チラー、冷却塔、空調ユニットの連携の仕組み

チラー、冷却塔、空調ユニットはどのように連携して建物に空調（HVAC）を提供するのでしょうか。この記事では、HVACセントラルプラントの基礎を理解するために、このトピックを取り上げます。

チラー冷却塔とAHUの連携の仕組み

中央冷却プラントの主なシステムコンポーネントは次のとおりです。

• チラー
• 空調ユニット（AHU）
• 冷却塔
• パンプス

チラーは通常、地下室または屋上に設置されますが、設置場所はチラーの種類によって異なります。屋上チラーは通常「空冷式」、地下チラーは通常「水冷式」ですが、どちらも建物内の不要な熱を除去して空調用の冷水を生成するという同じ機能を果たします。チラーが不要な熱をどのように排出するかが唯一の違いです。

空冷式チラーは、ファンを用いて周囲の冷たい空気を凝縮器に吹き付け、システムから熱を除去します。このタイプは冷却塔を使用しません。このシステムの詳細とビデオチュートリアルについては、こちらをクリックしてください。この記事の残りの部分では、水冷式チラーと冷却塔に焦点を当てます。

水冷式チラーには 2 つの大きなシリンダーがあり、1 つは蒸発器、もう 1 つは凝縮器と呼ばれます。

冷水:
チラーの蒸発器は「冷水」を生成する場所です。「冷水」は約6℃（42.8°F）で蒸発器から排出され、冷水ポンプによって建物内を循環します。冷水は「ライザー」と呼ばれるパイプを通って建物の高さまで上昇し、各階へと流れていきます。これらのパイプは、水が上昇方向に流れるか下降方向に流れるかに関係なく、ライザーと呼ばれます。

冷水はライザーから小径パイプに分岐し、ファンコイルユニット（FCU）と空調ユニット（AHU）に送られて空調が提供されます。AHUとFCUは基本的にファンが内蔵された箱で、建物から空気を吸い込み、それを加熱コイルまたは冷却コイルに送り込んで空気の温度を変え、この空気を建物内に再び送り出します。冷水はAHU/FCUに入り、冷却コイル（細いパイプの列）を通過して、吹き抜ける空気の熱を吸収します。冷水は加熱され、吹き抜ける空気は冷却されます。冷水が冷却コイルを離れるときには、約12°C（53.6°F）と暖かくなっています。その後、温かい冷水はリターンライザーを経由して蒸発器に戻り、蒸発器に入ると冷媒が不要な熱を吸収して凝縮器に移動します。冷やされた水は再び冷えて建物内を循環し、不要な熱をさらに集めます。注：冷水は温水でも冷水でも「冷水」と呼ばれます。

凝縮器水:
チラーのコンデンサーは、不要な熱を冷却塔へ送る前に集める場所です。冷媒は蒸発器とコンデンサーの間を流れ、不要な熱をすべて移動させます。「コンデンサー水」と呼ばれる別の水のループが、コンデンサーと冷却塔の間を流れています。冷媒は蒸発器の「冷水」ループから熱を集め、それをコンデンサーの「コンデンサー水」ループへ移動させます。

凝縮器水は約27℃（80.6°F）で凝縮器に入り、通過する過程で熱を集めます。凝縮器を出る頃には約32℃（89.6°F）になります。凝縮器水と冷媒は決して混ざることはなく、常に配管壁によって隔てられており、熱は壁を通して伝達されるだけです。凝縮器水は凝縮器を通過して不要な熱を吸収した後、冷却塔へと向かい、そこで熱を放出し、再び冷却器に戻って再び熱を集めます。

冷却塔：
冷却塔は通常屋上に設置されており、建物内の不要な熱の最終目的地です。冷却塔には大型のファンが内蔵されており、ユニット全体に空気を送り込みます。凝縮器の水はポンプで冷却塔に送られ、気流に噴霧されます。（開放型冷却塔の場合）周囲の冷たい空気が凝縮器の水の噴霧と直接接触し、凝縮器の水の熱が空気中に放出されます。そして、この空気は大気中に放出されます。凝縮器の水は再び冷却塔に集まり、再びチラーの凝縮器に戻り、再び熱を回収します。冷却塔に関する特別チュートリアルはこちらをご覧ください。