なぜ冷却塔の冷却水が減るのか?原因と防止策を理解し、適切に対処しよう

使用している冷却塔(クーリングタワー)の冷却水が減ってしまった原因がわからず、お困りではないでしょうか。

定期的に行っている冷却塔(クーリングタワー)の点検で、冷却水の水位が異常に下がっていることに気づき、驚くということも珍しくありません。
冷却水は、自然に減ることがあります。

しかし、異常に減る場合、何か問題が起きている可能性が高く、早急の対応が迫られることが考えられるのです。

そこで本記事では、冷却塔(クーリングタワー)の冷却水が減る原因と、防止策について、わかりやすく解説します。

冷却水とは

冷却塔(クーリングタワー)とは簡単に言うと、冷凍機で温められた冷却水を冷やす装置のことです。

空調機や冷暖房設備を適切に稼働させるには、冷凍機の存在は欠かせませんが、冷凍機は使用し続けていると冷却水の温度が上昇していきます。

冷却水の温度が上昇すると、冷気を送風できなくなるなどの障害が出るため、冷却水を冷やす必要がありますが、その役割を担っているのが冷却塔(クーリングタワー)です。

冷却水とは、冷凍機が冷暖房設備を適切に稼働させるために使われる水のことです。
冷却塔(クーリングタワー)と冷凍機を循環しているため、循環水とも呼ばれます。

冷凍機では冷却水を使用し続けると水温が上がっていきます。
そのため、冷却塔(クーリングタワー)は外気を取り込み、気化熱を利用することで冷却水を冷やすのです。
水温が下がった冷却水は、再び冷凍機に送られていきます。

このように、冷却水は、冷暖房設備を適切に動かすための重要な役割を担っているのです。

冷却塔(クーリングタワー)には、「開放式冷却塔」と、「密閉式冷却塔」の2種類あります。

開放式冷却塔は、主に空調に使用されています。
外気を取り込み冷却水に直接触れさせることで、冷却水の温度を下げます。
外気が冷却水に接触すると、その一部は蒸発し、残りの冷却水の温度が下がるという仕組みです。

開放式冷却塔には、外気を90度の角度から水に接触させる「直交流型」をはじめ、外気を下から上に向かって水にあてる「向流型」など、複数の種類があります。

密閉式冷却塔は、外気と水を間接的に接触させ水を冷却します。

冷却水が通る銅管に散布水と外気をあてて、水温を下げる仕組みになっています。

開放式と比べて配管が汚れにくく、メンテナンスしやすいという利点があります。
冷却塔(クーリングタワー)の仕組みは複数あることを知ることで、冷却水が減る原因も把握しやすくなります。

次の章では、冷却水の水位が低下する主な原因について説明します。

冷却水が異常に減る3つの原因

冷却塔(クーリングタワー)は、外気や散布水を使用して排熱し、冷却用の水の温度を下げる装置です。

水を蒸発させると気化熱が発生しますが、この気化熱を利用することで冷却水を冷やして再循環させることが可能になります。

水を蒸発させるということは、その分水が減るということです。
蒸発する水の量は、冷却塔(クーリングタワー)の大きさによっても異なりますが、循環水量の約1%の水を、蒸発させていると言われています。

そのために、定期的に水を補給する必要があるのです。
このように、冷却塔(クーリングタワー)が普通に稼働した結果、冷却水が減ることには問題ありません。

しかし、時には冷却塔(クーリングタワー)内の設備に不具合が生じるなどして、水位が下がってしまうこともあります。

その主な原因は「上部水槽散水孔が目詰まりを起こしている」「ボールタップが給水不良を起こしている」「循環ポンプの不良によって引き起こされる」の3つです。

原因1.上部水槽散水孔が目詰まりを起こしている

冷却塔(クーリングタワー)の上部に設置されている上部水槽には、散水用の穴(上部水槽散水孔)があいています。

この穴から水を下の充填材に落とし、外気と接触させ蒸発させることにより、冷却水の水温を下げているのです。
藻の繁殖などによってこの上部水槽散水孔の穴が詰まってしまうと、水が下に落ちずに、散水が上手くいかなくなります。

そうすると、水の温度が下がらなくなります。

その上、目詰まりが原因で上部水槽の水位が高くなり、冷却塔(クーリングタワー)外にあふれ出てしまいます。その結果、冷却水はどんどん減ってしまいます。
目詰まりの原因は、ゴミや汚れの蓄積です。

冷却塔(クーリングタワー)の上部水槽は、外気にさらされやすく、日当たりが良いなど設置場所によっては藻の繁殖を許す環境にあります。
藻以外でも、スケールやゴミなどによっても上部水槽散水孔は目詰まりを起こします。

冷凍機にとって重要な冷却水が減ったり、水温が下がらなかったりする状態が続くと、空調や冷暖房設備を適切に稼働できなくなります。

原因2.ボールタップが給水不良を起こしている

ほとんどの冷却塔(クーリングタワー)には、冷却水の水位を保つために、ボールタップが設置されています。

ボールタップは、シャフトと呼ばれる支持棒の先端に、ボール状の浮き玉をつけた構造をしていて、水面に浮かせて水位の状態をキャッチします。

水位が下がると、つけ根にある弁が自動的に開いて給水し、満水になると自動的に給水が止まります。
この仕組みから、冷却水が効率良く循環するのは、ボールタップによって下部水槽の水位が適切に保たれているためと言って良いでしょう。

冷却水が減ってしまうのは、このボールタップが正常に動かず、水位が下がっても弁が開かれないことが考えられます。

原因3.循環ポンプの不良によって引き起こされる

冷却塔(クーリングタワー)に設置されている循環ポンプは、冷却水をはじめ、ブラインなどの流体を循環させるはたらきがあります。

使用され温度が上昇した冷却水は、気化熱によって冷やされます。
そして、再び冷凍機へと送られますが、その水を循環させているのが循環ポンプです。
循環ポンプが不具合を起こすと、当然冷却水の循環が正常に行われなくなります。

そうすると、冷凍機へ送る冷却水が減るなどの現象が引き起こされ、不具合が生じる原因となるでしょう。
循環ポンプが不具合を起こしてしまうのは、異物が入ったり、ゴミが蓄積したりすることが原因と考えられます。

たとえば、環境ポンプの羽根車は異物を巻き込みやすく、噛み込んでしまうと、摩耗を引き起こして、吐出量が下がります。

特に開放式冷却塔は、外部から異物が侵入しやすく、汚れが蓄積されて、ポンプを詰まらせることも珍しくありません。
異物だけでなく、環境ポンプがエアーを噛み込んでしまうことでも、冷却水の循環に支障をきたす原因です。

発生しうる被害

冷却塔(クーリングタワー)の冷却水が減ることで、装置の不具合が生じます。
そのまま放っておくと、深刻な被害をもたらす恐れが出てくるのです。

冷却水が減るということは、冷却水の濃縮度合いが進むということになり、腐食を加速させることにつながります。

腐食が進行すると、配管などから剥がれ落ちた冷却水に鉄分やサビが混入したり、配管がボロボロになったりするなど、さまざまな不具合を生じさせます。

冷却塔(クーリングタワー)を長年使い続けると、設備が老朽化していくことは、自然なことですが、冷却水が減ることによって、冷却塔(クーリングタワー)の老朽化が進んでしまいます。
さらに、冷凍機が正常に稼働しなくなることにも繋がります。

冷却水が減る現象を防ぐ3つの防止策

深刻な被害が出ないように、冷却塔(クーリングタワー)を管理するにはどうしたらよいのでしょうか。
主な防止策について3つご紹介します。

対策1.定期的に掃除をする

冷却塔(クーリングタワー)には、汚れが蓄積し、ゴミなどの異物が混入しやすく、それがトラブルの原因になっています。
定期的に掃除をして、目詰まりを防ぐことが、冷却水の量を適切に保つことにつながります。

上部水槽の掃除は危険を伴いますので、カバーを設置し、藻の繁殖を防ぐなどの対策をするようにしましょう。

冷却塔の清掃なら空研工業

対策2.ボールタップのメンテナンスを怠らない

ポールタップの状態を定期的にチェックすることで、不具合が生じた場合でも、速やかに対応できるようになります。
ポールタップに不具合が生じる原因は、浮き玉が正常に動かないために、つけ根の弁が開かない、元栓が閉まっている、ポールタップに内蔵されているストレーナーが目詰まりを起こしている、など複数考えられます。

ポールタップが正常に動かない原因を見つけ、それにあわせて対処することがポイントです。
内部のストレーナーは、冷却水に混入しているサビなどによって目詰まりを起こします。

ボールタップの上部にあるネジを回して、中にあるストレーナーを取り出し、詰まっている汚れを取り除くことで、ポールタップは正常に動くようになるでしょう。

この作業が面倒という場合は、はじめからストレーナーを取り外しておくことをおすすめします。

対策3.定期的に循環ポンプの点検を実施する

冷却水を循環させるという、重要なはたらきをしている環境ポンプの点検は、定期的に実施しましょう。
点検は、半年に一度が目安です。

そして、必要に応じて循環ポンプの清掃をし、スケールが溜まっている場合は、スケール除去剤などを用いて洗浄します。

まとめ

冷却塔(クーリングタワー)の冷却水が、異常に減る原因と防止策について説明しました。
冷却水は、冷凍機が正常に稼働するために不可欠な存在です。

そして、冷却水が減ることによって、深刻な被害が発生する恐れがありますので、冷却水の水位は、適切に管理することが求められます。

定期的に各設備のメンテナンスを実施し、冷却塔(クーリングタワー)を安全に稼働させていきましょう。

冷却塔の各設備のメンテナンスなら空研工業

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