Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Технический регламент ЕАЭС 048/2019: требования к энергоэффективности вентиляторов

EAEU Technical Regulation 048/2019: Requirements for Energy Efficiency of Fans

T. S. Solomahova, Doctor of Engineering, Vice-Chairman of TC 061 "Ventilation and Air Conditioning"; V. K. Mamayev, Executive Director, ASVK Association

Keywords: technical committee, technical regulation, energy efficiency of fan, COP, efficiency level

In August of 2019 the Eurasian Economic Union has adopted Technical Regulation "On Requirements for Energy Efficiency of Power Consuming Devices" (EAEU TR 048/2019). The main goal of the Regulation is to provide for saving of resources in the Union states and validity of the parameters advertised by manufacturers. The approved list of power consuming devices includes 15 types of equipment, including fans and asynchronous electric motor. The Regulation sets mandatory requirements for all such devices, dealing with their energy efficiency and marking. 

Описание:

В августе 2019 года Евразийским экономическим союзом был принят Технический регламент «О требованиях к энергетической эффективности энергопотребляющих устройств» (ТР ЕАЭС 048/2019). Основная цель регламента – обеспечить ресурсосбережение в странах союза и достоверность рекламируемых изготовителями параметров. Утвержденный перечень энергопотребляющих устройств включает 15 видов оборудования, в том числе вентиляторы и асинхронные электродвигатели. Ко всем таким устройствам регламент устанавливает обязательные к применению и исполнению требования, касающиеся их энергетической эффективности и маркировки. 

Технический регламент ЕАЭС 048/2019: требования к энергоэффективности вентиляторов

Технический  регламент ЕАЭС 048/2019: требования к энергоэффективности вентиляторов

В августе 2019 года Евразийским экономическим Союзом был принят Технический регламент «О требованиях к энергетической эффективности энергопотребляющих устройств» (ТР ЕАЭС 048/2019) [1]. Основная цель регламента – обеспечить ресурсосбережение в странах Союза и достоверность рекламируемых изготовителями параметров. Утвержденный перечень энергопотребляющих устройств включает 15 видов оборудования в том числе вентиляторы. К таким устройствам регламент устанавливает обязательные к применению и исполнению требования, касающиеся их энергетической эффективности и маркировки.

Известно, что вентиляторы, используемые в различных отраслях промышленности и техники, особенно широко в системах вентиляции и кондиционирования жилых, общественных и производственных зданий, потребляют около 20 % вырабатываемой в стране электроэнергии. Поэтому повышение энергоэффективности вентиляторов приведет к существенному снижению энергопотребления и улучшению экологической обстановки.

Требования ТР распространяются на изготавливаемые вентиляторы с электроприводом мощностью от 125 до 500 кВт и напряжением питания до 1000 В переменного и до 1500 В постоянного тока, автономные и встраиваемые в другое техническое оборудование. Требования не распространяются на вентиляторы, предназначенные для:

- работы во взрывоопасных, токсичных, вызывающих коррозию и содержащих абразивную пыль средах;

- эксплуатации при температуре перемещаемых газов свыше 100 °С;

- эксплуатации при температуре рабочей среды, окружающей электродвигатель вентилятора, свыше 65 °С;

- эксплуатации при среднегодовой температуре движущихся газов и/или среды, окружающей электродвигатель, ниже минус 40 °С;

- пневмотранспорта каких-либо материалов;

- работы в условиях, при которых коэффициент сжатия превышает 1,11;

- работы с оптимальной энергетической эффективностью, обеспечиваемой при частоте вращения более 8000 об/мин;

- только кратковременной работы в чрезвычайных, аварийных и экстренных случаях;

- встраивания в различную бытовую технику.

Рассмотрены вентиляторы различных типов: осевые, радиальные с загнутыми вперед и радиальными лопатками рабочего колеса, радиальные вентиляторы с корпусом и без корпуса с загнутыми назад лопатками рабочего колеса, диагональные и диаметральные вентиляторы. Энергетическая эффективность вентилятора определяется максимальным значением общего полного или статического КПД вентилятора в сборе с приводом, который в общем случае состоит из двигателя, ременной или какой-либо другой передачи крутящего момента и регулирующего устройства. 

В качестве параметра, определяющего энергоэффективность вентиляторов, в ТР введен параметр H – «уровень эффективности» в виде целого числа для разных типов вентиляторов. Приведены формулы, которые устанавливают связь между расчетной энергетической эффективностью вентилятора η рэ и уровнем его эффективности H с учетом мощности Ne в кВт, подведенной к электродвигателю. Формулы имеют следующий вид:

- для осевых вентиляторов и радиальных вентиляторов с загнутыми вперед и радиальными лопатками рабочего колеса:

η рэ = 2,74 × ln Ne  – 6,33 + H            при 0,125 ≤ Ne ≤ 10,                          (1)

η рэ = 0,78 × ln Ne  – 1,88 + H            при 10 ≤ Ne ≤ 500;                             (2)

- для радиальных вентиляторов с корпусом и без корпуса с загнутыми назад лопатками рабочего колеса и для диагональных вентиляторов:

η рэ = 4,56 × ln Ne  – 10,5 + H                       при 0,125  ≤ Ne ≤ 10,             (3)

η рэ = 1,1 × ln Ne  – 2,6 + H                            при 10  ≤ Ne ≤ 500;                (4)

- для диаметральных вентиляторов:

η рэ = 1,14 × ln Ne  – 2,6 + H                         при 0,125 ≤ Ne ≤ 10,              (5)

η рэ = H                                                          при 10 ≤ Ne ≤ 500.                 (6)

Основное требование ТР состоит в том, что, начиная с 1 сентября 2022 года, уровень эффективности H изготавливаемых вентиляторов должен быть не ниже соответствующего значения, приведенного в табл. 1. Это значит, что, начиная с этого времени, максимальный общий КПД изготавливаемых вентиляторов должен быть выше соответствующих значений общего КПД, рассчитанных по одной из формул (1) – (6).

Таблица 1
Уровень эффективности H вентиляторов
Тип вентилятора Тип стенда КПД Минимально
допустимая
величина
H,
начиная с
1 сентября
2022 г.
Осевой А, С Статический 40
B, D Полный 58
Радиальный с
загнутыми
вперед и
радиальными
лопатками
рабочего
колеса
А, С Статический 44
B, D Полный 49
Радиальный с
загнутыми
назад лопатками
рабочего колеса
без корпуса
А, С Статический 62
Радиальный
с загнутыми
назад
лопатками
рабочего
колеса с
корпусом
А, С Статический 61
B, D Полный 64
Диагональный А, С Статический 50
B, D Полный 62
Диаметральный B, D Полный 21

Вводится допустимое снижение общего КПД испытанных образцов, которое не должно превышать 10 % от требуемого расчетного значения. Для вентиляторов двойного применения, предназначенных для использования как в нормальных условиях, так и в чрезвычайных ситуациях при кратковременной работе, допустимые уровни энергетической эффективности, представленные в табл. 1, могут быть снижены на 5 % для всех видов вентиляторов.

Для примера на рис. 1 приведена зависимость максимальных значений расчетного общего полного КПД ηрэ радиального вентилятора в корпусе с загнутыми назад лопатками рабочего колеса от потребляемой электродвигателем мощности Ne при требуемом уровне энергоэффективности Н = 64. Изогнутая линия построена в логарифмическом масштабе по формулам (3) и (4). Там же приведена линия, устанавливающая допускаемое снижение величины ηрэ для изготавливаемых вентиляторов. В виде отдельных точек показана энергетическая эффективность ηе радиальных вентиляторов с двигателями, с загнутыми назад лопатками рабочего колеса серии ВРАН, изготавливаемых фирмой ООО «ВЕЗА». Использованы данные, приведенные в [2]. Как видно из рисунка, все вентиляторы этой серии соответствуют требованиям регламента.

Зависимость энергетической эффективности  радиальных вентиляторов с приводом

Рисунок 1.

Зависимость энергетической эффективности радиальных вентиляторов с приводом при Н = 64 от подведенной к двигателю мощности Ne

В ТР рассмотрены различные типы стендов, на которых должны проводиться аэродинамические испытания вентиляторов, они полностью соответствуют ГОСТ 10921-2019 [3]. Рекомендуется использовать стенды типа A и C, которые позволяют в процессе испытаний определять статическое давление и статический КПД вентилятора, или использовать стенды типа B и D, которые позволяют определить в процессе испытаний полное давление и полный КПД вентилятора. Допустимые значения уровня эффективности Н даны в табл. 1 как для статического, так и для полного общего КПД вентилятора с приводом. В ГОСТе [3] представлены формулы для определения динамического и полного давлений вентиляторов при испытаниях на стендах типа А и С. Проводить аэродинамические испытания и получать характеристики вентиляторов рекомендуется на стендах, близких к реальным условиям их дальнейшей эксплуатации.

Необходимо отметить, что приведенные в ТР формулы (1)–(6) полностью соответствуют аналогичным формулам, приведенным в действующем ГОСТ 33660-2014 [4], в котором уровень эффективности Н называют показателем энергоэффективности вентилятора с приводом – FMEG. Этот параметр используют для классификации вентиляторов с приводом по их эффективности.

Для подтверждения соответствия изготавливаемых вентиляторов требованиям ТР необходимо проводить их аэродинамические испытания на одном из предлагаемых стендов с определением максимального значения общего (полного или статического) КПД вентилятора ηе. Предлагаемый в регламенте [1] метод испытаний соответствует ГОСТ 10921-2019 [3]. Только для определения общего КПД вместо мощности N, подведенной к валу вентилятора, которую используют для расчета КПД η собственно вентилятора, необходимо измерять мощность Ne, подведенную к двигателю. При испытании вентилятора с двигателем связь между параметрами η и ηe определяется формулой

ηе = η ηm,   (7)

где ηm – номинальная эффективность электродвигателя.

В ГОСТах [5, 6] при определении аэродинамических характеристик вентиляторов одной серии проводят периодические испытания базовых образцов с диаметром рабочего колеса 0,63–0,8 м. Аэродинамические характеристики вентиляторов больших размеров и при разной частоте вращения определяют расчетным путем в предположении, что максимальная величина КПД ηостается постоянной. Эта величина КПД собственно вентилятора является важнейшим параметром, характеризующим аэродинамические качества серии вентиляторов, степень совершенства конструкции и уровень качества изготовления вентиляторов. Для вентиляторов малых размеров вводят поправки на величину максимального значения КПД η с учетом влияния масштабного эффекта.

При определения энергетической эффективности вентиляторов одной серии с приводом следует также проводить аэродинамические испытания базовых образцов с определением максимального значения общего КПД ηе0. Тогда для определения общего КПД ηе1 вентилятора другого размера и при другой частоте вращения рабочего колеса с другим двигателем  необходимо учитывать изменение параметров двигателя и его КПД ηm1. При постоянном значении КПД η собственно вентиляторов этой серии расчет общего КПД ηе1 следует осуществлять с поправкой на изменение КПД двигателя по формуле

ηе1 = ηе0 ηm1 / ηm0,  (8)

где ηm0 – номинальный КПД двигателя базового образца.

По требованиям регламента [1], с 1 сентября 2021 года асинхронные электродвигатели должны изготавливаться с номинальным значением КПД ηm, соответствующим классу не ниже IE2. Если КПД используемого двигателя не известен, то в ТР предлагается рассчитывать его номинальную эффективность, по следующим эмпирическим формулам:

- при Ne ≥ 0,75 кВт

ηm = 0,000278 × (lgNe)3 – 0.019247 × (lgNe)2 + 0,104395 × lgNe + 0,809761;       (9)

- при Ne ≤ 0,75 кВт ηm = 0,1462 × ln Ne + 0,8381,

где Ne – электрическая мощность, потребляемая двигателем. Вычисленная по формуле (9) номинальная эффективность двигателя близко соответствует двигателям класса IE2

На рис. 2 приведено сравнение различных значений КПД радиального вентилятора в корпусе с загнутыми назад лопатками рабочего колеса в различной компоновке в зависимости от подведенной к двигателю мощности Ne:

ηрэ – расчетный общий полный КПД вентиляторов с приводом по формулам (3, 4);

ηm – номинальный КПД электродвигателей, рассчитанный по формуле (9);

ηмаксимальный полный КПД собственно вентиляторов без привода, рассчитанный по формуле (7) при ηе = η рэ.

Фактически кривая η(Ne) определяет требования регламента [1] к величине полного КПД η вентиляторов рассматриваемой группы без привода: в большом диапазоне значений мощности Ne максимальное значение КПД собственно вентилятора должно превышать 71 %. На рисунке показаны также показатели энергоэффективности, соответствующие введенным в ГОСТе 31961-2012 [7] классам таких вентиляторов в зависимости от полного КПД вентиляторов без привода. Из анализа представленных данных следует, что серия рассматриваемых вентиляторов, принадлежащих к классу КЛ1, автоматически с некоторым запасом соответствует требованиям регламента [1].

Сравнение требуемых в ТР значений КПД  радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками колеса, с приводом и без  привода

Рисунок 2.

Сравнение требуемых в ТР значений КПД радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками колеса, с приводом и без привода

Подтверждение соответствия изготавливаемых вентиляторов требованиям регламента может осуществляться или в форме сертификации продукции, которая проводится аккредитованным органом, или в форме декларирования, которая выполняется самим изготовителем продукции. Декларация, включая маркировку, эксплуатационные документы и протоколы испытаний изготавливаемых вентиляторов, должна быть составлена изготовителем и зарегистрирована в одном из органов по сертификации. Аэродинамические испытания вентиляторов должны проводиться или в аккредитованной лаборатории, или в собственной лаборатории, которая должна представлять структурное подразделение изготовителя. Лаборатория должна быть аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.568-2017 [8] и иметь все поверенные в ЦСМ измерительные приборы.

Изготовитель должен принимать все необходимые меры для обеспечения стабильности процесса производства и соответствия изготавливаемых вентиляторов требованиям ТР, а также осуществлять текущий производственный контроль.

Литература

  1. Технический регламент ЕАЭС 048/2019 «О требованиях к энергетической эффективности энергопотребляющих устройств».
  2. Радиальные вентиляторы ВРАН и ВРАВ. Каталог продукции ООО «ВЕЗА».
  3. ГОСТ 10921-2019. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний.
  4. ГОСТ 33660-2014. Вентиляторы. Классификация по эффективности.
  5. ГОСТ 5976-2020. Вентиляторы радиальные общего назначения. Общие технические условия.
  6. ГОСТ 11442-2020. Вентиляторы осевые общего назначения. Общие технические условия.
  7. ГОСТ 31961-2012. Вентиляторы промышленные. Показатели энергоэффективности.
  8.  ГОСТ Р 8.568-2017. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения.
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №1'2021

PDF pdf версия


Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Сертификационный центр АВОК
Реклама на нашем сайте
Онлайн-словарь АВОК!