大学寮における「ファントム負荷」の環境への影響

目に見えないベースライン

冬季閉鎖中に学生寮を歩くと、建物のうなり声が聞こえます。学生たちは10日間も行方不明になっている。廊下は静まり返り、カフェテリアは暗く、カードのアクセスログには何も記録されていません。しかし、機械室に立って主配電盤を見ると、メーターは占有速度の 80% で回転しています。これは幽霊話ではありません。それはインフラの故障です。

典型的な 400 床の施設では、その騒音はお金が蒸発する音です。何百もの施錠されたドアの後ろで、ゲームタワーは「スリープ」モードで回転し、空のシャーシではファンが回転し、安価な小型冷蔵庫のコンプレッサーが作動して、あと 3 週間は誰も飲まない 6 缶のソーダを冷やしています。私たちはこれを「ファントムロード」と呼んでいますが、この用語は柔らかすぎます。それは、壁に残された単一の携帯電話の充電器のような、かすかで取るに足らないものを暗示しています。しかし、制度的な設定では、これは「ベース負荷」、つまり 24 時間 365 日稼働する 20 kW ～ 50 kW の一定の寄生需要です。利益を得るために人間が存在するかどうかに関係なく、現金を燃やします。

施設管理者は、チラー、ボイラー、エアハンドラーといった大きな鉄にこだわることがよくあります。私たちは、数百万ドルをかけて LED 廊下の照明を改修して、ペニーを節約しています。その一方で、私たちが伝統的に「プライベート」で触れられない場所として扱っている寮の部屋のコンセントの負荷が、静かに光熱費の予算を食いつぶしています。環境への影響は、無駄な電力による二酸化炭素排出量だけではありません。それは、何千ものアイドル状態の変圧器で建物自体を効果的に加熱している建物の空調がまったく非効率であるということです。

ピザパーティーの誤謬

この無駄に対する行政の標準的な対応は「行動キャンペーン」です。毎年 9 月に、持続可能性オフィスがポスターを配布します。寮間では、誰が最もエネルギー使用量を削減できるかを競うコンテストが開催されます。彼らは、電気を消すことを忘れないフロアにピザパーティーを提供します。そして毎年、データは同じ結果を示しています。つまり、消費量の 2% の落ち込みがコンテスト期間中ずっと続き、その後、ベースラインに大きく戻るということです。

私たちは、一時滞在者が支払っていない公共料金を気にするように訓練できるかのように振る舞うのをやめなければなりません。寮に住む学生は8か月間寮に滞在します。彼らは一律の部屋代と食事代を支払います。高性能 PC を週末中稼働し続ける限界費用は、彼らにとって 0 ドルです。 18 歳の若者が 5 秒の起動時間の利便性よりも大学の運営予算を優先することを期待するのは戦略ではありません。それは希望的観測です。

こうしたキャンペーンには「教育的価値がある」と主張する学生生活コーディネーターからの反発もよくあります。彼らは、私たちが次世代に責任ある市民になるよう教えていると主張しています。それは学術的な意味では真実かもしれないが、施設長は道徳哲学を教えるために給料をもらっているわけではない。私たちは物理的なプラントを効率的に運営することで報酬を得ています。ポスターに頼って 1,200 万ドルの光熱費予算を管理しているのであれば、すでに負けています。解決策はあまり良くありません。居住者が環境科学を専攻しているか仮想通貨マイニングの愛好家であるかに関係なく機能するエンジニアリング制御を実装しています。

アイドルの目録

これを修正するには、実際に電流を引いているものを特定する必要があります。まれに小さなものもあります。携帯電話の充電器やラップトップのレンガは無視してください。最新の 5W USB 充電器の「ヴァンパイア パワー」は、何万台も持っていない限り無視できます。現代の寮の部屋の真の加害者は、熱負荷と、娯楽を装った高性能コンピューティングです。

主な悪役はゲーム機です。 Xbox Series X や PlayStation 5 のような最新のユニットはエンジニアリングの驚異ですが、その「インスタント オン」機能はベース ロードにとっては大惨事です。このモードでは、デバイスが実際にオフになることはありません。数秒でファームウェアをアップデートしたり、ゲームを起動したりする準備が整い、10 ～ 15 ワットの電力を継続的に消費します。これに 1 つのホール内の 300 の部屋を掛けると、業務用オーブン 24/7 を稼働させるのと同等の電力が得られます。正確なワット数はファームウェアのアップデートによって異なりますが、低下することもあれば急増することもありますが、総負荷は依然として膨大です。

続いてはミニ冷蔵庫です。多くの古い寮では、学生は自分のユニットを持参します。これらは大型店で購入できる最も安価なモデルであることが多く、断熱性が低く、コンプレッサーの効率が悪いという問題があります。学生が冬休みに出かけるとき、冷蔵庫を空にすることはほとんどありません。彼らは、半分空になったサルサの瓶を1か月間冷たく保つために作動させたままにします。これにより、冷蔵庫はコンプレッサーを動作させるために電力を消費し、そのコンプレッサーによって拒否される熱により建物の冷却ループに負荷が加わるという二重のペナルティが生じます。

重要なことは、私たちが議論していることです プラグ負荷、環境制御ではありません。中部大西洋や南部など、湿気の多い気候の施設スタッフからの共通の反対意見は、部屋を完全に閉めるとカビが発生するというものです。これは当然の懸念です。 HVAC や除湿システムを停止することはできません。しかし、プレイステーションではカビを防ぐことはできません。ミニ冷蔵庫は湿度を調整しません。私たちは建物を保護するシステムと、単に送電網に電力を供給するだけのデバイスを区別する必要があります。

センサーの敗北サイクル

これを自動化する業界初の試みは、モーション センサー、具体的には安価なパッシブ赤外線 (PIR) 壁スイッチでした。部屋に入って読書中に照明が消えた場合は、PIR センサーに遭遇したことになります。これらのデバイスは、グリッド上を移動する熱を探します。人が歩く廊下などに最適です。学生が 3 時間もコーディングや勉強をするために机に座ってじっとしている可能性がある寮の部屋では、それらはゴミです。

ユーザーの主なタスクを中断する安っぽい制御装置を設置すると、占有者と敵対的な関係が始まることになります。 2014 年、科学リビング学習センターの改装中に、標準の PIR スイッチを設置しました。 2 か月以内に仕事の注文が急増しました。ライトが壊れた場合ではなく、センサーが壊れた場合です。学生たちはライトを点けておくためにレンズにテープを貼っていた。ロッカースイッチにペーパークリップを挟んで強制的にオーバーライドを行った人もいた。電気代の節約よりも、破損したハードウェアの交換にかかる労力のほうが多くかかりました。

レッスンは？ 「占有」は「動き」と同じではありません。センサーを使用する場合は、PIR と超音波検出を組み合わせた「デュアルテクノロジー」である必要があります。超音波センサーは部屋を音波で満たし、キーボードをタイプしたり椅子を移動したりするなどの小さな動きによって引き起こされるドップラー シフトを検出します。初期費用は高くなりますが、実際には効果があります。さらに、これらのセンサーに関しては明らかなパニックが発生しており、学生は超音波エミッターをマイクと間違えたり、PIR レンズをカメラと間違えたりすることがよくあります。これらが「ダム」アナログ デバイスであることを明確にすることが重要です。彼らはあなたを録音することはできません。彼らはあなたがそこにいるかどうかだけを知っています。これを明確にしないと、プライバシーを重視する生徒たちは、迷惑な生徒たちと同じくらい早く、テープでテープを貼り付けることになります。

規格に準拠した制御

ファントム ロードに対する唯一の確実な解決策は、「スイッチド レセプタクル」を介して生徒の手から完全に決定を奪うことです。これは急進的な新しいアイデアではありません。 ASHRAE 規格 90.1 では、10 年以上にわたってプライベート オフィスにおける自動コンセント制御が要求されてきました (特に、コンセントの 50% を遮断することが要求されています)。同じロジックを寮にも適用するだけで済みます。

スイッチコンセントシステムにより、寮の部屋の電力が分割されます。コンセントの半分 (特定の記号が付いているか、緑色に色付けされている) は、部屋の占有センサーに接続されています。残りの半分は「常時オン」です。冷蔵庫や目覚まし時計は常時コンセントに。テレビ、ゲーム機器、サウンドバー、電子レンジは緑色のコンセントに差し込みます。生徒が授業に出かけると、センサーがタイムアウトになります。ライトが消え、10分後には緑のコンセントへの電力も止まります。 Xboxは死ぬ。電子レンジの表示が暗くなります。仮想負荷は壁で切断されます。

このアプローチは、重大な安全上のリスクであるデイジーチェーン火災の危険も軽減します。学生はコンセントを増やすために電源タップを別の電源タップに差し込み、熱過負荷の危険を引き起こすことで有名です。これらの回路を占有センサーに接続することで、部屋に人がいない場合には少なくともこれらの不安定なセットアップの電源がオフになり、火災が発生する機会が減少します。

金融の現実

スイッチ レセプタクルとデュアルテクノロジー センサーの実装には資本支出がかかります。追加のワイヤーを引いたり、リレー パックを取り付けたり、より高価なハードウェアを購入したりする必要があります。これを CFO に提示すると、標準の 2 ドルの販売店と比較して前払い費用がかかることに躊躇するでしょう。ここで「ROI ティアダウン」を実行する必要があります。

ホッキョクグマを救うことは忘れてください。混合公共料金について話します。 KWh あたり 0.11 ドルとすると、15W のファントム負荷を消費する 1 台のゲーム コンソールの年間コストはおよそ 15 ドルになります。これに生徒数 4,000 人 (年間 $60,000/) を掛けるまでは、些細なことのように思えます。次に、照明廃棄物を追加します。次に、冷却ペナルティを追加します。適切に制御された部屋では、総エネルギー強度を 20 ～ 30% 削減できます。

これらのシステムの投資回収期間は通常 3 年未満です。ハードウェアは 15 年間持続します。生徒にデバイスのプラグを抜くよう頼った場合、節約できる金額は常に理論上のものになります。コントロールをインストールすると、構造的な節約になります。施設管理の世界では、希望に頼ることはできません。ハードウェアに頼るのです。