中美風(fēng)機(jī)能源效率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

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中美風(fēng)機(jī)能源效率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

摘要：隨著世界能源短缺狀況的加劇和推廣應(yīng)用低碳節(jié)能產(chǎn)品的呼聲越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)開(kāi)展風(fēng)機(jī)最低效率或能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的研究。美國(guó)AMCA制訂了通風(fēng)機(jī)能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)早在2005年就已頒布《通風(fēng)機(jī)能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》標(biāo)準(zhǔn)，2009年該標(biāo)準(zhǔn)又修訂為《通風(fēng)機(jī)
能效限定值與能效等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)疑，能源效率標(biāo)準(zhǔn)的研究對(duì)推動(dòng)通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的進(jìn)步和降低碳排放將起到十分重要的推動(dòng)作用。

0 引言
風(fēng)機(jī)在各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域得到應(yīng)用，如通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)、工藝處理、干燥、氣體輸送、助燃系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)、電子設(shè)備冷卻等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)能耗占世界能耗近20%，在中國(guó)，風(fēng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)消耗的電力約占全國(guó)電力消費(fèi)總量的10.4%，年耗電量約為810億Kw1·h 。隨著世界能源短缺狀況的加劇和推廣應(yīng)用低碳節(jié)能產(chǎn)品的呼聲越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)開(kāi)展風(fēng)機(jī)能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的研究。
我國(guó)早在2005年就已頒布《通風(fēng)機(jī)能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》標(biāo)準(zhǔn)，2009年又修訂為《通風(fēng)機(jī)能效限定值與能效等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)AMCA組織于2010年2月19日審批通過(guò)了《EnergyEfficiency Classification for Fans》，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為AMCA205-10，2012年該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂并同時(shí)獲得美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AMCA 205-12。
本文從標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍到效率分級(jí)劃分方法對(duì)上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比，以便取長(zhǎng)補(bǔ)短，在下次GB19761修訂時(shí),借鑒國(guó)外先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)與國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的接軌,使我國(guó)通風(fēng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)更科學(xué)和具有可操作性，推動(dòng)國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效節(jié)能通風(fēng)*基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃推廣實(shí)施細(xì)則的貫徹執(zhí)行。
1 標(biāo)準(zhǔn)適用范圍對(duì)比
ANSI/AMCA205標(biāo)準(zhǔn)適用于葉輪直徑大于等于125mm，軸功率大于等于750W的由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的所有類(lèi)型風(fēng)機(jī)的分級(jí) 。所述風(fēng)機(jī)可以是專(zhuān)門(mén)制造的單臺(tái)風(fēng)機(jī)，也可以是大批量制造的系列風(fēng)機(jī)。該標(biāo)準(zhǔn)不適用于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和循環(huán)風(fēng)機(jī)的分級(jí)。
GB19761標(biāo)準(zhǔn)只約定了風(fēng)機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合如適用于一般用途的離心式和軸流式通風(fēng)機(jī)、工業(yè)蒸汽鍋爐用離心引風(fēng)機(jī)、電站鍋爐離心送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)、電站軸流式通風(fēng)機(jī)、空調(diào)離心式通風(fēng)機(jī)。結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了范圍約定，可以看出與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)存在明顯的差異。
2 效率定義對(duì)比
ANSI/AMCA205針對(duì)無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置的風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)效率、不考慮驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)效率和考慮驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)風(fēng)機(jī)的總風(fēng)機(jī)效率三種情況下的效率進(jìn)行了定義或描述。

無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置的風(fēng)機(jī)效率
ηsh=H₀/H_sh
考慮驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)風(fēng)機(jī)的總效率
η_dc=H₀/Hdc
不考慮驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)直接驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)效率
η_i=H₀/Hi
GB19761并未給出通風(fēng)機(jī)效率的定義，而是直接給出了通風(fēng)機(jī)效率的計(jì)算公式和通風(fēng)機(jī)機(jī)組效率的計(jì)算公式,如公式(4)和(5）。
η_r=q_vsg1P_FK_p/10P_r

η_e=q_vsg1P_FK_p/10e
可以看出，AMCA標(biāo)準(zhǔn)的方式更規(guī)范，也是國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)普遍采用的方式。
3 效率分級(jí)對(duì)比
ANSI/AMCA205給出了FEG和FMEG兩種效率分級(jí)方式。FEG 和 FMEG 分級(jí)是獨(dú)立的不同指標(biāo)，用于不同用途。其中FEG用于風(fēng)機(jī)效率等級(jí)的分級(jí)，F(xiàn)MEG用于風(fēng)機(jī)電機(jī)效率等級(jí)即風(fēng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置的特定組合后總效率的分級(jí)。
GB19761 標(biāo)準(zhǔn)給出了離心式通風(fēng)機(jī)、軸流式通風(fēng)機(jī)和采用外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空調(diào)離心通風(fēng)機(jī)等三類(lèi)風(fēng)機(jī)效率分級(jí)方式。其中離心式通風(fēng)機(jī)按照壓力系數(shù)、比轉(zhuǎn)速和機(jī)號(hào)大小的不同進(jìn)行效率等級(jí)的劃分。軸流式通風(fēng)機(jī)按照輪轂比和機(jī)號(hào)大小，進(jìn)行了能效等級(jí)的劃分。采用外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空調(diào)離心通風(fēng)機(jī)是按照整機(jī)效率進(jìn)行等級(jí)劃分的。
ANSI/AMCA205和GB19761標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于效率等級(jí)的定義都是基于風(fēng)機(jī)最高效率。同一風(fēng)機(jī)采用不同的測(cè)試裝置類(lèi)別（如進(jìn)氣、出氣或聯(lián)合測(cè)試方式）進(jìn)行性能測(cè)試，可能會(huì)產(chǎn)生不同峰值效率。因此，在ANSI/AMCA205標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)此進(jìn)行了規(guī)定：如果風(fēng)機(jī)可用于多種應(yīng)用類(lèi)別，使用其中最高的峰值效率進(jìn)行分級(jí)，但應(yīng)注明測(cè)定峰值效率時(shí)所用的測(cè)試裝置類(lèi)別。GB19761標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明，與GB/T 1236-2000標(biāo)準(zhǔn)第18.3條款即“按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的通風(fēng)機(jī)性能的所有資料還要說(shuō)明它們對(duì)應(yīng)的裝置型式”的要求不相符。
ANSI/AMCA205 根據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，形成效率等級(jí)劃分的計(jì)算公式，從而將不同尺寸下的效率等級(jí)繪制成曲線，橫坐標(biāo)為風(fēng)機(jī)葉輪大小，縱坐標(biāo)為風(fēng)機(jī)效率等級(jí)，見(jiàn)圖 1。而 GB19761標(biāo)準(zhǔn)給出了基于不同葉型、壓力系數(shù)、比轉(zhuǎn)速及機(jī)號(hào)大小，以數(shù)據(jù)表格形式給出能效等級(jí)，為了更直觀、清楚的描述 GB19761 能效等級(jí)的劃分，本文將板型葉片，不同機(jī)號(hào)的效率等級(jí)用曲線的方式給出，見(jiàn)圖 2~圖 4。

4 GB19761 與 ANSI/AMCA205 標(biāo)準(zhǔn)差異
我國(guó)現(xiàn)行通風(fēng)機(jī)能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB 19761與 ANSI/AMCA205標(biāo)準(zhǔn)在通風(fēng)機(jī)能效等級(jí)劃分方法上截然不同，主要存在以下差異：
1）ANSI/AMCA205 標(biāo)準(zhǔn)在通風(fēng)機(jī)能效分級(jí)時(shí)，并未對(duì)通風(fēng)機(jī)的葉片型式做出區(qū)分；GB19761 針對(duì)壓力系數(shù)在離心通風(fēng)機(jī)的葉片型式作出了規(guī)定如翼型和板型。
2）ANSI/AMCA205 標(biāo)準(zhǔn)給出通風(fēng)機(jī) FEG50 至 FEG90 共 11 個(gè)能效分級(jí)，并采用了曲線描述。無(wú)論風(fēng)機(jī)具體類(lèi)型及葉片具體什么型式，全部都是基于風(fēng)機(jī)尺寸來(lái)分級(jí)的。因此，在考核時(shí)更為簡(jiǎn)單。其出發(fā)點(diǎn)就是推薦使用高效產(chǎn)品，無(wú)論其是何結(jié)構(gòu)和型式。而 GB19761 的分
級(jí)是基于壓力系數(shù)、比轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)尺寸以及葉片型式進(jìn)行的，且分級(jí)采用的是數(shù)據(jù)表，連續(xù)性不好，在每檔數(shù)據(jù)之間的風(fēng)機(jī)，很難其判別其究竟屬于哪個(gè)等級(jí)區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)又未說(shuō)明是否可以進(jìn)行插值計(jì)算。
3）ANSI/AMCA205 標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)給出了無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置風(fēng)機(jī)和有驅(qū)動(dòng)裝置風(fēng)機(jī)的能效等級(jí)，而 GB19761 除了空調(diào)用離心通風(fēng)機(jī)給出了有驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)的能效等級(jí)，其它通風(fēng)機(jī)只給出了無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置通風(fēng)機(jī)的能效等級(jí)。
4）ANSI/AMCA205 標(biāo)準(zhǔn)指出能效等級(jí)應(yīng)明確標(biāo)明風(fēng)機(jī)的安裝方式，而 GB19761 未作規(guī)定。
5）GB19761 與 ANSI/AMCA205 從兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)效率等級(jí)劃分的方法上可以明顯看出制訂標(biāo)準(zhǔn)的初衷是不同的。前者是想通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，淘汰效率低的產(chǎn)品，其具有強(qiáng)制性。后者只是對(duì)風(fēng)機(jī)效率等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，只有在 FEG50 至 FEG90 之間的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品才可粘貼相應(yīng)的能源效率
標(biāo)識(shí)，完全具有市場(chǎng)行為，用戶可以根據(jù)需要的選擇不同等級(jí)的產(chǎn)品，其不具有強(qiáng)制性。
6）從兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)效率等級(jí)劃分方法和定義中還可以看出若同一規(guī)格風(fēng)機(jī)其效率在兩等級(jí)之間，GB19761采用的下靠原則，確定其能源效率等級(jí)，如壓力系數(shù)為0.6，風(fēng)機(jī)效率為75%的板型葉片10號(hào)風(fēng)機(jī)，按照GB19761標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，該風(fēng)機(jī)的能效等級(jí)為3級(jí)；而ANSI/AMCA205
是通過(guò)風(fēng)機(jī)峰值效率與上下能源效率等級(jí)對(duì)應(yīng)的峰值效率間的相互關(guān)系來(lái)確定，如葉輪直徑為500的風(fēng)機(jī)，峰值效率為73%，其能源效率等級(jí)為FEG80，而不是FEG75。