冷却塔：節水でコスト削減

冷却塔は、チラー、空調システム、プロセス冷却装置の商業施設や工業施設で広く使用されています。主に蒸発によって循環する水から熱を取り除くことで温度を調節します。設計上、冷却塔は大量の水を使用します。水を適切に管理することで、冷却塔の効率と寿命が向上し、運用コストとメンテナンスコストが削減されます。

流れに身を任せる

冷却塔から水が排出される方法は 4 つあります。

1. 蒸発。これがタワーの主な機能であり、循環する水から環境に熱を伝達する方法です。
2. ブローダウン。蒸発中に溶解した固形物が残り、スケールや腐食を引き起こします。システムから水を排出することで腐食の蓄積を抑制します。
3. ドリフト。少量の水が霧または小さな水滴としてタワーから運ばれる場合があります。ドリフト損失は蒸発やブローダウンに比べると小さいです。
4. 漏れや溢れ。タワーの貯水槽または構造物からの漏水や溢れにより、重大な水損失が発生する可能性があります。

蒸発、ブローダウン、漂流、漏れによる水の損失は補給水で補う必要があります。

水需要の削減

冷却塔の動作の重要な指標は濃縮サイクル、つまり補給水と比較したブローダウン水中の溶解固形物の比率です。濃縮サイクルを増やすと（重大なスケール形成前に）、ブローダウンと補給水の需要が減り、全体的な水効率が向上します。集中力のサイクルを高めるには、次の対策が役立ちます。

• 補給水から固形物を継続的に除去するための副流軟化システムを設置します。
• 包括的なエアハンドラーコイルの清掃およびメンテナンス プログラムを実施します。コイルが汚れていると、設定温度を維持するために冷水システムに多大な労力がかかり、エネルギーと水の消費量が増加します。
• 水と化学物質の使用量を削減するために、オゾン処理やイオン化、電気化学リアクター、酸化、イオン交換、ポリマーベースの抑制剤などの代替水処理オプションを検討してください。
• 日光の侵入を防ぐカバーを設置します。タワー表面の日光の量を減らすと、藻類などの生物の増殖を大幅に減らすことができ、蒸発も減ります。
• 大型タワー（100 トン以上）向けに自動薬品供給システムにアップグレードします。これらのシステムは、スケール腐食を抑制しながら水の使用量を削減します。
• 必要に応じて、硫酸やアスコルビン酸などの酸処理を使用してください。酸はスケールの蓄積を抑制することで効率を向上させることができます。安全性を確保し、システムの損傷を防ぐためには適切な管理が不可欠です。

水の再利用

補給水に代替水源を使用することで、冷却塔の水効率を向上させることができます。例としては、エアハンドラーからの結露を収集し、それをタワーシステムの補給にポンプで戻したり、ブローダウン用の逆浸透システムを実装したりすることが挙げられます。

空調設備から集められた凝縮水は、比較的純粋で追加の処理をほとんど必要としないため、高品質の補給水として最適です。これらのシステムは通常、設計が簡単で、導入コストも安価です。

逆浸透（RO）は、高い水純度が求められる用途でよく使用されます。ブローダウン水はROシステムに送られ、ほとんどの水が浄化されて再利用され、溶解した固形物が小さな廃棄物の流れに濃縮されます。RO システムは設置と運用が複雑で費用もかかります。水資源が限られている地域や、排水規制により排水が制限されている地域では、コスト効率の高い選択肢となります。