科研實驗室節能新標竿：日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷空壓系統「低壓化」與 SDG 永續轉型策略

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【引言：科研機構的能源挑戰與 SDGs 願景】

在生醫製藥、半導體研發及化學研究機構中，空壓機系統的耗電量通常占整體公用設施的 20% 至 40%。在追求 SDGs（永續發展目標） 與 Net Zero 淨零排放 的趨勢下，如何將空壓系統能源消耗降至最低，同時確保實驗製程的精準度，已成為現代科研單位的首要課題。

【核心策略：空壓系統壓力「低壓化」】

降低空壓機的設定輸出壓力（低壓化）是目前公認最有效的節能手段之一。根據熱力學規律與實務數據顯示：

  • 能源效率提升：在常見的 7.0 kg/cm2 環境下，每降低 1.0 kg/cm2 的壓力，平均可減少 8% 的電力消耗，效率提昇約 7.6%～9.1%。
  • 遏止假性需求：低壓化能有效舒緩管路微小洩漏造成的氣量浪費（管路洩漏約占總消耗量的 25%）。

【精準轉型：85/15 壓力配置法則】

科研院所內的氣動閥、氣壓缸、吹掃或霧化設備，約有 85% 的終端需求低於 5.0 bar；僅有 15% 的特定精密儀器（如氮氣產生機 N2 Generator 或特定分析儀）需要 6.0 bar 以上的高壓氣源。 傳統做法是為了 15% 的需求而讓全系統維持高壓運行，這造成了極大的能源成本浪費。

空壓機系統低壓化之後會產生三種效果–

  1. 減少空壓機的耗電量 : 空壓機操作壓力越低, 耗功越低。
  2. 減少空氣消耗量 : 壓力降低之後, 排氣的速率與流量會降低, 可以有效減少空氣消耗量。
  3. 降低空壓機負載 : 由於空壓機的負載降低, 空壓機的損耗跟著也會降低, 對於零件耗材的使用壽命有延長的效果。

既有系統實施空壓機系統低壓化的跨越障礙

當想要實施空壓機系統低壓化的時候，有幾個重點必須加以考慮; 而這幾個重點也是規畫執行時必須跨越的障礙–

  1. 肯定低壓化帶來節能效果的同時，也產生因壓力不足而導致生產效率下降的現象。
  2. 因壓力不足機器設備無法正常運轉。
  3. 為彌補壓力不足而進行增壓，卻又擔心不當的增壓帶來更多的耗能。
  4. 壓力越低流速越快，因此乾燥機與過濾器的處理量必須變大 (選型需要放大)。

【解決方案：ESTIBO 無油局部增壓技術】

為了克服系統低壓化後導致的局部壓力不足，日本 ANEST IWATA（岩田製作所） 提出了「系統低壓 + 局部增壓」的優化方案。相較於傳統增壓工具，我們推薦採用 ESTIBO 無油式增壓機：

比較項目傳統氣動增壓缸ANEST IWATA ESTIBO 無油增壓機
驅動方式消耗壓縮空氣驅動 (Pneumatic)電動馬達驅動 (Electric-Driven)
能源損耗極高（需消耗大量空氣帶動增壓）極低（僅針對所需流量增壓，不浪費氣源）
噪音控制較大（排氣脈動噪音）極安靜（適合實驗室環境）
潔淨度可能存在油霧污染風險100% Class 0 無油認證
具體案例提昇至 6.5 bar需浪費 580 L/min氣量0 氣量浪費，精準輸出所需風量

我們來看看兩種方案實際消耗輸入的壓縮氣源的比較影片:

另外，我們再來比較兩種方案的噪音困擾大小 :

在採取任何方案之前，我們必須先提醒; 末端壓力不足也很有可能是系統壓降過大造成的，因此必須也同步瞭解整個空壓機系統管線配置與壓降情形。

考慮採用無油式增壓機的時機

  1. 應對採取空壓機系統低壓化策略，局部需要較高於系統壓力的製程採用局部增壓方式。
  2. 目前採用許多增壓過程需要浪費壓縮空氣的增壓缸時 (請參考下圖)。

為了達成系統全面低壓化但是克服局部較高壓需求的工況，於是日本岩田空壓機開發了可以局部增壓而將能耗抑制到最小的 “ESTIBO 無油式增壓機”。無油式增壓機相關資料, 可以參考本網站 無油式增壓機 章節!

【科研應用的絕對優勢：無油渦卷技術】

針對生醫、農業生技及光電材料實驗室，ANEST IWATA 無油渦卷式 (Oil-free Scroll) 空壓機與氮氣產生機提供了：

  1. 高純度氣源：確保生物分子實驗與化學反應不受油霧干擾，保護精密分析儀器（如 GC-MS, LC-MS）。
  2. 極致靜音：渦卷式壓縮技術提供低振動、低噪音的作業環境，符合科研人員對高品質實驗空間的需求。
  3. SDGs 貢獻：透過低壓化策略，直接對應 SDG 7（確保人人享有負擔得起的清潔能源） 與 SDG 13（氣候行動）。

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發表者：實驗室空壓機

未來服務工業 GoOneAir解決方案係由 Usership 與 循環經濟 理念出發, 並且以穩定耐久與持續節能的無油無汙染系統推廣無油渦卷式空壓機系統, 無油渦卷式真空泵系統與氮氣產生機系統. 以 極穩, 極省, 極簡 三大原則精選代理服務方案的產品載具, 加上幹練實務的系統豐富經驗, 我們在生醫製藥, 半導體材料與光電材料高科技領域的實驗室, 研發中心, 品質設計測試中心及科研機構潔淨乾燥無油渦卷式空壓機CDA系統, 氮氣產生機系統, 無油渦卷式真空泵...等氣體產生機解決方案, 提供安心的Oil Free, Germ Free, Trouble Free空氣品質, 歡迎隨時交流討論!

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