ISO 12759-62024 风扇效率分类第6部分风扇能量指数的计算标准立项发展报告

风扇效率分类第6部分：风扇能量指数的计算标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Fans—EfficiencyClassificationforFans—Part6:CalculationoftheFanEnergyIndex摘要随着全球能源危机日益严峻和“双碳”目标的深入推进，风扇作为工业与民用领域广泛应用的通用机械设备，其能效水平对全社会节能减排具有重要影响。为科学评估风扇产品的能效性能，国际标准化组织（ISO）于2024年5月22日正式发布了ISO12759-6:2024《风扇效率分类第6部分：风扇能量指数的计算》，该标准作为ISO12759系列标准的重要组成部分，为风扇能量指数（FanEnergyIndex,FEI）的统一定义、计算方法和评价体系提供了国际通用的技术规范。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及其与现有标准体系的衔接关系。该标准首次在国际层面统一了基于风扇输入功率与基准功率之比的能量指数计算方法，涵盖定风量系统、变风量系统等多元应用场景，引入了比速修正、可压缩性修正等关键参数，并与AMCA208、IEC60034等国际标准形成了良好的兼容性与互补性。标准的发布实施将有效推动全球风扇能效评价体系的统一化进程，助力绿色低碳转型和国际贸易便利化，对制造商产品研发、用户设备选型及政府能效监管均具有重要的指导意义和应用价值。关键词：风扇效率分类；风扇能量指数；能效评价；ISO12759-6；标准化；通风机Keywords:Fansefficiencyclassification;FanEnergyIndex;Energyefficiencyevaluation;ISO12759-6;Standardization;Ventilator1引言风扇（通风机）是工业通风、建筑环境控制、电子散热、车辆工程等多个领域不可或缺的通用动力设备。根据国际能源署（IEA）统计，全球范围内电机系统的电力消耗约占总发电量的40%以上，而其中通风系统的能耗占建筑总能耗的比例可高达20%~30%。在此背景下，提高风扇产品的能效水平已成为世界各国推进节能减排战略的重要抓手。然而，长期以来，不同国家和地区在风扇能效评价方面采用的方法和指标各不相同，导致同一产品在不同市场中面临差异化的能效评定标准。这种局面不仅增加了制造企业的合规成本和检测负担，也为跨国贸易中的能效比对和监管协作带来了实质障碍。更为重要的是，传统上以风扇静效率或全压效率单一指标衡量能效的做法，难以全面反映风扇在实际系统工况下的运行能效水平，尤其对于变速驱动风扇和非标准工况下的运行状态，评价结果可能出现显著偏差。为解决上述问题，国际标准化组织ISO/TC117（工业风机技术委员会）在ISO12759系列标准框架下，启动了风扇能量指数（FanEnergyIndex,FEI）国际标准的研制工作。ISO12759-6:2024作为该系列的第6部分，聚焦于风扇能量指数的计算方法，旨在建立一套科学、统一、可操作的风扇能效评价方法，为全球风扇行业提供权威的技术依据。本报告对该标准的立项背景、研制过程、技术要素和应用前景进行全面解析，以期为相关行业技术人员和管理决策者提供系统性参考。2标准立项背景2.1全球能效政策驱动近年来，全球各主要经济体纷纷加强了用能产品的能效法规建设。欧盟《能源相关产品生态设计指令》（ErPDirective2009/125/EC）及其后续实施法规（如EURegulation327/2011）明确规定了风扇产品的能效要求；美国能源部（DOE）针对风扇制定了强制性能效标准，并要求采用风扇能量指数（FEI）作为评价指标；中国也通过《通风机能效限定值及能效等级》（GB19762）等国家标准持续完善风扇能效评价体系。这一系列政策法规的实施，客观上要求建立一套更为科学、统一且具有国际共识的风扇能效评价方法学体系。2.2现有标准体系的局限ISO12759系列标准规定了风扇效率的分类与分级方法，其中前几部分主要基于风扇静效率、全压效率等传统指标。然而，这些指标存在以下明显局限：第一，传统效率指标以额定工况为基准，未能充分反映风扇在实际运行中因系统阻力变化、转速调节等因素导致的效率波动。第二，传统指标未充分考虑电机效率、传动效率对风扇系统综合能效的影响，割裂了风扇与驱动系统的整体性能评价。第三，对于近年来广泛应用的变频调速风扇，传统指标完全无法反映其在部分负荷工况下的能效优势。这些不足催生了对一种更为科学的、涵盖系统层面的能效评价指标的迫切需求。2.3风扇能量指数的概念提出风扇能量指数（FEI）最早由美国空气运动与控制协会（AMCA）在AMCA208标准中提出，其核心思想是将风扇在给定工况点的输入功率与一个基准风扇在相同工况点的输入功率进行比较，以此衡量被测风扇相对于基准风扇的能效水平。该指标克服了传统效率指标对工况依赖性强、跨类型可比性差的缺陷，能够更全面、更公平地反映不同设计、不同尺寸、不同转速的风扇产品的能效优劣。鉴于AMCA208在实际应用中展现的优势，ISO/TC117技术委员会决定将该方法学引入国际标准体系，由此启动了ISO12759-6的编制工作。该标准的制定不仅是对ISO12759系列标准的重要补充，也是对全球风扇能效评价方法的一次系统性升级。2.4标准编制过程ISO12759-6:2024的研制工作历时多年。自2018年正式立项以来，来自美国、中国、德国、日本、意大利等多个国家的专家共同参与了标准草案的讨论与完善。标准编制过程中，起草工作组系统收集了全球范围内不同应用领域风扇产品的性能测试数据，对FEI数学模型进行了反复验证与修正。经过多轮委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）的投票与审议，该标准于2024年5月22日由ISO正式发布。3标准主要内容分析3.1标准适用范围与定位ISO12759-6:2024规定了风扇能量指数（FEI）的统一计算方法，适用于ISO13349定义的各种类型风扇，涵盖轴流式、离心式、混流式等主要风扇类型，以及定风量系统和变风量系统两类典型应用场景。标准中明确排除了仅用于空气循环（非管道输送）的风扇（如吊扇、台扇）及用于气力输送的特殊风扇。作为ISO12759系列的第6部分，该标准与系列其他部分形成互补关系——系列前几部分着重于风扇效率的分级与分类，而本部分则着重于统一FEI的计算方法，为效率分类提供了更为精确和综合的数学工具。3.2风扇能量指数的定义标准将风扇能量指数（FEI）定义为：在给定的工况点下，基准风扇的输入功率与被测风扇的实际输入功率之比。其数学表达式为：\[FEI=\frac{P_{ref}}{P_{input}}\]其中，\(P_{ref}\)为基准风扇在相同工况点（相同风量、相同全压或静压）下所需的输入功率，\(P_{input}\)为被测风扇在相同工况下的实际输入功率（含电机损耗、传动损耗及驱动装置损耗）。FEI数值大于1表示被测风扇的能效优于基准风扇，小于1则劣于基准风扇。值得注意的是，FEI是以基准风扇为参照的相对评价指标，这使得不同尺寸、不同转速、不同类型的风扇之间具备了统一的能效可比性。3.3基准风扇模型的建立基准风扇是FEI计算的参照基准。标准基于风扇相似理论建立了基准风扇的性能模型。基准风扇的功率计算综合考虑了以下关键参数：-风量（Q）：单位时间内通过风扇的气体体积流量，单位为m³/s；-压力（P）：风扇产生的全压或静压，单位为Pa；-比速（Ns）：反映风扇几何相似和工况相似的特征参数，对基准效率具有显著影响；-可压缩性修正系数（Kp）：当风扇压力比较高时，气体可压缩性对功率计算的影响不可忽略；-基准效率（η_ref）：基于比速等参数确定的基准风扇效率。基准风扇功率\(P_{ref}\)的计算公式为：\[P_{ref}=\frac{Q\timesP}{η_{ref}}\timesK_p\]其中，基准效率\(η_{ref}\)通过比速等参数从标准提供的基准效率曲线中确定，该曲线基于大量工业风扇的性能数据拟合得出。3.4输入功率的确定方法被测风扇的实际输入功率\(P_{input}\)的确定涉及三个层面的损耗考虑：-叶轮功率：风扇叶轮传递给气体的机械功率；-传动装置损耗：包括皮带传动、联轴器传动等中间环节的机械损耗；-电机损耗：电机自身的功率损耗，电机效率参照IEC60034标准系列确定。标准要求根据被测风扇是否配备集成驱动装置、是否采用变速控制等情况，分类确定输入功率的计算路径。对于电机直联的风扇，输入功率为电机输入端的电功率实测值；对于皮带传动的风扇，则需在叶轮轴功率基础上增加传动效率损耗和电机功率损耗予以修正。3.5应用场景的规定标准区分了以下两类主要应用场景：-定风量系统（ConstantAirVolume,CAV）：风扇在恒定转速和恒定风量条件下运行。此时FEI的计算较为直接，使用额定工况点的风量与压力参数即可。-变风量系统（VariableAirVolume,VAV）：风扇根据系统负荷需求动态调节转速以改变风量。标准规定在VAV系统中，需要计算20个代表性工况点的加权平均FEI（或等效FEI），加权因子依据典型负荷分布曲线确定，以综合反映风扇在全年运行周期内的平均能效水平。3.6与相关标准的衔接ISO12759-6:2024在编制过程中充分考虑了与相关国际标准的协调和衔接：-ISO5802（工业风扇性能测试）：规定了风扇气动性能的测试方法，为FEI计算提供所需的原始性能数据。-ISO13349（风扇分类与命名）：界定了风扇的类型和术语，为FEI的适用范围提供分类学基础。-ISO12759系列其他部分：本部分是系列中效率分类方法学的核心计算工具。-IEC60034-30（电机能效分级）：为FEI计算中电机效率的选取提供了依据。-AMCA208：FEI方法学的源头文件，本标准的发布使其升格为国际标准。通过上述衔接机制的建立，ISO12759-6:2024在标准体系中形成了逻辑严密、相互支撑的技术架构。3.7标准实施的意义ISO12759-6:2024的发布和实施将在以下方面发挥重要作用：-统一全球能效评价尺度：标准的发布使不同国家、不同制造商生产的风扇产品在能效评价上有了一致的衡量标尺，有效消除技术性贸易壁垒。-引导高效产品研发：FEI为制造商提供了一组清晰的能效优化目标。通过FEI的计算框架，制造商可以系统分析叶轮设计、电机匹配和传动方案的能效贡献，从而有针对性地优化设计。-支撑能效监管与政策制定：标准为各国政府制定风扇能效法规和开展能效标识认证提供了国际公认的技术依据。-推动行业绿色转型：通过建立以系统综合能耗为导向的评价体系，引导行业从追求单一部件效率向追求系统能效最优的方向转变，助力全社会的碳减排目标。4主要起草单位介绍ISO12759-6:2024由国际标准化组织ISO/TC117（工业风机技术委员会）归口管理，其秘书处承担单位为法国标准化协会（AFNOR）。在标准编制过程中，美国空气运动与控制协会（AMCAInternational）作为核心起草单位发挥了关键的引领和推动作用。AMCAInternational成立于1917年，总部位于美国伊利诺伊州阿灵顿海茨，是国际知名的空气运动与控制设备行业权威技术组织。AMCA长期致力于风扇、风机、空气阀门、百叶窗等空气运动与控制设备的性能认证、产品评级和技术标准制定，其认证标志在全球暖通空调和通风行业内享有高度权威和广泛认可。AMCA之所以能在此次FEI国际标准制定中发挥核心作用，源于其在风扇能效评价领域深厚的技术积淀。AMCA早在2000年代中期便开始着手风扇能量指数方法学的研究与开发。经过多年的实验测试、数据积累和方法迭代，AMCA于2014年前后在其208标准中正式确立了一套完整的FEI计算方法。该标准在美国能源部制定风扇能效法规的过程中被采纳为核心技术依据，并由此积累了丰富的实际应用经验和政策衔接实践。在ISO12759-6的编制过程中，AMCA的技术专家团队全程深度参与，贡献了包括基准风扇模型的数学推导、输入功率边界定义、变工况加权方法等关键技术内容，并负责协调和平衡各国在标准细节上的技术分歧。值得注意的是，AMCA在推动将区域标准升级为国际标准的过程中，采取了开放和包容的态度，充分吸收各成员国在不同气候条件、不同应用领域和不同产业水平下的实际需求，对原始方法进行了适应性的修正和完善。例如，针对欧洲市场广泛使用EC电机（电子换向电机）的趋势，标准在输入功率计算部分增加了对集成电子驱动装置的功率损耗处理方案；针对亚太地区大量采用皮带传动风扇的现实情况，标准细化了不同传动方式下的功率修正计算方法。AMCA的实践表明，行业协会可以在国际标准制定中扮演技术输出者和协调者的重要角色。其推动FEI从区域标准上升为国际标准的成功经验，也为其他技术领域的标准化工作提供了有益的参考范式。5标准实施建议与前景展望5.1实施建议对于风扇制造企业而言，ISO12759-6:2024的实施意味着产品的能效评价方式将发生根本性转变。建议相关企业采取以下应对措施：第一，及时组织技术人员深入学习标准内容，理解FEI的计算逻辑和参数要求，建立适应新评价体系的内部测试和计算能力。第二，对现有产品线开展FEI摸底计算，识别各型号产品的能效水平和改进空间，明确产品优化方向。第三，在新型号研发过程中，将FEI作为核心设计指标纳入产品开发流程，从叶轮气动设计、电机选型、传动方案匹配等多维度进行系统化的能效优化。第四，关注主要目标市场的能效法规动态，提前做好产品认证和市场准入布局。5.2发展趋势随着ISO12759-6:2024的发布实施，全球风扇能效评价体系正迈入一个新的发展阶段。可以预见，未来将有越来越多的国家和地区在能效法规中采纳FEI指标作为风扇产品的能效评价基准。同时，随着数字孪生、智能传感和大数据技术的快速发展，FEI的计算方法有望与智能风机控制系统深度融合，实现风扇能效的实时监测和动态优化。从标准化工作的角度而言，ISO/TC117还将持续推动风扇能效标准体系的完善。例如，如何将FEI方法推广至更高压力比的风扇应用场景、如何完善多风扇并联系统的能效评价方法、以及如何建立FEI与碳排放核算体系的衔接机制等课题，都有望成为未来标准修订和新建的重要方向。5.3结论ISO12759-6:2024《风扇效率分类第6部分：风扇能量指数的计算》的发布，是全球风扇能效标准化进程中的重要里程碑。该标准首次在国际层面确立了以风扇能量指数为核心的系统能效评价方法学，从根本上克服了传统单一效率指标在跨类型比较、变工况评价和系统级能效衡量方面的固有局限。标准中建立的基准风扇模型、输入功率确定方法以及定风量/变风量系统的差异化评价机制，为全球风扇行业提供了一个科学、公平、可操作的能效量化工具。从更宏观的视角来看，该标准的发布不仅是一项技术成果，更是全球标准化体系服务于可持续发展和绿色转型的生动实践。通过统一能效评价尺度、消除贸易壁垒、引导技术创新和支撑政策监管，ISO12759-6:2024将有力推动风扇产品向更高效、更智能、更绿色的方向持续演进，为全球节能减排目标的实现贡献重要力量。随着标准的深入推广实施和应用实践的不断积累，基于FEI的风扇能效评价体系必将在更广阔的范围内释放其技术价值和社会效益。参考文献[1]ISO12759-6:2024,Fans—Efficiencyclassificationforfans—Part6:Calculationofthefanenergyindex[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]ISO13349:2022,Fans—Classificationandspecifications[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2022.[3]AMCAPublication208-18,FanEnergyIndex—CalculationMethod[S].ArlingtonHeights:AirMovementandControlAssociationInternational,2018.[4]IEC60034-30-1:2014,Rotatingelectricalmachines—Part30-1:Eff