ドライクーラー、ラジエーター、冷却塔の比較と選び方

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あらゆるエンジン、チラー、プロセスは、熱をどこかへ逃がさなければならないという同じ問題で終わります。熱を大気へ運ぶ3つの機械がドライクーラー、ラジエーター、冷却塔です。最初の2つは名前が違うだけでほぼ同じものであるため、よく混同されます。本ガイドでは、この3つを並べて、仕組み、到達できる温度、消費するもの、所有コストを比較し、正しい理由で選べるようにします。

ドライクーラーとラジエーター:1つの機械、2つの名前

どちらも空冷式熱交換器で、フィンチューブコイル、ファン、フレームで構成されます。液体はチューブの中に留まり、空気はフィンを通り、何も蒸発しません。空調分野ではこのユニットをドライクーラー、エンジン分野ではラジエーターと呼びます。発電機セットのスキッド上にベルト駆動ファンと共に載るものがエンジン搭載ラジエーター、電動ファンを備えて離れて設置するものがリモートラジエーターです。設計、材料、限界は同一です。

異なるのは負荷です。エンジン用ラジエーターは、エンジンメーカーの数値(冷却液流量、出口温度、最大圧力損失、多くは2回路)と、エンジンが全出力を出し続けなければならない最も暑い日に合わせて設計します。プロセス用ドライクーラーはプロセス温度に合わせて設計します。TECSは、同じコイルとファンから両方を製造しています。

冷却塔:空気だけでなく蒸発を利用する

冷却塔は、温水を充填材の上に散布し、そこに空気を通します。水の一部が蒸発し、その蒸発が熱を奪います。蒸気になる水1キログラムあたり約2,400 kJで、空気だけで運べる熱よりもはるかに多くなります。残った水は空気の湿球温度に向かって冷やされ、乾燥した夏の日には、ドライクーラーが制約を受ける乾球温度より10 K以上低くなります。

代償は水と手間です。冷却塔は、蒸発、飛散、ブローダウンのために補給水を消費し、スケール、腐食、レジオネラ菌対策の薬剤処理が必要で、寒い日には目に見える白煙を出し、凍結することもあります。水が使え、冷たい水を必要とするプロセスを持つプラントには経済的な選択ですが、発電機セットや水のない現場には、まず向きません。

温度、水、騒音、設置面積

温度:ドライクーラーまたはラジエーターは、外気の乾球温度より数ケルビン高い温度で液体を供給します。冷却塔は、それより低い湿球温度より数ケルビン高い温度で供給します。エンジンは冷たい水を必要とせず、ジャケット水は90 °C以上で運転されるため、ドライクーラーの限界はそこでは不利になりません。チラーの凝縮器や30 °Cのプロセスでは、冷却塔が必要になる場合があります。

水:ドライクーラーはゼロ、冷却塔は連続して必要です。騒音:どちらもファンがあります。ドライクーラーは低速のECファンで長尺に造り、敷地境界の騒音規制値に合わせて設計できますが、冷却塔には落水の音が加わります。設置面積:冷却塔は負荷に対してコンパクトです。ドライクーラーにはコイルの前面面積が必要で、V型配置ならそれを半分にできます。保守:ドライクーラーは水または空気で清掃します。冷却塔には水処理、充填材の清掃、レジオネラ対策が必要です。コスト:ドライクーラーはより単純で、保有コストは通常安く、冷却塔は購入価格が安いことが多いです。

どのプラントにどれを選ぶか

発電機セット、エンジン発電所、ガスエンジンのコージェネレーション設備:単一回路またはLT/HTのリモートラジエーターとしてのドライクーラー、またはオープンスキッド上のエンジン搭載ラジエーター。データセンターの非常用発電機:屋上のリモートラジエーターまたはV型ユニットで、騒音規制値に合わせて設計します。データセンターのチラーとプロセス冷却:水が乏しい場所やプラントを乾いたままにしたい場合はドライクーラー、水が使えて低い温度が必要な場合は冷却塔。ガスタービン:別の課題で、吸気コイルで対応します。

TECSは、これらすべての空冷側を製造しています。横型、縦型、V型のリモートラジエーター、LT/HTユニット、コージェネレーション向けの非常用クーラー、ガスエンジンプラントに付属するヒーティングモジュールです。お客様の数値で比較をご希望の場合は、熱負荷、温度、現場条件、またはエンジンのデータシートをお送りください。提案書で適合するユニットをお示しします。

要点

ドライクーラーとリモートラジエーター:同じ空冷式の機械で、水を使わず、乾球温度に制約される
エンジン搭載ラジエーター:スキッド上の同じコイルで、エンジンが駆動する
冷却塔:蒸発によってより冷たい水が得られるが、水を連続して消費し、水処理が必要
エンジンは高温で運転され、冷却塔の冷たい水を必要としない
ほとんどのエンジン設備では、騒音、設置面積、保守の面でドライクーラーが有利
TECSは、あらゆるエンジン、プラント、データセンターの負荷に対して空冷方式を設計します

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お客様の数値で比較するには

放熱すべき熱量と必要な液体出口温度
現場の設計外気温と湿度
冷却塔を検討している場合は、現場の水の入手性と水質
騒音規制値と、それが適用される距離
利用可能なスペースと、地上設置か屋上設置か
負荷がエンジンである場合は、エンジンのデータシート

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よくあるご質問

ドライクーラーで冷却塔を置き換えられますか?

プロセスが、外気の乾球温度より数ケルビン高い液体温度を許容できる場合は可能で、水の消費と水処理もなくなります。プロセスが湿球温度に近い水温を必要とする場合、ドライクーラーは非常に大きくなるため、アディアバティック式ドライクーラーか冷却塔が答えになります。

なぜ発電機セットは冷却塔ではなくラジエーターを使うのですか?

エンジンの冷却液は80〜100 °Cで運転され、どの外気温よりもはるかに高いため、ラジエーターには十分な温度差があります。また、非常用セットは水も水処理も人の付き添いもなしに動作しなければなりません。ラジエーターはエンジンメーカーの標準的な冷却方式でもあります。

どちらが静かですか?

回転数制御ファンを備えた、よく設計されたドライクーラーです。騒音の発生源はファンだけで、全負荷が不要なときはファンを減速できます。冷却塔には水の音が加わり、運転中は常にファンが回ります。

どちらが保守の手間が少ないですか?

ドライクーラーです。コイルの定期的な清掃と、ファンおよびモーターの通常点検で済みます。冷却塔には、継続的な水処理、ブローダウン、充填材と水槽の清掃、レジオネラ対策が必要です。

ハイブリッド式やアディアバティック式のクーラーはどうですか?

暑い日に流入空気を湿らせて、数ケルビンのアプローチを稼ぐドライクーラーです。水の使用は少量で、必要なときだけです。純粋なドライクーラーでは大きくなりすぎる非常に暑い現場で選ばれます。