冷却塔の凍結防止のヒーターとは?メンテナンス方法を解説

冷却塔(クーリングタワー)のヒーターは、冬場の寒冷地で冷却塔(クーリングタワー)を使用する際に欠かせない部品です。ヒーターといっても一つではなく、様々な種類があります。ここでは、冷却塔(クーリングタワー)の凍結防止で使用するヒーターの詳細と、メンテナンス方法について解説していきます。

冷却塔(クーリングタワー)のヒーターとは

冷却塔(クーリングタワー)は、ビルやデパートなどの商業施設で空調設備を作動させるのに欠かせない装置。

水の蒸発を利用して、温められた冷却水を冷やします。これは暑い夏の日に庭やアスファルトに水撒きをした際、涼しくなる現象を利用しており、この原理のことを気化熱と呼びます。

そのほかに、工業用(産業用)の冷却塔(クーリングタワー)もあり、ゴミの焼却や食品関係、発電など様々な分野でも活躍しています。

今回注目する冷却塔(クーリングタワー)のヒーターは、主に冬の凍結を防ぐ目的で使用します。では、次の項で冷却塔(クーリングタワー)のヒーターについてより詳しく見ていきましょう。

冷却塔(クーリングタワー)の凍結によって起こる主なトラブル

冷却塔(クーリングタワー)が凍結を起こすと、具体的にどうなってしまうのでしょうか?最も多いとされるトラブルは以下の通りです。

配管や内部部品類の破裂・破損

使用環境によって、冷却塔(クーリングタワー)を冬季は運転させない場合もあります。そんなとき、冬季運転休止時のメンテナンス不足により循環水や散布水で凍結が起こり、配管や内部部品類の破裂・破損が起こってしまいます。

運転休止時の保管水の抜き忘れや水抜き不十分だと、その水が凍結するでしょう。特に、寒冷地で冷却塔(クーリングタワー)を使用する場合はこのようなトラブルを未然に防ぐため、凍結防止用の部品を設置しておく必要があります。

冷却塔(クーリングタワー)のヒーターの役割

冷却塔(クーリングタワー)のヒーターは、主に冬の寒い日、下部水槽や配管の保有水が凍結してしまうのを防ぐ目的で設置される、加熱装置です。冬に冷寒期を通して運転する際、きちんと凍結防止対策をしておかなければ凍結事故を起こしてしまいます。

密閉式の冷却塔では、熱交換器用で使用する銅管コイルが凍結してしまうと膨らんで破裂してしまい、運転できない状態になるでしょう。

開放式と密閉式の冷却塔(クーリングタワー)、いずれの場合も下部水槽や配管にヒーターを取り付けることで、凍結防止ができます。

冷却塔のヒーターの取り付け・メンテナンスなら空研工業

冷却塔(クーリングタワー)のヒーターの仕組み

冷却塔(クーリングタワー)のヒーターは、主にパイプのような形をしており、ケーブルがつながっています。細長くて先端は丸みを帯びているのが特徴です。また、パーツの凍結防止用ヒーターのほか、開放式循環水、密閉式散布水の凍結を防止するヒーターもあります。

冷却塔(クーリングタワー)のヒーターの構造

冷却塔(クーリングタワー)のヒーターには、センサー用の保護管がついており、下部水槽の表面凍結を防ぐため、凍結防止用水中ヒーターの使用する必要があります。また、散水ポンプと給水配管・排水配管の凍結防止には、ヒーティングケーブルやフランジヒーターなどを使用します。

特に密閉式冷却塔では、冬に銅管コイルの凍結の可能性もあるため、ヒーター以外の対策法もあります。循環ポンプを運転しながらヒーターで循環水を過熱すると凍結しませんが、循環ポンプが停止する場合は、別途で補助循環ポンプが必要です。

なかでも空研では『凍結防止ユニット』の設置をすすめており、『凍結防止ユニット』は以下のパーツがセットになっています。

  • 補助循環ポンプ
  • ヒーター
  • 接続配管

『凍結防止ユニット』は循環ポンプが停止する場合にのみ有効です。

冷却塔(クーリングタワー)の凍結防止対策

冷却塔(クーリングタワー)の凍結防止対策を行う上でヒーターの施工はもちろん大事ですが、それ以外にもきちんと対策をしておくべきことがあります。ここでは、開放式と密閉式に分け、さらに運転状況別のヒーターでの対策を含めた対策法を解説しましょう。

開放式冷却塔の場合

連続運転時

冬季の循環水の凍結について、常時運転をしている場合は問題ありません。
ただし、給水管の場合は常時運転するのであっても、給水配管の保温や加温が必要です。
冷却塔(クーリングタワー)の運転停止をする際に凍結の恐れのある地域にお住まいの場合は、下部水槽の水抜きとヒーターの取り付けが必要です。

夜間停止時

冬季夜間のみ停止する際は、循環水の配管及び給水配管の保温や加温の施工とともに、下部水槽にヒーターを取り付けましょう。

運転停止時

冬季完全に運転を停止する場合は、循環水の配管及び、下部水槽の水抜きを必ず行います。
さらに給水配管も保温・加温施工を行っておき、水抜きをしておきましょう。
開放式冷却塔の内部配管にはドレンがないため、接続する配管途中にドレンを設けてから排水します。

密閉式冷却塔の場合

連続運転時

冬季連続運転時の循環水は、負荷の調節以外の対策は特に不要です。
ただし、冷却塔(クーリングタワー)の運転を停止する際に凍結になる可能性がある場合は、以下の対策をとっておく必要があります。

  • 配管及び熱交換器の水抜き
  • 循環水に不凍液を注入

配管の保温・加温がされている場合は、熱交換器部分のみ水抜きを行いましょう。

散布水の場合、連続運転時は循環水と同様ですが、冷却塔(クーリングタワー)を停止して凍結の可能性がある場合は、以下の対策を行います。

  • 散布水配管の保温・加温を施工及び、下部水槽にヒーターを設置
  • 下部水槽及び散布水配管の水抜き

次に給水の場合、連続運転時は給水配管の保温・加温を施工します。
冷却塔(クーリングタワー)の運転を停止して凍結の恐れがある場合は、以下の対策を行います。

  • 給水配管の水抜き(下部水槽にヒーターがある場合はしなくてよい)

循環ポンプが停止する場合は、『凍結防止ユニットを設置』するとよいでしょう。

夜間停止時

冬季でも夜間決まった時間に停止する場合は、循環水に不凍液を注入します
散布水の配管は、保温・加温を施工し、下部水槽にヒーターを取り付けて対策しましょう。
給水配管の場合は、保温・加温の施工が必要になります。

運転停止時

冬季になると毎回停止を行っている場合、循環水は配管と熱交換器の水抜きが必要です。
循環水の配管及び、散水ポンプのドレン抜き、エア抜きのバルブを開放しておきましょう。
また、密閉式の場合はコイル内の循環水が残ってしまう場合があるため、必ずコンプレッサーを使用して排水をします。

凍結防止部品の選定方法

今利用している冷却塔(クーリングタワー)にはどんなヒーターを使用すればよいのか分からない方も多いのではないでしょうか?こちらでは、空研の冷却塔(クーリングタワー)凍結防止部品を例に選定方法を見ていきましょう。

開放式循環水・密閉式散布水凍結防止用ヒーター

まずは開放式循環水・密閉式散布水凍結防止用ヒーターの選び方です。

1.型式を確認

まずは使用している冷却塔(クーリングタワー)の型式がどれかを確認します。

2.外気温度で選ぶ

冷却塔(クーリングタワー)を使用している環境に合わせてどのkWを選べばよいか調べます。空研の製品カタログに選定表が記載されているため、ご確認の上選定してください。外気温度は−5℃・−10℃・−15℃の3つに分類されています。

密閉式用凍結防止ユニット

密閉式用凍結防止ユニットの場合、外気温度以外でも選ぶ基準があるため、同じく製品カタログを参照にしてください。

1.冷却容量を確認

密閉式の場合は、まずは冷却できる容量(RT)を確認します。

2.最小循環水量を確認

次に、最小循環水量(ℓ/min)を確認しましょう。

3.外気温度で選ぶ

使用している外気温度でどのkWに該当するか確認します。

4.補助ポンプを確認

最後に、補助ポンプが2種類あるため、これまでの確認事項を元にどちらに該当するか見ましょう。

まとめ

冷却塔(クーリングタワー)のヒーターは、主に冬場凍結する恐れのある地域では必要不可欠な部品といえるでしょう。利用環境に応じて、適切なメンテナンスが必要です。開放式と密閉式によっても使用するものや対処法が変わるため、適切なメンテナンスを行いましょう。

冷却塔のヒーターのメンテナンスなら空研工業

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