冷却塔で一次側熱源システムのシステムCOPを上げる方法~出入口水温大温度差~

一次側熱源システムのシステムCOPを上げるため、あるいはイニシャルコストを下げるために、冷却水の出口水温と入口水温の温度差を大きくとることがあります。
この方法は、熱源計画の初期に設計事務所で検討を行う内容ですが、ざっくりと記述してみたいと思います。

システムCOPを上げる

システムCOPを上げるためには、システム内にある動力を必要とする機器(冷凍機・冷却塔(クーリングタワー)・ポンプ等)の出力を下げることが必要になります。

当然、冷凍機によりつくられる冷水温度、冷水量は同等でなければなりません。
冷却水の役割は、冷凍機の凝縮器内で冷媒より熱を取ることです。取り去る熱量は 水量×冷却水温度差 となります。

温度差を大きくすれば、冷却水量を小さくすることができます。
通常は5~5.5℃差が標準ですが、8℃差くらいは可能です。
(37-32℃→40-32℃

注目するのは、冷却水ポンプです。
冷却水ポンプの動力は、送水流量・圧力によって決まります。送水流量が減れば当然、必要動力も減らすことができます。
前述のように5℃差を8℃差にできれば、流量は62.5%まで下げられることになります。
これにより、出力の小さいポンプを選定することができます。

イニシャルコストを下げる

出力の小さいポンプを選定することでコストも下がります。
また、流量が下がれば冷却水配管の口径も下げることが可能になります。
大型設備では屋上に冷却塔(クーリングタワー)、地下に冷凍機という配置がほとんどです。
冷却水配管のサイズダウンが可能になれば大きなコストダウンが図れます。

まとめ

冷却水の出入口水温差を大きくとることは、システムCOPを上げる、イニシャルコストを下げるなどのメリットを持つシステムです。
しかし、冒頭で述べたように熱源計画の初期に検討すべきことであるということを理解しておいてください。

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