従来型ファンの高エネルギー消費の問題に対処するため、この記事では2 つの典型的な省エネルギー改造ケースを紹介し、インバータ制御、ガイドベーンの最適化、エネルギー回収などの技術的アプローチを詳述し、投資コストと省エネルギー効果の推定を組み合わせて、さまざまなソリューションの回収期間と経済的価値を評価し、同様のプロジェクトの参考になります。
一、はじめに
鉱山、工業、大規模施設などの大風量換気システムでは、ファンのエネルギー消費が工場全体の電力消費の30%以上を占めることがよくあります。エネルギーコストの上昇と二酸化炭素排出削減の目標が掲げられる中、技術的改良を通じてファンシステムのエネルギー効率を向上させることは、運用費用を大幅に削減するだけでなく、持続可能な開発の要件に応えることもできます。
二、省エネ改造の技術ルート
インバータ制御
VFD（Variable Frequency Drive）を設置し、ファンモーターの無段階調速を行い、実際の抵抗要求に応じて回転速度を智能に適合させ、P∝n³の電力消費を削減。
ガイドベーンと流れ構造の最適化
ガイドベーンの迎え角と翼の曲率を調整し、気流の分離と逆流を減らし、気動効率を向上させる;
換気熱/余熱回収
ファン出口や管網に余熱回収装置を設置し、一部の熱エネルギーを給気の事前加熱に利用し、間接的にシステム負荷を削減;
管網の密封とダンパーの改造
漏れフランジと配管接続部を修復し、バランスバルブと電動ダンパーの制御戦略を最適化し、バイパス放風の損失を避ける。
三、事例紹介
事例一：陝北炭鉱の主要換気システム
改造前：3台400 kW軸流主要ファン、満載年電力消費≈10,512 MWh；
改造措置：
インバータを設置し、必要に応じて回転数を調整；
給気ガイドベーンとキャビンシールを最適化；
改造後：年平均節電率28%、年節電≈2,943 MWh；
経済効果：
投資200万元；
電気料金0.6元/kWhで、年節電価値≈176万元；
回収期間≈1.14年。
事例二：大規模工業施設の循環ファン
改造前：2台200 kW遠心循環ファン、風量過大で頻繁にバイパス;
改造措置：
ガイドベーン曲線の再設計とインバータ制御の組み合わせ；
余熱回収コイルを設置し、排気熱を冬季暖房に利用；
改造後：ファンのエネルギー効率が22%向上し、暖房期間中の省電と石炭削減による年価値≈68万元；
経済効果：
投資120万元；
年総合省エネ利益≈82万元；
回収期間≈1.46年。
四、コスト効果評価法
初期投資
機器購入（インバータ、ガイドベーン、回収装置）+ 設置試運転コスト；
年次省エネ利益
年次省エネ利益=節電量 (kWh)×電気料金+節炭量 (t)×炭価
単純回収期間（PB）
PB (年)=初期投資総額/ 年次省エネ利益
正味現在価値（NPV）および内部収益率（IRR）
長期間のプロジェクトでは、NPVとIRRを計算し、キャッシュフローと資金コストを総合評価することが推奨されます。
五、実施のポイントとリスク管理
運用状況の調査：詳細な管網抵抗曲線と負荷変動の測定を行い、適切な改造プランを作成；
機器の選択：大負荷始動と低速運転に適した高性能のインバータを選定；
試運転と検収：改造完了後、現場性能試験を実施し、CFDモデル予測と実際のデータを校正；
運用と保守のトレーニング：操作・保守スタッフに定期的なトレーニングを行い、インバータシステムと回収装置の安定運用を確保；
安全とコンプライアンス：改造過程で電気防爆、騒音や振動の基準を遵守し、作業現場の人と機械の安全を確保。
六、結論
ファンの省エネルギー改造は、インバータ制御、気動最適化、余熱回収などの技術を用いることで、1–2年以内に投資回収が可能であり、企業に対して電気料金と燃料コストの長期的な削減をもたらします。科学的なコスト効果評価法と厳密な実施管理を組み合わせることにより、エネルギー削減のポテンシャルを最大化し、高効率、グリーン、持続可能な運用を実現する通風システムの支援が可能です。
