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(jì)算公式，并結(jié)合ISO 5801及GB/T 1236介紹了風(fēng)機(jī)能效的測(cè)試方法及其對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法，供設(shè)計(jì)人員和認(rèn)證檢測(cè)人員參考。

歐盟指令；適用范圍；計(jì)算方法；測(cè)試方法

風(fēng)機(jī)是空調(diào)及其他家電產(chǎn)品的重要零部件，也可以單獨(dú)組裝成如風(fēng)扇、通風(fēng)機(jī)等產(chǎn)品，可以說(shuō)風(fēng)機(jī)在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等方面的應(yīng)用越來(lái)越多。據(jù)歐盟統(tǒng)計(jì)，由電輸入功率為125W至500kW的電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)占據(jù)了絕大部分的比例，其總耗電量為每年344TWh，按此趨勢(shì)發(fā)展下去，在2020年將達(dá)到560TWh。到2020年通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)減少潛在的能源消耗，為每年34TWh，這相當(dāng)于16Mt的CO2排放物。因此，由電輸入功率為125W至500kW的電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，其生態(tài)設(shè)計(jì)要求必須建立起來(lái)。

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(jī)所驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)

（1）此產(chǎn)品是由不大于3kW獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)安裝在通軸上，用于驅(qū)動(dòng)主要功能。

（2）最大輸入功率不大于3kW的洗衣機(jī)或洗衣產(chǎn)品。

（3）最大輸入功率小于280W的抽風(fēng)排氣所用風(fēng)機(jī)。

1.2 不適用此要求的風(fēng)機(jī)

（1）專門設(shè)計(jì)用于歐洲委員會(huì)94/9/EC所規(guī)定的潛在爆炸性氣體的風(fēng)機(jī)。

（2）只在緊急情況短暫使用的風(fēng)機(jī)，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(jì)用于：

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

（b）年平均氣溫低于-40度。如果電機(jī)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(chǎng)的風(fēng)機(jī)，替換2013年1月1日前投放市場(chǎng)的整合在產(chǎn)品中的同一風(fēng)機(jī)。除了屬于(a)、(b)、(c)范疇內(nèi)的風(fēng)機(jī)，這類風(fēng)機(jī)為專用目的而設(shè)計(jì)，這時(shí)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(dú)投放市場(chǎng)的風(fēng)機(jī)，只要其電輸入功率達(dá)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(fēng)機(jī)不在此要求范圍內(nèi)，即使其電輸入功率達(dá)到了125W。

2 計(jì)算方法

根據(jù) (EU) No 327/2011歐盟指令，風(fēng)機(jī)能效的科學(xué)計(jì)算方法是氣體能量與電機(jī)輸入功率之比，這里風(fēng)機(jī)氣體能量是指氣體體積流率與風(fēng)機(jī)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(dòng)態(tài)壓力之和，動(dòng)態(tài)壓力是根據(jù)測(cè)量方法和能效類別來(lái)確定的，具體見表2。

風(fēng)機(jī)空氣功率PU(S)(kW)是根據(jù)供應(yīng)商選擇的測(cè)量類別方法來(lái)計(jì)算的。如下所示：

（1）根據(jù)測(cè)試類別A來(lái)測(cè)量時(shí)，風(fēng)機(jī)的靜空氣功率PUS通過(guò)PUS=q*PSfKPs；

（2）根據(jù)測(cè)試類別B來(lái)測(cè)量時(shí)，風(fēng)機(jī)的空氣功率PUS通過(guò)PUS=q*PfKp；

（3）根據(jù)測(cè)試類別C來(lái)測(cè)量時(shí)，風(fēng)機(jī)的靜空氣功率PUS通過(guò)PUS=q*PSfKPs；

（4）根據(jù)測(cè)試類別D來(lái)測(cè)量時(shí)，風(fēng)機(jī)的空氣功率PUS通過(guò)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(jìn)口風(fēng)量；

Pf是風(fēng)機(jī)全壓；

Psf是風(fēng)機(jī)靜壓。

3 測(cè)試方法

3.1 概述

從上述的計(jì)算方法中，可以看出，最主要是測(cè)量出風(fēng)機(jī)最佳能效時(shí)的電機(jī)輸入功率、風(fēng)量、壓力。中間變量如電機(jī)軸功率等，可根據(jù)需要進(jìn)行測(cè)試（測(cè)出軸功率可算出風(fēng)葉效率）。需要說(shuō)明的是，上述測(cè)量數(shù)據(jù)都是要在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)濕度下測(cè)量而得的，因此，在測(cè)試時(shí)必須把對(duì)應(yīng)的氣壓、溫度、濕度、空氣密度測(cè)量出來(lái)，再對(duì)應(yīng)所測(cè)的風(fēng)量、壓力換算為標(biāo)準(zhǔn)工況下的測(cè)量數(shù)據(jù)。

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

3.2 測(cè)試裝置及方法

3.2.1 測(cè)試裝置選擇

根據(jù)實(shí)際使用情況，可在以下4種測(cè)試類別中選擇類似的測(cè)試裝置。

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

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

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

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

各種測(cè)試類別示意圖如圖1所示。測(cè)試方法則按ISO 5801，對(duì)應(yīng)的國(guó)標(biāo)為GB/T 1236。鑒于篇幅原因，不對(duì)各種方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，只以測(cè)試類別A為例。

對(duì)于A型裝置，有兩種通用試驗(yàn)風(fēng)室裝置。

（1）進(jìn)口側(cè)試驗(yàn)風(fēng)室裝置；

（2）出口側(cè)試驗(yàn)風(fēng)室裝置。

其中，在進(jìn)口風(fēng)室裝置的情況下，共有11種控制和測(cè)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(yàn)室裝置的情況下，共有兩種方法，如圖2所示。

3.2.2 測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算

（1）通風(fēng)機(jī)壓力的計(jì)算

（a）通風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)最低能效設(shè)計(jì)要求

表2 歐盟風(fēng)機(jī)能效指令的效率計(jì)算公式

PU(S）是指當(dāng)風(fēng)機(jī)處于其最佳能效點(diǎn)時(shí)，所測(cè)得的風(fēng)機(jī)氣體能量，根據(jù)3.3來(lái)確定。

Pe是指當(dāng)風(fēng)機(jī)處于其最佳能效點(diǎn)時(shí)，所測(cè)得的電機(jī)末端輸入功率。

Ped是指當(dāng)風(fēng)機(jī)處于其最佳能效點(diǎn)時(shí)，所測(cè)得的變速驅(qū)動(dòng)末端的輸入功率。

Cc是指負(fù)載補(bǔ)償因數(shù)，如下：

——當(dāng)電機(jī)帶變速驅(qū)動(dòng)且Ped≥5kW時(shí)，Cc=1.04；

——當(dāng)電機(jī)帶變速驅(qū)動(dòng)且Ped＜5kW時(shí)，Cc=-0.03ln(Ped）+1.088。

ηr是風(fēng)機(jī)葉輪效率，根據(jù)PU(S）/Pa計(jì)算出來(lái)。其中：Pa是葉輪處于最佳效率點(diǎn)時(shí)的風(fēng)機(jī)軸功率。

ηm是無(wú)論任何時(shí)候都符合(EC）NO 640/2009規(guī)則要求的電機(jī)名義效率。如果電機(jī)不在(EC）NO 640/2009規(guī)則的范圍內(nèi)，或如果電機(jī)不提供默認(rèn)值，可通過(guò)下值來(lái)選取：

——如果推薦電機(jī)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(jī)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(fēng)機(jī)制造廠家給出推薦值的電輸入功率Pe應(yīng)使風(fēng)機(jī)可以達(dá)到其最佳能效點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)考慮傳輸系統(tǒng)中的適當(dāng)損耗。

ηT是驅(qū)動(dòng)裝置的效率，選取以下默認(rèn)值：

——如果是直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，ηT=1.0；

——如果傳輸系統(tǒng)是如1(9）所定義的低效率驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力

（c）通風(fēng)機(jī)壓力

通風(fēng)機(jī)靜壓PsFA和通風(fēng)機(jī)壓力PFA按下列表達(dá)式給出：

（2）容積流量的計(jì)算

在試驗(yàn)條件下，容積流量按下列表達(dá)式確定：

（3）通風(fēng)機(jī)空氣功率的計(jì)算

（a）通風(fēng)機(jī)單位質(zhì)量功和通風(fēng)機(jī)空氣功率

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

通風(fēng)機(jī)靜空氣功率和通風(fēng)機(jī)空氣功率按下式求得：

（b）通風(fēng)機(jī)空氣功率和壓縮性修正系數(shù)的計(jì)算。按14.8.2的規(guī)定，得：

圖1 測(cè)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(jì)算

按照14.8.1，效率由下列表達(dá)式給出：

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)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(fēng)機(jī)的要求及其適用范圍、效率計(jì)算方法；結(jié)合ISO 5801及GB/T 1236，介紹了用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道測(cè)試風(fēng)機(jī)能效的方法及其對(duì)應(yīng)的計(jì)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(yàn)裝置(出口側(cè)試驗(yàn)風(fēng)室)

附表：各公式中的符號(hào)定義