容量が小さすぎるとプロセス流体の温度が上昇し、大きすぎると初期投資および毎年のファン電力コストが不必要に増加します。ドライクーラーの適正容量を求めるには、まず正確な数値計算から始めます。本ガイドでは、その計算手順を一歩ずつ解説します。
必要なドライクーラー容量はどのように計算すればよいでしょうか？
過大設計は投資コストと運転コストの増加を招き、過小設計は流体温度の上昇、機器効率の低下、さらにはシステムの停止につながる可能性があります。本ガイドでは、実務に即した、エンジニアリング視点での計算手順を解説します。
ドライクーラーの容量とは、周囲の空気を用いて循環流体から除去できる熱量のことです。
冷却容量は通常、以下の単位で表されます：
基本的な熱伝達式は次のとおりです：
Q = m × Cp × ΔT
ただし：
この式は、すべてのドライクーラー設計の基本となる。
最初のステップは、どれだけの熱を放出する必要があるかを特定することである。
機器の消費電力が既知の場合：
放熱負荷（kW） ≈ 機器の発熱量
例：
流体の流量および温度が既知の場合は、以下を計算する：
Q = m × Cp × ΔT
例
水流率:
15 kg／s
水入口温度：
40°C
水出口温度：
32℃
水の比熱：
4.186 kJ／kg・K
計算：
Q ＝ 15 × 4.186 × （40 − 32）
Q ＝ 502 kW
したがって、ドライクーラーは約500 kWの熱を放散する必要があります。
異なる流体は熱を伝達する能力が異なります。
一般的な冷却流体には以下のようなものがあります。
| 液体で | 比熱（kJ／kg・K）の代表値 |
|---|---|
| 水 | 4.186 |
| 水－グリコール20％混合液 | ~3.95 |
| 水－グリコール30％混合液 | ~3.80 |
| 水－グリコール40％混合液 | ~3.65 |
| 熱伝導油 | 1.8–2.5 |
グリコール濃度が高くなると熱伝達性能が低下するため、通常はより大きな熱交換器が必要になります。
以下の3つの温度が重要です：
例：
流体入口：40°C
流体出口：32°C
周囲空気：30°C
流体と周囲空気の温度差が小さいほど、ドライクーラーのサイズは大きくなります。
この温度差は一般に「アプローチ温度」と呼ばれます。
アプローチ温度：
流体出口 − 周囲空気
＝32 − 30
＝２℃
より小型の設計では、同じ冷却能力を達成するためにドライクーラーがより大きな表面積と空気流量を確保する必要があります。
ドライクーラーによって除去された熱は、空気によって運ばれます。
空気流量の計算式は以下のとおりです。
Ｑ ＝ 空気質量流量 × 空気の比熱 × 空気の温度上昇
ソフトウェアが通常この計算を自動で実行しますが、エンジニアは以下の点を理解しておく必要があります。
適切な空気流の管理は、特に高温多湿な気候や設置スペースが限られた場合に重要です。
周辺温度はドライクーラーの性能に大きな影響を与えます。
一般的な設計用周辺温度には以下のようなものがあります：
| 地域 | 一般的な設計用周辺温度 |
|---|---|
| 北欧 | 30°C |
| 中東 | 45～50℃ |
| 東南アジア | 35～40°C |
| 北米 | 35～40°C |
現実的でないほど低い周辺温度に基づいてドライクーラーを選定すると、真夏のピーク時において十分な冷却能力が得られない場合があります。
冷却能力だけでは十分ではありません。
システムは、許容される圧力損失にも適合している必要があります。
過度に高い圧力損失は、以下のようになります：
ラジエーターの設計では、熱伝達性能と流体抵抗の両方をバランスよく考慮する必要があります。
多くのエンジニアは、以下の要因を考慮して、適切な安全余裕を設けています：
アプリケーションに応じて、通常5～15％程度の設計余裕率で十分ですが、過剰な余裕率は資本コストとファンの消費電力の両方を増加させるため、避けるべきです。
すべてをまとめましょう。
設計条件
これらの条件から、エンジニアは以下を決定できます：
実際には、メーカーは熱設計ソフトウェアと性能試験を用いて、所定の冷却能力を確保しつつ、これらのパラメーターを最適化します。
サイズ選定に関する多くの問題は、入力データが不完全または不正確なことに起因しています。代表的な誤りには以下があります：
運転条件を詳細に提示することで、メーカーはより正確かつコスト効率の高い設計を提供できます。
ドライクーラーの適切なサイズ選定を行うには、以下の情報を準備してください：
データの完全さは 装備の精度が高くなります
ドライクーラーには良い接近温度は何ですか?
38°Cの接近温度は,ほとんどの産業および商業用アプリケーションに典型的です. 狭いアプローチ (1°C3°C) は,より大きな熱伝送表面面積を必要とし,設備コストを増加させる. ほとんどのプロジェクトでは,5°Cは実践的な出発点です 製造者は,特定の熱負荷と環境条件に基づいてアドバイスすることができます.
ドライクーラーはグリコール混合物で使えるのか?
わかった ドライクーラーでは,冷凍防止のために,グリコール水混合物が一般的に使用されます. しかし,高グリコール濃度は特異熱容量を低下させ粘度を増加させ,熱伝達性能を低下させ,圧力低下を増加させる. 乾燥冷蔵庫の価格を請求する際には常にグリコル濃度を指定します. 純粋な水のためのサイズ単位は,グリコルが後で加えられた場合,劣悪な性能を示します.
周囲の温度がドライクーラーサイズにどう影響する?
周囲の温度が,液体の出口温度を直接制限します. 設計環境が保守すぎ (低調設定) であれば,夏のピークの条件ではドライクーラーは十分な冷却を供給しません. 年間平均ではなく,常に現実的な環境温度を用いることです.
プロジェクト用のドライクーラーサイズに 協力が必要ですか? SINRUIのドライクーラーラインナップを探索するか,ドライクーラー選択ガイドを読むか,サイト特有の推奨事項のために,あなたの運用条件を担当するエンジニアチームに連絡してください.
ドライクーラーの能力を算出する際には、単に冷却性能が最も高い熱交換器を選ぶだけでは十分ではありません。エンジニアは、熱負荷、流体の物性、運転温度、周辺環境条件、空気流量、および水力性能を総合的に評価し、信頼性と効率性を両立したソリューションを実現する必要があります。
SINRUI社のドライクーラーは、標準的なカタログ性能値ではなく、実際の運転データ（熱負荷、流体の物性、設計温度、設置場所の周辺環境条件）に基づいてサイズ選定を行っています。お客様の特定用途に応じた能力算出をご希望の場合は、当社エンジニアリングチームまでお問い合わせください。
データセンターの冷却システム、産業プロセス、あるいは発電設備など、どのような用途でドライクーラーをご検討される場合でも、正確な能力算出が、最適なドライクーラーを選定するための第一歩です。
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