КПД и потребляемая мощность вентиляторов

Обзор

Энергопотребление вентилятора является основным фактором затрат на энергию систем HVAC. Идеальная мощность на валу представляет собой произведение полного перепада давления и объемного расхода воздуха, но реальные системы также должны учитывать эффективность вентилятора, потери в приводе и влияние установки. На этой странице описаны основные методы расчета и типичные данные об эффективности для выбора вентиляторов и оценки энергопотребления.

Основные формулы

Идеальная (теоретическая) мощность

Минимальная мощность, необходимая для перемещения воздуха через перепад давления, без потерь:

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

Мощность на валу вентилятора

С учетом эффективности вентилятора $\mu_f$:

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

Мощность системы (с учетом потерь в приводе)

Полная входная мощность системы, включая эффективность ременного привода и двигателя:

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

Имперские единицы

Для расхода в cfm и давления в дюймах водяного столба:

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

Потери при установке (системе)

Дополнительное падение давления, вызванное плохими условиями на входе/выходе:

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

Повышение температуры

Почти вся энергия, потерянная в вентиляторе, нагревает воздушный поток:

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

где $\Delta t$ в K и $\Delta p$ в Pa.

Переменные

Справочная таблица идеального потребления мощности

В таблице ниже представлена идеальная (без потерь) мощность для ряда типичных рабочих точек. Реальная мощность на валу будет выше в обратно пропорциональном отношении к КПД вентилятора.

Типичные КПД компонентов

КПД системы вентилятора зависит от суммарных потерь самого вентилятора, ременной передачи и электродвигателя. Приведённые ниже значения характерны для оборудования диапазона 1–100 кВт.

Калькулятор — Мощность системы вентилятора

Конвертер единиц

Восстановленные исходные таблицы

Следующие таблицы восстановлены со страницы исходного источника для сохранения полных справочных данных.

Исходные изображения из источника

Инженерные заметки

• Всегда используйте данные производителя. Опубликованные кривые и сертифицированные характеристики учитывают потери, характерные для каждой модели вентилятора. Приведенные выше формулы дают полезные оценки, но не могут заменить данные испытаний на стенде.
• КПД вентилятора меняется в зависимости от рабочей точки. Пиковый КПД обычно наблюдается вблизи проектной точки нагрузки вентилятора. Работа далеко влево или вправо от этой точки на кривой вентилятора значительно снижает $\mu_f$.
• Статический и полный КПД. Соблюдайте единообразие в базе давления. Статический КПД использует статическое давление; полный КПД использует полное давление. Смешение двух понятий приводит к ошибкам.
• Вентиляторы с прямым приводом исключают потери в ременной передаче ($\mu_b = 1$), повышая эффективность системы, особенно в компактных размерах.
• Эффекты установки имеют значение. Плохо спроектированный вход или выход может увеличить требуемое давление на 10–20%, что учитывается коэффициентом потерь на установке $x_{sy}$.
• Повышение температуры — реальность. В системах рециркуляции или с высоким давлением зависимость $\Delta t \approx \Delta p / 1000$ может привести к значительному нагреву воздуха, и это необходимо проверять.

Стандарты

• ISO 12759 — Вентиляторы. Классификация эффективности вентиляторов
• AMCA 205 — Классификация энергоэффективности вентиляторов

Источники

• Исходный источник — Engineering ToolBox: Вентиляторы – КПД и потребляемая мощность