風機效率與功耗

概述

風機功耗是 HVAC 系統能源成本的主要因素。理想軸功率等於總壓升與體積流量的乘積，但實際系統還必須考量風機效率、傳動損失與安裝效應。本頁說明風機選型與能耗估算所需的核心計算方法及典型效率資料。

關鍵公式

理想（理論）功率

在沒有任何損失的情況下，使空氣克服壓升所需的最低功率：

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

風機軸功率

計入風機效率 $\mu_f$：

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

系統功率（包含傳動損失）

包含皮帶傳動與馬達效率的完整系統輸入功率：

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

英制單位

流量以 cfm、壓力以英吋水柱表示時：

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

安裝（系統）損失

入口／出口條件不佳所造成的額外壓降：

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

溫升

風機中幾乎所有損失的能量都會加熱氣流：

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

其中 $\Delta t$ 的單位為 K，$\Delta p$ 的單位為 Pa。

變數

理想功耗參考值

下表列出一系列常見工作點的理想（無損失）功率。實際軸功率會按風機效率的倒數提高。

典型元件效率

風機系統效率取決於風機本體、皮帶傳動與馬達的綜合損失。下列數值代表 1–100 kW 範圍內設備的典型值。

計算器 — 風機系統功率

單位換算器

還原的原始來源表格

以下表格由原始來源頁面還原，以保留完整的參考資料。

原始源圖

工程要點

• 一律使用製造商資料。 公布的曲線與認證額定值已計入各風機型號特有的損失。上述公式可提供實用估算，但無法取代試驗台資料。
• 風機效率隨工作點變化。 峰值效率通常出現在風機設計工作點附近。在風機曲線上遠離此點的左側或右側運轉，都會明顯降低 $\mu_f$。
• 靜壓效率與全壓效率。 壓力基準必須一致。靜壓效率採用靜壓升，全壓效率採用全壓；混用兩者會造成誤差。
• 直結式風機可消除皮帶損失 ($\mu_b = 1$)，尤其能提高小容量系統的效率。
• 安裝效應不可忽略。 設計不良的入口或排出口可能使所需壓力增加 10–20%，此影響以安裝損失係數 $x_{sy}$ 表示。
• 溫升確實存在。 在再循環或高壓系統中，$\Delta t \approx \Delta p / 1000$ 的關係可能造成明顯的空氣加熱，必須加以檢查。

標準

• ISO 12759 — Fans – Efficiency classification for fans
• AMCA 205 — Energy Efficiency Classification for fans

參考資料

• 原始來源 — Engineering ToolBox：風機效率與功耗