暖通单位换算指南
一份面向暖通工程师的实用单位换算参考手册，涵盖功率、风量、压力、温度和能效等核心工程量的单位转换，结合设备选型、管道设计和系统能效评估的实际应用场景，帮助工程师快速准确完成单位换算。
一、暖通单位换算概述
暖通工程行业长期以来并行使用多种单位制——英制单位（IP）是美国的标准，而国际单位制（SI）在世界其他地区占据主导地位。即使在SI体系内部，不同地区偏好不同的衍生单位：中国常用W/m²表示负荷指标、Pa表示压力，欧洲使用kW和kPa，日本则根据应用场景在kJ/h和W之间切换。
准确的单位换算不是文书工作中的细枝末节，而是一项关键的工程技能。错误的换算系数可能导致风管尺寸过小、冷水机组过大或水泵选型出错。例如，将CFM与m³/h混淆（1.7倍的差异），会产生要么过于限制（导致风机能耗高）要么过大（增加不必要的材料成本）的风管。
本指南提供了每位暖通专业人员所需的换算系数，按物理量分类，并结合实际工程场景说明每种单位的使用背景。
二、功率单位——瓦特（W）、千瓦（kW）、BTU/小时（BTU/h）
功率单位描述能量传递的速率——这是衡量制热/制冷容量、压缩机功率、风机电机额定功率和水泵功耗的基本指标。正确掌握这些换算对于设备选型、能源审计和建筑节能合规性评估至关重要。
| 原单位 | 目标单位 | 换算系数 | 示例 |
|---|---|---|---|
| BTU/h | kW | ÷ 3412 | 12,000 BTU/h = 3.52 kW |
| kW | BTU/h | × 3412 | 1 kW = 3,412 BTU/h |
| BTU/h | W | × 0.2931 | 10,000 BTU/h = 2,931 W |
| W | BTU/h | × 3.412 | 1,000 W = 3,412 BTU/h |
| 冷吨（RT） | BTU/h | × 12,000 | 1 RT = 12,000 BTU/h |
| 冷吨（RT） | kW | × 3.517 | 1 RT = 3.517 kW |
| hp（机械马力） | kW | × 0.7457 | 1 hp = 0.746 kW |
| kJ/h | kW | ÷ 3600 | 3,600 kJ/h = 1 kW |
各单位的使用场景：BTU/h是北美住宅和轻型商用暖通设备的标准容量额定单位——一台典型窗式空调额定容量为5,000–12,000 BTU/h。kW是全球通用的设备容量和电功率输入SI标准。冷吨（RT）用于大型商用冷水机组，1 RT表示在24小时内融化一短吨冰的制冷效果。马力（hp）仍然出现在英制地区老式风机和水泵电机的铭牌上。
实用提示：冷吨与实际功率的区别
一个常见的误区是：1 RT = 3.517 kW的制冷容量，但冷水机组压缩机的电输入功率要低得多——取决于机组效率（COP），通常为每RT 0.8–1.2 kW。切勿将容量（输出）与功耗（输入）混淆。
三、风量单位——m³/h、CFM、L/s
空气体积流量是风管尺寸计算、风机选型、通风设计和空气处理机组（AHU）规格确定的基本参数。行业内主要使用三种单位：CFM（立方英尺/分钟）在北美，m³/h在中国和亚洲大部分地区，L/s在欧洲通风标准中。
| 原单位 | 目标单位 | 换算系数 | 示例 |
|---|---|---|---|
| CFM | m³/h | × 1.699 | 1,000 CFM = 1,699 m³/h |
| m³/h | CFM | ÷ 1.699 | 1,000 m³/h = 588.6 CFM |
| CFM | L/s | × 0.4719 | 1,000 CFM = 471.9 L/s |
| L/s | CFM | × 2.119 | 500 L/s = 1,059.5 CFM |
| m³/h | L/s | ÷ 3.6 | 3,600 m³/h = 1,000 L/s |
| L/s | m³/h | × 3.6 | 100 L/s = 360 m³/h |
风管设计背景：风管内的空气流速通常设计为主风管3–8 m/s（600–1,600 fpm）、分支风管2–5 m/s（400–1,000 fpm）。风管截面积计算公式为：面积 = 流量 / 流速。在整个计算过程中使用一致的单位至关重要——将CFM与m/s混用会产生错误的风管尺寸。
四、压力单位——Pa、kPa、bar、psi、inH₂O、mmH₂O
暖通工程中的压力测量范围很广：从过滤器盘管两端的低压差（以Pa或inH₂O为单位）到水泵出口压力和制冷系统压力（以bar或psi为单位）。每个应用领域偏好特定的单位，使得单位之间的换算成为日常工作。
| 原单位 | 目标单位 | 换算系数 | 示例 |
|---|---|---|---|
| Pa | kPa | ÷ 1000 | 100,000 Pa = 100 kPa |
| Pa | bar | ÷ 100,000 | 100,000 Pa = 1 bar |
| Pa | psi | ÷ 6894.76 | 6895 Pa ≈ 1 psi |
| Pa | inH₂O | ÷ 249.089 | 249 Pa ≈ 1 inH₂O |
| Pa | mmH₂O | ÷ 9.80665 | 98.1 Pa ≈ 10 mmH₂O |
| psi | bar | ÷ 14.504 | 14.5 psi ≈ 1 bar |
| inH₂O | Pa | × 249.089 | 1 inH₂O = 249.09 Pa |
| mmH₂O | Pa | × 9.80665 | 10 mmH₂O = 98.07 Pa |
风机和水泵应用：风机全压通常以Pa（SI）或inH₂O（IP）表示。典型屋顶机组的静压为250–750 Pa（1–3 inH₂O），大型离心风机用于中央空调箱时可高达2,500 Pa（10 inH₂O）。水泵扬程以压力而非米扬程表示时，用kPa或bar。对于冷冻水泵，常见设计扬程为150–300 kPa（1.5–3 bar或22–43 psi）。压力单位的换算错误会直接影响风机和水泵的功率计算，因为风机功率与压差成正比。
五、温度换算——°C、°F、K
温度可能是暖通工作中最常被换算的量——设计条件、设定值、送风温度和气象数据根据地区和标准以不同单位出现。虽然换算公式简单，但实际应用需要理解在何种情境下选择适当的温标。
| 换算类型 | 公式 | 示例 |
|---|---|---|
| °C → °F | °F = (°C × 9/5) + 32 | 25°C = 77°F |
| °F → °C | °C = (°F − 32) × 5/9 | 77°F = 25°C |
| °C → K | K = °C + 273.15 | 25°C = 298.15 K |
| K → °C | °C = K − 273.15 | 300 K = 26.85°C |
| °F → K | K = (°F + 459.67) × 5/9 | 77°F = 298.15 K |
| K → °F | °F = K × 9/5 − 459.67 | 300 K = 80.33°F |
工程设计条件：在北美工程实践中，设计条件通常以°F表示——例如夏季室外设计干球温度95°F/湿球温度78°F。在SI体系中，相同条件为35°C/25.6°C。开尔文（K）用于热力学计算（如卡诺循环效率）、制冷剂物性查询和需要绝对温度比值的焓湿分析。1°C的温度差等于1 K——这一点很重要，因为换算ΔT时（例如10°C温升），°C和K的数值相同，但在°F中则不同（18°F）。在换算时务必区分绝对温度值和温度差值。
六、能效单位——COP、EER、SEER
暖通设备的能效指标主要有三种形式：COP（性能系数）、EER（能效比）和SEER（季节能效比）。这些指标在全球广泛使用，但由于它们衡量相似但不同的性能特征，常常被混淆。
| 指标 | 定义 | 单位 | 典型范围 |
|---|---|---|---|
| COP | 输出（W）/ 输入（W） | 无量纲 | 2.5–6.0（制冷），3.0–5.0（热泵制热） |
| EER | 输出（BTU/h）/ 输入（W） | BTU/h·W⁻¹ | 8–15（典型值），≥ 11（高效） |
| SEER | EER的季节平均值 | BTU/h·W⁻¹ | 13–28+（现代系统） |
换算关系：由于1 W = 3.412 BTU/h，COP与EER之间的关系非常简单：COP = EER / 3.412，相应地EER = COP × 3.412。例如，EER为12的冷水机组，其COP为12 / 3.412 ≈ 3.52。SEER是在AHRI（空调、供暖和制冷协会）标准测试条件下EER的季节加权平均值。虽然同一设备的SEER和EER数值相近，但由于SEER考虑了部分负荷条件（此时效率更高），SEER始终高于EER。
冷水机组和热泵应用：冷水机组效率通常以kW/RT（千瓦/冷吨）表示——这是COP的倒数。COP为6.0的冷水机组，其能耗为1 kW/RT ÷ 6.0 × 3.517 = 0.586 kW/RT。各地区最低能效标准有所不同：美国能源部要求新型离心式冷水机组满负荷COP ≥ 6.1，而欧盟生态设计指令则根据冷水机组类型和容量规定了最低EER值。
七、常见换算错误
即使经验丰富的暖通专业人员也偶尔会在单位换算上出错。以下是工程实践中最常见的误区：
- 混淆冷吨与电功率。1 RT = 3.517 kW的制冷容量，但压缩机电输入要低得多（通常为0.8–1.2 kW/RT）。查看规格时务必确认参数是指制冷容量还是功率输入。
- CFM与m³/h的换算方向错误。系数1.699只适用于一个方向。常见错误是将乘除颠倒了：1,000 CFM × 1.699 = 1,699 m³/h（正确），而1,000 ÷ 1.699 = 588.6 m³/h（结果相差2.89倍）。
- 混淆大气压与表压。标准大气压为101.325 kPa、1.01325 bar或14.696 psi。风机静压额定值是表压（相对于大气压），而制冷剂压力规格往往是绝对压力。忽略这一差异会导致压力读数偏差约100 kPa。
- 使用绝对值公式换算温度差。ΔT为10°C时等于18°F——而不是(10 × 9/5 + 32) = 50°F。对于温度差，应使用Δ°F = Δ°C × 9/5（不加32偏移量）。同样的原理适用于将ΔT换算为K：Δ°C = ΔK。
- 在风管计算中混用英制和SI单位。使用CFM作为流量单位同时用m/s作为速度单位而不进行换算，会产生错误的风管截面积。在进行计算之前，始终将所有输入转换为一致的单位制。
- 假定SEER等于EER。SEER是部分负荷测试条件下的季节性平均值，而EER是单点满负荷额定值。对于同一设备，SEER通常比EER高10–20%。在峰值负荷计算中使用SEER值代替EER会低估能耗。
- 过于粗略地四舍五入换算系数。使用1 inH₂O = 250 Pa（而非249.089）产生0.37%的误差，对于粗略估算可以接受。但使用1 psi = 7 kPa（而非6.895）会引入1.5%的误差，并在多次换算中累积放大。在最终工程计算中应使用全精度系数。
八、常见问题解答
如何将BTU/h转换为kW？
将BTU/h值除以3412即可。例如12,000 BTU/h ÷ 3412 = 3.52 kW。这一换算在比较美国制造商（使用BTU/h）与国际标准（使用kW）的设备参数时至关重要。反向换算为kW × 3412 = BTU/h。
CFM和m³/h有什么区别？
CFM（立方英尺/分钟）和m³/h（立方米/小时）都用于测量空气体积流量。换算系数为1 CFM = 1.699 m³/h，1 m³/h = 0.5886 CFM。CFM是北美标准风量单位，m³/h在中国和欧洲等地使用。风管尺寸计算需要在全过程中使用一致的单位。
如何换算inH₂O和Pa？
将英寸水柱（inH₂O）转换为帕斯卡（Pa），乘以249.089。例如1 inH₂O = 249.089 Pa。反向为1 Pa = 0.0040147 inH₂O。粗略估算时可用1 inH₂O ≈ 250 Pa。这一换算常用于风机静压额定值与风管压力降计算之间的转换。
华氏度与摄氏度的转换公式是什么？
°C = (°F − 32) × 5/9，例如77°F = 25°C。反向：°F = °C × 9/5 + 32。常用参考：0°C = 32°F，20°C = 68°F，37°C = 98.6°F，100°C = 212°F。
COP、EER和SEER之间有什么关系？
COP = 输出/输入（无量纲），EER = BTU/h每瓦，SEER是EER的季节性平均值。换算关系：COP = EER / 3.412，EER = COP × 3.412。三个指标数值越高表示效率越高。