風機與零組件的效率計算

 

風機的傳動損失可以預估,零組件的預估效率值可以來自合格且可取得的廠商資料,或參考以下所提供的預設值。
但實際的測試值應比預設值更有參考價值。


方法一,適用組裝完成風機的計算

 

ηe=(Pu/ Pe)*Cc

 

ηe: 總效率
Pu: 在風機曲線最高效率點的風機做功
Pu=Q*Pf*Kp
Q: 風量,cms
Pf: 全壓,Pa
Kp: 壓縮係數,-
Pe: 於風機性能曲線最高效率點時的消耗功率,w
使用變速器時,為變速器輸入端的功率
無使用變速器時,為馬達輸入端的功率
Cc: 部分負載補償係數,參考下表一,-
無使用變速器時,值為1

使用變速器時,驅動/控制入力Pe 補償係數Cc
<5kw -0.03*ln(Ped)+1.088
≧5kw 1.04

表一,補償係數Cc值


方法二,適用風機與組件尚未組裝的計算

 

風機的傳動與損失概算如下
ηe=ηr*ηm*ηT*ηc*Cm*Cc

ηe: 總效率(風機效率)
ηr: 葉輪效率
ηm: 馬達效率
ηT: 機械傳動效率
ηc: 調速器效率
Cm: 組件匹配的補償因數,固定值=0.9
Cc: 部分負載補償係數,參考上表一,-
無使用變速器時,值為1

圖一.風機的能源消耗示意圖
風機組件損耗圖示


 

葉輪效率ηr

葉輪效率取風機最高效率點,可由風機實驗室測得

 

馬達效率ηm

依照CNS14400,馬達應為IE1以上標準,馬達效率於銘牌上標識,
但需注意測試規範為最新IEC要求標準
(舉例來說,一個11kw,4p的舊制eff1馬達有91%效率,但約只等於歐洲新制IE2馬達的89.8%)

 

機械傳動效率ηT

直結傳動(葉輪直結馬達軸)值取100%,
V型皮帶傳動損失預設值可參考如下表二,

額定功率Pn 傳動損失ηT
Pn<1 kW 0.89
1kW <Pn<5 kW 0.0175*Pn+0.8725
Pn>5kW 0.96

表二,傳動損失ηT

組件匹配的補償因數Cm,固定值=0.9

依風機裸機進行組裝,需估算0.9

調速器效率ηc、補償係數Cc

未使用調速器,此兩個值取100%,
調速器效率ηc可由製造廠商取得效率值,
補償係數Cc可參考如上表一


 

案例計算

一前傾離心式風機,皮帶傳動
在風機最高效率點,葉輪效率為60%,風機空氣做功Pu為1.125kw,使用4極的IE2馬達,依風機裸機進行組裝,2.2kw(依照IEC 60034-30),
變頻器效率95%,可得
ηe=ηr*ηm*ηT*ηc*Cm*Cc

此時
ηr =60% (葉輪效率)
ηm =84.3%(依IE2標準)
ηT =0.911
ηc =0.95
Cm =0.9
Cc =1.064

ηe=ηr*ηm*ηT*ηc*Cm*Cc
=0.60*0.84*0.911*0.90*0.95*1.064=0.418(41.8%)
此風機的效率為41.8%


參考:

1. ISO 12759, “Fans-Efficiency classification for fans”
2. COMMISSION REGULATION (EU) No 327/2011