風(fēng)壓與風(fēng)量的動態(tài)平衡由風(fēng)機性能曲線和管路阻力曲線決定，其中風(fēng)量反映通風(fēng)能力，風(fēng)壓體現(xiàn)抗阻能力。通過伯努利方程和管路特性曲線計算，關(guān)鍵點在于系統(tǒng)阻力與風(fēng)機轉(zhuǎn)速的匹配，轉(zhuǎn)速變化時遵循風(fēng)機定律快速調(diào)整。

風(fēng)壓與風(fēng)量的關(guān)系計算核心遵循流體力學(xué)中的伯努利方程和管路特性曲線，二者并非簡單線性關(guān)系，而是受系統(tǒng)阻力影響的動態(tài)平衡關(guān)系。

一、核心概念：先明確風(fēng)壓與風(fēng)量的定義

在計算關(guān)系前，需先區(qū)分兩個關(guān)鍵參數(shù)的物理意義，避免混淆。

風(fēng)量（Q）：單位時間內(nèi)通過通風(fēng)系統(tǒng)的空氣體積，單位通常為 m³/h 或 m³/s。它反映系統(tǒng)的 “通風(fēng)能力”，由風(fēng)機的葉輪轉(zhuǎn)速、葉片結(jié)構(gòu)直接決定。

風(fēng)壓（P）：空氣在系統(tǒng)中流動時克服阻力所需的壓力，單位通常為 Pa（帕斯卡）或 mmH₂O（毫米水柱）。它反映系統(tǒng)的 “抗阻能力”，分為靜壓（克服管道摩擦、彎頭阻力）和動壓（維持空氣流動的動能），計算中通常使用二者之和的全壓。

二、核心關(guān)系：風(fēng)壓與風(fēng)量的數(shù)學(xué)計算邏輯

風(fēng)壓與風(fēng)量的關(guān)系并非固定公式，而是 “風(fēng)機性能曲線” 與 “管路阻力曲線” 的交點決定的，需分兩步計算。

1. 第一步：計算管路阻力（風(fēng)壓的核心來源）

系統(tǒng)所需的風(fēng)壓，本質(zhì)是克服管路阻力的壓力，公式如下：

P = P₁+ P₂

P₁（沿程阻力）：空氣在直管中流動時，因與管壁摩擦產(chǎn)生的阻力。

計算公式：P1=λ×DL×2ρv²

λ：摩擦系數(shù)（與管道材質(zhì)、空氣流速相關(guān)，鋼管通常取 0.015-0.025）；

L：管道長度（m）；

D：管道內(nèi)徑（m）；

ρ：空氣密度（常溫常壓下約 1.2 kg/m³）；

v：管道內(nèi)空氣流速（m/s，由風(fēng)量推導(dǎo)：v=Q/S，S 為管道橫截面積，m²）。

P₂（局部阻力）：空氣通過彎頭、閥門、風(fēng)口等部件時，因流向突變產(chǎn)生的阻力。

計算公式：P2=ζ×2ρv²

ζ：局部阻力系數(shù)（不同部件固定值，如 90°彎頭 ζ≈0.7，方形風(fēng)口 ζ≈1.0）；

其他參數(shù)與沿程阻力公式一致。

2. 第二步：結(jié)合風(fēng)機性能曲線找平衡：

風(fēng)機本身有固定的 “風(fēng)量 - 風(fēng)壓性能曲線”（由廠家提供），曲線趨勢是風(fēng)量增大時，風(fēng)壓逐漸下降（因為風(fēng)機輸出功率固定，風(fēng)速提高會導(dǎo)致壓力損耗增加）。

實際系統(tǒng)的運行點，是 “管路阻力曲線”（P 與 Q² 成正比，因阻力與流速平方相關(guān)）與 “風(fēng)機性能曲線” 的交點。

當(dāng)管路阻力增加（如管道變長、彎頭增多），阻力曲線向上平移，交點會向 “風(fēng)量減小、風(fēng)壓增大” 移動；

當(dāng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速提高，性能曲線向上平移，交點會向 “風(fēng)量增大、風(fēng)壓增大” 移動（符合風(fēng)機定律）。

3. 關(guān)鍵推導(dǎo)：風(fēng)機定律（轉(zhuǎn)速變化時的快速計算）

若僅改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速（其它條件不變），風(fēng)壓與風(fēng)量的關(guān)系可通過風(fēng)機定律簡化計算，無需重新畫曲線：

風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比：Q2:Q1=n2:n1

風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速平方成正比：P2:P1=(n2:n1)²

功率與轉(zhuǎn)速立方成正比：N2:N1=(n2:n1)³

（n 為風(fēng)機轉(zhuǎn)速，r/min；N 為風(fēng)機功率，kW）

三、實例計算：讓關(guān)系更具體

以一個簡單的通風(fēng)系統(tǒng)為例，演示計算過程：

已知條件：

管道：鋼管，長度 L=10m，內(nèi)徑 D=0.3m，橫截面積 S=πD²/4≈0.0707 m²；

部件：1 個 90° 彎頭（ζ=0.7），1 個方形風(fēng)口（ζ=1.0）；

風(fēng)機：轉(zhuǎn)速 n₁=1450 r/min 時，風(fēng)量 Q₁=1500 m³/h。

第一步：計算流速 vv=3600×SQ1=(1500/3600)/0.0707≈5.89m/s

（除以 3600 是將 m³/h 轉(zhuǎn)換為 m³/s）

第二步：計算沿程阻力 P₁

取λ=0.02，代入公式：P1=0.02×0.310×21.2×5.892≈0.02×33.33×20.7≈13.8Pa

第三步：計算局部阻力 P₂

總局部阻力系數(shù) ζ 總 = 0.7+1.0=1.7，代入公式：P2=1.7×21.2×5.892≈1.7×20.7≈35.19Pa

第四步：總風(fēng)壓 PP=P1+P2≈13.8+35.19≈49Pa

第五步：轉(zhuǎn)速變化后的計算

若轉(zhuǎn)速降至 n₂=960 r/min，按風(fēng)機定律：

新風(fēng)量 Q2=Q1×(n2/n1)=1500×960/1450≈986m³/h

新風(fēng)壓 P2=P1×(n2/n1)²=49×(960/1450)²≈49×0.44≈21.6Pa

四、常見誤區(qū)：避免錯誤理解關(guān)系

誤區(qū) 1：風(fēng)壓與風(fēng)量成正比

實際中，風(fēng)壓與風(fēng)量的平方成正比（僅管路阻力不變時），風(fēng)量翻倍，風(fēng)壓需增至 4 倍才能克服阻力。

誤區(qū) 2：忽略局部阻力

復(fù)雜系統(tǒng)中（如多彎頭、多閥門），局部阻力可能占總風(fēng)壓的 60% 以上，必須納入計算。

誤區(qū) 3：直接套用風(fēng)機額定參數(shù)

風(fēng)機銘牌上的 “額定風(fēng)量、風(fēng)壓” 是標(biāo)準(zhǔn)工況（管道阻力為 0）下的數(shù)值，實際運行時需結(jié)合系統(tǒng)阻力修正。

五、實用工具：簡化計算的輔助手段

廠家選型手冊：提供風(fēng)機性能曲線，可直接根據(jù)所需風(fēng)量查對應(yīng)風(fēng)壓，無需手動計算。

在線計算器：輸入管道長度、直徑、部件類型等參數(shù)，自動生成總風(fēng)壓（如 “通風(fēng)阻力在線計算工具”）。

經(jīng)驗公式：對于普通民用通風(fēng)系統(tǒng)（如廚房排煙、辦公室通風(fēng)），可簡化為 P≈5×Q0.6（僅作快速估算，精度較低）。