スクリューコンプレッサーと遠心分離機を並列に使用することはできますか。

スクリューコンプレッサーと遠心分離機の並列運転の実現可能性

大型の空調用冷凍機および産業用冷凍システムにおいては、スクリュ式冷水機と遠心式冷水機を並列に組み合わせて運用することは十分に実現可能です。このような構成は実際の工事現場で広く採用されており、その主な目的は、異なるタイプの圧縮機それぞれの運転特性を活かして、システム全体のエネルギー効率を最適化することにあります。

並列運転の主な利点

• 負荷調整範囲の拡大：遠心式冷凍機は通常、高い負荷率下で最も高い効率を発揮するのに対し、スクリュ式冷凍機は低負荷運転時において優れた調整性能と高いエネルギー効率を示します。両者を並列運転することで、より広い負荷範囲をカバーできます。
• システムの信頼性を向上させる異なる原理を用いたコンプレッサーを並列に配置することで、効果的な設備の冗長性を実現できます。一方の機器が保守作業を必要としたり故障した場合でも、もう一方の機器が負荷の一部を引き継ぎ、システムの連続運転を確保します。
• 部分負荷時の性能の最適化：過渡期や低負荷時においては、システムはスクリューコンプレッサーを優先的に運転することで、低負荷下で発生しうる遠心機の効率低下やストールリスクを回避できます。

並列使用において注意すべき重要なポイント

並列接続には多くの利点があるものの、設計および運用の過程では、両者の特性の違いに起因する技術的課題を解決しなければなりません。

• 水系統の抵抗と流量の整合性スクリューコンプレッサおよび遠心機の蒸発器と凝縮器における内部水抵抗は、通常異なる。並列配管の設計に際しては、抵抗損失を適切に算定し、必要に応じてバランスバルブを設置することで、水流の短絡や偏流を防止し、各機器が設計通りの給水量を確保できるようにする。
• 制御ロジックと群制御システム：二種類の冷凍機ユニットの負荷増減特性および保護論理には差異がある。末端負荷の変動に応じて、ユニットの起動・停止順序および負荷配分をスマートに決定し、頻繁な起動・停止や負荷の振動を回避するため、十分に整備された中央群制御システムを必ず導入しなければならない。
• サージ防止とオイル戻し管理：遠心式冷凍機は低負荷時や冷却水温が過低な場合にアストロフロー現象が生じやすく、一方、スクリュ式冷凍機では低負荷時にオイル戻りの問題に留意する必要があります。群制御戦略においては、冷却水温と冷媒水温を総合的に考慮し、両タイプの機器がいずれも安全な運転条件下で稼働するよう確保することが重要です。

工学設計および運転に関する提案

スクリューコンプレッサーと遠心分離機を並列運転させる際の最適な効果を実現するため、工事現場では以下の留意事項を遵守すべきである。

まず、容量比率を適切に設定することが重要です。一般的には、遠心式冷凍機をベースロード用設備として配置し、基本負荷を担わせ、スクリュ式冷凍機をピークシフト用設備として導入し、負荷の変動に対応させます。次に、オープンな通信プロトコルを備えた機器を選定することで、統一されたビルディングオートメーションシステムへシームレスに接続できるようにします。最後に、日常的な水質管理と凝縮器の洗浄を徹底し、熱交換効率を維持することが、並列運転システムの長期にわたる省エネルギー運転を確保するうえで極めて重要です。