産業用冷凍および産業用冷却アプリケーション用のドライブ

Andy Pyeは、可変速ドライブが産業用冷凍アプリケーションで食品や医薬品などを涼しく保つのにどのように役立つかを調べています。

約200年間、冷凍技術 次のような重要な商品やサービスの提供を段階的に支援してきました。

• 食品保存
• 医療プロセス
• 地域暖房と冷房

有害な冷媒が地球温暖化に関連してオゾン層を破壊した結果として、十分に文書化された環境への悪影響によって業界は傷ついた。モントリオールと京都の議定書に署名した後、大幅な進歩が見られ、1988年から2005年の間にCFC、HCFC、HFCの生産量が90％減少しました。

しかし、世界の人口は現在から2050年の間に90億人に増加すると予想され、平均余命が長くなると、冷凍関連のプロセスに関連するすべてのリソースの消費は、需要が大幅に増加することを意味します。

エネルギー消費が環境に与える影響

エネルギー使用量は通常、あらゆる冷凍プラントにとって最大のコストセンターを提供します。すでに、冷凍装置のエネルギー消費量は、世界の電力使用量の15％を占めています（先進国では20％以上 ）。ほとんどの国はまだ化石燃料を使用して電力を生産しているため、これは冷凍装置の使用による地球温暖化へのさらなる大きな影響を強調しています。

したがって、次のことを緊急に行う必要があります。

• 冷凍装置の成績係数（COP）を改善します（つまり、ユニットあたりの電力消費量を削減します 。
• 建物全体で、より統合され、高度に制御されたエネルギー消費システムを構築します。
• オゾン層に害を与えたり、CO2を排出したりしない新しい冷媒に切り替えます。
• ベストプラクティスを採用した非常に効率的な冷凍ソリューションのグローバルカバレッジを拡大します。

多くの冷凍および空調システム より効率的で、コンパクトで、環境に優しく、設置と保守が容易な信頼できるプロセスが必要です。冷却要件は、周囲条件、占有率と使用法、照明などの要因により、日中および年間を通じて広範囲に変化します。

また、病院、IT、通信などの分野では、安定した正確な温度と湿度の制御が必要になる場合があります。学校、レストラン、オフィスビルなどのアプリケーションでは、冷却システムが日々の負荷の大幅な変化に適応できることが重要です。

発酵、トンネルの成長、工業プロセスなどのプロセス冷却アプリケーションでは、生産品質を確保するために正確な温度設定が必要です。

冷却能力を調整するにはいくつかの方法があります 冷蔵または空調および暖房システムで。エアコンで最も一般的なのは、単純なオンオフサイクリング、高温ガスバイパス、使用（またはしない）です。 ）液体注入、複数のコンプレッサーの構成、インバーター技術 。

容量変調 は、冷却能力をアプリケーション要件の冷却需要に一致させる方法です。コンプレッサーは、冷却出力を調整するためにさまざまなモーター速度で動作するように特別に設計されています。インバーターがコンプレッサーモーターの速度を制御して、冷却能力を調整します。

可変速度テクノロジー HVACR、厳密な制御およびプロセス冷却アプリケーション、およびパッケージ化または分割された空調ユニット、屋上、チラー、精密冷却、VRF、および凝縮ユニットに実装できます。

永久磁石モーターを備えた高性能ドライブを使用すると、産業用冷凍製品のエネルギー効率が最大化されます。通常の設置では、成績係数（COP）が約15％大幅に向上し、その結果、エネルギーが大幅に節約され、ライフサイクルコストが削減され、多くの場合、投資収益率は12か月未満になります。

コンプレッサーとドライブは、連携して専用のアプリケーションで動作するように認定されている必要があります。ドライブはコンプレッサーの速度を調整し、コンプレッサーの動作限界を超えて動作するのを防ぎます。 インバーター周波数ドライブ 暖房、換気、空調（HVAC）または冷蔵用に特別に開発されたアルゴリズムを使用する必要があります。これらにより、システムがアプリケーションの制約内で実行されることが保証されます。

可変冷媒流量（VRF）ユニットは、冷暖房用の非常に人気のある冷却または可逆システムです。これらは、信頼性を損なうことなく、建物の所有者と居住者の両方に柔軟性をもたらし、エネルギー効率、高い快適性、設置の容易さを兼ね備えています。 VRFシステムはインバータ技術を広く使用しています。

可変速ドライブを使用したエネルギー節約の例

Unidrive SPシリーズの大型自立型可変速ACドライブの設置により、Portadown（北アイルランド）の食品メーカーであるHenry Dennyの冷蔵室の温度制御が改善され、約£の大幅な節約に向けて順調に進んでいます。年間電気料金23,400– プラントの総電力使用量の50％削減！

同社はさまざまなパイ、ソーセージロール、ペストリー、コテージパイを製造しており、20室の冷蔵室の複合施設には、自社の生産量だけでなく、北アイルランドの地域流通拠点としても機能する大量の冷蔵室があります。 、ケリーグループの他の企業の何千ものチーズ、バター、ハム、ベーコンもあります。

他の場所では、カナダのカルガリーで、食料品店で冷凍プラントの35％のエネルギー節約が達成されています。ここでは、2つの新しいコンプレッサーとコンデンサークーラーで構成される新しい冷却システムと、同社は運用コストを最小限に抑える必要がありました。クーラーごとに1つの可変速度コマンダーSKACドライブが、すべてのファンを同時に制御します。ドライブはカスタム設計されたパネルに統合されています。

年間のほとんどの間、コンデンサーはその全容量の何分の1かで動作します。古いシステムでは、凝縮器の冷却制御は、コンタクタを使用して固定速度ファンのオンとオフをペアで切り替えることで実現されていました。その結果、ファンは絶えず循環し、必要な細かい温度制御を提供できませんでした。

圧力設定値が常にオーバーシュートしていたため、冷媒の過度の膨張と収縮により、ラインの機械的疲労が発生しました。やがて、これは配管やコネクタの故障につながる可能性があります。

ハーフスピードで動作する4つのモーターは、フルパワーの2つのモーターよりもはるかに少ないエネルギーを使用します。さらに、ファン速度のスムーズな変更は、繰り返し起動するよりも少ないエネルギーを使用します。このVFD制御システムでは 、エネルギーが大幅に節約されるだけでなく、圧力と温度が非常に正確に調整されるため、システム全体へのストレスが軽減されます。

適用法

適用される規格と法律は、ISO 50001（エネルギー管理規格）と季節性能部品負荷効率法（SEER）です。

ISO 50001：2011は、エネルギー管理システムを確立、実装、維持、および改善するための要件を指定しています。その目的は、組織がエネルギー効率、エネルギー使用、消費などのエネルギーパフォーマンスの継続的な改善を達成するための体系的なアプローチに従うことを可能にすることです。 ISO 50001：2011は、組織によって監視および影響を受ける可能性のあるエネルギーパフォーマンスに影響を与えるすべての変数に適用されます。エネルギー性能に寄与する機器、システム、プロセス、および人員の測定、文書化、報告、設計、調達の慣行に適用される要件を指定します。

ヨーロッパでは、冷凍装置、チラー、エアコンの季節効率は、Eurovent認証会社によって定義されたヨーロッパ季節エネルギー効率比（ESEER）によって評価されることがよくあります。英国では、冷凍および空調製品の季節エネルギー効率比（SEER）は、ESEERと同様ですが、負荷プロファイルの重み係数が異なり、簡略化された建物エネルギーモデル内の建物規制パートLの計算の一部に使用されます（ SBEM）ソフトウェアであり、英国および欧州連合内の新しい建物のエネルギー性能証明書（EPC）の作成に使用されます。両方とも、建物のエネルギー性能に関する欧州指令（EPBD）の一部として。

SEERの式は、次のように表すことができます。
SEER =a（EER @ 25％負荷）+ b（EER @ 50％負荷）+ c（EER @ 75％負荷）+ d（EER @ 100％負荷）
ここで、a、b、c、およびdは、提案されたアプリケーションに関連する負荷プロファイルの重み係数です。

米国のESEERと同様の基準は、統合エネルギー効率比（IEER）です。

ESEERは、さまざまな季節の気温または水温について、適切な重み係数を含めて、全負荷および部分負荷の動作エネルギー効率比（EER）を組み合わせて計算されます。