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      關(guān)于(EU) No 327/2011歐盟指令的分析探討

      2015-12-06 07:42:44陳錦新胡雅潔
      家電科技 2015年5期
      關(guān)鍵詞:測試方法能效類別

      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

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