最適なパフォーマンスのための冷却タワーのサイジング

冷却塔は、産業プロセス、HVACシステム、チラー用途で使用される必須の熱拒絶装置であり、水から熱を除去し、効率的な冷却を可能にします。適切なサイジングにより、冷却塔は特定の環境条件下で熱負荷を処理し、チラーのパフォーマンスとシステム全体の効率に直接影響を与えます。下着は、不十分な冷却、システムの故障、およびエネルギーコストの増加につながる可能性がありますが、エネルギーコストの増加は、不必要な資本支出と運用上の非効率性をもたらす可能性があります。このガイドは、熱荷重、流量、濡れた電球温度などの要因を考慮して、冷却塔のサイジングのための実用的な方法を提供することを目的としています。

冷却タワーのサイジングにおける重要な概念

サイジングプロセスに飛び込む前に、重要な用語を理解することが重要です。

• 熱負荷（Q）： 通常、BTU/HRまたはトン（チラー冷却能力の場合は1トン= 12,000 BTU/HRで測定される必要がある熱の総量）が、圧縮熱を考慮するために15,000 BTU/HRの「タワートン」を使用することがよくあります）。
• 流量（GPM）： 1分あたりガロンで測定された冷却塔を循環する水の量は、塔の熱を拒否する能力に影響します。
• 範囲： タワーに入る温水（HWT）とそれを離れる冷たい水（CWT）の温度差は、通常、標準設計で8°F〜12°Fです。
• アプローチ： CWTと周囲の湿球温度（WBT）の違いは、塔が空気の冷却の可能性に水を冷却できることを示しています。より小さなアプローチには、より大きな塔が必要です。
• 濡れた電球温度（WBT）： 湿度と温度の尺度は、冷却の下限を設定するため、冷却塔の性能を決定するために重要です。

標準設計条件には、95°FのHWT、85°FのCWT（10°F範囲）、および78°FのWBTが含まれ、7°Fのアプローチが含まれます。 チャードンラボ。ただし、実際の条件は異なる場合があり、調整が必要です。

冷却塔のサイジングのためのステップ

冷却塔を効果的にサイズするには、これらの詳細な手順に従って、 デルタ冷却塔 そして アドバンテージエンジニアリング。

1。熱負荷（Q）を決定する

熱負荷は、通常はチラーまたは産業プロセスからのシステムに必要な総熱拒絶です。チラーアプリケーションの場合：

• 冷却荷重とコンプレッサーによって追加される熱の両方を含むチラーの仕様シートから熱拒否率を取得します。

• 利用できない場合は、チラーの冷却能力とそのパフォーマンス係数（COP）を使用して推定します。式は次のとおりです。

  Q（BTU/HR)=冷却能力(トン)××12、000××（1+警官1​)

  たとえば、3人の警官を持つ100トンのチラーの場合：

  Q=100××12、000××（1+31​)=1、200、000××34​=1、600、000 BTU/HR

  あるいは、一般的な経験則は、記載されているように、熱拒絶率は冷却能力の約1.25〜1.3倍であることです。 エンジニアリングツールボックス、「タワートン」は、チラートンの12,000 BTU/HRと比較して、15,000 BTU/HRとして定義されます。

  したがって、100トンの冷却能力の場合、熱拒絶≈125トン×12,000 = 1,500,000 BTU / HR、またはタワートン、1,500,000 /15,000≈100タワートンですが、正確な計算を使用することをお勧めします。

2。設計温度を選択します

システムの要件と標準プラクティスに基づいて、動作温度を選択します。

• 温水（HWT）： 通常、アプリケーションに応じて、チラーコンデンサーの場合は95°F〜100°Fです。より高い温度では、より大きな塔が必要になる場合があります。
• 冷水温度（CWT）： 多くの場合、標準設計の場合は85°Fに設定されていますが、さまざまです。差（HWT - CWT）は範囲で、一般に8°F〜12°Fです。
• 濡れた電球温度（WBT）： 気象データまたはAshraeのような標準から設置場所の設計WBTを取得します。たとえば、78°FのWBTは標準ですが、気候に応じて70°Fから85°Fの範囲です。

アプローチ（CWT - WBT）が重要です。小さなアプローチ（5°Fなど）は、タワーがWBTに近い水を冷却する必要があり、より大きなユニットが必要であることを意味します。典型的なアプローチの範囲は、5°F〜10°Fです。 Cooling Tower LLC。

3。必要な流量（GPM）を計算する

熱負荷と範囲を使用して、式を使用して必要な水流量を計算します。

GPMを見つけるために再配置：

たとえば、Q = 1,500,000 BTU/HRおよび範囲= 10°Fで：

または、心配のルール値を使用します：10°F範囲の場合、チラートンごとに約3 gpm、 アドバンテージエンジニアリングこれは、100トンのチラー（100トンまたは3 gpm/トンで300 gpm）の上記の計算と整合しています。

さまざまな範囲については、それに応じて調整します。下の表に示すように、8°Fの範囲では、GPMが高くなります。

この表は、より小さな範囲で流量がどのように増加するかを示しており、潜在的に大きな塔が必要です。

4.冷却塔を選択します

GPM、HWT、CWT、およびWBTがわかっている場合、メーカーの選択ツールまたはパフォーマンステーブルを使用してモデルを選択します。例えば、 デルタ冷却塔 これらのパラメーターを入力してモデルを推奨する電卓プログラムを提供します。選択したタワーが、設計WBTで目的のCWTを実現できることを確認してください。

• 容量評価： 冷却塔は、標準条件（例：95°F HWT、85°F CWT、78°F WBT）で評価されます。条件が異なる場合は、メーカーが提供する修正係数を使用します。
• アプローチと効率性： より小さなアプローチ（例：5°F対10°F）には、コストとサイズに影響を与える大きな塔が必要です。

5。追加の要因を検討してください

いくつかの要因が冷却塔の性能とサイジングに影響を与える可能性があります：

• 高度： 高度が高いほど空気密度が低下し、冷却効率が低下する可能性があります。製造業者は、否定的な要因を提供する場合があります。
• 湿度とWBTのバリエーション： 極端な湿度は蒸発速度に影響を与える可能性があります。設計WBTがピーク条件を説明していることを確認します。
• 水質： 水質が低いと、スケーリングやファウリング、効率が低下する可能性があります。水処理システムを検討するか、より大きな塔を選択してください。
• スペースとインストールの制約： 選択したタワーが利用可能なスペースに適合し、構造およびノイズの要件を満たしていることを確認します。
• エネルギー効率: アプローチが低い大きなタワーは、エネルギーを長期的に節約でき、初期コストのバランスをとることができます。

6.メーカーで確認します

複雑さを考えると、特に重要なシステムのために、常に冷却塔メーカーまたは資格のあるエンジニアで選択を検証してください。詳細なパフォーマンス曲線を提供し、ローカルコードと標準へのコンプライアンスを確保することができます。

追加の洞察とメンテナンスのヒント

から チャードンラボ、濡れた電球温度は、冷却制限を決定するため、非常に重要です。たとえば、78°F WBTでは、85°F（7°Fアプローチ）のCWTを達成することが標準ですが、より高いWBTはより大きな塔または追加の冷却段階を必要とする場合があります。

から エンジニアリングツールボックス、冷却塔はコンプレッサー作業からの追加の熱を処理する必要があるため、チラートン（12,000 btu/hr）とタワートン（15,000 btu/hr）の区別は重要です。

冷媒関連のタスクの場合、冷媒は特殊な機器が必要であり、環境の危害を防ぐために規制されているため、常に専門家に相談してください。

結論

この包括的なガイドは、熱負荷と環境要因に基づいた容量の計算に焦点を当て、最適なパフォーマンスのために冷却塔のサイジングのプロセスをカバーしています。熱負荷を決定し、適切な設計温度を選択し、流量を計算し、メーカーツールを使用して選択することにより、冷却塔がチラーのニーズを満たすことを確認できます。高度や水質などの追加の要因を検討し、重要なシステムについて専門家と常に確認してください。 「冷却塔のサイジング」と「チラーパフォーマンス」に最適化されたこのアプローチは、エンジニアと施設マネージャーにとって徹底的なリソースになることを目指しています。