新港紡織廠

空調軸流風車用扇葉

更換 FRP報告台化公司紡織部

壹、前言

風車為使用廣泛但低產值高耗能之用電項目，本廠有鑑

於現今使用之鋁合金扇葉已運轉 23年，導致效能已大為降低，故進行 FRP材質風扇更換作業以節省用電達到節能減碳之目的。

貳、風扇作動原理

一般風扇可分為離心、斜流與軸流等三大類做區分，如

下圖所示：

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一、離心式風扇：風扇的排出流向與風扇的中心軸呈現垂直

的狀況。風扇葉輪受到電動機的驅動在機殼中進行旋轉

時，在葉片間隙中的氣體受旋轉離心力的影響，被徑向

拋向機殼的週邊，而後再運用蝸形的機殼將此氣體引向

排氣口排出。一般因受離心力的影響，在風扇葉輪中心

呈現負壓狀況，而在機殼的週邊則呈現正壓，因此在這

一正一負的情形下，空氣因而被源源不絕地吸入，此類

型風扇一般常見使用於高風壓低風量需求的場合。

二、斜流式風扇：風扇的排出流向與風扇的中心軸呈一角度

（0 ~゚ 90 ）゚的情形。動作原理基本上與離心式相同，也是依靠離心力的方式達到輸送氣體的目的。目前常見使

用於低風壓高風量需求的場合。

三、機軸流式風扇：風扇的氣體排出流向與風扇的中心軸呈

平行。風扇的葉輪受到電動機的驅動而在機殼中進行旋

轉時，在機殼內的氣體因受葉片的推擠而升壓，對於升

壓後的氣體由於受到導輪葉片與整流罩的引導，最後會

順著風扇的中心軸向前排出，如下圖所示。此類型風扇

一般常見使用於低風壓高風量需求的場合。本廠使用之

送回風車皆為此型式。

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參、風扇材料的技術發展

扇葉是風機中最基礎及關鍵的零件，其良好的設計、可

靠的品質和優越的性能是保證機組能正常穩定運行的決定性

因素。因長期不停地運轉，因此對扇葉的要求有：比重輕且

具有最佳的疲勞強度和機械性能、葉片具彈性、旋轉時的慣

性及振動頻率特性曲線正常、負荷穩定性好、維護費用低等。

1970年扇葉主要材質有鋼材、鋁材或木材，發展至今則以玻璃纖維及碳纖維最為重要的兩種材料。

一、FRP介紹纖維強化塑膠（Fiber Reinforced Plastic或 Fibreglass

Reinforced Plastic，簡寫為 FRP）亦稱玻璃纖維或玻璃纖維增強塑料，是一種以高分子環氧樹脂為基體，玻璃

纖維或碳纖維等為增強體，經過複合工藝而製成的複合

材料。優點包括：1.單位強度 /重量比高 (輕巧 )，2.耐藥品腐蝕性優越 (耐腐蝕 )，3.整體耐候性佳，高溫不軟化、低溫不脆化 (抗老化 )，4.耐燃性、透光性良好，5.絕緣及 6.熱傳導率低，故用於製造各種運動用具、管道、造船、汽車與電子產品之外殼、印刷電路板與輕量

化產品、冷卻塔、空氣洗滌設備、氣冷式冷凝機、氣冷

式熱交換器、溼度調節器、旋窯殼、通風系統、散熱系

統、烘乾機⋯等。其中 FRP之比重為鐵的 5分之 1，鋁的 2分之 1，所以單位重量的強度比鐵、鋁大。下表 1列出 FRP與鋁合金一些物理特性之比較。

表 1. FRP與鋁合金物理特性之比較如下：

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二、FRP製作方法及流程依照本廠提供之供應商資料，其 FRP扇葉製作方法及流程順序如下：

1.依據設計之葉型製作模具2.依據設計之葉型裁剪玻纖布3.一層樹脂一張玻纖布，逐層貼和，最後再上上模，靜置 6-8小時待樹脂固化。

4.開模並修磨扇葉外緣，再加塗一層耐磨樹脂。5.依設計安裝於輪穀上，並作動平衡調效。

三 .影響風扇效能因素1.扇葉之設計：扇葉之數目、形狀及尺寸均依據空氣量及壓力之需求設計葉片之厚度 (t)、弧度 (a)、扭曲度及葉片運轉之切入角度 (θ)，配合不同風扇半徑 (r)與葉軸之葉片形狀 (s)扇片長度 (l)亦不同。

材質

機械性質ENCON FRP 鋁合金

比重 1.8 ～ 2.0 7.8抗張強度 ,kg/cm2 4,000 ～ 8,000 2,038彈性強度 ,kg/cm2 2,500 ～ 10,000 1,940抗壓強度 ,kg/cm2 2,500 ～ 5,000 1,900

資料來源：芮昇企業有限公司

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2.扇葉材質蝕化程度：因表面鏽蝕易產生運轉風阻，增加馬達工作負荷，影響效能。

3.扇葉表面摩擦損耗：表面有磨擦損耗時亦產生運轉風阻，增加馬達工作負荷，影響效能。

4.扇葉重量：常理而言在相同條件下扇葉重量越輕，代表馬達運轉負荷越小，但扇葉強度是否符合運轉所

需，為應考量因素之一。

5.其中各自所佔比例如下圖所示：

四 .FRP扇葉改善後節能效果1.改善內容如下：(1)材質：由鋁合金改為 FRP。(2)扇葉數：由 4葉改為 8葉式。

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2.改善前後圖示如下：

3.驗收標準：在風量至少不可低於現狀之情形下，測試耗電功率推算節能比例。

4.試驗結果：本廠軸流風車共計 25台份，改善前送回風車全開之總風量為 36983.8(CMM)，總耗電量為601.5(KW)；改善後總風量增加為 39484.5(CMM)，耗電量降低為 433.1(KW)，總風量約增加 7%，而耗電量約可節能 28%，可看出更換 FRP風扇後風量增加，耗電量降低。

五 .結論1.本廠軸流風車之風扇更新採用 ENCON公司之產品，由空氣動力學之科學家協助設計，除以空氣動力學

原理進行最佳扇葉設計並選用最高等級之 FRP材質，該材質之特性為：(1)抗腐蝕 (2)耐酸鹼 (3)抗紫外線(4)高耐震 (4)噪音低於 85dbA。

2.業界送回風車風扇已更新為 FRP材質的廠商已知有遠東紡織及台南紡織，根據已使用廠測試結果顯示

風量增加比率愈高則耗電減少比率愈低。

3.依目前試驗結果來看平均節能約可達 28%，可看出更換 FRP材質之扇葉後可有效降低空調用電。

▲改善前：環狀扇葉（鋁合金材質） ▲改善後：環狀扇葉（FRP 材質）

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