팬·펌프 인버터(VFD) 회전수 제어 절감 계산기
전동기 출력, 유량별 운전시간, 지금 쓰는 전력 비율, 정압 비율을 넣으면 인버터로 회전수를 낮췄을 때의 연간 절감 전력량·금액·단순 회수기간을 계산합니다. 정압(실양정)을 무시한 3승 법칙 값도 함께 보여 줘 얼마나 과대평가되는지 비교합니다. 설계 참고용 계산입니다. 최종 선정은 제조사 카탈로그와 담당 기술자 검토를 거치세요.
계산 근거
인버터 입력 = 정격 유량 축동력 × q·(s + (1−s)·q²) ÷ 전동기 효율 ÷ 인버터 효율. 동력 ∝ 회전수³ 상사 법칙(DOE 팬 소스북, 2003)과 정압 부분 동력은 유량에 비례한다는 DOE·Hydraulic Institute 펌프 소스북(2006) Tip Sheet #9 를 썼고, 펌프·팬·전동기 효율은 유량과 관계없이 일정하다고 가정합니다. 회수기간은 할인율을 넣지 않은 단순 회수기간입니다. 설계 참고용 계산입니다. 최종 선정은 제조사 카탈로그와 담당 기술자 검토를 거치세요.
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자주 묻는 질문 (FAQ)
인버터로 회전수를 낮추면 왜 전력이 크게 줄어드나요?
원심 팬·펌프는 상사 법칙에 따라 유량이 회전수에, 압력이 회전수의 제곱에, 동력이 회전수의 세제곱에 비례합니다(DOE 팬 소스북, 2003). 댐퍼나 밸브로 유량을 줄이면 만든 압력을 버리는 것이지만, 회전수를 낮추면 압력 자체가 줄어서 동력이 크게 줄어듭니다.
3승 법칙을 그대로 쓰면 왜 과대평가되나요?
3승 법칙은 유량이 0일 때 압력도 0이 되는 순수 마찰 계통에서만 맞습니다. 높이를 올리는 양수 계통이나 고정 압력을 유지해야 하는 계통에서는 그 정압 부분의 동력이 유량에 직선으로만 줄어듭니다(DOE 펌프 소스북 Tip Sheet #9). 그래서 정압 비율을 넣지 않으면 절감량이 실제보다 크게 나옵니다.
정압 비율은 어떻게 구하나요?
정압 비율 = 유량이 0이어도 남는 압력 ÷ 정격 운전 때 압력 입니다. 펌프는 실양정(수면 높이차)과 끝단 고정 압력을, 팬은 상시 닫힘 댐퍼의 개방 압력처럼 유량과 상관없이 넘어야 하는 압력을 넣습니다. 순환 냉각수처럼 높이차가 없는 계통은 0에 가깝습니다.현재 전력 비율은 무엇을 넣나요?
지금 방식(댐퍼·밸브 조절, 바이패스)에서 유량을 줄였을 때 쓰는 전력을 정격 유량 때 전력으로 나눈 값입니다. 기본값 100·95·90·85%는 예시이니, 댐퍼·밸브 개도별로 전력계로 재어 넣으세요. 바이패스로 돌리는 계통은 유량과 상관없이 거의 100%이므로 "바이패스·상시 정격" 단추를 누르면 됩니다.
계산식은 어떻게 되나요?
인버터 입력 = 정격 유량 축동력 × q·(s + (1−s)·q²) ÷ 전동기 효율 ÷ 인버터 효율 (q 유량 비율, s 정압 비율). 예: 정압 20%, 유량 80%면 축동력 비율은 0.8 × (0.2 + 0.8 × 0.64) = 57.0% 이고, 3승 법칙으로는 51.2% 입니다.정격 유량으로만 돌리는 설비도 효과가 있나요?
거의 없습니다. 인버터 자체에도 손실이 있어서 정격으로 계속 돌리면 오히려 전력이 조금 늘 수 있습니다. 이 계산기는 운전 패턴의 100% 행에서 그 손실을 그대로 반영합니다. 유량을 줄여 쓰는 시간이 길수록 효과가 커집니다.
저속 운전에서 주의할 점은 무엇인가요?
DOE 펌프 소스북은 실양정이 큰 계통에서 속도를 낮추면 체절 운전과 비슷한 진동·성능 문제가 생길 수 있다고 적고, DOE 팬 소스북은 팬을 늦추면 고정 정압을 못 넘어 풍량이 안 나올 수 있다고 적습니다. 최저 회전수와 저속 냉각은 펌프·팬·전동기 제조사에 확인하세요.
이 결과로 투자를 결정해도 되나요?
설계 참고용 계산입니다. 최종 선정은 제조사 카탈로그와 담당 기술자 검토를 거치세요. 펌프·팬 효율이 유량에 따라 바뀌는 점, 저부하 전동기 효율 저하, 고조파·역률 영향, 시간대별 전기요금은 들어 있지 않습니다. 전동기를 고효율로 함께 바꾸면 고효율 전동기 교체 계산기로 따로 계산해 겹치지 않게 더하세요.
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