ご解説

冷凍（冷房）機には、空冷式と水冷式の冷却方式があります。大きな施設では、大容量の為、空冷式では、冷却効果が弱く水冷式が用いられているのです。水冷式は循環して水を有効に使うものがほとんどであり、（冷凍・冷房）機を使用して温度上昇した水を気化することにより下げる装置。クーリングタワーともいわれています。
水の蒸発を利用して温水を冷却する装置です。 日常、ぬるま湯やアルコールを手の甲に浸けて息を吹きかけるととても冷たく感じることがあるでしょう。また、熱いお茶は、息を吹きかけて冷ましますよね。風を当てるのは、蒸発を盛んにする為で、冷えるのは液体が蒸発するときに周りの熱を奪うという性質を示すものです。この熱を気化熱と言いますが、同様に夏の暑い日に庭や道路に水を撒くと涼しくなるのも、地面が水によって冷やされることもありますが、大部分は地面から水分が蒸発する際の気化熱によるものなのです。気化を盛んにするには、風を当てる、空気との接触面積を大きくする、接触時間を長くするなどありますが、冷却塔の構造もこの原理をうまく利用したものといえるでしょう。

冷却塔の仕組み
冷却塔（れいきゃくとう）は、工場やビル、発電所などで使用される冷却システムの一部で熱を効率的に放出する装置です。冷却塔の主な目的は、熱い水を冷却し再利用可能な温度まで冷ますことです。以下に冷却塔の仕組みを詳しく解説します。
1. 基本的な原理
冷却塔の冷却プロセスは主に「蒸発冷却」を利用しています。
●蒸発冷却
熱い水が冷却塔内部で散布される際、一部が蒸発します。この蒸発によって水が持つ熱エネルギーが空気中に放出され水温が下がります。
2. 冷却塔の主要構造
冷却塔には以下のような主要な構造があります：
●給水系
冷却すべき温水が冷却塔内に運ばれ上部から噴霧や散水されます。
●充填材（パッキング材）
水が広がりやすい表面積を提供する材質で水と空気の接触効率を向上させます。
●送風機（ファン）
冷却塔内に空気を取り込み水と空気が効率的に熱交換を行う環境を作ります。
●排気口
加熱された湿気が空気とともに塔外へ排出されます。
●集水槽
冷却された水が集められ再利用される部分です。
3. 冷却塔の動作プロセス
●温水の供給
温水は給水ポンプを通じて冷却塔内に送られます。
●水の散布
温水が冷却塔内の充填材に散布され表面積が広がります。
●空気との熱交換
送風機が外部から空気を取り込み水と接触させることで蒸発が促進されます。この際、熱が空気に移動します。
●蒸発による冷却
水の一部が蒸発する際に周囲の熱エネルギーを奪い水温が低下します。
●冷却水の回収
冷却された水は集水槽に集められ再び使用されるシステムに戻されます。
4. 冷却塔の種類
冷却塔には以下のような種類があります：
●自然通風型
自然の風力を利用して冷却を行う方式で電力消費が少ない。
●強制通風型
ファンで空気を強制的に循環させる方式。効率が高い。
●クロスフロー型
水の流れと空気の流れが直交する構造。
●カウンターフロー型
水の流れと空気の流れが逆向きになる構造。
5. 冷却塔の利点と注意点
●利点
・水資源の再利用が可能で環境に優しい。
・効率的な熱放散が可能。
●注意点
・スケールやレジオネラ菌などの問題を防ぐため定期的なメンテナンスが必要。
・蒸発に伴う水の損失を補うため補給水が必要。

冷却塔は産業や商業施設での効率的な熱管理に欠かせない設備です。その仕組みを理解し適切に運用することでエネルギー消費を抑えながら持続可能な運用が可能となります。

冷却塔

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