最適な冷却塔を選ぶには?機種選定のために容量の計算方法を理解しよう

冷却塔(クーリングタワー)を新たに導入する場合や老朽化などに伴い交換する必要が生じた場合、どの製品を選ぶかを決める必要があります。

メーカーや開放式や密閉式という方式、性能などで機種を選定したうえで、さらに容量で絞り込まなくてはなりません。

どのくらいの容量が必要かは、主機である冷凍機(チラー)などの使用目的や使用場所、使用規模や頻度、設置する場所の環境と機種の持つ冷却能力などを踏まえて考えることが必要です。

無駄なく効率的に動く最適な冷却塔(クーリングタワー)を導入するために、容量の計算方法を知ることで機種選定に役立てることができます。

冷却塔(クーリングタワー)の容量計算とは

冷却塔(クーリングタワー)は水冷式のパッケージエアコンやチリングユニットをはじめ、吸収式冷凍機やターボ冷凍機などを用いた空調システムに欠かせない装置です。

用途やニーズに合わせ、開放式、密閉式の冷却塔(クーリングタワー)を導入することになります。
冷却塔(クーリングタワー)の導入や交換にあたっては、使用目的や使用場所、使用条件や使用環境に応じて最適な機種、製品を選ぶことが大切です。

冷却塔(クーリングタワー)の性能は循環水量、入口温度、出口温度、外気湿球温度との相互関係が大きく影響します。
温度などは地域や設置場所で差が出るため、運転時における水量や入口温度、外気湿球温度をメーカーが提示する使用条件に完全に合致させることはほぼ困難です。

従って、設置する場所の実際の条件や想定される温度などを踏まえて、あらかじめ計算を行い、より最適な機種、適した容量や冷却能力を持つ製品を選定できるようにすることが大切です。

最適な冷却塔機種の選定・導入なら空研工業

そのために、冷却塔(クーリングタワー)の容量の計算方法を知ることが役立ちます。

冷却塔(クーリングタワー)の容量計算の目的

冷却塔(クーリングタワー)の容量計算の目的は使用目的や設置場所に適した、最適な機種を選ぶための検討材料にできることです。

冷却塔(クーリングタワー)の冷却能力や必要な容量は、循環水量、入口温度、出口温度、外気湿球温度に大きく影響を受けるので、これらの条件を設定して計算することが必要です。

この点、冷却塔(クーリングタワー)の温度差は負荷側の熱量と循環水量で決まります。

これに対して、冷却塔(クーリングタワー)出口温度は外気乾球温度と相対湿度から得られる湿球温度の影響を受けます。
温度差が大きいから、冷却塔(クーリングタワー)の性能が良いというわけではありません。

中間期や冬期など冷却塔(クーリングタワー)の仕様湿球温度より外気湿球温度が低い場合は、循環水は仕様出口温度より低い温度となり、実質的な性能は仕様性能を上回ることもあります。

逆に循環水量が仕様値で、外気湿球温度が仕様湿球温度より低い場合に、循環水温度が仕様温度に近いか超えてしまう場合は、故障の可能性もあるので注意しなくてはなりません。
冷却塔(クーリングタワー)の容量を計算できるようになると、より最適な機種や容量のものを選べるようになります。

この点、各メーカーの冷却塔(クーリングタワー)やクーリングタワーの製品カタログには機種とサイズごとの仕様や想定能力などを示す一覧表などが掲載されています。
計算にあたって必要な条件などを一覧表から抽出することや実際の設置場所で測定した温度などを用いて容量計算などを行った後、それに見合う機種と容量サイズを一覧表から見つけ出すことも可能です。

近年は、各メーカーの技術も進化しており、現在設置している冷却塔(クーリングタワー)と同じサイズでなくても対応できる製品がある場合もあります。
冷却水を供給する設備の要となる冷却塔(クーリングタワー)の開発に力を入れているメーカーも増えており、より高効率で堅牢、コンパクト設計になってきました。

高効率、コンパクト設計の冷却塔(クーリングタワー)は、設置面積が小さくなったり、据え付けや維持管理も容易となるメリットがあります。
そのほか、低騒音型、超低騒音型など同じシリーズでも多彩なラインアップが用意されているケースも少なくありません。

空調システムも多様化しているため、設置されている空調システムの冷却水需要に優れた機能と豊富な機種構成を持つ機種がラインアップされているのです。

容量計算ができるようになると、対応設置環境や設置条件など、用途に応じて最適の機種が選定ができるようになります。

容量計算をしたうえで、最終的には各メーカーから現場調査などを実施してもらい、条件やニーズを打ち合わせたうえで、最適な機種の提案をしてもらうことが必要です。

その際の提案が見合ったものであるのかを納得するためにも、容量計算の方法を理解しておくことが役立ちます。

冷却塔(クーリングタワー)の容量計算の計算式

冷却塔(クーリングタワー)の容量計算について計算方法を見ていきましょう。

冷却塔(クーリングタワー)では「熱量」に関する単位でJ(ジュール)が使われることがあります。

また、W(ワット)を使用することもあるでしょう。
多くの場合、冷却塔(クーリングタワー)ではkW(キロワット)が使用されます。

1kJ(キロジュール)は、1気圧で1kg(キログラム)の水を1/4.18605℃上昇するのに必要な熱量です。
1kW(キロワット)は、1秒間に1kJ(キロジュール)の仕事することをいいます。

1気圧とは、1013ヘクトパスカルのことで、日常生活をしていれば「普通」と感じる天候のときの気圧です。

計算に必要な要素は次の通りです。

L=冷却水量(㎥/h)
Cp=水の定圧比熱=4.18605(kJ/kg・℃)
⊿t=冷却水入口と出口温度差(℃)

計算式
冷却容量(Hc) = L×1,000(kg/㎥)×Cp(kJ/kg・℃)×⊿t(℃)/3,600

一般的に、冷却塔(クーリングタワー)により冷却される冷却水温度は、外気湿球温度により変わるため、地域や設置場所に影響されます。
冷却水出口温度と外気湿球温度差をアプローチと呼び、5℃程度を見込むのが一般的です。

また、冷却水入口と出口温度の差である⊿tのことをレンジと呼びますが、レンジは5℃~6℃の範囲で選定するのが一般的です。

まとめ

冷却塔(クーリングタワー)を選ぶうえでは使用目的や使用規模、設置環境や求める効用などに合わせて冷却能力や容量などを検討することが大切です。

選定にあたっては各メーカーで現場調査などを行って、最適な機種が選べるように提案もしてもらえます。

もっとも、メーカーに相談する前に必要となる容量などが計算できるようになると、どのメーカーにより適した機種があるかを探しやすくなります。

また、メーカー側からの提案を理解がしやすくなり、メーカーの提案を鵜呑みにせずに、コストパフォーマンスに見合った最適な機種を選べるようになるのもメリットです。

最適な冷却塔機種の導入なら空研工業

NO IMAGE
CTR IMG

〒810-0051 福岡市中央区大濠公園2番39号
TEL. 092-741-5031 FAX. 092-741-5122