解讀歐盟水泵最小能效指標(biāo)法規(guī)

1、解讀歐盟水泵最小能效指標(biāo)法規(guī)2016年3月20日0摘要：本文就歐盟有關(guān)水泵產(chǎn)品最小能效指標(biāo)的法規(guī)進(jìn)行了解讀，并給出一個(gè)最小能效指標(biāo)的具體算例以幫助讀者加深理解，以供同行業(yè)人員學(xué)習(xí)參考。同時(shí)幫助國(guó)內(nèi)企業(yè)加深對(duì)歐盟標(biāo)準(zhǔn)的理解，以便調(diào)整自身產(chǎn)品設(shè)計(jì)，來(lái)應(yīng)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品出口的要求。 關(guān)鍵詞：歐盟；ErP指令；MEI；解讀2012年6月26日歐盟發(fā)布了“關(guān)于水泵生態(tài)設(shè)計(jì)要求”的法規(guī)，即No547/2012，以執(zhí)行歐洲議會(huì)和理事會(huì)指令2009/125/EC（簡(jiǎn)稱ErP指令）1。歐盟的研究顯示水泵在歐盟市場(chǎng)中用量極大，僅2005年一年水泵消耗的電能達(dá)到1090億度，相當(dāng)于50公噸的二氧化碳排放。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到

2、2020年這一數(shù)值會(huì)增加到1360億度2。2010年我國(guó)一次能源消費(fèi)量為32.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，我國(guó)從此成為全球第一能源消費(fèi)大國(guó)3。MEI法規(guī)要求在不會(huì)過(guò)度增加成本的前提下，改善產(chǎn)品對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。歐盟委員會(huì)將在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵產(chǎn)品中執(zhí)行此標(biāo)準(zhǔn)。水泵在各行各業(yè)應(yīng)用廣泛，在這些應(yīng)用中大約有20%30%的潛在空間可以提高整個(gè)水泵系統(tǒng)能源效率。歐盟委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)No640/2009中已經(jīng)對(duì)電機(jī)的生態(tài)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了規(guī)定，因此本次出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)水泵的水力效率而言（不包含電機(jī)）。同時(shí)法規(guī)指出應(yīng)用新法規(guī)應(yīng)規(guī)劃合理的執(zhí)行進(jìn)度，以便水泵生產(chǎn)商，尤其是中小規(guī)模的生產(chǎn)商有足夠的時(shí)間去重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品，避免造成產(chǎn)品其他方面性能

3、的下降，或者成本的激增。1. 法規(guī)的適用范圍：輸送清水的轉(zhuǎn)子泵（包括集成在其他產(chǎn)品中的泵）。該法規(guī)不適用于以下情況：（a）專門(mén)用于輸送溫度為-10以下或120以上的清水的水泵，但也應(yīng)滿足法規(guī)中附件II中2（11）到3（13）條款中的規(guī)定。（b）僅用于消防的水泵。（c）容積泵。（d）自吸泵。2. 生態(tài)設(shè)計(jì)要求：對(duì)回轉(zhuǎn)動(dòng)力水泵的最低效率要求和信息要求列于該法規(guī)的附件II ，實(shí)施時(shí)間如下：(1) 從2013年1月1日起，需滿足附件II第1(a)點(diǎn)規(guī)定的最低效率要求，即要達(dá)到MEI大于等于0.1的要求(2) 從2015年1月1日起，需滿足附件II第1(b)點(diǎn)規(guī)定的最低效率要求，即要達(dá)到MEI大于等于0

4、.4的要求(3) 從2013年1月1日起，需滿足附件II第2點(diǎn)規(guī)定的信息要求。3. MEI的基本概念：水泵最小能效指標(biāo)（MEI，Minimum Efficiency Index）與水泵尺寸無(wú)關(guān)的衡量水泵在高效點(diǎn)、小流量點(diǎn)（部分負(fù)載，高效點(diǎn)流量的75%）和大流量點(diǎn)（過(guò)載，高效點(diǎn)流量的110%）時(shí)水力效率的參數(shù)。圖1至圖5為MEI與流量Q，比轉(zhuǎn)速ns，效率三者的關(guān)系，各圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)為水泵生產(chǎn)商提供的樣本，紅色數(shù)據(jù)點(diǎn)代表被淘汰的型號(hào)。圖1為MEI=0.05的情況，即在所有樣本中淘汰掉5%，圖2、3、4、5分別為淘汰掉20%，40%，60%，80%的情況，即MEI分別為0.2,，0.4，0.6，0.8

5、時(shí)的情況。(見(jiàn)圖1-圖5）4. MEI的計(jì)算方法：4.1 幾個(gè)重要概念：在介紹MEI計(jì)算方法之前首先介紹幾個(gè)基本概念：（1）全尺寸葉輪：水泵樣本中給定了性能曲線的具有最大葉輪直徑的葉輪。（2）比轉(zhuǎn)速：通過(guò)揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)速（n）確定水泵葉輪形狀的參數(shù)其中：H揚(yáng)程，單位為mn轉(zhuǎn)速，單位為rpmQ流量，單位為m3/h圖1：MEI=0.05圖2：MEI=0.2圖3：MEI=0.4圖4：MEI=0.6圖5：MEI=0.8i葉輪級(jí)數(shù)（3）BEP：高效點(diǎn)，在水泵性能曲線上效率最高的一點(diǎn)。（4）PL：小流量點(diǎn)（部分載荷點(diǎn)），流量為高效點(diǎn)流量75%時(shí)的工況點(diǎn)。（5）OL：大流量點(diǎn)（大流量點(diǎn)），流量為高效點(diǎn)流量1

6、10%時(shí)的工況點(diǎn)。（6）計(jì)算MEI時(shí)水泵類型的劃分，共5種類型，如圖6所示：ESOB（End suction own bearing）泵頭中帶有軸承的端吸泵，如圖6（a）所示ESCC（End suction close coupled）直連式端吸泵，如圖6（b）所示ESCCi（End suction close coupled inline）直連式端吸管道泵，如圖6（c）所示MS-V（Vertical multistage）立式多級(jí)泵，如圖6（d）所示MSS（Submersible multistage）潛水多級(jí)泵，如圖6（e）所示圖6：水泵類型的劃分4.2 MEI計(jì)算過(guò)程：MEI的計(jì)算需要考

7、察全尺寸葉輪情況下高效點(diǎn)、小流量點(diǎn)和大流量點(diǎn)三個(gè)點(diǎn)的情況，如圖7所示。圖中黑色折線為MEI=0.1的水平，紅色折線為MEI=0.4的水平。同時(shí)考察三個(gè)點(diǎn)是為了是使水泵的效率曲線在高效點(diǎn)附近的區(qū)域盡量平滑，這也是對(duì)水利設(shè)計(jì)的要求。由于三個(gè)點(diǎn)的比轉(zhuǎn)速是不同的，一般情況下，同一臺(tái)泵在小流量處比轉(zhuǎn)速要比高效點(diǎn)略小，其效率也會(huì)有所下降，因此，對(duì)小流量點(diǎn)和大流量點(diǎn)的最低效率要求都比高效點(diǎn)的要求略低。（見(jiàn)圖7）水泵在高效點(diǎn)、小流量點(diǎn)、大流量點(diǎn)的最低效率要求的計(jì)算公式如下：其中：BEP、PL、OL%X=Ln(ns)，X為比轉(zhuǎn)速的自然對(duì)數(shù)。ns的單位為min-1y=Ln(QBEP)，y為高效點(diǎn)流量的自然對(duì)數(shù)，Q

8、BEP的單位為m3/hC，為常數(shù)與MEI值以及水泵類型相關(guān)，具體數(shù)值參見(jiàn)表1表1 MEI與常數(shù)C以及水泵型號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)F=-11.48x2-0.85y2-0.38xy+88.59x+13.46y則C=F-，據(jù)此計(jì)算出CBEP，CPL，COL三個(gè)值，取三者中的最大值進(jìn)行MEI計(jì)算。值得注意的是在計(jì)算CPL，COL時(shí)，應(yīng)將這兩點(diǎn)的效率值除以相應(yīng)的系數(shù)0.947和0.985。根據(jù)計(jì)算出的C在表1中找到相鄰的兩個(gè)數(shù)值，進(jìn)行線性插值計(jì)算出這臺(tái)水泵的MEI數(shù)值。舉例說(shuō)明：現(xiàn)有一臺(tái)水泵類型為泵頭帶有軸承的端吸泵，水泵轉(zhuǎn)速為2900min-1，高效點(diǎn)流量QBEP為50m3/h，比轉(zhuǎn)速為ns=20min-1，

9、高效點(diǎn)效率BEP為68.1%，小流量點(diǎn)效率PL為64 .8，大流量點(diǎn)效率OL為67.5%，求這臺(tái)水泵的MEI。解：X=Ln(ns)=Ln(20)=2.9957Y=Ln(QBEP)=Ln(50)=3.912F=-11.48x2-0.85y2-0.38xy+88.59x+13.46y=197.6CBEP=197.6-68.1=129.9CPL=197.6-(64.8/0.947)=129.2COL=197.6-(67.5/0.985)=129.1CMEI= 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，至本條例

10、生效以來(lái)，按照市場(chǎng)上現(xiàn)有的技術(shù)水平，MEI達(dá)到或超過(guò)0.7的水泵即成為行業(yè)中的標(biāo)桿產(chǎn)品。5. 法規(guī)中關(guān)于信息標(biāo)注的要求：新法規(guī)中除了能效方面的規(guī)定外還對(duì)信息標(biāo)注方面做出了具體的要求：水泵的技術(shù)文件及水泵制造商網(wǎng)站上應(yīng)清晰注明MEI、生產(chǎn)日期，制造商名稱或商標(biāo)、商業(yè)注冊(cè)號(hào)以及生產(chǎn)地、產(chǎn)品型號(hào)、帶平衡葉輪的水力效率或標(biāo)注水泵效率特性的性能曲線、信息的標(biāo)注樣式、產(chǎn)品相關(guān)的拆解、回收或處理信息。同時(shí)，制造商網(wǎng)站上還應(yīng)提供消費(fèi)者選擇不同水泵類型的基準(zhǔn)信息等內(nèi)容。6. 結(jié)論：自歐盟制定能源相關(guān)產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)要求的框架指令（Erp指令）發(fā)布后，對(duì)于銷(xiāo)售量大，某方面環(huán)境影響重大的相關(guān)產(chǎn)品的專項(xiàng)指令研究明顯加快，現(xiàn)已發(fā)布外部電源、電動(dòng)機(jī)、循環(huán)泵、電視機(jī)、制冷設(shè)備、通風(fēng)機(jī)等多項(xiàng)生態(tài)設(shè)計(jì)要求，未來(lái)還將有越來(lái)越多的產(chǎn)品被正式列入到ErP指令的范疇之內(nèi)。圖7: MEI圖解作為水泵生產(chǎn)商應(yīng)通過(guò)各種途徑及時(shí)了解與自身產(chǎn)品有關(guān)的國(guó)外通報(bào)和技術(shù)性貿(mào)易壁壘的信息，同時(shí)應(yīng)重視產(chǎn)品的能效設(shè)計(jì)，通過(guò)節(jié)能技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和利用，改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，提高自身產(chǎn)品的能效水平，同時(shí)應(yīng)按照相關(guān)法律法規(guī)的要求將產(chǎn)品能效水平和相關(guān)信息按照正確的格式反映在產(chǎn)品標(biāo)簽上。本