风机与水泵 / Fans and Pumps
输配系统的”动力源”。匹配管路特性曲线是设计核心，决定输配能耗占比（水泵/风机占建筑能耗 25-40%）。
8.1 风机分类 Fan Types
| 类型 | 英文 | 应用 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 轴流风机 | Axial | 风冷冷凝、蒸发 | 风量大、压头低 |
| 离心风机（后弯） | Centrifugal (Backward-Curved) | AHU、风柜 | 压头高、效率高、噪音低 |
| 贯流风机 | Cross-Flow (Tangential) | 挂壁/柜机 | 径向尺寸小、噪音低 |
| 斜流/混流 | Mixed-Flow | 屋顶机 | 介于轴流与离心之间 |
| 前弯离心 | Forward-Curved Centrifugal | 小型机组 | 风量大、低压头，但过载特性差 |
| EC 风机 | Electronically Commutated | 节能改造、高端机型 | 无刷直流、效率 60-90% |
8.2 风机特性曲线 Fan Performance Curves
- H-Q 曲线 Pressure-Flow Curve：压头随流量增大而下降
- P-Q 曲线 Power Curve：功率随流量变化（先升后降）
- η-Q 曲线 Efficiency Curve：存在最高效率点（设计点 BEP）
- 工作点 Operating Point：风机 H-Q 曲线与管路阻力曲线的交点
8.3 风机相似定律 Fan Affinity Laws
Q₂ / Q₁ = (n₂ / n₁) × (D₂ / D₁)³
p₂ / p₁ = (n₂ / n₁)² × (D₂ / D₁)²
P₂ / P₁ = (n₂ / n₁)³ × (D₂ / D₁)⁵
n 转速；D 叶轮直径。用于不同转速/直径风机换算，及变频降容/增容的能效评估。
8.4 风机定律（变工况） Fan Laws at Off-Design
Q ∝ n, p ∝ n², P ∝ n³
改变转速时（管路阻力不变假设下）流量正比、压头平方、功率立方。这就是变频节能的物理基础。
8.5 水泵类型 Pump Types
- 离心泵 Centrifugal Pump：最常用，结构简单、流量大
- 屏蔽泵 Canned Motor Pump：无轴封，零泄漏，用于闭式水系统
- 变频泵 Variable Speed Pump：根据末端压差变频运行，节能 30-60%
- 立式 / 卧式 Vertical / Horizontal：决定安装方式
- 端吸 / 双吸 End-Suction / Double-Suction：流量与汽蚀性能差异
- 多级泵 Multistage Pump：高扬程场合（如冷却塔补水）
8.6 泵的比例定律 Pump Affinity Laws
Q₂ / Q₁ = n₂ / n₁
H₂ / H₁ = (n₂ / n₁)²
P₂ / P₁ = (n₂ / n₁)³
8.7 泵的 NPSH Net Positive Suction Head
NPSHa = (p_atm - p_v) / ρg + h_s - h_f
NPSHa 可用 NPSH Available；NPSHr 必需 NPSH Required。必须 NPSHa > NPSHr + 0.5 m 安全余量，否则汽蚀 Cavitation。
8.8 比转速 Specific Speed (Ns)
N_s = n · √Q / H^(3/4)
比转速用于选择叶轮类型：低 Ns 选离心径向叶轮；高 Ns 选轴流。
研发应用
- 风机选型 Fan Sizing：先算系统阻力（含盘管/滤网），再选风机工况点留 10% 余量
- 降噪设计 Noise Reduction：后弯叶片比前弯低 5-8 dB；转速降 20% 噪音降约 5 dB
- 变频策略 Variable Speed Strategy：风机/水泵按末端压差变频，比节流调节节能 30-50%
- 防喘振 Anti-Surge：离心式压缩机流量过小时会喘振，需设最小流量阀保护
- 风机盘管 EC 化：替换 AC 电机为 EC 电机，节能 50-70%
- 管路特性修正：实际管路曲线
H_sys = H₀ + K·Q²（H₀ 为静压头，如冷却塔高差）
Concepts Referenced
Entities Referenced
Notes
选型工具：ebm-papst / Ziehl-Abegg / Rosenberg / Wistro（外转子风机）；Grundfos / Wilo / Xylem（水泵）。建议建立企业内部 Device Library（设备库）管理选型曲线。
2024-2026 标准提示:ASHRAE 90.1-2025 / EU F-Gas 2024/573 / AIM Act 2025 / GB 19576。详见 暖通-2026更新 与 hvac-quick-ref。