不同的空壓機有不同的適合範圍; 例如 : 螺旋式空壓機以一組公轉子 (Male Rotor) 與一組母轉子 (Female Rotor) 透過嚙合及齒型讓吸入的大氣容積產生變化而升壓, 公母轉子尺寸太小時因為加工技術無法達到更小的配合公差精度, 因此效率會大幅衰減. 依據工研院的研究報告顯示, 下列是各種馬力 (功率) 較適合的空壓機機構型式, 能效會最佳!
也就是說18kW (25馬力) 以下渦卷式是效率最佳的機型, 尤其是3hp~10hp最佳; 而旋齒式在25hp~75hp則是具有優勢, 螺旋式則是在50hp~1,000hp有一定優勢, 離心式則是在500hp以上具備能效優勢. 以上所指的都是指單一機體 (單模組) 的狀況下, 這也是為什麼渦卷式空壓機多採用1, 3, 5, 7.5或10.0馬力的壓縮機體來設計單模組或多模組的空壓機.
上述的圖中並沒有發現往復式空壓機的資料, 主要原因是因為 康博士是以節能角度報告該專題, 往復式空壓機的每單位風量CMM (1000L/min) 能耗耗電值為8.8kWh~13.06kWh相當高, 因此沒有列入比較之中.
變頻螺旋式空壓機就一定省電?
在工研院 康博士的報告中另外出現一張螺旋式空壓機在不同型式容量調節控制之下, 產生的風量%與耗電%的一張比較圖表; 這張圖表顯示出幾個重要資訊 :
- 容調控制基本上容調與空重車控制並不是節能的控制方式 : 例如, 依據現場實際需求產生的實際風量在40%風量時, 耗電仍舊高達滿載的78%.
- 加卸載控制透過滑塊或旋轉閥將壓縮過剩的壓縮空氣是放到進氣閥, 提高了部分的能效, 但是在現場需求風量只有40%時, 仍舊耗能約滿載的58%耗電.
- 變頻控制則是在負載超過80%~85%以上時, 就不具備節能優勢了, 反而在95%風量需求時, 耗能會超過100%; 因為多了變頻器的裝置會多耗能5%~8%不等. 而低頻運轉至40%左右則無法在繼續降低頻率, 在更低頻運轉會影響到馬達的散熱不佳. 需求耗電也會比實際產出的風量高出3%~5%不等的耗電 (依據各家變頻器及空壓機技術不同).
多模組無油渦卷式空壓機控制設計
多模組無油渦卷式空壓機係採用3馬力, 5馬力, 7.5馬力或10馬力的壓縮主機與馬達組成多個模組, 再加上控制器的控制技術設計, 組成一台完整的空壓機交替運轉; 例如, 以岩田SLP150EG就是由四個5馬力模組組成的20hp多模組空壓機. 多模組無油渦卷式空壓機在輸出實際風量%與耗能方面最接近理想曲線, 也就是實際產出多少%風量就耗用多少%電能.
多模組無油渦卷與變頻螺旋式空壓機節能比較
未來服務工業 嘗試 數據化實際讓結果顯現, 我們採用國際認可的部分負載IPLV在25%, 50%, 75%及100%時, 全球調查所呈現的佔比1%, 42%, 45%及12%來計算兩種型式空壓機的節能狀況. 並且以20馬力為基準, 在年實際需求壓縮空氣量都是180,000,000Liter的相同條件下, 進行耗電與電費比較 (實際結果請參考上表) .
會產生這樣的結果是因為, 變頻式空壓機在75%~100%部分負載區間與40%以下部分負載區間並不具備優勢, 反而耗能因為變頻器耗電及馬達低載發熱所吞噬. 另外, 20hp以下螺旋式空壓機本身就是比較不具備能效優勢的 (如 康博士所分析), 而多模組無油渦卷式空壓機則透過多個模組交替運轉, 達成較節能狀態; 當馬力數越高, 模組數越多, 能夠有效切割部分負載區段的能力越高, 越接近理想曲線. 但是, 實際開發發現, 超過50hp (含) 以上, 多模組渦卷式空壓機相較於變頻旋齒式空壓機與變頻螺旋式空壓機就不具備優勢了! 這也是為何岩田無油渦卷空壓機在日本只開發到40hp的主要原因!
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