チラーシステムとは何ですか？
商業ビルは、建物の除湿と冷却に暖房、換気、空調（HVAC）システムを使用しています。現代の商業ビルは、建物の性能と持続可能性を中心とした幅広いイニシアチブの一環として、効率的なHVACシステムとコンポーネントを求めています。建物の居住者も同様に、HVACシステムが意図したとおりに機能することを期待しています。 。 。建物の外部の条件に関係なく、快適な内部環境を作成します。
チラーは、ホテル、レストラン、病院、スポーツアリーナ、産業、製造など、さまざまな商業施設の不可欠なHVACコンポーネントになっています。業界は、チラーシステムがほとんどの施設で電気使用の最大の消費者であることを長い間認識してきました。それらは、季節的な期間中に総電気使用量の50％以上を簡単に消費する可能性があります。米国エネルギー省（DOE）によると、チラーを組み合わせて、北米で生成される総電力の約20％を使用することができます。さらに、DOEは、さまざまな運用上の非効率性のために、チラーが追加のエネルギー使用量に最大30％を費やす可能性があると推定しています。これらの認められた非効率性は、企業や建築施設に年間数十億ドルのコストをかけます。
一般に、チラーは内部環境から外部環境への熱の伝達を促進します。この熱伝達装置は、冷媒がチラーシステムを循環する際の物理的状態に依存しています。確かに、チラーは中央のHVACシステムの心臓部として機能できます。
チラーはどのように機能しますか？
チラーは蒸気圧縮または蒸気吸収の原理で機能します。チラーは、約50°F（10°C）の望ましい温度でプロセス水システムの低温側に冷却剤の連続的な流れを提供します。次に、クーラントはプロセス全体にポンプで送られ、プロセス水システムの戻り側に逆流するときに、施設の1つの領域（機械、プロセス機器など）から熱を抽出します。
チラーは、蒸発器と呼ばれる装置を介してプロセス水システムに接続する蒸気圧縮機械式冷凍システムを使用します。冷媒は、蒸発器、圧縮機、凝縮器、およびチラーの膨張装置を循環します。熱力学的プロセスは、チラーの上記の各コンポーネントで発生します。蒸発器は熱交換器として機能し、プロセス冷却剤の流れによって捕捉された熱が冷媒に伝達されます。熱伝達が行われると、冷媒が蒸発して低圧の液体から蒸気に変化し、プロセス冷却剤の温度が低下します。
次に、冷媒はコンプレッサーに流れ、コンプレッサーは複数の機能を実行します。 。まず、蒸発器から冷媒を除去し、蒸発器内の圧力が正しい速度で熱を吸収するのに十分低いままであることを保証します。次に、放出される冷媒蒸気の圧力を上げて、凝縮器に到達したときに熱を放出するのに十分な温度を維持します。冷媒は凝縮器で液体状態に戻ります。冷媒が蒸気から液体に変化するときに放出される潜熱は、冷却媒体（空気または水）によって環境から運び去られます。
チラーの種類：
説明したように、 2つの異なる冷却媒体（空気または水）は、冷媒が蒸気から液体に変化するときに放出される潜熱の伝達を容易にすることができます。したがって、チラーは空冷式と水冷式の2種類のコンデンサーを使用できます。
- 空冷式コンデンサーは、自動車のエンジンを冷却する「ラジエーター」に似ています。冷媒ラインのグリッドを横切る空気。高周囲条件用に特別に設計されていない限り、空冷コンデンサーは効果的に動作するために95°F（35°C）以下の周囲温度を必要とします。
- 水-冷却凝縮器は空冷凝縮器と同じ機能を果たしますが、熱伝達を完了するには2つのステップが必要です。最初に、熱が冷媒蒸気から凝縮器水に移動し、次に暖かい凝縮器水が冷却塔にポンプで送られ、そこでプロセスが熱します。最終的には大気に放出されます。
水冷式チラー：
水冷式チラーは、冷却塔に接続された水冷式コンデンサーを備えています。十分な水が供給される中規模および大規模の設備に使用されます。水冷式カイ周囲温度の変動に比較的依存しないため、ラーは商業用および産業用空調のより一定した性能を生み出すことができます。水冷式チラーのサイズは、容量が20トンの小型モデルから、空港、ショッピングモール、その他の施設などの世界最大の施設を冷却する数千トンのモデルまでさまざまです。
一般的な水冷チラーは、冷却塔からの再循環凝縮水を使用して冷媒を凝縮します。水冷式チラーには、流入する凝縮器の水温（および流量）に依存する冷媒が含まれています。これは、周囲の湿球温度に関連して機能します。湿球温度は常に乾球温度よりも低いため、水冷式チラーの冷媒凝縮温度（および圧力）は、空冷式チラーよりも大幅に低く動作することがよくあります。したがって、水冷式チラーはより効率的に動作できます。
水冷式チラーは通常、要素から保護された環境の屋内にあります。したがって、水冷チラーはより長い寿命を提供することができます。水冷式チラーは通常、大規模な設備の唯一のオプションです。追加の冷却塔システムは、空冷式チラーと比較して、追加の設置費用とメンテナンスが必要になります。
空冷式チラー：
空冷式チラーは、環境空気。したがって、空冷式チラーは、スペースの制約が存在する可能性がある小規模または中規模の設備で一般的な用途が見つかる可能性があります。空冷式チラーは、水が不足している資源を表すシナリオで最も実用的な選択肢となります。
一般的な空冷式チラーは、プロペラファンまたは機械式冷凍サイクルを備えており、フィン付きコイルに周囲の空気を引き込みます。冷媒を凝縮します。空冷コンデンサーでの冷媒蒸気の凝縮により、熱を大気に伝達することができます。
空冷式チラーは、設置コストが低いという大きな利点があります。水冷式チラーと比較して比較的シンプルなため、メンテナンスも簡単です。空冷式チラーは占有スペースが少なくなりますが、ほとんどの場合、施設の外に設置されます。したがって、屋外の要素は機能的な寿命を損ないます。
空冷式チラーの包括的な性質により、メンテナンスコストが削減されます。それらの比較的単純さと必要なスペースの削減は、多くのタイプの設置で大きな利点を生み出します。
チラーシステムの効率を高めるためのアクション：
チラーのコストは、建物の光熱費のかなりの部分を消費します。チラーシステムの最大効率を通じてエネルギーを節約するには、どのような対策を講じる必要がありますか？いくつかの可能性を検討しましょう。
継続的なメンテナンス
適切な継続的なメンテナンスにより、チラーシステムはより効率的に動作します。ほとんどの組織はこの価値を認識しており、日々の施設管理のベストプラクティスの一環として対策を講じています。チラーシステムの一般的なベストプラクティスには、次のものがあります。
- コンデンサーコイルを検査して清掃します。熱伝達はチラーシステムに大きな影響を及ぼし、効率的なチラー操作を実現するための基本であり続けます。定期的なメンテナンスでは、コンデンサーコイルの目詰まりや空気の自由な通過を検査する必要があります。
- 冷媒のチャージを維持します。チラーの冷却係数は、システム内の適切な冷媒レベルに依存します。適切な冷媒チャージを維持すると、冷却コストが5〜10％近く削減され、エネルギー効率に大きな影響を与える可能性があります。
- 凝縮器の水を維持する：冷却塔で使用される凝縮器の水ループは、設計どおりに適切な水流を維持する必要があります。砂、侵食性固形物、汚染物質などの破片は、復水器の水ループに影響を与える可能性があります。汚れやスケーリングは、水の流れを阻害し、チラーの動作効率に大きな影響を与える可能性があります。
予知保全
人工知能（AI）は、日常の実用的なアプリケーションで進歩を続けています。チラーシステムなどの機械は、潜在的な障害が発生する前に検出できるAIアルゴリズムの恩恵を受けます。予知保全は、チラーシステムの運用データの収集と分析を活用して、壊滅的な障害が発生する前に保守アクションを実行するタイミングを決定します。チラーシステムは最新のHVACシステムの心臓部であるため、重大な「ダウンタイム」を引き起こす壊滅的な障害を防止することで、緊急修理コストと評判を節約できます。チラーシステムが果たす重要な役割は、精査の強化を保証します。ビッグデータとAIは、ダウンタイムを最小限に抑え、生産性を最大化します。
Internet of Things（IoT）は、予測保守などのAIアプリケーションを可能にするデータ収集ツールを提供します。実際、HVACの将来はAIとIoTです。IoTチラーからのリアルタイムデータの収集を可能にし、その動作の継続的な分析を可能にします。チラーから収集された詳細なIoTデータは、目視検査によって取得されたものをはるかに超えます。IoTは、建物のエンジニアを重要なHVAC資産のリアルタイムの可視性に接続します。 、これにより、実際の動作条件の情報に基づく監視が可能になります。
最適化
チラーは複雑なHVACシステムの一部として動作します。水冷式チラーは、冷却塔システムに接続されているため、複雑さが増します。したがって、チラープラント全体のパフォーマンスを評価するには、コンプレッサー、ポンプ、冷却塔ファンなどの総消費電力を分析して、kW /トンなどの包括的な効率測定値を評価する必要があります。
チラープラント全体の最適化全体的に実行する必要があります。最適な冷水設定値、チラーの順序付けと負荷分散、ピーク需要管理、冷却塔の水管理などに焦点を当てたさまざまな調整は、運用データを使用してのみ実行できます。 IoTは、チラープラントの各部分からの電力消費、チラーと冷却塔からの供給/戻り温度、復水器の水ループからの水の流量などをリアルタイムで監視することにより、このような最適化のためのツールを提供できます。真の最適化を促進するためのHVACでの実用的なアプリケーション。
結論：
チラーの運用効率は、建物の運用コストに大きく影響します。継続的な定期メンテナンスは、施設管理の観点からは最小限です。チラーシステムの予知保全と最適化には、リアルタイムの運用データが必要です。 IoTは、新しい形態のチラー効率への扉を開きました。