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解读欧盟水泵最小能效指标法规 |
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作者：威乐（中国）水泵系统有限公司 |
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摘要：本文就欧盟有关水泵产品最小能效指标的法规进行了解读，并给出一个最小能效指标的具体算例以帮助读者加深理解，以供同行业人员学习参考。同时帮助国内企业加深对欧盟标准的理解，以便调整自身产品设计，来应对相关产品出口的要求。 关键词：欧盟；ErP指令；MEI；解读
2012年6月26日欧盟发布了“关于水泵生态设计要求”的法规，即No547/2012，以执行欧洲议会和理事会指令2009/125/EC（简称ErP指令）[1]。
欧盟的研究显示水泵在欧盟市场中用量极大，仅2005年一年水泵消耗的电能达到1090亿度，相当于50公吨的二氧化碳排放。据不完全统计，到2020年这一数值会增加到1360亿度[2]。2010年我国一次能源消费量为32.5亿吨标准煤，我国从此成为全球第一能源消费大国[3]。
MEI法规要求在不会过度增加成本的前提下，改善产品对生态环境的影响。欧盟委员会将在电机驱动的水泵产品中执行此标准。水泵在各行各业应用广泛，在这些应用中大约有20%~30%的潜在空间可以提高整个水泵系统能源效率。欧盟委员会标准No640/2009中已经对电机的生态设计要求进行了规定，因此本次出台的标准是针对水泵的水力效率而言（不包含电机）。同时法规指出应用新法规应规划合理的执行进度，以便水泵生产商，尤其是中小规模的生产商有足够的时间去重新设计产品，避免造成产品其他方面性能的下降，或者成本的激增。
1. 法规的适用范围：
输送清水的转子泵（包括集成在其他产品中的泵）。该法规不适用于以下情况：（a）专门用于输送温度为-10℃以下或120℃以上的清水的水泵，但也应满足法规中附件II中2（11）到3（13）条款中的规定。（b）仅用于消防的水泵。（c）容积泵。（d）自吸泵。
2. 生态设计要求：
对回转动力水泵的最低效率要求和信息要求列于该法规的附件II ，实施时间如下：
(1) 从2013年1月1日起，需满足附件II第1(a)点规定的最低效率要求，即要达到MEI大于等于0.1的要求
(2) 从2015年1月1日起，需满足附件II第1(b)点规定的最低效率要求，即要达到MEI大于等于0.4的要求
(3) 从2013年1月1日起，需满足附件II第2点规定的信息要求。
3. MEI的基本概念：
水泵最小能效指标（MEI，Minimum Efficiency Index）与水泵尺寸无关的衡量水泵在高效点、小流量点（部分负载，高效点流量的75%）和大流量点（过载，高效点流量的110%）时水力效率的参数。图1至图5为MEI与流量Q，比转速ns，效率η三者的关系，各图中的数据点为水泵生产商提供的样本，红色数据点代表被淘汰的型号。图1为MEI=0.05的情况，即在所有样本中淘汰掉5%，图2、3、4、5分别为淘汰掉20%，40%，60%，80%的情况，即MEI分别为0.2,，0.4，0.6，0.8时的情况。(见图1-图5）
图5：MEI=0.8
4. MEI的计算方法：
4.1 几个重要概念：
在介绍MEI计算方法之前首先介绍几个基本概念：
（1）全尺寸叶轮：水泵样本中给定了性能曲线的具有最大叶轮直径的叶轮。
（2）比转速：通过扬程、流量、转速（n）确定水泵叶轮形状的参数
其中：
H扬程，单位为m
n转速，单位为rpm
Q流量，单位为m3/h
i叶轮级数
（3）BEP：高效点，在水泵性能曲线上效率最高的一点。
（4）PL：小流量点（部分载荷点），流量为高效点流量75%时的工况点。
（5）OL：大流量点（大流量点），流量为高效点流量110%时的工况点。
（6）计算MEI时水泵类型的划分，共5种类型，如图6所示：
ESOB（End suction own bearing）泵头中带有轴承的端吸泵，如图6（a）所示
ESCC（End suction close coupled）直连式端吸泵，如图6（b）所示
ESCCi（End suction close coupled inline）直连式端吸管道泵，如图6（c）所示
MS-V（Vertical multistage）立式多级泵，如图6（d）所示
MSS（Submersible multistage）潜水多级泵，如图6（e）所示
图6：水泵类型的划分
4.2 MEI计算过程：
MEI的计算需要考察全尺寸叶轮情况下高效点、小流量点和大流量点三个点的情况，如图7所示。图中黑色折线为MEI=0.1的水平，红色折线为MEI=0.4的水平。同时考察三个点是为了是使水泵的效率曲线在高效点附近的区域尽量平滑，这也是对水利设计的要求。由于三个点的比转速是不同的，一般情况下，同一台泵在小流量处比转速要比高效点略小，其效率也会有所下降，因此，对小流量点和大流量点的最低效率要求都比高效点的要求略低。（见图7）
图7: MEI图解
水泵在高效点、小流量点、大流量点的最低效率要求的计算公式如下：
其中：ηBEP、ηPL、ηOL%
X=Ln(ns)，X为比转速的自然对数。ns的单位为min-1
y=Ln(QBEP)，y为高效点流量的自然对数，QBEP的单位为m3/h
C，为常数与MEI值以及水泵类型相关，具体数值参见表1表1 MEI与常数C以及水泵型号的对应关系
 设Fη=-11.48x2-0.85y2-0.38xy+88.59x+13.46y
则C=Fη-η，据此计算出CBEP，CPL，COL三个值，取三者中的最大值进行MEI计算。值得注意的是在计算CPL，COL时，应将这两点的效率值除以相应的系数0.947和0.985。根据计算出的C在表1中找到相邻的两个数值，进行线性插值计算出这台水泵的MEI数值。
举例说明：现有一台水泵类型为泵头带有轴承的端吸泵，水泵转速为2900min-1，高效点流量QBEP为50m3/h，比转速为ns=20min-1，高效点效率ηBEP为68.1%，小流量点效率ηPL为64 .8，大流量点效率ηOL为67.5%，求这台水泵的MEI。
解：X=Ln(ns)=Ln(20)=2.9957
Y=Ln(QBEP)=Ln(50)=3.912
Fη=-11.48x2-0.85y2-0.38xy+88.59x+13.46y=197.6
CBEP=197.6-68.1=129.9
CPL=197.6-(64.8/0.947)=129.2
COL=197.6-(67.5/0.985)=129.1
CMEI= MAX (CBEP，CPL ，COL)=129.9
查表1，得C左=130.3，C右=129.2，MEI左=0.4， MEI右=0.5，
至本条例生效以来，按照市场上现有的技术水平，MEI达到或超过0.7的水泵即成为行业中的标杆产品。
5. 法规中关于信息标注的要求：
新法规中除了能效方面的规定外还对信息标注方面做出了具体的要求：水泵的技术文件及水泵制造商网站上应清晰注明MEI、生产日期，制造商名称或商标、商业注册号以及生产地、产品型号、带平衡叶轮的水力效率或标注水泵效率特性的性能曲线、信息的标注样式、产品相关的拆解、回收或处理信息。同时，制造商网站上还应提供消费者选择不同水泵类型的基准信息等内容。
6. 结论：
自欧盟《制定能源相关产品生态设计要求的框架指令》（Erp指令）发布后，对于销售量大，某方面环境影响重大的相关产品的专项指令研究明显加快，现已发布外部电源、电动机、循环泵、电视机、制冷设备、通风机等多项生态设计要求，未来还将有越来越多的产品被正式列入到ErP指令的范畴之内。
作为水泵生产商应通过各种途径及时了解与自身产品有关的国外通报和技术性贸易壁垒的信息，同时应重视产品的能效设计，通过节能技术的研究、开发和利用，改进产品结构和生产工艺，提高自身产品的能效水平，同时应按照相关法律法规的要求将产品能效水平和相关信息按照正确的格式反映在产品标签上。
本文解读了欧盟关于水泵最小能效指标的法规。为了读者更好的理解，还给出了最小能效指标的具体计算实例。
参考文献：
[1] 过峰，董军，姜华，绿色经济下欧盟ErP指令解析，家电科技，2010（11）
[2] Commission Regulation No 547/2012
[3] 曾伟，欧盟ErP指令实施措施与我国能耗国标的对比研究，标准科学，2012（10）(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(3/24/2016) |
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