フリークーリング

フリー クーリングは、低い外気温度を利用して水を冷却する経済的な方法です。冷却された水は、工業プロセスや空調システムに使用できます。冷却された水は、すぐに使用することも、短期または長期にわたって保管することもできます。屋外の温度が屋内の温度よりも低い場合、このシステムは冷たい屋外の空気をフリー クーリング ソースとして利用します。このように、このシステムは従来の空調システムのチラーに代わるもので、同じ冷却効果が得られます。このようなシステムは、単一の建物または地域冷房ネットワーク用に作成できます。

人力バージョンについては、yakhchal を参照してください。

周囲の空気温度が設定温度まで下がると、調節バルブにより、冷却水の全部または一部が既存のチラーをバイパスしてフリークーリング システムを通過できるようになります。これにより、消費電力が少なくなり、低い周囲の空気温度を利用してシステム内の水を冷却できます。

これは、既存のチラーと一緒にエアブラストクーラーを設置するか、単独で設置することで実現できます。周囲温度が低い場合、既存のチラーをバイパスして設置できるため、冷却要件を損なうことなく最大75％のエネルギーを節約できます。 ^[1]

冬季の暖房、換気、空調（HVAC ）では、大規模な商業ビルの内部空間は冷房が必要になる一方で、外周空間は暖房が必要になる場合があります。 ^{[2]フリークーリングは}チラーを使用せずに冷水を製造する方法で、温帯地域では晩秋、冬、早春に一般的に使用できます。^[3]フリークーリングはチラーがまだ稼働しているため、完全に無料というわけではありません。

システムがフリークーリングを利用できると仮定すると、フリークーリングを使用する方法は 3 つあります。

冷却塔の水は、冷水回路を通る流れに直接接続できます。冷却塔が開いている場合は、塔内に蓄積する可能性のあるゴミを除去するためにストレーナーが必要です。コストの節約は、水冷却装置のエネルギーの使用が制限されることと関連しています。この方法を使用すると、腐食のリスクが高まります。

熱交換器は、冷水ループから冷却塔ループへ熱を直接伝達します。交換器は、冷却塔の水を、冷却コイルを流れる冷却剤から分離します。こうして、チラー水は事前に冷却され、建物は液体冷却されます。エネルギー節約は、チラー負荷の減少とエネルギー消費の減少によるものです。圧力差を補正するためにポンプが必要なため、コストが増加します。

水チラー内のバルブ配置により、凝縮器と蒸発器の間に直接の経路が開きます。チラーループ内の比較的温かい流体が冷媒を蒸発させ、そのエネルギーは直接凝縮器に運ばれ、そこで冷却塔からの水によって冷却され、凝縮されます。^[2]この方法は、冷媒が冷凍回路の最も冷たい点に向かって移動する傾向があるという考えに基づいています。この方法に関連するコスト削減は、ブロワー、ファン、ポンプがすべて動作しているため、コンプレッサーが動作していないためです。

プロセス戻り水の温度が周囲空気温度と同じかそれより低い場合、フリー クーリングは適していません。システムの 3 方弁は、フリー クーリング熱交換器をバイパスし、必要な設定温度まで冷却されるチラーに流体の流れを導きます。

シーズン中期の運転では、水は部分的にコンプレッサーによって冷却され、部分的に周囲温度によって冷却されます。シーズン中期に達成されるフリー クーリングの割合は季節の温度に依存しますが、部分的なフリー クーリングは周囲空気温度がプロセス戻り水温度より1 °C低いときに開始されます。水はフリー クーラーによって部分的に冷却され、その後チラーを通って流れ、必要な設定温度に達します。

冬季、屋外の気温が十分に低い場合、水はフリークーリングコイルのみで冷却されます。^[4]これにより、チラーのコンプレッサーの運転を停止でき、かなりの量のエネルギーを節約できます。冬季運転中に使用される電力は、ファンの運転のみです。これは、周囲空気温度がプロセス供給水の温度より 3℃～5℃低くなると実現できます。

周囲の空気温度が0℃以下になると凍結が起こる可能性があります。もう1つの制限は、熱交換器全体の温度差です。温度差が非常に低い熱交換器は経済的に非現実的になる可能性があります。熱交換器の経済性を考えると、自由冷却水の温度は最低でも約5℃が許容されます。^[3]

イギリス：2013年、ジョージ・オズボーン財務大臣は、データセンターが炭素削減義務（CRC）を免除され、独自の気候変動協定（CCA）を作成できるようにするという譲歩に同意しました。これは、2030年までにEUの温室効果ガス排出量を40％削減するという新しい欧州委員会によっても認識されています。データセンターやサーバールームの冷却には大量のエネルギーが必要なので、フリークーリングはエネルギーを節約するための理想的なソリューションです。^[5]

データ センター、サーバー ルーム、GSM ベース ステーションには 2 つのフリー クーリング オプションがあります。1 つは、フリー クーラー ユニットと連動する一体型フリー クーリング コイルまたはチラーです。一体型チラーは、スペースが限られている施設に最適で、高いエネルギー効率レベルを実現できます。これらのユニットには、スクロール コンプレッサー、スクリュー コンプレッサー、軸流ファン、3 方向モジュレーション バルブなどの高品質のコンポーネントが搭載されています。^{[引用が必要]}

もう一つの選択肢は、効率を最大化するようにサイズが決められており、熱エネルギーの伝達面積が広くなるため、熱交換能力がより大きい独立型フリークーラーです。独立型フリークーラーは、最大 70% のエネルギー節約を実現しています。^[要出典]