送風機の効率と消費電力

概要

ファンの消費電力は、HVACシステムのエネルギーコストの主要因です。理想的なシャフトパワーは、総圧力上昇と体積流量の積ですが、実際のシステムでは、ファン効率、駆動損失、および設置効果も考慮する必要があります。このページでは、ファン選択とエネルギー推定のための主要な計算方法と一般的な効率データについて説明します。

主要な数式

理想的（理論的）な電力

損失なしで、圧力上昇を通じて空気を移動させるために必要な最小電力：

$P_{ideal} = \Delta p \cdot q$

ファンシャフトパワー

ファン効率 $\mu_f$ を考慮すると：

$P_{shaft} = \frac{\Delta p \cdot q}{\mu_f}$

システム電力（駆動損失を含む）

ベルト駆動およびモーター効率を含む完全なシステム入力電力：

$P_{system} = \frac{\Delta p \cdot q}{\mu_f \cdot \mu_b \cdot \mu_m}$

帝国単位

流量がcfm、圧力が水柱インチの場合：

$P = \frac{0.1175 \cdot q_{cfm} \cdot \Delta p_{in}}{\mu_f \cdot \mu_b \cdot \mu_m}$

設置（システム）損失

入口/出口条件が悪いことによる追加の圧力降下：

$\Delta p_{sy} = x_{sy} \cdot p_d$

温度上昇

ファンで失われたエネルギーのほとんどは空気流を加熱します：

$\Delta t \approx \frac{\Delta p}{1000}$

ここで、$\Delta t$ はK単位、$\Delta p$ はPa単位です。

変数

理想電力消費参照

以下の表は、一般的な動作点範囲での理想（損失のない）電力を示しています。実際の軸電力はファン効率の逆数分高くなります。

典型的なコンポーネント効率

ファンシステムの効率は、ファン自体、ベルトドライブ、およびモーターの損失の合計に依存します。以下の値は、1～100 kW範囲の機器を代表するものです。

計算機 — ファンシステム電力

単位変換器

復元された元のソーステーブル

以下のテーブルは、完全な参照データを保持するため、元のソースページから復元されました。

元のソース画像

エンジニアリングノート

• 必ずメーカーのデータを使用してください。 公表された曲線や認定定格は、各ファンモデルに固有の損失を考慮しています。上記の数式は有用な推定値を提供しますが、試験台データに代わるものではありません。
• ファン効率は動作点に応じて変動します。 ピーク効率は通常、ファンの設計デューティポイント付近で発生します。ファン曲線上でこのポイントから大きく左または右に動作すると、$\mu_f$ が著しく低下します。
• 静圧効率と全圧効率。 圧力基準を統一してください。静圧効率は静圧上昇を使用し、全圧効率は全圧を使用します。これらを混用するとエラーが生じます。
• ダイレクトドライブファンはベルト損失（$\mu_b = 1$）を排除し、特に小サイズにおいてシステム効率を向上させます。
• 設置効果が重要です。 設計の悪い吸入口や排気口は、必要圧力に10〜20%追加します。これは設置損失係数 $x_{sy}$ で表されます。
• 温度上昇は現実の問題です。 再循環式または高圧システムでは、$\Delta t \approx \Delta p / 1000$ の関係が有意な空気加熱を引き起こす可能性があり、確認が必要です。

規格

• ISO 12759 — ファン – ファンの効率分類
• AMCA 205 — ファンのエネルギー効率分類

参考文献

• 元のソース — Engineering ToolBox: ファン – 効率と消費電力