450 mm電風(fēng)扇測(cè)試數(shù)據(jù)

從表5～9、圖3～7可知，在不同規(guī)格的風(fēng)扇2個(gè)風(fēng)速表和4個(gè)風(fēng)速表的風(fēng)量測(cè)試中，4個(gè)風(fēng)速表的風(fēng)量穩(wěn)定性均比2個(gè)風(fēng)速表的好，重復(fù)性更高，很好解決了不同實(shí)驗(yàn)室之間測(cè)試風(fēng)量差異較大，或者同一試驗(yàn)人員測(cè)試同一臺(tái)樣品，所用設(shè)備相同，但測(cè)試結(jié)果差異較大等問(wèn)題。

2.2 4.5 m測(cè)試房間和6 m測(cè)試房間的差異

在舊版標(biāo)準(zhǔn)中，落地扇產(chǎn)品不管扇葉直徑多少，都必須在房間尺寸長(zhǎng)×寬×高=6 000 mm×4 500 mm×3 000 mm進(jìn)行測(cè)試，而新版標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)扇葉直徑的大小選擇房間尺寸，扇葉直徑或等效扇葉直徑（無(wú)葉風(fēng)扇）小于或等于400 mm的電風(fēng)扇，房間的長(zhǎng)度為4 500 mm，扇葉直徑或等效扇葉直徑（無(wú)葉風(fēng)扇）大于400 mm的電風(fēng)扇，房間的長(zhǎng)度為6 000 mm；寬度：4 500 mm；高度：3 000 mm。為了驗(yàn)證房間長(zhǎng)4.5 m測(cè)試房間和長(zhǎng)6 m測(cè)試房間的差異，我們選取了400 mm的落地扇，分別在兩個(gè)房間下測(cè)試，觀測(cè)風(fēng)量測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性，測(cè)試結(jié)果如表10、表11所示。

表10 400 mm落地扇不同尺寸測(cè)試房間試驗(yàn)結(jié)果

由表10數(shù)據(jù)可知，在4.5m房間內(nèi)用2個(gè)風(fēng)速表采樣測(cè)試時(shí)，進(jìn)行的10次測(cè)試中最大最小風(fēng)量的極差為4.1 m3/min，小于4.5 m房間內(nèi)測(cè)試時(shí)的6.2 m3/min。

由表11中數(shù)據(jù)可知，在4.5m房間內(nèi)用2個(gè)風(fēng)速表采樣測(cè)試時(shí)，進(jìn)行的10次測(cè)試中最大最小風(fēng)量的極差為4.5 m3/min，小于4.5m房間內(nèi)測(cè)試時(shí)的6.5 m3/min。

結(jié)合表10、表11的數(shù)據(jù)可知，對(duì)于400 mm規(guī)格的風(fēng)扇而言，在4.5m房間內(nèi)的風(fēng)量測(cè)試結(jié)果重復(fù)性和穩(wěn)定性要好于6 m測(cè)試房間，且實(shí)際使用中，400 mm及以下規(guī)格的風(fēng)扇通常使用在4.5 m以下的空間內(nèi)，所以新版標(biāo)準(zhǔn)明確400 mm及以下規(guī)格的落地扇和臺(tái)扇等在4.5m以下的房間內(nèi)進(jìn)行風(fēng)量測(cè)試更科學(xué)、合理。

3 結(jié)論

IEC 60879:2019 Comfort fans and regulators for household and purposes-Methods for measuring performance（家用和類似用途舒適風(fēng)扇和調(diào)速器的性能測(cè)試方法）標(biāo)準(zhǔn)除了范圍增加無(wú)葉風(fēng)扇、塔扇的風(fēng)量測(cè)試方法外，最大的變化來(lái)自于傳統(tǒng)風(fēng)量由“2個(gè)風(fēng)速表”變?yōu)椤?個(gè)風(fēng)速表”。

通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)，新版標(biāo)準(zhǔn)很好的解決了無(wú)葉風(fēng)扇無(wú)法測(cè)量性能，傳統(tǒng)風(fēng)扇風(fēng)量測(cè)試，結(jié)果重現(xiàn)性不高、穩(wěn)定性不好等問(wèn)題。

對(duì)于電風(fēng)扇制造商來(lái)說(shuō)，除了考慮外觀和功能個(gè)性化，使用人性化（如藍(lán)牙遠(yuǎn)程遙控和輕觸式開停機(jī)）外，也要關(guān)注節(jié)能舒適（如使用直流電機(jī)和無(wú)級(jí)調(diào)速）等重要因素。

隨著小家電產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展，國(guó)家政策鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的需求也是逐年上升，因此，更高效更低耗的“綠色”電風(fēng)扇才能滿足人民對(duì)美好生活的要求。總體上，功能和技術(shù)創(chuàng)新，追求節(jié)能和舒適，是電風(fēng)扇行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。