空調のチューニングポイント

東洋ビル管理株式会社
省エネルギー技術研究室
室長　中村　聡

電力のチューニングポイント

稼働電力と待機電力（2）

4、トランス
変圧器の二次側電力が〔0VA〕であれば、無負荷損は待機電力と考えることもできるが、僅かでも二次側に電力があれば待機電力ではないことになる。変圧器は各自が簡単に電源を切ることができないので、夜間に全く電力を使用していない変圧器の無負荷損を待機電力とはいえないかもしれないが、負荷が無くても電力を消費しているのならば、変圧器の無負荷損も待機電力として対策を考えたほうがよいだろう。
変圧器の容量適正化や統合で無負荷損を減らすことができるので、ビルを管理する者としては、少しでも無負荷損を減らせるようにしたい。
ビルは将来の電気設備増設に備えて容量の大きな変圧器を入れていることが多いが、最近では照明のLED化やポンプやファンへのインバーター導入等により機器の省エネ化が進み、逆に変圧器容量に余裕ができてしまっている。
2台の変圧器を統合して1台にできれば、1台分の無負荷損が無くなるのだが、50％以下の負荷しかない変圧器が2台並んでいるとも思えないので、1台に統合するのは難しいだろう。それならば統合容量に合わせて変圧器を大きなものに換えるか、統合はせずに1台毎の変圧器容量を小さなものに換えるしかない。
変圧器容量の2％の無負荷損があると仮定して、変圧器容量合計で500KVAの容量があるビルが400KVAにできれば、100KVAの2％、約2kWの節電になり、電力単価が20円/kWhだとすれば、年間の節約金額は2kW×20円/kWh×24h×365＝350千円
変圧器台数によっても交換費用は変わって来るが、この節約金額では投資を回収するのに、数10年の年数が必要となってしまう。
これでは直ぐに取り換えるのは無理だが、リニューアルの時期であればアモルファス等の高効率な変圧器に交換して、負荷損も同時に減らすことができるだろう。

5、ゲーム機用ACアダプター
　小さなACアダプターも変圧器である。パソコン周辺機器に用いられており、家庭ではゲーム機等でよく使われている。
通電されているコンセントに差し込んでいれば電力を消費するので、これも待機電力である。
写真はゲーム機で使われている定格容量18VAのACアダプターである。内部は変圧器と平滑回路で構成されている簡単な回路である。平滑回路には整流器と電解コンデンサが3個使用されている。このコンデンサは充電・放電を繰り返すものだが、ゲーム機が接続されていなければ、微量の自然放電だけである。これが待機電力となる。

ACアダプター単体の待機電力を、ワットチェッカーで測定してみた。ワットチェッカーの最低測定単位が0.01kWhのため、ACアダプターを長時間、コンセントに差したままにして測定した結果、32時間後に0.01kWhとなった。
0.01kWh÷32h＝0.0003125kW＝0.3125W
1年中コンセントに差したままでは
0.3125W×24h×365＝2,737.5Wh
3kWh/年の損失にもならない。
家庭の電気料金でも100円/年以下だ。変圧器の容量が18VAなので
0.3125÷18＝0.01736
1.7％程度の損失になる。ビルの変圧器と殆ど同率の損失である。気にしなければならないような待機電力ではないが、ACアダプターをコンセントに差したままでは、電解コンデンサを常時充電状態にしておくことになる。電解コンデンサは故障することが多く、発熱の原因にもなるので、待機電力よりもそちらのほうが心配になる。
故障して買い替えることにでもなれば、10年間分の待機電力料金よりも高くつくので、待機電力節約とは関係なく、不必要なACアダプターは抜いておくほうがよいだろう。

6、ノートパソコン用ACアダプター
 ノートパソコン用のACアダプターはゲーム機用よりも容量が大きく、構造も違う。
65WのACアダプターをワットチェッカーで測定すると82時間後に0.02kWhとなった。
20Wh÷82h＝0.2439W
1年中コンセントに差したままでも、
0.2439W×24h×365＝2,136.6Wh
2kWh/年強の待機電力量にしかならない。ゲーム用のACアダプター以下である。ノートパソコンのACアダプターも待機電力を気にする必要はないことになるが、発熱が原因によるリコールもあるので、万が一を考えて、長時間ノートパソコンを使用しないのならば、コードを抜いておいた方が賢明だろう。

7、デスクトップパソコン
　OA機器の代表はパソコンである。
待機電力が多いと思われるが、各自専用のデスクトップパソコンならば、一人ひとりの意思で本体とディスプレイの待機電力を、プリンターのような外付け機器も含めて、節電タップを使用すれば簡単に無くすことができる。
パソコン本体の待機電力量を測定すると20時間で30Whであった。待機電力1.5Wである。
19型ディスプレイの待機電力量は26時間30分で20Whであった。待機電力0.75Wである。両方の待機電力を合計すると2.25Wになる。
パソコンを使っていない時間が年間7,000時間とすると、節電タップを使って切ることで
2.25W×7,000h＝15.75kWhの節電となる。1台当たり約300円/年の節約である。節電するべきなのか悩ましい金額ではある。

このようなパソコンが1,000台あるならば、年間に30万円ほどの節約となる。

8、ノートパソコン
　ノートパソコンはバッテリーがあるため節電タップは意味がない。
完全に放電した状態のノートパソコンをACアダプターに接続して、4時間30分後のフル充電になるまでの消費電力を測定するとACアダプターの電力も含めて70Wh であった。
このフル充電状態からが待機電力になる。3回測定した待機電力は、①27時間測定の平均電力2.2W、②63時間測定の平均電力1.57 W、③33時間測定の平均電力1.5 Wになった。
完全に充電されているはずなのだが、計測値が回を追って少なくなっている原因は分からない。3回目に計測した1.5Wを待機電力とするが、パソコンの機種によっては違ってくるだろう。
待機電力が1.5Wということは。
1.5W×24h×365＝13,140Wh＝13.14kWh
ACアダプターの電力を差し引けば、ノートパソコン本体は11kWh/年の待機電力量である。
消費電力量13.14kWh/年は、待機電力にはならないパソコン使用中の稼働電力も含むが、それでも1日1円にもならない電気料金である。
ノートパソコンは、節電よりも安全のために節電タップを使うと考えたほうがよいだろう。

空調のチューニングポイント

東洋ビル管理株式会社
省エネルギー技術研究室
室長　中村　聡

稼働電力と待機電力（1）

1、待機電力
　ビルの待機電力量が消費電力量の数％もあると云われているがどうなのであろうか。
消費電力量＝稼働電力量＋待機電力量
普通はこのようになる訳だが、稼働電力と待機電力の区別が難しい機器もある。
ビルの待機電力で主なものは、エアコン、OA機器、変圧器であろう。
エアコンやOA機器ならば、スイッチON時は稼働中、スイッチOFF時は待機中なので分かりやすいが、変圧器は各自がスイッチをON・OFFするものではないので、変圧器の無負荷損を待機電力といえるのか疑問ではある。
いろいろと迷うところはあるが、できるだけ待機電力だと考えるようにして、その待機電力を減らす対策を考えるようにしたい。

2、家庭用エアコン
　ビルであっても小さな部屋であれば家庭用エアコンと同じものを使っているだろう。
ブレーカーを切るか、プラグを抜けば待機電力をなくすこともできるが、毎日これをおこなうのは面倒であり問題でもある。
エアコンはテレビやパソコンのように節電タップを使うことはお勧め出来ないが、家庭用エアコンの待機電力は1W以下なので、無理に待機電力節約を考える必要はないだろう。
冷暖房時期はそのままでもよいので、中間期のようにエアコンを使わない時期だけ、エアコン専用のブレーカーを切るようにすればよい。
専用ブレーカーでなければコンセントのプラグを抜くしかないが、冷房と暖房時期前後の年4回抜き差しするくらいはできるだろう。
待機電力節約と思って、毎日のようにプラグを抜き差しするとコンセントが緩くなり、接触不良をおこす原因となる。
プラグ付け根部分は断線しやすく、頻繁に抜き差しすることで、この部分の心線が少しずつ断線していくと発熱が増えていき、場合によってはコードが焼けて穴が開くこともある。
この接触不良による発熱が原因でコンセントが焦げ付いて、熱で変形することもあるが、このような発熱による電力消費が増えては、僅かな待機電力を節約する以上の無駄となる。
エアコン運転中にプラグ部分を手で握って、少し温かい程度ならばよいが、熱いようなら接触不良や断線の問題があるはずなので、発熱箇所を中心に調べてみたほうが良いだろう。
発熱は電力消費であり電気抵抗にもなるので、エアコン運転中の損失になる。僅かな待機電力の節電を考えるよりも、接触不良を無くして電気の流れを良くしたほうが節電になるはずだ。
接触不良によりエアコンの効きが悪くなることもあるので、発熱に気を配ることは運転電力の節電にも効果的なのである。
エアコンのコードがエアコン用コンセントに届かなくて、延長コードを使うと接触箇所がそれだけ増えることになる。
1.25㎟×2芯の電源延長コードの定格電流が15Aで、エアコンの運転電流が15A以下であったとしてもコードが発熱するはずなので、そのような延長コードは使わないほうがよい。
冷房ピーク時に延長コードを使うと、エアコンの効きが悪くなるのが分かるはずだ。延長コードを使わずに、エアコン専用のコンセントに直接差し込むようにすれば、エアコンの効きが良くなることが実感できるだろう。どうしても延長コードが必要ならば、エアコン用の延長コードを使うようにしたい。
コードやコンセントの発熱に注意して、発熱が減るようにすれば節電になるのだから、コンセントや電源コードはエアコン運転中の節電ポイントといってもいいだろう。

3、業務用エアコン
　業務用エアコンは電源ケーブルをブレーカーに直接結線しているため、コンセントやケーブルが発熱する心配はないが、クランクケースヒーターという発熱体がある。
この写真はインターネットからの引用である。下部に巻き付けられているのがクランクケースヒーターだ。他にも検索してみて欲しい。

冷媒が潤滑油に溶け込まないようにクランクケース内の潤滑油を温めて、何時エアコンを運転してもよいようにしているヒーターだ。
エアコン運転時はヒーターがOFFになるが、停止時は通電された状態になるので電力を消費する。手で触れば暖かいのが分かるだろう。
機種によっては電源側に直結されて、運転時も通電状態のヒーターもある。消費電力の大きさから、ビルではこれが最も無駄な待機電力といってもいいだろう。
パッケージエアコンには圧縮機が室内機側にあり、室外機は放熱器だけの機種もあるので、室内機と室外機の両方のブレーカーを切るようにしたい。

表はエアコンメーカーの空冷チラーモジュールの仕様書だ。仕様書の一番下にクランクケースヒーター（W）という項目がある。「75×4」となっているのが分かるだろう。つまり、モジュール1台あたり300Wである。
チラー自体は運転時だけ電力を消費するが、クランクケースヒーターはチラー停止時に常時通電しているので、チラーを運転しない日であっても、24時間電力を消費している。
全く冷暖房をおこなっていないにもかかわらず、常時無駄に待機電力を消費しているのが、このクランクケースヒーターなのである。
ビルならばこのモジュールが何台も使われているのだから、ビル全体で何Wになるだろうか。
冷暖房をおこなわない時期を決めることができれば、その期間はブレーカーを切っておくだけでW数×台数×24h×日数の節電ができる。
ホテルでは難しいかもしれないが、オフィスビルや庁舎では冷暖房時期を決めている場合が多いので、ブレーカーを切ることは容易だろう。商業ビルや病院でもできないことはない。
このモジュールが20台あるビルが、チラーの不使用期間180日として、その間ブレーカーを切っておくだけでも
300W×20×24h×180＝25,920kWh
年間にこれだけの待機電力を節約できる。同時に、クランクケースヒーター以外のエアコン本体の待機電力も節約できるのだから節電効果は大きい。
間違ってクランクケースが冷えた状態のままエアコンを運転しないために、運転開始前日にはブレーカーをONにするように、注意書き等の工夫をしておきたい。
小型のチラーやマルチエアコンの室外機の場合はクランクケースヒーターのW数は小さくなるが、Ｗ数は小さくても、同じ規模のビルならば、台数が多くなるので、トータルではかなりのＷ数になるはずだ。
管理しているビルのクランクケースヒーター電力が合計で何Wになるのかを調べてみるのもよいだろう。