なぜ大幅な省エネが可能なのでしょうか?
 

ここでは建物設備に詳しくない方に省エネのポイントや可変流量制御の効果などについて分かりやすく解説しています。


  空調で使用するエネルギーはどのくらい 
  建物の用途によって多少異なりますが、平均的には40%程度を占めています。
エネルギーの種類は、熱源と搬送動力のエネルギーに分類されます。
熱源エネルギーとは、発生機(冷凍機やボイラー)において冷水や温水を作るエネルギーのことで、搬送エネルギーは居室に冷温風を送るエネルギーや循環ポンプで冷温水を搬送するエネルギーのことです。
当社の提唱は、エネルギーを搬送する媒体の空気、水を負荷に合致した量に可変流量制御することにより、この40%のエネルギーの内25%程度の削減が可能であるというもので、建物全体にすれば10%程度のエネルギーを抑制できるというものです。
 2  空調のエネルギーを25%も削減することは可能なの
  エネルギー搬送機器の採用においては、建物用途や負荷の変動も考慮し安全率をみて採用されていますので、年間を通じて定格能力での運転はわずかとなっており、ほとんどが必要よりも過大な状態であるといえます。
これを分かりやすく電車を例にあげてみますと
運行車両数を決定するに当たって、年間の最大ピーク時の乗客数を算出し更に安全率を上乗せし10両で運行することを決定したとします。
1両当りの乗車率を常に100%としますと、1年においては年末年始や夏季休暇時のピークを除くと常に何両かの無人の車両を運行していることになり、1日単位で見ますと朝夕のラッシュ時を除くと実際にはわずか数両でも問題ない時間帯も発生してきます。
このように、乗客の数に合わせて運行車両数を適宜変更することができないことから、必然的に不要な車両運行が生じてしまいます。
建物の設備もこれと同様にピーク時に出力不足とならないよう採用されており、居室の負荷変動に合わせて適宜大きさを変更することができませんので、年間を通じて恒常的に不要なエネルギーが生じているということになるわけです。(イメージ図
当社はこのような無駄を削減することにより空調エネルギーの25%程度を抑制することが可能だと考えています。
   インバータエアコン
  このような無駄を解決する手段として実はいいお手本があります。それは、家庭で使用しているインバータエアコンです。
家庭用のエアコンはインバータ化によって大きな省エネ効果を生み出しました。
インバータ化の効果は、モータの回転速度を変化させ吹出し風量を可変させることにあります。
そのため、スイッチを入れた時など室内の温度と適温との差が大きい時は強い風が吹出しますが、適温に近づくに従い風量は弱くなっていくという制御が可能となりました。
このように、基本的には吹出す温度を変えるのではなく吹出す風量を変えることによって大きな省エネ効果が得られたわけです。
しかし、一般的な建物の多くは空調設備がインバータ化されていないので、常時一定の風量で送風されています。
従って、低負荷時においては過剰風量となり無駄なエネルギーを使用することになってしまいます。
   インバータ化するメリット
  インバータは周波数を変化させる装置です。つまり、周波数を変化させることによってモータの回転数をコントロールすることができます。
建物においては空気や水の搬送をファンやポンプといったモータでおこなっていますので、これらのモータをインバータ化すれば搬送量を変更することが可能となります。
言い換えれば、モータの回転速度を変化させることによって、必要な設備の大きさに変更することが可能となるわけです。
(先程の車両の話に置き換えますと、車両台数を乗客数にあわせて変更することが可能になるということと同じです)
   可変流量制御の効果
  では、モータをインバータ化するとどのくらの効果があるのでしょうか。
流体力学では『
流体の搬送動力エネルギーは3乗に比例して増減する』ということです。
従って、モータの回転数を下げることができれば、3乗に比例して削減することが可能です。
例えば、モータの回転数を20%削減したとします。すると、「0.8×0.8×0.8=0.512」となり、現状の約半分のエネルギーで運転することが可能となるわけです。
このようにわずか2割削減するだけでエネルギーが半分で済むことになりますので、モータをインバータ化し可変流量制御に変更すると大変大きな削減効果を得ることができます。
   回転数を20%削減することは可能なの
  建物の空調用設備は先述の通り、もともと過大なものが設置されています。
さらに、四季や日々の負荷変動を勘案しますと20%削減することは決して難しいことではないと考えています。
従って、一般建物の空調設備を家庭用エアコンの様に可変流量制御にすることは、現状見過ごされている無駄を解消することで、現在の快適性を損なうことなく省エネできることなのです。
   一般建物向けの可変流量制御はないの
  現在、可変流量制御といえば、ファンであればVAV、ポンプであればVWVといった制御システムが主流で手法としては確立されていますし、新築建物を中心とした最近のインテリジェントビルでの採用は進んでいます。
しかし、既設の建物については採用が進んでいません。
   なぜ効果の高い可変流量制御の採用は進まないの
  高い省エネ効果が期待できる制御方法なのに、この制御手法が平準化しないのは何故でしょう。
まず、VAV制御システムを例に制御方法について簡単に説明します。
VAV制御システムは複数に間仕切された居室を同一の空調機で空調するのに適している制御方法で、各吹出し系統単位にモータダンパーを採用し、各系統の要求に合致するようダンパーを自動開閉します。このダンパー開度情報、そしてダクト内の風圧の変動を利用してCPUにて演算しインバータでモータの回転数を制御する高度な手法です。
この手法は、非常に精度よく高い効果が得られる制御でありますが、導入に当たっては、制御システムが最新式の中央監視設備を含め大変大きな設備投資となってしまいます。従って、新築物件ならばまだしも、既設の建物においては費用対効果の観点から採用を躊躇せざるを得ないのではないかと考えられます。
   簡易型手法の開発
  VAV制御システムは間仕切された複数の部屋を可変風量制御する場合に優れていますが、既設建物の居室の使用状況をみると、実は間仕切られずに使用されているケースが非常に多いです。
従って、当社はVAVといった高度なシステムを使用しなくても可変流量制御は可能ではないかという発想を持ち、根本的に空調システムを見直すことにより簡易型の可変流量制御の開発に成功いたしました。
 10  VAV制御システムが不要な可変流量制御
  当社が開発した変流量の制御手法は、基本的には送風温度を一定にし風量を可変する制御です。
簡単に言いますと、室内の温度、もしくは還り空気(レターン)温度の状態を把握し、必要最小限の冷温風を対象室に供給するものです。
従って、従来手法のようにVAV制御システムを必要としない大変シンプルな手法でありますので、導入コストを抑えることが可能となりました。
この発想は、例えるならば「コロンブスの卵」的なまさに盲点を突いた発想でありますが、温度情報のみで制御する手法は今まで試みられたことはなく、この簡易型変風量制御は当社において特許を取得しております。
また、省エネ効果においても、VAV制御システムは供給量を絞ることで削減する制御であるのに比べ、当社の手法は必要な分だけ供給する手法ですのでその分効果が高くなります。
尚、循環ポンプの変流量制御手法についても当社において特許を取得しております。
 11  この制御で問題ないの
  当社で省エネ企画した、精密機械工場のクリーンルーム、デパート、総合病院、ホテル、大型地下駐車場等においては既に数年の稼働実績をもっていますが、未だに問題は発生しておりません。
逆に大変高い省エネ効果を生み出しておりますので、お客様よりお褒めの言葉をいただいております。
特に、費用対効果の面においては、契約電力5300KWから1100KW削減することができ、わずか2年で投資費用を削減効果でまかなってしまった事例もあり、大変感謝されました。
 12  当社の提案する可変風量制御は外気導入量制御がセットとして採用されます
  従来の空調方式は中間期のオール外気運転を除き、ほぼ年間を通じて一定の外気導入量となっています。通常外気導入量の変更は各建物の運転管理者の判断に任されているのが一般的です。
しかし、外気温度も常に変動しますので導入量を効率よく自動的に変動させることができれば更なる省エネが可能となります。
当社の可変風量制御を導入しますと外気導入量制御もセットとして採用されます。
外気導入量制御の採用により、夏期、冬期の過剰外気導入を防止し、中間期の外気冷房期間を最大限に拡大することが可能となります。従って、自然エネルギーとして外気を積極的に活用しますので、熱源エネルギーの省エネという相乗効果も得ることができるのです。


過剰流量と可変流量のイメージ
● ピーク時の流量とエネルギー搬送

*ピーク時は負荷が高いのでほぼ無駄はない。
*空調用設備はピーク時に出力不足にならないよう採用されている。
 
● 過剰流量のエネルギー搬送
  (省エネ未対応の場合)
*ピーク時以外の低負荷時は過剰流量となっている。 
 
● 可変流量のエネルギー搬送
  (省エネ対応の場合)
*負荷に合致した適正流量に変更している。
*搬送動力は3乗に比例して削減される
*負荷の状態により流量は変更される
 
           
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