(EU)No 622/2012法規解讀及EEI效率指數實例分析

胡佳立 黃天岐 朱俊磊 胡陳昊 鄭詩瑤

（嘉興威凱檢測技術有限公司 嘉興 314000）

引言

小型循環泵（以下簡稱循環泵）在家庭供暖領域的應用非常廣泛，是供暖系統中最重要的組成部件之一。它需要全年不間斷地運行，所以往往是一個家庭中最耗電的設備。由于歐盟市場供暖系統的普遍化，其綜合的能源消耗量非常巨大。據統計，僅2020年循環泵及類似泵的耗能達到1 360 億千瓦時[1]，至目前2023年其綜合能耗可能突破1 500 億千瓦時。在此情形下，自2013年起，歐盟能耗產品指令對循環泵的能效設立了新的要求。根據該指令規定，目前的A-G 能源標簽計劃將被能效指數（EEI）所替代，只有符合新的嚴苛要求的循環泵才能在歐盟使用。新的指令要求下：到2023年，歐盟將每年節省23 TWh 的能源，相當于2-3 個核電站每年的發電量。該指令對國內出口歐盟的循環泵生產商提出了較高的要求。目前較多企業對該效率指數EEI 的測試需求較大，但開展此類測試的機構較少。鑒于此，我們選取實際樣品進行測試，并簡單梳理測試流程，以期幫助企業滿足該需求。

1 指令解讀

歐盟于2012年7月11日正式發布(EU)No 622/2012法規，并于2013年1月1日起正式實施。相較于(EC)No641/2009 指令，新的法規對兩類泵的生態設計要求做了規定：獨立式循環泵和產品整合式循環泵。能效要求：獨立式循環泵自2013年1月1日起，效率指數EEI≤ 0.27，自2015年8月1日起，效率指數EEI ≤0.23；產品整合式循環泵對效率指數不做要求。主要產品信息要求，獨立式循環泵自2013年1月1日起應在循環泵的銘牌和技術文檔上明確標示出EEI。產品整合式循環泵自2013年1月1日起只需要在循環泵替換產品中標示產品信息，自2015年8月1日起，應在循環泵的銘牌和技術文檔上明確標示出EEI。本法規同時對以下兩種情形進行了豁免：飲用水循環泵，依照(EU)No 622/2012 法規中的產品信息要求設計的除外；在2020年1月1日以前作為產品替換品的循環泵。此處產品指的是在2015年8月1日以前作為投放到市場上產品整合式循環泵。通過以上分析我們不難看出，歐盟市場對循環泵的能耗要求越來越高。雖然指令的發布實施至今日已經超過10年，但依然是國內廣大涉及出口歐盟市場該類產品的企業產品設計的核心指導要求之一。我們依然需要學習并熟悉該指令要求。

2 實例分析

根據前述的指令解讀，我們雖然明白了歐盟循環泵的能效指數的具體要求。但是企業在實際的設計生產過程中對其設計的產品，其是否達到該指令的要求，或者具體其指數為多少數值依然不甚明了，對具體的測試方法知之甚少。下面結合實際的樣機，完成一個測試流程并計算出具體的EEI 指數，并對過程中一些影響因素進行分析。形成一個規范化方法總結以期對有此需求的企業提供技術幫助。

2.1 設備要求

測試樣機型號：MAGNA3-32-120，參數：230 V，50 Hz，120 W，8.0 m3/h，F 級。測試需要一套完整的水泵測試系統，主要包含以下幾個組成部分：操作臺，管路，承壓水箱，電源，流量計，電磁閥，功率計，壓力傳感器，加壓裝置等。

2.2 管路條件

根據EN 16297-1 的要求[2]，該測試對象為循環泵，其安裝型式有比較明確的要求。我們將測試的基本管路條件用實例的形式進行簡要說明：

測試系統管路必須為循環系統，以型號為：MAGNA3-32-120 的循環泵為例，根據說明書上的技術要求：其出入口管徑要求為DN32，則圖示D1=D2=32 mm，A 和B 點分別為進口和出口壓力傳感器布置點，其距離泵的進出口為2D=64 mm，E 為泵送介質流動方向，必須在大于出水管C 的2D=64 mm 處測量流量，回水管長度必須大于6D=192 mm。

同時，根據EN 16297-1 的要求，該測試管路內須有（2+0.5）bar 的內壓。在管路系統的水箱部分需連接加壓裝置,在整個測試周期內需維持該壓力值。

2.3 其他要求

根據標準EN 16297-1 的要求，完成上述的準備后，測試條件還需要滿足以下條件：

1）試系統介質為清水，溫度要求：（20±5）℃，水中無顆粒及氣泡；

2）測試系統供電電壓（230±2.3）V；

3）被測循環泵運行時長＞10 h。

2.4 測試過程及數據采集

整個測試過程主要分以下幾個步驟進行：

2.4.1 首先參考使用說明書完成循環泵的安裝，要求做到管路接合處密閉不能有滴漏現象。安裝角度應符合泵實際使用的環境要求。

2.4.2 循環泵運行試驗：運行時間不少于10 h，開始運行前需讀取繞組冷態阻值。對循環泵關鍵部位如：外殼，軸，繞組等進行熱電偶的布置。在運行試驗過程中需記錄循環泵的電參數如輸入功率，電流，揚程，流量等。調節進水及出水口電磁閥，觀察循環泵的流量及揚程。使泵的運行狀態處于其額定工況范圍內。同時，在運行過程中開啟系統加壓，讓整個管路系統內壓處于（2+0.5）bar 的壓力值下，待運行時間滿足10 h后，讀取熱態繞組阻值，計算繞組溫升。其結果不能超過其絕緣等級要求：例如H 級溫升≤125 K，F 級溫升≤115 K[3]。

通過上表的計算結果可知，繞組溫升符合其F 級絕緣要求，可以進行下一步試驗。

表1 循環泵運行試驗溫升測試結果

圖1 測試系統管路要求

2.4.3 關鍵數據采集：循環泵在運行不少于10 h 后，開始進行數據采集。具體分為以下幾步：

1）將循環泵設置為最大速度/曲線模式，調節測試系統出口閥門，在泵工作范圍內均勻的記錄10 個工作點（電壓U、電功率P1、流量Q、揚程H 等）數據，填入EEI測試計算表中，求取流量與揚程的3次方函數解析式。

*注：讀取以上10 個工作點的過程需從滿流量點到最小流量點依次遞減，不能逆向讀取。

計算表將自動擬合出三次曲線y=Ax3+Bx2+Cx+D，如表2所示。

表2 循環泵流量與揚程函數擬合結果

2）計算三次函數極值：該步驟為純計算，借助計算機軟件，將函數各項系數輸入，自動繪制出函數曲線，求得極大值點為：x=5.1，y=33.2，將極大值點數據填入表格中，根據公式：f(Q)=Hfit(Q)*Q 計算出理論上的Q100%，H100%，同時計算出Phyd100%和Pref，其中Pref=1.7*Phyd+17*（1-EXP(-0.3*Phyd)），數據如表3所示。

表3 循環泵流量與揚程函數極大值求取結果

3）將泵設定為自適應控制/比例壓力/智能模式，調節出口閥門直到流量為EEI 計算表中的Q100 %，Q75 %，Q50 %，Q25 %（其中Q 的容差為（-5 ～10）%），記錄4 個流量工況穩定時的揚程Hmeas，電功率P1，meas。同時計算出H100%，H87.5%，H75%，H62.5%這4 個揚程點的參考值Href，數據如表4所示。

表4 循環泵自適應控制/比例壓力/智能模式下流量與揚程測試結果

4）計算最終結果，該步驟也為純計算：計算PL100%、PL75%、P150%、PL25%，其中如果Hmeas ＜Href，PL=Href/Hmeas*P1，meas 否則PL=P1，meas。計算PLavg=0.06*PL100%+0.15*PL75%+0.35*PL50%+0.44*PL25%。最后計算EEI=PLavg/Pref*0.49。得到最終的結果：0.225 8。

綜上，全過程測試結束，得到該循環泵的EEI 值。

3 誤差分析

通過上述試驗過程分析，我們發現影響最終計算結果準確性的因數主要有以下2 點：

1）系統方面：①主要與測量儀器的精度有關，功率計的精度將直接影響循環泵輸入功率讀取結果的準確性，從而影響最終數據，因此在選擇時盡可能選擇高精度的功率計以減小誤差。②流量計與電磁閥門方面，也對測試結果起到至關重要的影響，選取合適的流量計，盡量將泵的滿流量點位于流量計的（50～100）%量程范圍內。③電磁閥的反應需靈敏，調節步長應為全開度0.5 %以下。④管路方面需充分考慮管阻的影響，選取低管阻材料。⑤計算軟件方面需提高3 次方擬合曲線的光滑性，以確保求得極大值點的準確性。

2）隨機方面：①主要與測量方法、工況穩定性及測點選取有關。②在安裝過程中，務必需做到全管路系統密閉無滴漏無泄壓。③關鍵數據采集前，運行時間需充分，循環泵需處于熱穩定狀態。④在本文2.4.3 提到的試驗步驟中需從滿流量點依次遞減，不可中途逆向。⑤每兩個流量點之間間隔需均勻，全部流量點盡可能呈線性遞減。

4 結語

本文對歐盟法規(EU) No 622/2012 進行了簡要解讀，同時結合實際樣機做了一個實例分析，給出了完整的測試計算。相信對廣大有此需求的企業能給到一些技術支持。同時，廣大水泵生產商應通過各種途徑及時了解與自身產品有關的國外產品認證的各類法規指令，重視產品的能效提升，提高自身產品的生態環境契合水平。最后還應該按照相關法律法規的要求將產品能效水平和相關信息按照正確的格式反映在產品標簽上。