冷却塔（クーリングタワー）の省エネ・Co2削減方法

こんにちは、冷却塔トラブル改善プロ、株式会社セールスエンジの杉山です。今回は、「冷却塔（クーリングタワー）を効率的に運用して省エネ・Co2削減を実現する方法」をご紹介します。冷却塔は製造業の現場において欠かせない設備ですが、その運用次第で大きなエネルギー削減が可能です。特に、冷却塔の仕組みや水質管理について詳しく知らない方には、ぜひ読んでいただきたい内容となっています。

冷却塔の基本構造と運転原理

まず、冷却塔の仕組みを簡単に説明します。
冷却塔は、熱交換を行うために冷却水を循環させる装置で、モーターで冷却ファンを回して冷却水に風を当て熱を逃がす構造です。

効率的運用のポイント

• 冷却ファンを常時回すのではなく、必要なタイミングで運転を制御することで無駄なエネルギー消費を抑えます。
• 適切な運転制御は、エネルギー削減だけでなく、CO2削減にも寄与します。

冷却塔の仕組みについて、詳しくはこちらをご覧ください。

冷却塔の熱交換効率低下を調べる方法

冷却塔（クーリングタワー)の性能が低下しているかどうかを判断するために、水温測定は非常に有効な方法です。以下に、具体的な手順を説明します。

水温の測定方法

1. 入口水温の測定
   冷却塔の上部散水槽の水温（入口水温）を測定します。

2. 出口水温の測定
   冷却塔の下部水槽の水温（出口水温）を測定します。

3. 冷却塔銘板の基準と比較
   冷却塔には通常、設計条件として入口水温・出口水温・外気湿球温度などが記載されています。これを実際の測定値と比較します。

具体的な測定例

たとえば、以下の条件が冷却塔の銘板に記載されているとします。

• 入口水温: 37℃
• 出口水温: 32℃
• 外気湿球温度: 27℃

この条件下では、冷却塔の正常な性能であれば水温が5℃低下する設計となっています。

実際の測定結果からの判断

仮に実際の測定で、出口水温が34℃だった場合、温度差は3℃となり、設計上の5℃と比較して冷却能力が低下していることがわかります。

冷却効率低下による影響

冷却能力が低下していると、以下のような問題が発生します。

• エネルギー消費の増加
  必要以上に冷却ファンを稼働させることで、電力消費が増加します。
• 設備全体の効率低下
  冷却能力不足により、冷凍機や圧縮機への負荷が増加します。

冷却塔の性能を適切に管理することで、省エネとCO2削減が実現します。ぜひ、日常的な水温測定を取り入れて、設備の効率をチェックしてみてください。

冷却効率低下の原因と対策

冷却効率低下は、以下の要因で引き起こされる可能性があります：

• スケールの付着：熱交換面が汚れることで効率が低下。
• スライムの発生：微生物による汚れが流れを妨げる。
• 充填材の目詰まり：水流が均一にならず、冷却が不十分。

これらの原因に対しては、定期的な清掃や水質管理の徹底が効果的です。また、必要に応じて冷却塔の部品交換やメンテナンスを行うことで、性能を回復させることが可能です。

冷却塔の充填材が目詰まりするとどうなる？

冷却塔の効率を大きく左右する部品のひとつが「充填材」です。冷却水を均一に流し、効率よく熱交換を行うための重要なパーツですが、汚れや異物が原因で目詰まりを起こすことがあります。

充填材の目詰まりによる主な影響

1. 冷却効率の低下
   冷却水が充填材をスムーズに通らなくなることで、熱交換が不十分になります。その結果、冷凍機や他の設備の稼働時間が増え、エネルギー消費が増加します。

2. 水流の不均一化
   目詰まりがある部分に冷却水が行き渡らず、均一な冷却ができなくなります。

3. 設備全体への悪影響
   目詰まりを長期間放置すると、ファンモーターの負荷が増え、電力消費量が増加する原因になります。

解決策

• 定期的な点検と清掃で目詰まりを防止。
• 水質管理を徹底し、汚れやスライム（微生物汚染物）の発生を抑える。

冷却塔清掃サービスについて、詳しくはこちらをご覧ください。

水質管理の重要性：スケールとスライムの除去

冷却塔の効率低下を引き起こすもうひとつの要因が、スケール（カルシウムなどの堆積物）やスライムです。これらが熱交換器に付着すると、冷却効率が大幅に低下します。

対策

• 定期的な清掃と水質改善が効果的です。
• 適切な薬品を使用することで、スケールやスライムの発生を抑制できます。

冷却塔単体の省エネではなく設備全体を見直す

冷却塔の改善だけでなく、冷凍機や圧縮機との連携を考慮することで、さらに大きな省エネ効果が期待できます。たとえば、熱交換器や凝縮器などのスケール障害やスライム障害を改善し、熱効率を上げると、冷凍機のコンプレッサー稼働時間が短縮され、全体のエネルギー消費が減少します。

オンオフ制御で無駄をカット

冷却塔の運転を効率化する手段のひとつが、「オンオフ制御」です。
冷却水温をセンサーで測定し、水温が低いときはファンを停止、水温が上がったら再度運転を開始する仕組みです。これにより、ファンの稼働時間が減り、電力消費の大幅な削減が可能になります。

インバーターでファン回転数を最適化

インバーター制御を利用すると、冷却水温に応じてファンの回転数を調整できます。常にフル出力で運転する必要がなくなり、効率的な運用が可能です。

冷却塔の台数を制御して省エネを実現

大規模なビルや工場では、複数の冷却塔を使用することが一般的です。この場合、すべてを稼働させる必要はなく、運転台数を調整することで効率化が図れます。

台数制御のメリット

1. 消費電力の削減
   必要最小限の台数を稼働させることで、大幅なエネルギー削減が可能です。

2. 柔軟な運用
   冷却塔の台数が多い施設ほど、細かな調整ができるため、効率的な運用が可能です。

3. 他の制御方法との組み合わせ
   オンオフ制御やインバーター制御と併用することで、さらに高い省エネ効果が得られます。

導入のポイント

• 温度センサーや自動制御システムを活用。
• 水質管理や定期的なメンテナンスも並行して行うことで、効率的かつ長寿命な運用を実現します。

動画で解説

YouTubeの動画では、「冷却塔の省エネ・Co2削減方法」について詳しく解説しています。ぜひご視聴ください。

まとめ

冷却塔の省エネ・Co2削減は、オンオフ制御やインバーターの活用、水質管理、充填材の目詰まり防止など、さまざまな対策が必要です。特に、日々の点検と適切な運用でトラブルを未然に防ぐことが、省エネの鍵となります。

冷却塔の運用やトラブル解決でお困りの方は、ぜひ私たち株式会社セールスエンジにご相談ください。
ご一読くださりありがとうございました。