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冷却塔は、冷却流体（通常は水）を冷却して温度を下げることにより、廃熱を大気中に放出する装置です。 [ 1 ]冷却塔は、水の蒸発を利用して熱を除去し、作動流体を湿球温度付近まで冷却するものと、乾式冷却塔の場合はラジエーターを使用して作動流体を乾球温度付近まで冷却するために空気のみを利用するものがあります。[ 2 ]
一般的な用途としては、石油精製所、石油化学プラント、その他の化学プラント、火力発電所、原子力発電所、建物の冷房用空調システムで使用される循環水の冷却などが挙げられます。分類は、冷却塔への空気導入方式に基づいており、主な冷却塔の種類は自然通風式と誘引通風式です。
冷却塔のサイズは、屋上設置型の小型ユニットから、高さ200メートル（660フィート） 、直径100メートル（330フィート）にもなる巨大な双曲面構造物、あるいは高さ40メートル（130フィート）以上、長さ80メートル（260フィート）を超える長方形構造物まで様々です。双曲面冷却塔は、原子力発電所と関連付けられることが多いですが、[ 3 ]多くの石炭火力発電所や、ある程度は一部の大規模な化学工場やその他の工業プラントでも使用されています。蒸気タービンは、冷却塔が水を凝縮して再循環させる必要がある理由です。これらの大型タワーは非常に目立ちますが、冷却塔の大部分ははるかに小型で、空調からの熱を排出するために建物の上や近くに設置されている多くのユニットが含まれます。冷却塔は、一般の人々からは煙や有害なガスを排出すると思われがちですが、実際には、これらのタワーからの排出物はほとんど二酸化炭素排出量に寄与せず、水蒸気のみで構成されています。[ 4 ] [ 5 ]
冷却塔は、蒸気機関で使用するための凝縮器の開発を通じて 19 世紀に誕生しました。[ 6 ]凝縮器は、さまざまな方法で比較的冷たい水を使用して、シリンダーまたはタービンから出てくる蒸気を凝縮します。これにより背圧が下がり、蒸気消費量、ひいては燃料消費量が減り、同時に出力が増加し、ボイラー水がリサイクルされます。[ 7 ]しかし、凝縮器には十分な冷却水が必要であり、それがなければ実用的ではありません。[ 8 ] [ 9 ]船舶用エンジンでは水の使用は問題になりませんが、陸上の多くのシステムでは大きな制約となります。
20世紀初頭までに、確立された給水設備のない地域や、都市部の水道本管が十分な供給量を提供できなかったり、需要が高い時に信頼性が低かったり、その他の理由で冷却ニーズを満たすのに適していなかったりする地域では、冷却水をリサイクルする蒸発方式がいくつか使用されるようになった。[ 6 ] [ 9 ]利用可能な土地がある地域では、これらのシステムは冷却池の形をとり、都市部など土地が限られている地域では、冷却塔の形をとった。[ 8 ] [ 10 ]
初期の冷却塔は、建物の屋上または独立した構造物として設置され、ファンで空気を供給したり、自然の空気の流れを利用したりしていました。[ 8 ] [ 10 ] 1911年のアメリカの工学教科書では、ある設計について「軽量の板でできた円形または長方形のシェルで、実質的には垂直方向に大幅に短縮され（高さ20～40フィート）、横方向に大幅に拡大された煙突である。上部には分配樋があり、凝縮器からの水をそこにポンプで送り込む必要がある。そこから水は、塔の内部空間を満たす木製の板または織り込まれた金網で作られた「マット」の上を滴り落ちる。」と説明されています。[ 10 ]
双曲面冷却塔は、1916年8月16日にオランダのエンジニア、フレデリック・ファン・イテルソンとジェラール・カイパースによってオランダで特許が取得されました。 [ 11 ]最初の双曲面鉄筋コンクリート冷却塔は、 1917年にオランダ国営鉱山会社（DSM）エマによってヘールレン（Koeltoren II）に建設されました。[ 12 ]イギリスで最初のものは、1924年にイングランドのリバプールにあるリスター・ドライブ発電所に建設されました。[ 13 ]どちらの場所でも、石炭火力発電所で使用される水を冷却するために建設されました。
ガス技術研究所（GTI）の報告書によると、間接露点蒸発冷却方式であるマイソツェンコサイクル（Mサイクル）は、作動流体を周囲流体の露点（周囲流体の湿球温度よりも低い）まで冷却する理論的に妥当な方法である。Mサイクルは、空気中に蒸発する水の潜熱から得られる乾湿計エネルギー（または位置エネルギー）を利用する。現在、Mサイクルは空調用のHMXとして実用化されているが、設計次第では、燃焼装置、冷却塔、凝縮器、および湿潤ガス流を伴うその他のプロセスにおける熱および水分回収装置として応用できる可能性がある。
内陸部の加工工場や発電所による冷却水の消費により、2040年から2069年までに大部分の火力発電所の電力供給量が減少すると推定されている。[ 14 ]
2021年、研究者らは蒸気回収法を発表した。蒸気はイオンビームで帯電され、反対の電荷を持つ金網で捕捉される。水の純度はEPAの飲料水基準を上回った。[ 15 ]
HVAC (暖房、換気、空調) 冷却塔は、チラーから不要な熱を排出 (「排出」) するために使用されます。液冷式チラーは、湿球温度付近で塔水に熱を排出するため、通常は空冷式チラーよりもエネルギー効率が高くなります。空冷式チラーは、より高い乾球温度で熱を排出する必要があるため、平均逆カルノーサイクル効率が低くなります。暑い気候では、大規模なオフィスビル、病院、学校は通常、空調システムに冷却塔を使用します。一般的に、産業用冷却塔は HVAC タワーよりもはるかに大きいです。HVAC で冷却塔を使用する場合、冷却塔は液冷式チラーまたは液冷式凝縮器と組み合わされます。1トンの空調は、 1 時間あたり 12,000 英国熱量単位 (3.5 kW)の除去と定義されます。冷却塔側の等価トンは、チラーのコンプレッサーを駆動するために必要なエネルギーに相当する追加の廃熱のため、実際には毎時約 15,000 英国熱量単位 (4.4 kW) を放出します。この等価トンは、毎分 3 米ガロン (毎分 11 リットル)または毎時 1,500 ポンド (680 kg/h)の水を10 °F (5.6 °C)冷却する際の熱放出として定義され、チラーの成績係数(COP) が 4.0 であると仮定すると、毎時 15,000 英国熱量単位 (4.4 kW)に相当します。 [ 16 ]この COP は、エネルギー効率比 (EER) 14 に相当します。
冷却塔は、共通の配管水ループを共有する複数の水源ヒートポンプを備えた HVAC システムでも使用されます。このタイプのシステムでは、ヒートポンプが冷房モードで動作しているときは、水ループ内を循環する水がヒートポンプの凝縮器から熱を除去し、その後、外部に設置された冷却塔が水ループから熱を除去して大気中に放出します。一方、ヒートポンプが暖房モードで動作しているときは、凝縮器がループ水から熱を吸収し、暖房する空間に放出します。水ループが主に建物の暖房に使用されている場合、冷却塔は通常停止され（凍結による損傷を防ぐために排水または冬季対策が行われる場合もあります）、熱は通常、別のボイラーなど他の手段で供給されます。
工業用冷却塔は、機械や加熱されたプロセス材料など、さまざまな熱源から熱を除去するために使用できます。大型の工業用冷却塔の主な用途は、発電所、石油精製所、石油化学プラント、天然ガス処理プラント、食品加工プラント、半導体工場、および蒸留塔の凝縮器、結晶化における液体の冷却など、その他の工業施設で使用される循環冷却水システムで吸収された熱を除去することです。 [ 17 ]冷却塔を備えた典型的な 700 MW th石炭火力発電所の冷却水の循環速度は、毎時約 71,600 立方メートル (毎分 315,000 米ガロン) であり[ 18 ]、循環水にはおそらく 5 パーセント (つまり毎時 3,600 立方メートル、毎秒 1 立方メートルに相当) の給水補給率が必要です。
同じ発電所に冷却塔がなく、一回通過冷却水を使用した場合、毎時約 100,000 立方メートルの水が必要になります[ 19 ]大量の冷却水取水口では、取水スクリーンに生物が衝突するため、通常、毎年数百万匹の魚や幼生が死んでいます[ 20 ]大量の水は、取水元の海、湖、または川に継続的に戻され、発電所に継続的に再供給されなければなりません。さらに、大量の温水を排出すると、受け入れ先の川や湖の水温が地域の生態系にとって許容できないレベルまで上昇する可能性があります。水温の上昇は、魚やその他の水生生物を死に至らしめる可能性があり (熱汚染を参照)、また、ゼブラガイや藻類などの侵入種の望ましくない生物の増加を引き起こす可能性もあります。
冷却塔は、熱を大気中に放散させる役割を果たし、風と空気の拡散によって、温水が水中で熱を拡散させるよりもはるかに広い範囲に熱を拡散させます。蒸発冷却水は（どこかで雨として降る以外は）その後の用途には利用できませんが、表面冷却水は再利用できます。沿岸地域にある石炭火力発電所や原子力発電所の中には、一度通過する海水を利用するところもあります。しかし、そのような場合でも、環境問題を避けるために、沖合への排水口の設計には非常に注意が必要です。
石油精製所には、非常に大規模な冷却塔システムが設置されている場合もあります。典型的な大規模精製所では、1日あたり4万トンの原油（30万バレル（4万8000立方メートル））を処理し、冷却塔システムを通して1時間あたり約8万立方メートルの水を循環させています。
世界で最も高い冷却塔は、中国安徽省淮北市にある平山第二発電所の高さ210メートル（690フィート）の冷却塔である。 [ 21 ]
これらのタイプの冷却塔は工場で組み立て済みで、コンパクトな機械なのでトラックで簡単に輸送できます。パッケージ型冷却塔の容量は限られているため、食品加工工場、繊維工場、一部の化学処理工場、病院、ホテル、ショッピングモール、自動車工場などの建物など、放熱要件が低い施設で好まれることが多いです。パッケージ型冷却塔には、乾式、密閉湿式、開放湿式、および3つのハイブリッドシステムの6種類があります。[ 22 ]
パッケージ型冷却塔は住宅地内またはその近隣で頻繁に使用されるため、騒音レベルの制御は比較的重要な課題となる。
発電所、製鉄所、石油精製所、石油化学プラントなどの施設では、放熱能力が高いため、現場組立式の冷却塔が設置されるのが一般的です。現場組立式の冷却塔は、パッケージ型の冷却塔に比べてサイズがかなり大きいのが一般的です。
一般的な現場組立式冷却塔は、引抜成形された繊維強化プラスチック（FRP）製の構造体、FRP製の外装材、通風用の機械ユニット、およびドリフトエリミネーターを備えている。
採用されている熱伝達機構に関して、主な種類は以下のとおりです。
湿式冷却塔（または開放回路式冷却塔）では、空気が比較的乾燥している場合（露点と乾湿計を参照）、温水を周囲の空気の乾球温度よりも低い温度まで冷却することができます。周囲の空気が水の流れを通過すると、水の一部が蒸発し、その蒸発に必要なエネルギーは残りの水から奪われるため、水の温度が低下します。蒸発した水には、1キログラムあたり約2,300キロジュール（970 BTU/lb）の熱エネルギーが吸収されます。蒸発によって空気が飽和状態になり、冷却塔で処理される水の温度は湿球温度に近い値まで低下します。湿球温度は周囲の空気の乾球温度よりも低く、その差は周囲の空気の初期湿度によって決まります。
冷却性能を向上させるため、充填材と呼ばれる媒体を用いて、空気と水の流れの表面積と接触時間を増加させます。スプラッシュ充填材は、水の流れを遮断して水しぶきを発生させる材料で構成されます。フィルム充填材は、水が流れる薄いシート状の材料（通常はPVC）で構成されます。どちらの方法も、流体（水）と気体（空気）の表面積と接触時間を増加させることで、熱伝達を改善します。
冷却塔への空気の流入方法に関して、冷却塔には3つの種類があります。
1916年8月16日、[ 24 ]フレデリック・ファン・イテルソンは鉄筋コンクリート製冷却塔の改良構造に関する英国特許（108,863）を取得した。[ 25 ]この特許は1917年8月9日に出願され、1918年4月11日に公開された。1918年、DSMは彼の設計に基づき、スタッツミイン・エマに最初の双曲面自然通風冷却塔を建設した。
双曲面（双曲線と誤って呼ばれることもある）冷却塔は、その構造的強度と材料使用量の最小化により、すべての自然通風冷却塔の設計標準となっています。[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]双曲面形状は、上昇対流気流の加速にも役立ち、冷却効率を向上させます。[ 30 ] [ 31 ]これらの設計は、一般的に原子力発電所と関連付けられています。しかし、この関連付けは誤解を招くものであり、同じ種類の冷却塔は、大規模な石炭火力発電所や一部の地熱発電所でもよく使用されています。冷却塔を必要とするのは蒸気タービンです。逆に、すべての原子力発電所に冷却塔があるわけではなく、代わりに湖、川、または海水で作動流体を冷却する発電所もあります。
クロスフロー方式とは、空気の流れが水の流れに対して垂直になるように設計された方式です（左図参照）。空気は冷却塔の垂直面から流入し、充填材と接触します。水は重力によって充填材の中を（空気に対して垂直に）流れます。空気は充填材の中を流れ、水の流れを通り過ぎて開放されたプレナム空間へと流れ込みます。最後に、ファンによって空気が大気中に排出されます。
クロスフロータワーの上部付近には、底に穴またはノズルが開いた深いパンからなる分配槽または温水槽が設置されています。重力によって水はノズルを通して充填材全体に均一に分配されます。クロスフロー対カウンターフロー
クロスフロー設計の利点：
クロスフロー設計の欠点：
対向流式設計では、空気の流れは水の流れと正反対になります（左の図を参照）。空気はまず充填材の下にある開口部に入り、垂直に上昇します。水は塔の上部付近にある加圧ノズルから噴霧され、空気の流れとは逆方向に充填材の中を下方へ流れます。
対向流設計の利点：
対向流設計の欠点：
両デザインに共通する点：
クロスフロー式とカウンターフロー式の両方の冷却塔は、自然通風式と機械通風式の両方の冷却塔で使用できます。
定量的に見ると、湿式蒸発冷却塔システムの物質収支は、補給体積流量、蒸発および風損、排出率、および濃縮サイクルの運転変数によって支配されます。[ 32 ] [ 33 ]
隣の図では、冷却塔の水槽から汲み上げられた水が、工業施設内のプロセス冷却器と凝縮器を通る冷却水です。冷水は、冷却または凝縮が必要な高温のプロセス流体から熱を吸収し、吸収された熱によって循環水（C）が温められます。温められた水は冷却塔の上部に戻り、塔内の充填材の上を滴り落ちます。滴り落ちる際に、自然通風または塔内の大型ファンによる強制通風によって塔内を上昇する外気と接触します。この接触により、少量の水が風損または飛散（W）として失われ、一部の水（E）が蒸発します。水の蒸発に必要な熱は水自体から供給され、水は元の水槽の水温まで冷却され、再び循環できるようになります。蒸発した水は、蒸発しなかった水の大部分に溶解塩を残し、循環冷却水の塩分濃度を上昇させます。水の塩分濃度が高くなりすぎるのを防ぐため、水の一部は排出または吹き出し（D）されて処分されます。蒸発による水の損失、風による損失水、および排出された水を補うために、給水用の真水（M）が塔の水槽に供給されます。
これらの流量と濃度の次元単位を使用します。
システム全体の水収支は次のようになります。[ 33 ]
蒸発した水（E）には塩分が含まれていないため、システム全体の塩化物バランスは次のようになります。[ 33 ]
したがって：[ 33 ]
冷却塔周辺の簡略化された熱収支から：
風損（またはドリフト損失）（W）とは、冷却塔内の総水流量のうち、大気への空気の流れに巻き込まれる量のことです。大規模な工業用冷却塔の場合、製造元のデータがない場合は、以下のように仮定できます。
濃縮サイクルとは、循環冷却水中に溶解したミネラルが蓄積する現象を指します。排出（ブローダウン）は、主にこれらのミネラルの蓄積を抑制するために用いられます。
補給水の化学組成、特に溶存ミネラルの量は大きく変動する可能性があります。湖や河川などの地表水から得られる補給水のように溶存ミネラルが少ない水は、金属に対して腐食性（攻撃性）が高い傾向があります。一方、井戸などの地下水から得られる補給水は通常ミネラル含有量が高く、スケール（ミネラルの沈着）が発生しやすい傾向があります。循環によって水中のミネラル量を増やすことで、配管に対する水の攻撃性を軽減できますが、ミネラル濃度が高すぎるとスケール問題を引き起こす可能性があります。
濃縮サイクルが増加すると、水がミネラルを溶解状態に保つことができなくなる場合があります。これらのミネラルの溶解度が限界を超えると、ミネラル固体として沈殿し、冷却塔や熱交換器の汚れや熱交換の問題を引き起こす可能性があります。循環水、配管、および熱交換面の温度によって、循環水からミネラルが沈殿するかどうか、またどこで沈殿するかが決まります。多くの場合、専門の水処理コンサルタントが補給水と冷却塔の運転条件を評価し、適切な濃縮サイクルの範囲を推奨します。水処理薬品の使用、軟水化などの前処理、pH調整、その他の技術は、許容される濃縮サイクルの範囲に影響を与える可能性があります。
冷却塔の濃縮サイクルは通常3～7回です。米国では、多くの水源が溶解固形物を多く含む井戸水を使用しています。一方、ニューヨーク市のような最大規模の水源は、ミネラル分が非常に少ない地表雨水です。そのため、同市の冷却塔では、7回以上の濃縮サイクルが許容されることがよくあります。
濃縮サイクル数が多いほど補給水が少なくなるため、節水対策は濃縮サイクル数を増やすことに重点を置くべきである。[ 34 ]飲料水が不足している地域では、高度に処理された再生水は冷却塔の飲料水消費量を削減する効果的な手段となる可能性がある。[ 35 ]
冷水槽および目に見えるバイオフィルム（ぬめりなど）が付着している表面から、目に見える汚れやゴミを取り除いてください。
冷却塔や温水浴槽内の消毒剤やその他の化学物質の濃度は、継続的に維持し、定期的に監視する必要があります。[ 36 ]
ディップスライドを用いた定期的な水質検査（特に好気性細菌のレベル）を実施すべきである。なぜなら、他の微生物の存在は、レジオネラ菌が繁殖するために必要な有機栄養素を生成することで、レジオネラ菌の増殖を促進する可能性があるからである。
大規模な工業用冷却塔システムでは、循環冷却水の処理によりスケールや汚れを最小限に抑えるだけでなく、粒子を除去するために水をろ過し、水の連続的な流れを妨げる可能性のある増殖を防ぐために殺生物剤や殺藻剤を添加する必要があります。 [ 32 ]特定の条件下では、細菌、真菌、藻類などの微生物のバイオフィルムが冷却水中で非常に急速に増殖し、冷却塔の熱伝達効率を低下させる可能性があります。バイオフィルムは、亜塩素酸ナトリウムやその他の塩素系化学物質を使用することで低減または防止できます。通常の工業慣行では、酸化型と非酸化型など2種類の殺生物剤を使用して、それぞれの長所と短所を補完し、より広範囲の攻撃を確実にします。ほとんどの場合、低レベルの酸化性殺生物剤を継続的に使用し、その後、非酸化性殺生物剤を定期的にショック投与します。
殺藻剤は、その名前が示すように、水中の藻類やその他の植物のような微生物を殺すことを目的としています。殺生物剤は、残っている他の生物を減らし、システムを改善し、水をきれいに保ち、効率的な水の使用を確保することができます。冷却塔で最も一般的な殺生物剤の1つは臭素です。[ 37 ]
スケールは、給水塔のシステムに最も大きな損傷と負担を与える問題の一つです。水中の不要な物質や汚染物質が特定の場所に蓄積すると、時間の経過とともに成長する堆積物を形成する可能性があります。これにより、パイプの狭窄から完全な閉塞、機器の故障まで、さまざまな問題が発生する可能性があります。[ 37 ]
冷却塔は、ドリフト、ブリードオフ、蒸発損失などにより水を失うことがあります。この失われた水は補給水で補充され、機械や設備の安全かつ安定した運転をさらに促進します。
冷却塔で殺生物剤を使用するもう 1 つの非常に重要な理由は、レジオネラ菌の増殖を防ぐことです。これには、レジオネラ症またはレジオネラ病を引き起こす種、特にL. pneumophila [ 38 ]またはMycobacterium avium [ 39 ]が含まれます。さまざまなレジオネラ菌種は、ヒトのレジオネラ病の原因であり、感染はエアロゾルへの曝露、つまり細菌を含む霧状の液滴の吸入によって起こります。レジオネラ菌の一般的な発生源には、開放循環蒸発冷却水システムで使用される冷却塔、家庭用温水システム、噴水、および公共水道に接続する同様の拡散装置が含まれます。自然の発生源には、淡水池や小川が含まれます。[ 40 ] [ 41 ]
フランスの研究者らは、フランスのパ＝ド＝カレー県の石油化学工場にある汚染された大型冷却塔から、レジオネラ菌が空気中を最大6キロメートル（3.7マイル）移動したことを発見した。この集団感染により、検査で感染が確認された86人のうち21人が死亡した。[ 42 ]
ドリフト（または風損）とは、冷却塔の排出口でプロセスフロー中の水滴が漏れ出すことを指します。ドリフトエリミネーターは、ドリフト率を循環流量の 0.001～0.005% に抑えるために使用されます。一般的なドリフトエリミネーターは、水滴の漏れを防ぐために、気流の方向を複数回変更します。適切に設計され、適切に取り付けられたドリフトエリミネーターは、水の損失とレジオネラ菌や水処理薬品への曝露の可能性を大幅に低減できます。また、約 6 か月ごとにドリフトエリミネーターの状態を点検し、汚れが自由に流れ込む隙間がないことを確認してください。[ 43 ]
米国疾病予防管理センター（CDC）は、医療施設がレジオネラ・ニューモフィラ菌の定期的な検査を実施することを推奨していません。レジオネラ菌の存在は必ずしも病気を引き起こす可能性の証拠ではないため、レジオネラ菌の定期的な微生物学的モニタリングは依然として議論の的となっています。CDCは、レジオネラ菌を媒介することが知られている機器の洗浄と維持には積極的な消毒措置を推奨していますが、細菌の定期的な微生物学的検査は推奨していません。ただし、レジオネラ感染症による病気や死亡のリスクが高い特定の環境（例えば、造血幹細胞移植ユニットや固形臓器移植ユニット）では、病院内の飲料水の定期的なモニタリングが検討される可能性があります。また、レジオネラ症の発生後には、保健当局は、発生源を特定し、殺生物剤やその他の予防措置の有効性を評価するためにモニタリングが必要であることに同意しています。[ 44 ]
研究によると、冷却塔の40%から60%でレジオネラ菌が発見されている。 [ 45 ]
特定の環境条件下では、冷却塔からの排出口から水蒸気の柱が立ち昇るのが見られ、火災の煙と間違われることがあります。外気が飽和状態またはそれに近い状態で、冷却塔がさらに空気に水を加えると、液体の水滴を含む飽和空気が排出され、霧として見られます。この現象は通常、涼しく湿度の高い日に発生しますが、多くの気候ではまれです。冷却塔に関連する霧や雲は、飛行機雲や船の航跡など、人為的に発生した他の雲と同様に、均質性として説明できます。[ 49 ]
この現象は、飽和排出空気の相対湿度を下げることで防止できます。そのため、ハイブリッドタワーでは、飽和排出空気を加熱された低相対湿度空気と混合します。一部の空気は、ドリフトエリミネーターより上のレベルからタワーに入り、熱交換器を通過します。乾燥空気は、タワーに入る際に加熱されるため、相対湿度が瞬時にさらに低下します。排出される混合空気の相対湿度は比較的低く、霧は目に見えなくなります。
冷却塔の応用気象学に関連する問題、特に冷却塔が雲の増強に及ぼす影響の評価については、一連のモデルと実験で検討された。ハーマンらのグループによる結果の一つは、凝結痕が周囲の大気に及ぼす大きな動的影響を示しており、それが温度と湿度の乱れとして現れていることを示している。これらの影響のメカニズムは、凝結痕上の気流が障害物となること、または凝結痕によって生成される垂直波（多くの場合、凝結痕よりかなり高い高度で発生する）に関連しているようである。[ 50 ]
海水補給を使用する湿式冷却塔が沿岸地域内またはその近辺に位置する様々な産業に設置されると、冷却塔から放出される微細な液滴の飛散物には約6%の塩化ナトリウムが含まれており、それが近隣の陸地に沈着します。このナトリウム塩の沈着は、近隣の農地や植生地を土壌の性質に応じてナトリウム塩類土壌またはナトリウムアルカリ性土壌に変え、地下水や地表水のナトリウム濃度を高めます。このような冷却塔からの塩沈着問題は、海水補給を使用する湿式冷却塔からの飛散物放出を最小限に抑えるための汚染防止基準が課されていないか、実施されていない場合に悪化します。[ 51 ]
冷却塔からのドリフトには、10マイクロメートル（μm）未満の呼吸可能な浮遊粒子状物質が 含まれている可能性があります。10μmを超える大きな粒子は、通常、繊毛と粘液によって鼻と喉でろ過されますが、PM10と呼ばれる10μm未満の粒子状物質は、 気管支や肺に沈着して健康問題を引き起こす可能性があります。同様に、2.5μm未満の粒子（PM2.5 ）は肺のガス交換領域に侵入する傾向があり、非常に小さな粒子（100ナノメートル未満）は肺を通過して他の臓器に影響を与える可能性があります。淡水補給の湿式冷却塔からの粒子状物質の総排出量ははるかに少ないですが、海水補給の湿式冷却塔からの総排出量よりもPM10とPM2.5が多く含まれています。これは、淡水漂流物の塩分濃度（2,000 ppm未満）が海水漂流物の塩分濃度（60,000 ppm）に比べて低いことによる。[ 51 ]
グロースクロッツェンブルク発電所やロストック発電所など、排ガス浄化装置を備えた近代的な発電所では、冷却塔が排ガス煙突（工業用煙突）としても利用されているため、別途煙突を設置するコストを削減できます。一方、排ガス浄化装置のない発電所では、未処理の排ガスが水と反応して酸を生成するため、腐食の問題が発生する可能性があります。
自然通風冷却塔の建設期間がプラントの他の部分の建設期間を超える場合、または現地の土壌がRCC冷却塔の重量を支えるのに十分な強度がない場合、あるいはセメント価格が高いため構造用鋼製のより安価な自然通風冷却塔を選択する場合などには、コンクリート（RCC）の代わりに構造用鋼で自然通風冷却塔が建設されることがあります。
（小型の建物空調システムなど）一部の冷却塔は、凍結による損傷を防ぐため、季節ごとに停止され、水を抜かれ、冬季対策が施されます。
冬季には、他の施設では冷却塔を常時稼働させ、塔から排出される水の温度を4 ℃（39 °F）に保っています。寒冷地では、水槽ヒーター、塔の排水、その他の凍結防止対策がよく用いられます。故障した稼働中の冷却塔は、極寒時には凍結する可能性があります。通常、凍結は熱負荷が減少または消失した冷却塔の角から始まります。厳しい凍結状態が続くと、氷の量が増大し、構造負荷が増加して構造物の損傷や崩壊につながる可能性があります。
凍結を防ぐために、以下の手順が用いられます。
全体または一部が可燃性材料で構築された冷却塔は、内部火災の延焼を助長する可能性があります。このような火災は、塔の表面積対体積比が高いため非常に激しくなる可能性があり、自然対流またはファンによる通風によってさらに激化する可能性があります。結果として生じる損傷は、セル全体または塔構造の交換が必要になるほど深刻なものになる可能性があります。このため、一部のコードおよび規格[ 52 ]では、可燃性冷却塔に自動消火スプリンクラーシステムを設置することを推奨しています。火災は、セルが稼働していないとき（メンテナンスや建設など）だけでなく、塔が稼働しているときでも、特に誘引通風式の塔では、塔内部に比較的乾燥した領域が存在するため、塔構造内部で延焼する可能性があります。[ 53 ]
冷却塔は非常に大きな構造物であるため、風による損傷を受けやすく、過去にはいくつかの大規模な倒壊事故が発生しています。1965年11月1日、フェリーブリッジ発電所では、風速85マイル（137km /h）の風による振動で3基の冷却塔が倒壊し、大規模な構造的損傷が発生しました。 [ 54 ]これらの構造物はより強い風速に耐えられるように建設されていましたが、冷却塔の形状により西風が塔自体に集中し、渦が発生しました。元の8基の冷却塔のうち3基が破壊され、残りの5基も深刻な損傷を受けました。その後、塔は再建され、8基すべての冷却塔が悪天候に耐えられるように強化されました。建築基準法が変更され、構造的サポートの改善が盛り込まれ、風洞実験が導入されて塔の構造と構成がチェックされるようになりました。
{{cite report}}: CS1 maint: 非推奨のアーカイブ サービス (リンク)文書番号 EPA/310-R-97-007、p. 79。修士号
スタンフォード大学PH241のコースワークとして提出、2015年冬学期
{{citation}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)