省エネルギー

電力を削減するには

別ページで紹介した二次冷却システムを導入すれば、それだけですでに堆積物による伝熱抵抗、 摩擦抵抗の増大に起因する電力の余分な消費が削減されます(｢冷却水系の障害｣を参照)。
しかしそれ以外にも、冷却水の温度設定、必要なポンプ能力、熱負荷変動、クーリングタワー能力の季節変動などに対する配慮により、多額の電力費を削減することができます。

チラーの電力消費の見直し

金型冷却水や温調機用冷却水としてチラー水が広く利用されています。
しかし、以下のように細かく検証すると、必ずしもチラー水が必要な場合ばかりとは限りません。

クーリングタワーの能力の季節変動

クーリングタワーの冷却能力は、気温や湿度の影響を受けます。
【Fig-01】は山形、大阪、宮崎の月平均気温と大阪の最高・最低気温です。
平均気温は夏と冬では20℃以上の差があり、 1日の中でも昼間と夜間では8℃程度の差があります。
クーリングタワーでは、蒸発潜熱による冷却と、周囲空気との温度差による熱移動が起こります。
したがって、気温の低いときにはクーリングタワーの能力は気温が高いときよりも大きくなります(【Fig-02】)。
また、絶対湿度は夏と冬とでは10倍以上の差があるので、水の蒸発速度も季節によって異なります(【Fig-03】)。
周囲環境との温度差、蒸発速度のどちらも気温が低いほど大きく、 クーリングタワーの能力は冬期には夏期の2.4倍に相当するとされています。
冬期や夜間の気温の低い時期にはクーリングタワーへの送水量を減らし、条件によってはファンを停止してクーリングタワーの冷却能力を必要な水準に抑えれば、電力消費の節減をすることができます。

ポンプ能力の見直し

電力コスト削減の事例

実際の事例によって、省電力の効果を比較してみましょう

●改善前
改善前には80Hpのチラー1台、80Rtのクーリングタワー1台、5.5kWのポンプ2台、2.2kWのポンプ1台で構成され、7℃の冷水を冷却に用いていました。年間の電力費は約6,720,000円でした。

●改善1：チラー設定温度を7℃から15℃に
チラー水温度の設定を7℃から15℃に上昇させました。これだけで年間1,680,000円電力費が節減されました(改善前の25％減)。

●改善2：冷却ユニットの導入
UWT冷却ユニットを導入しました。
この工場の金型温度ではチラーは必要ないため、冷却はクーリングタワーを用いた二次冷却に切り替えました。
将来の増設を考えて7.1kWの工場送りポンプを設置しましたが、現在の機械台数ではその1/2の能力で足りるので、インバータ制御によって3.6kWの出力で運転します。
これにより、年間約5,811,000円電力費が節減されました(改善前の87％減)。

●改善3：気温の変化に対応した制御
気温の変動を考慮したクーリングタワー能力の制御を行えば、さらに電力費が節減できます。
改善2の機器構成で、年間を通じて同じ条件で運転したときの電力費に対して、ポンプ回転数を冬期は70％に、 中間期は80％に制御すると電力費は大幅に減少します(【Fig-05】)。
昼間と夜間の温度による切り替えも実施すると、さらに節減額は大きくなります。

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