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國際推動液體泵能源效率介紹

刊登日期：2020/09/01

摘要

馬達動力設備所耗用電力佔工業用電約64%，為主要的用電設備。在溫室效應造成全球暖化日趨嚴重下，各國對於用電量大的馬達動力設備陸續推動能源效率標準及管制措施。泵浦為馬達動力設備主要用電產品之一，因此國際上已開始推動能源效率管理，管理措施包括強制性最低能源效率管制，以建立低效率產品進入國內市場的屏障或是採自願性能源效率標示，鼓勵使用者購買節能產品等。本文主要探討歐美及中國大陸對於能源效率的要求及測試規定，以協助業者因應國際上對泵浦能效之要求，爭取新商機。

Abstract

Electrical motor-driven equipment accounts for roughly 64% of overall industrial electricity consumption, which dominates the consumption of electricity. In the global warming environment, caused by the greenhouse effect, countries have promoted energy efficiency standards and controlling measures for electric motor driven equipment with large electricity consumption. Pumps stand out to be one of the main electricity consumption products for electric motor driven equipment, therefore, some countries has begun to promote and implement mandatory minimum energy efficiency control, attempting to establish barriers for low-efficiency products from entering the domestic market, or adopted voluntary energy efficiency labeling to encourage users to purchase energy saving products. This article focuses on energy efficiency requirements and testing regulations in Europe, the United States and China to assist the industry in seeking new business opportunities in response to the growing international demand for pump energy efficiency.

前言
泵浦是一種應用非常廣泛的通用機械，隨著科技發展，泵浦的應用領域愈來愈廣，能源的消耗也不少，是目前工業中耗電量較多的馬達應用系統之一。依據歐盟委託AEA Energy & Environment公司進行的研究報告[1]將泵浦分成迴轉動力式(Rotodynamic)與容積式(Positive Displacement)兩大類。容積式泵是用驅動器的扭力強制將工作流體壓送，依據驅動器的種類如柱塞式或活塞式為往復式，轉子形態的輪葉式及齒輪式則屬迴轉式，容積式泵在市場使用上相較迴轉動力式泵為少。迴轉動力式泵則是利用旋轉的葉輪所產生的離心力或升力，將流體加壓送至出口，離心泵利用離心力輸送，流體出口與入口形成直角；軸流泵利用葉輪旋轉產生的升力輸送，流體出口與入口形成同一方向；混流泵則是一部分離心力及一部分升力作用輸送，流體出口與入口形成一斜角，其中又以離心式為主，離心式依照所需的揚程，有單段、雙段與多段之分，單段離心泵又區分為單吸與雙吸，如圖1所示。
由於迴轉動力式泵的應用量較多，提升泵效率節電效益亦較高，故歐盟於2012年公告2013年及2015年分階段實施迴轉動力式泵之最低能源效率標準(Minimum Energy Performance Standards, MEPS)，是較早實施強制性能源效率管制的國際組織；美國則於2016年公告2020年1月27日起實施MEPS。基本上美國參考歐盟的效率標準與管制範圍來制定其國內的管制方式，並且在正式啟動前由水力協會(Hydrualic Institute, HI)推動自願性的能源等級標示，讓業者提早瞭解MEPS的實施內容及鼓勵使用者選購。中國大陸2009年起推動清水離心泵節能認證，2017年推動清水離心泵機組(含電動機)節能認證，屬於自願性的節能認證，而非強制性管制。
歐盟、美國及中國大陸是世界三大經濟體，為協助國內業者瞭解國際規範，適時因應，本文針對歐盟及美國泵能源效率管制作介紹，中國大陸雖是推動自願性的能源效率措施，但以往也結合惠民工程的補助方案，讓廠商競相申請，故亦介紹中國大陸推動的措施。
歐盟對液體泵浦最低能源效率管制
1.歐盟已公告實施之水泵能源效率規定
歐盟於2012年公告EU No 547/2012[2]水泵的能源效率要求，其內容說明如下：
(1)種類與範圍
管制範圍包括單吸單段水泵、立式多段水泵、多段沉水泵等迴轉動力式泵(不含電動機)：
‧單吸單段水泵(End suction single stage water pump)：係指壓力16 bar，比轉速6～80、流量6 m3/h以上，最大軸功150 kW及最大揚程90 m(電動機轉速4極，1450 rpm)～140 m (電動機轉速2極，2900 rpm)，又分為(1)聯結式(End suction own bearing, ESOB)迴轉動力水泵，指連接泵葉輪及電動機之間具密封軸，且泵自帶有軸承的一種水泵；(2)直結式(End suction close coupled, ESCC)迴轉動力水泵，指連接泵葉輪及電動機之間具密封軸，且電動機的軸延伸成為泵軸的一種水泵；(3)進水口與出水口在相同軸上之直結式(End suction close coupled inline, ESCCi)迴轉動力水泵，指連接泵葉輪及電動機之間具密封軸，電動機的軸延伸成為泵軸，且泵進水口與出水口在相同軸上的一種水泵。
‧立式多段(Vertical multistage, MS-V)水泵：指葉輪組裝在垂直的旋轉軸上，葉輪數目大於1，壓力上限25 bar，電動機轉速為2極及最大流量100 m3/h的迴轉動力泵。
‧多段沉水(Submersible multistage, MSS)泵：指葉輪數目大於1，電動機轉速為2極，應用於孔徑4吋、6吋的迴轉動力泵。
除外項目：

‧專門用於輸送清潔的水在溫度低於-10 °C 或高於 120 °C之水泵。
‧僅設計應用於消防水泵。
‧容積式(displacement)水泵。
‧自吸式(self-priming)水泵。

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