HVAC システムは、建物内の温度と湿度を維持するために、冷却塔、チラー、および空調ユニットに依存しています。これらは、病院、オフィス、ショッピング モールなどの商業ビルに必要であり、建物を涼しく保ち、内部の人々を安全に保っています。冷却塔は、建物の空調システムから余分な廃熱を抽出します。その優れた効率性と汎用性により、現代の商業ビルの設計は HVAC 冷却塔にとって不可欠なものとなっています。

この記事では、HVAC 冷却塔の基礎、その役割、利点、および重要なタイプについて説明します。また、チラーと冷却塔の主な違いを理解し、施設に最適なオプションを決定します。

冷却塔の HVAC システムとは

暖房、換気、空調 (HVAC) システムは、理想的な室内の快適さと環境品質を維持するために、産業および商業プロセスで広く使用されています。冷却塔は、これらのシステムの中で最も重要な部分であり、内部の気候のバランスをとる上で重要な役割を果たします。冷却塔内では、これらのシステムは、水の循環、温度の制御、気流の維持という 3 つの主要な機能を実行します。

冷却塔のこの機械システムの重要なコンポーネントには、次のものがあります。

油圧ネットワークは、冷却塔に水を供給するパイプ、ポンプ、および調節バルブで構成されています。この設計により、建物全体に水が均等に分配され、最適な熱拡散が可能になります。

ファンとモーター: これらは、冷却塔を通る気流を作り出します。この突風は、水を空気で冷却できるようにするため、熱伝達に必要です。

タワー セル: これらは、熱伝達媒体を含むモジュール式ユニットです。これには、水の表面積を増やすために使用される充填パックと、冷却塔全体に水を均等に分配するために必要なスプラッシュ バーが含まれます。

監視システム: HVAC のパフォーマンスを保持および調整する管理戦略。センサー、アクチュエータ、およびプログラマブル ロジック コントローラーで構成されます。

HVAC システムにおける冷却塔の役割

冷却塔は HVAC システムで重要な役割を果たし、工業用温水から最大限の熱を除去して理想的で最適なパフォーマンスを実現します。 HVAC では、冷却塔、チラー、および空調ユニット (AHU) が同時に連携して、最大限の熱放散と空調を実現します。 大規模な商業用 HVAC システムにおける冷却塔の最も有名で実用的な役割は次のとおりです。

熱放散

HVAC における冷却塔の主な役割は、蒸発冷却プロセスを通じて廃熱を除去することです。 また、大規模な商業ビルでは熱交換器としても機能します。 工業プロセスからの温水は冷却塔システムに入り、その分配システムは、鋭いスプレー ノズルから液滴の形で充填媒体に水が滑らかかつ均一に流れるようにします。

ここで、冷却塔ファンが空気の流れを生み出し、その結果、乾燥した空気と温水の間で最大限の熱交換が行われます。 水と空気の接触により、温水から余分な熱エネルギーがすべて除去されます。一部の水は蒸発により失われ、冷水が残ります。冷水は冷水槽またはタワー槽の底に集まります。

チラーと AHU との統合

冷却塔は AHU およびチラーと連携して、化学処理工場、食品加工工場、火力発電所、その他の大型建物で効果的かつ強力な冷却を行います。チラーは建物から余分な熱と潜熱を取り除き、冷却塔に向けます。

冷却塔は余分な熱をすべて取り出して水を冷やします。冷水が生成されると、空調ユニット (AHU) に供給されます。これらの AHU とファン コイルは、冷却コイルを流れる冷水に圧力をかけることで空気をさらに冷やします。この有益な統合は、最適な冷却プロセスに不可欠です。

商用 HVAC の最適な温度を維持

コンピューター、エアコン、その他の機器などの建物の機械や設備が継続的に稼働すると、建物の温度が大幅に上昇します。

冷却塔は、余分な熱を吸収するため、熱除去装置として機能し、理想的な温度を維持します。継続的に熱を伝達することで、内部温度を居住者の快適範囲内に調整します。

HVAC コンポーネントの寿命を延ばす

大型の冷却塔は、廃熱を効果的に除去し、24 時間 365 日定期的に最適な温度を維持することで、 HVAC コンポーネントの寿命を延ばす上で重要な役割を果たします。過熱はシステム部品に重大な摩耗を引き起こし、最終的には高価な機械の故障と高額な修理につながることは明らかです。

HVAC システムに最適な冷却塔の種類

冷却塔の基本的な役割は、水を冷やして熱を放散することですが、すべてが同じように作られているわけではありません。さまざまな種類があり、それぞれに独自の利点、効率、用途があります。

クロスフロー冷却塔: このタイプでは、気流は水の流れに対して垂直です。小規模な用途に適しています。水分配システムは通常、充填パックの上にあり、空気取り入れ口はタワーの側面にあります。

強制通風冷却塔: ファンがタワーに空気を押し込み、強制通風を作り出します。強制通風タワータイプは、スペースが限られている場合に適しています。ファンは通常、タワーの底部にあり、空気は充填パックを通って上方に押し出されます。

オープンサーキット冷却塔: ウェットタワーとも呼ばれ、水が空気にさらされて熱交換が最大化されます。主に商業プロセスや大規模な施設で使用されます。

向流冷却塔: この場合、水と空気は反対方向に移動します。また、スペースが限られている場合にも適しています。水分配システムは通常、充填パックの上にあり、空気取り入れ口は底部にあります。

自然通風冷却塔: 自然通風冷却塔は、自然対流を利用して流れを作り出すため、熱を吸収するためのファンは不要です。この費用対効果が高く効率的な設計は、幅広い用途に適しています。自然通風の塔の形状により、底部と上部の間に圧力差が生じ、塔を通って空気が上方に引き込まれます。

誘引通風冷却塔: このタイプでは、送風機を使用して塔を通って空気を引き出し、誘引風を作り出します。誘引通風塔のファンは建物の上部にあり、空気は充填パックを通って上方に引き込まれます。

なぜ冷却塔は商用 HVAC システムに必要なのでしょうか?

商用 HVAC システムにおける冷却塔の利点は複数あります。エネルギー効率から環境への影響の軽減、空気の質の向上、HVAC システムへの追加ストレスの軽減まで、冷却塔は HVAC システムと密接に関連しています。

エネルギー効率と節約

HVAC は幅広い用途と用途があるため、病院、学校、石油化学プラント、工場、住宅で使用されています。商業用冷却塔は蒸発冷却技術に依存しており、従来の HVAC システムよりもはるかに優れており、エネルギー効率も優れています。

自然蒸発により空気が自然に素早く冷却されるため、複雑で高価な電気冷却システムの必要性が減ります。したがって、HVAC 冷却塔はエネルギー効率が高く、エネルギー料金も低くなります。

HVAC システムへのストレスを克服するには

過熱して過負荷になった HVAC システムは故障して摩耗する可能性があり、その結果、修理コストが上昇し、エネルギー料金が増加し、HVAC 機器の寿命が短くなります。冷却塔は HVAC から最も重い負荷を取り除き、不要なストレスを軽減して、最大限の作業効率を保証します。

環境への影響の軽減

NREL（国立再生可能エネルギー研究所）の最新レポートによると、空調システム、建物の冷却、冷蔵システムは、年間19億5000万トン以上のCO₂（二酸化炭素）と温室効果ガス排出量の3.945％を排出しています。

この状況は、日々急速に増加しており、非常に憂慮すべきものです。大型の冷却塔は炭素排出量が小さいため、温室効果ガスの排出量が少なく、環境への影響を大幅に軽減します。

空気の質の向上

冷却塔は、有害な汚染物質や沈殿物がHVACの空気処理ユニットに入るのを防ぐ濾過プロセスを利用しています。また、カビの繁殖を抑えて理想的な湿度レベルを維持し、室内の空気の質を向上させるのにも役立ちます。

カビは、吸入可能な小さな胞子や粒子を空気中に放出することで、室内の空気の質を大幅に低下させます。これらの胞子が建物の居住者によって吸入されると、アレルギー、呼吸器疾患、喘息を引き起こします。

定期的なメンテナンス、水処理化学薬品と殺生物剤の使用、冷却水のきれいな水の再循環により、全体的な空気の質が大幅に改善されます。

冷却塔とチラー：HVAC に最適なのはどちらですか?

冷却アプリケーションに関しては、冷却塔とチラーという 2 つの主なオプションが、暖房、換気、空調に重要な役割を果たします。どちらのシステムにも利点と欠点があります。どちらを選択するかは、建物のサイズとタイプ、気候、冷却要件など、いくつかの要因によって異なります。

冷却塔

これらの特殊な熱交換器は、蒸発を利用して流体を冷却します。発電所、高層ビル、製造施設などの大規模な商業および産業用途で一般的に使用されています。水と空気を使用して熱を除去し、効率を維持します。これらの要因により、コスト効率が高く、エネルギー効率が高く、拡張が容易になります。

デメリット:

水の消費: 冷却塔は動作に大量の冷却剤を必要とするため、資源が限られている地域では問題となる可能性があります。

騒音とスペース要件: これらの塔は動作中に騒音を発生します。たとえば、ファンは建物内の空気の移動に使用され、特に高速ではかなり大きな音を発することがあります。同様に、ファンを駆動するモーターも騒音を発し、全体的な騒音を増加させます。

これら以外にも、冷却塔はかなり大きく、設置と動作にかなりのスペースが必要になる場合があります。スペースが限られている都市部では、これが主な懸念事項となる可能性があります。

チラー

これらは、冷媒を使用して水や空気を冷却する機械です。コンパクトな設計のため、ホテル、オフィスビル、住宅など、主に小規模な商業および住宅用途で使用されます。暖房や冷房用途で使用されるのと同様に、作業に柔軟性があります。

大きな利点の 1 つは、動作に大量の水を必要としないことです。そのため、水資源が限られている地域に最適です。ただし、冷却塔に比べてチラーは最適なパフォーマンスを発揮するために多くのエネルギーと高いメンテナンスを必要とするなど、いくつかのデメリットがあります。

最適なオプションは?

冷却塔とチラーのどちらを選択するかは、冷却要件、スペース、建物のサイズとタイプなど、いくつかの要因によって異なります。これらの側面を評価することで、特定のニーズに最も適したシステムを選択できます。

HVAC の設置時に考慮すべき要素

自宅、学校、病院、その他の商業ビルに HVAC を設置することは大きな決断です。どのような換気、暖房、空調システムを地域に設置すべきかを賢明に決定する必要があります。

HVAC を設置する際に考慮すべき上位 6 つの要素は次のとおりです。

スペース要件: HVAC には、十分な初期スペース、熱アップグレード スペース、メンテナンス スペースが必要です。冷却塔には、完全な電気および配管システムのための十分なスペースも必要です。そのため、十分なスペースがあるため、ほとんどの冷却塔は屋根に設置するのが理想的です。ただし、冷却塔の設計とスペースについては、ICS などの専門家に相談して、ニーズに合わせて調整できます。

利用可能な水質: 理想的な pH 範囲の純粋で高品質の水は、商業用冷却塔システムの基盤です。冷却効率と作業能力を最大限に高めるために、高品質の水を定期的に供給してください。

場所の気候: どのような HVAC を設置するかは、気候条件と環境によって異なります。HSPF (暖房季節性能係数) と SEER (季節エネルギー効率比) の点で高い評価の HVAC ユニットを選択できます。

ダクトの設計: HVAC から冷気と暖気をオフィス、自宅、または建物の複数のエリアまたは部屋に届けることは非常に重要です。夏には効果的に冷房し、寒冷地では暖房するために、ダクトを適切に設置する必要があります。

予算: HVAC をスペースに設置するのにいくら費やせますか? まあ、それは完全に予算次第です。あらゆる種類とサイズの HVAC の最新価格のリストを用意し、予算に基づいて絞り込んでください。きっと、最適なものを決めるのに役立ちます。

メンテナンス プラン: スムーズで快適な温度制御のために、何年ものメンテナンス プランと保証付きの HVAC を選択することを検討してください。延長保証により、投資が保護されるため、安心感とリラックス感が得られます。問題がある場合は、これらのメーカーにお問い合わせください。

結論

HVAC 冷却塔は、快適さを提供するという点で、今日の世界では基本的な必需品であり、賢明な投資です。最高の冷却効率を提供するため、より効果的で、エネルギー効率が高く、賢明です。これらの冷却塔は炭素排出量が少ないため、高品質の空気をサポートし、環境への影響を軽減するのに最適です。

一方、冷却塔には、安定した冷却のために、広いスペース、定期的なメンテナンス、高品質の給水、定期的な点検が必要です。上記では、冷却塔の主な役割、利点、種類、および新しい HVAC を設置する際に考慮すべき要素について説明しました。

新しいタワー システムの設置、新しい冷却塔コンポーネントの購入、またはメンテナンスを行うために、冷却塔の専門家が必要ですか? 質の高いサービスについては、ICS にお問い合わせください。