≥1000Pa 高静压应对高阻抗结构：山洋 San Ace 散热风扇在氢燃料电池电堆中的散热方案

在新能源系统中，氢燃料电池电堆（Fuel Cell Stack）作为能量转换的核心部件，其工作稳定性与系统寿命高度依赖于可靠的热管理设计。相比普通电源或电子设备，电堆内部结构更为紧凑、流道复杂、风阻显著偏高，这使得散热风扇在选型时不仅要关注风量，更必须重点评估静压能力与长期可靠性。

本文基于实际应用案例，解析 山洋San Ace 高静压与低功耗风扇在氢燃料电池电堆系统中的组合应用思路，为新能源设备散热选型提供参考。

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应用场景说明：氢燃料电池电堆的散热特点

采用行业： 新能源
应用设备： 氢燃料电池电堆
设备定位： 氢燃料电池系统核心发电单元

氢燃料电池在运行过程中，通过电化学反应持续产生热量，若热量不能及时带走，将直接导致：

• 电池膜性能衰减

• 输出功率下降

• 寿命缩短，系统可靠性降低

与常规电子设备不同，电堆内部通常具备以下散热特征：

• 风道狭窄、结构层叠

• 空气需穿过多层流道与散热片

• 系统内部存在明显的流阻叠加效应

因此，该类设备的核心散热指标并非“最大风量”，而是在高阻抗条件下仍能维持稳定风量的高静压能力。

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客户课题：高阻抗风道导致常规风扇失效

在本案例中，客户设备受到以下因素影响：

• 电堆模块结构封闭

• 周边气流干扰较大

• 进出风路径存在明显弯折与狭缝

实测结果表明：

常规轴流风扇在系统工况点下风量急剧衰减，无法形成有效换热气流。

经风道阻抗评估后，系统对风扇提出明确要求：

• 系统所需静压 ≥ 1000 Pa

• 同时需兼顾整体能耗控制

这对风扇的电机设计、叶型结构与转速能力提出了较高要求。

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整体散热方案：高静压 + 低功耗的分区配置思路

针对不同散热区域的工况差异，本方案采用功能分区式配置策略：

1. 电堆核心冷却区：采用超高静压风扇

用于穿透高阻抗流道，确保核心模块换热效率。

• 型号： 9HV0948P1G001

• 配置数量： 4 台 / 设备

• 主要任务： 提供 ≥1000Pa 静压，维持强制对流

2. 发电机排气及辅助散热区：采用低功耗风扇

该区域阻抗相对较低，更关注能耗与长期稳定运行。

• 型号： 9GA0812P7G001

• 配置数量： 2 台 / 设备

• 主要任务： 辅助排热与气流引导，降低系统整体功耗

该组合方式在保证关键部位冷却能力的同时，有效控制整机功耗水平，实现系统级能效优化。

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核心风扇参数解析

（一）山洋San Ace 高静压型号：9HV0948P1G001

产品定位： 工业级高静压 DC 轴流风扇，适用于高阻抗风道环境
认证标准： Eco Products、UL、CSA、EN、RoHS

1. 基本结构参数

• 框架尺寸：92 mm

• 厚度：38 mm

• 材质：工业级塑料框架

2. 电气性能

• 额定电压：48 V

• 工作电压范围：36 ~ 60 V

• 额定电流：1.2 A

• 输入功率：57.6 W

3. 气动性能

• 额定转速：14900 min⁻¹

• 最大风量：5.1 m³/min（180 CFM）

• 最大静压：1100 Pa（4.42 inchH₂O）

• 噪音值：72 dB(A)

4. 可靠性指标

• 工作温度：-20 ~ +70 °C

• 预期寿命：

  • 40,000 h @ 60°C

  • 70,000 h @ 40°C

5. 控制与监测功能

• PWM 调速支持

• 脉冲转速信号输出

• 带肋加强结构设计（Ribbed）

该型号的优势在于：
即便在高阻抗工况点下，仍能保持有效风量输出，避免“有风扇无风量”的工程失效问题。

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（二）山洋San Ace 低功耗型号：9GA0812P7G001

产品定位： 高效率、低功耗 DC 轴流风扇
认证标准： UL、CSA、EN、RoHS

1. 基本结构参数

• 框架尺寸：80 mm

• 厚度：15 mm

• 重量：65 g

2. 电气性能

• 额定电压：12 V

• 工作电压范围：10.2 ~ 13.8 V

• 额定电流：0.29 A

• 输入功率：3.48 W

3. 气动性能

• 额定转速：6100 min⁻¹

• 最大风量：1.44 m³/min（50.9 CFM）

• 最大静压：84 Pa

• 噪音值：41 dB(A)

4. 使用寿命

• 40,000 h @ 60°C

• 70,000 h @ 40°C

该型号非常适合用于：

• 排气通道

• 控制舱换气

• 整机热平衡辅助区域

在保证基本换热需求的前提下，显著降低系统功耗与噪声水平。

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方案价值分析：为什么这种组合更适合电堆系统？

从系统工程角度看，本方案具备以下优势：

1. 精准匹配阻抗差异，避免过度设计

• 高阻抗区：使用高静压型号，保证冷却效果

• 低阻抗区：使用低功耗型号，避免无效能耗

2. 优化整机能效比（System Efficiency）

通过分区配置，避免所有风扇统一选用高功率型号，从而：

• 降低整机平均功耗

• 减少电源与散热冗余设计

3. 提升系统长期可靠性

San Ace 风扇具备成熟的电机控制与轴承技术：

• 高温稳定运行能力强

• 长寿命指标适合新能源设备 7×24h 工况

• PWM 与转速反馈便于系统监控与故障预警

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采用理由总结

客户最终采用该方案，主要基于以下技术决策逻辑：

• ✔ 满足 ≥1000Pa 的关键静压需求

• ✔ 在高阻抗风道下仍具备稳定冷却能力

• ✔ 通过低功耗辅助风扇降低系统整体能耗

• ✔ 提升电堆运行安全性与长期可靠性

• ✔ 有利于整机寿命与维护周期管理

在新能源设备对可靠性、效率与安全性要求不断提升的背景下，散热风扇已从“配件角色”升级为系统级关键部件。合理的风扇选型策略，将直接影响整机性能表现与生命周期成本。

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