循環水ポンプの省エネ改修における省エネ率の大きさに影響を与える要因

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循環水ポンプの省エネ改修における省エネ率の大小に影響を与える要因 石油、化学、冶金、医薬、電力などの業界では循環水ポンプが大量に使用されている。循環水ポンプは一般的に流量が大きく、出力も高く、24時間休むことなく稼働するため、消費電力が非常に多く、企業はそれに伴って多額の電気代を支払わなければならない。循環水ポンプシステムの省エネ改修は、企業にとって直接的な経済的利益となる。そのため、多くの水ポンプユーザーは現在、水ポンプの省エネ改修を非常に重視しており、水ポンプの省エネ改修技術を提供する企業も誕生し、企業や社会に適切なサービスと貢献を果たしています。 多くの省エネ企業が紹介する事例を見ると、一般的に省エネ率はかなり高く、30％に達するのはごく普通で、50％を超えるものもあることがわかります。このような宣伝により、一部の水ポンプユーザーは、省エネ企業の技術を使えばどんな状況でも約20～30％の省エネ率を達成できると思い込んでしまっている。そのため省エネ率に高い期待を寄せていますが、これは実際には誤解です。 循環水ポンプの省エネ改修における省エネの余地は一体どれほどあるのか、省エネ率に影響を与える要因には何があるのか？では、この話題について見ていきましょう。水ポンプシステムが効率的に動作するためには、以下の3つの条件を同時に満たす必要があります。（1）水ポンプの定格効率は高くなければなりません。これはまず設計レベルに依存し、次に製造精度と品質に依存します； （2）水ポンプは効率の良い点で動作させる必要がある。同じ水ポンプでも、流量が異なると効率も変わってくる。水ポンプの効率は流量に応じて上に凸な曲線を描き、一般的に定格流量付近で最も高くなる。定格流量より少ない場合や多い場合は効率が低下し、定格動作条件から大きく外れると、たとえ水ポンプの定格効率が高くても、実際の運転効率は高くならない。 さらに詳しく言えば、効率を高めるためには、モーター（原動機）の負荷率や効率が高い動作領域も考慮する必要があり、つまり全体の水ポンプシステムの総合的な効率を最適な点に保つことが求められます。 （3）配管（装置を含む）の損失はできるだけ小さくする必要がある。一方で、配管網および装置の設計・配置を合理的に行う必要があり、他方でポンプの性能パラメータを配管網の抵抗特性に合わせて調整し、流量制限による損失をできるだけ排除する必要がある。 水ポンプの省エネの余地は、最適なパラメータからの上記3つの項目の偏差量によって決まるのである。水ポンプの定格効率が低く、定格流量からの偏差が大きく、追加の配管（装置を含む）による損失が大きいほど、水ポンプシステム全体の効率は低下し、それに応じて省エネの余地が広がり、省エネ率も高くなる。逆に、上記の3点がすべて満たされていれば、水ポンプにはほとんど省エネの余地がなく、改良する価値もない。 数年前、省エネ問題がまだ広く重視されていなかった頃、水ポンプの定格効率は低く、設計院も工事設計において省エネ問題を真剣に検討していませんでした。そのため、実際の流量が定格流量から大きく外れたり、余分な配管損失が生じたりすることがあり、結果として水ポンプシステム全体の効率が低下しました。その結果、水ポンプの省エネの余地が大きくなり、20～30％の省エネ率が一般的でした。様々な理由により生産負荷が設計負荷を大幅に下回ると、偏差が大きくなり、省エネ率にも影響を与えます。 近年、ポンプのユーザーは省エネにますます注目しており、ポンプを購入する際には高効率で省エネな性能を重要な選定基準としています。これにより、ポンプメーカーも競争力を高めるために品質を向上させ、継続的に革新を重ねてきた結果、ポンプの定格効率が全体的に向上しています；ユーザーからも、工学設計においては省エネとコスト削減を必ず考慮するよう明確な要望があるため、設計院も工学設計の際に省エネに重点を置き、より合理的な設計を行う必要がある；ユーザーも水ポンプの適切な配置と経済的な運用に注意する必要があります。これらの要因が総合的に作用した結果、新しい水ポンプシステムの全体的な効率は以前よりも大幅に向上し、最適なパラメータからの偏差もますます小さくなっている。そのため、現在では水ポンプの省エネの余地もますます狭まっており、省エネ率が15％に達していれば十分良いと言えるだろう。当社の最近の省エネ率は、最も高いもので31％に達し、最も低いものでも5％です。 では、省エネ率がわずか5％の場合でも、改修する価値はあるのでしょうか？計算してみましょう。実際の負荷が200KWのポンプで、省エネ率が5％だとすると、1時間あたり10キロワット時の電力を節約できます。電気代を1キロワット時あたり0.8元とすると、1年間で7万円以上節約できることになります。では、省エネ会社に支払うサービス料はいくら必要でしょうか？会社によって異なるかもしれませんが、当社の場合、一般的には10ヶ月分の節電額を超えない料金を請求し、総額は6万円未満です。改修前の電気代と比べて、ユーザーはその年に追加の負担を感じることなく、むしろ総支出が減少します。その年のうちに元が取れ、即座に省エネと効率化が実現されます。今後は料金をいただかず、ユーザーは毎年7万円以上の省エネ利益を得ることができます。 ユーザーにとって経済的な利益は非常に高く、改修する価値は十分にあるはずであり、5％の省エネ率を軽視してはならない。20～30％の省エネ率だけを考えるべきではありません。多くの水ポンプシステムにとって、それは不可能だからです。 省エネ会社の中には、省エネ率が50％を超えると宣伝しているところもありますが、それが事実だと信じたいところです。しかし、それも間違いなく例外であり、例えば中央空調の閉ループシステムにオープンループシステム用のポンプを使用するようなケースです。省エネ率30％という宣伝が多いのは、実際の事例から良い部分だけを選んでいるのかもしれず、普通の現象だと思います。皆さんも理解してくれると思います。 本稿では、水ポンプの省エネの可能性に影響を与える要因を概観し、省エネ率について適切な見通しを持ってもらうことを目的としています。出力の大きな水ポンプの場合、たとえ5％の省エネ率であっても、節約できる電気代は非常に高く、改造する価値は十分にあるはずです。同時に、すべての水ポンプに省エネの余地があるわけではなく、改造の価値がないポンプもあると指摘している。 不適切な点がございましたら、皆様のご批判やご指摘をお待ちしております。