HVACチラーは、水または水とグリコールの混合液から熱を取り除き、冷却された流体をビル内のループを通してAHU（エアハンドリングユニット）およびファンコイルの冷却コイルへと送り出します。適切な選択は、ブロック負荷、必要な冷却液の条件、排熱スペース、水資源の可用性、部分負荷プロファイル、制御方式、およびサプライヤーがRFQ（見積依頼書）で提示できる根拠によって決まります。床面積だけで確実に行えるような決定ではありません。.
このガイドは、セントラル冷水プラントと直膨（DX）機器を比較するエンジニア、施設管理チーム、施工業者、および調達マネージャーを対象としています。ビル用HVACに焦点を当てています。プロセス用途の負荷は異なる負荷プロファイルとリスク境界を持つため、Domiの 産業用チラー選定ガイド 冷却液が機械、製造ライン、またはプロセスの熱交換器を冷却する場合に使用します。.
HVACチラーの働き
セントラルHVACシステムにおいて、チラーはウォーターセルの中心にある冷凍機です。蒸発器は、戻ってきた冷水から冷媒へと熱を移動させます。圧縮器は冷媒の圧力を高めます。凝縮器はその熱を外気または冷却水に排出し、膨張弁がサイクルを再開する前に冷媒の圧力を下げます。Traneは、自社の 商業用チラー用語集. の中で、ビル規模における同様の役割について説明しています。また、AHRI（空調冷凍工学協会）でも、液体チラーを空調またはプロセス用途向けに冷水を生成する機器として扱っており、定格条件によって公開された性能の意味が定義されます。.
チラーがすべての部屋を直接冷却するわけではありません。ポンプが冷水を用途側のコイルに送り込みます。コイルは還気から水へ熱を伝え、ファンが調和された空気を居住空間へと送り込みます。この分離があるため、セントラルプラントは多くのゾーンに対応できますが、単一のパッケージ型DXユニットに比べて設計上のインターフェースが多くなります。.
HVACチラーとプロセスチラーの比較
ビルのHVAC負荷は、占有率、天候、換気、およびスケジュールに従います。一方、プロセス負荷は夜間でも高い状態を維持したり、機械のサイクルに伴って急激に変化したり、狭い流体温度範囲を要求されたりすることがあります。Traneの プロセスチラーの説明 は、有用な境界チェックになります。製造設備が継続的な除熱に依存している場合は、快適性冷房の経験則を流用するのではなく、プロセスシステムとしてループのサイジングと保護を行ってください。.
セントラル冷水プラントが適している場合
HVACチラーが魅力的になるのは、ビルにプラントを正当化するのに十分な連結冷房負荷がある場合、オーナーが共通の冷水ループを求めている場合、または多くのエアハンドラーが共有の冷房源を必要としている場合です。病院、キャンパス、研究所、ホテル、オフィス、および大型商業ビルにはこれらの特性が見られることが多いですが、最終的な選択は依然として現場の状況に依存します。.
プロジェクトが複数のエアハンドラー、段階的に設置される機器、アクセスしやすい機械室のサービス、または将来の拡張パスから恩恵を受ける場合は、セントラルプラントを選択してください。配管の引き回しが短い小規模なビルであれば、パッケージ型DX機器の方が適している場合があります。水冷式プラントは優れた部分負荷特性を提供できますが、冷却塔、冷却水ポンプ、水処理、および排熱の場所が必要になります。空冷式プラントはその境界を単純化しますが、外気温やコイルの汚れが凝縮器の性能に直接影響を与えます。.
調達担当者にとって有益な疑問は、「どのチラーが一番優れているか？」ではありません。「どの排熱・配給構成が、年間を通じてこのビルの運転制限内に維持できるか？」ということです。“
空冷式HVACチラーと水冷式HVACチラーの比較
どちらの構成でも冷水を供給できます。それぞれのプラント要件は異なり、型番を選定する前に、それらの要件をプロジェクトの比較検討に含める必要があります。.
| 以下の比較は意思決定の補助であり、普遍的な性能ランキングではありません。最終選択は実際の部屋、負荷、冷媒、制御シーケンスによって決まります。 | 空冷式HVACチラー | 水冷式HVACチラー |
|---|---|---|
| 排熱経路 | 冷媒の熱は、屋外の凝縮器コイルとファンを通って移動します | 冷媒の熱は凝縮水に移動し、その後冷却塔または乾式排熱装置へと送られます |
| サイト機器 | チラー、メンテナンス用スペース、電源、ポンプ、および冷水付属品 | チラー、凝縮水ポンプ、冷却塔または排熱装置、水処理、配管、制御機器 |
| 水の使用量 | 凝縮水ループなし | 補給水、ブローダウン（濃縮水排出）、ろ過、および水処理が運転計画の一部となります |
| 設置に関する検討事項 | 屋外ユニットは、熱気の再循環や騒音トラブルを引き起こすことなく、十分な気流を取り込むことができますか？ | 冷却塔、安全なアクセス通路、ミスト飛散防止、冬季防凍対策、および給排水設備のスペースはありますか？ |
| 一般的な選定理由 | より迅速なプラント建設、水側コンポーネントの削減、または水使用に制限のある敷地 | 大規模なセントラルプラント、継続的なメンテナンス体制、および凝縮水インフラを維持できる敷地 |
| 主な設計上の注意点 | 外気温が高く、凝縮器コイルが汚れている場合、能力と効率が低下します | 凝縮水温の不良、ファウリング（汚れ）、スケール付着、または冷却塔の制御不良により、期待された効率が損なわれる可能性があります |
万能な勝者は存在しません。水資源、冷却塔の高さ、またはメンテナンス人員が限られている場合、空冷チラーが適切な選択肢となります。敷地に大規模で安定した負荷があり、オーナーが凝縮水ループを適切に管理できる場合、水冷プラントが合理的です。公平な比較を行うために、すべての入札者に対して同一の負荷条件と気象条件を提示してください。.
チラーの筐体だけでなく、冷水の経路全体を追跡してください
有益な設計レビューでは、次の4つの経路を確認します。
- 冷水は蒸発器を出て、供給ヘッダーを通過します。.
- ポンプと制御バルブが、AHU（空気調和機）およびファンコイルのコイルへ流量を供給します。.
- 還水が建物の熱をエバポレーター（蒸発器）へと運び戻します。.
- チラーが水冷式の場合、専用の凝縮器経路が冷凍負荷の熱を外部に放熱します。.
レビューでは、遮断弁、ストレーナー、気水分離、膨張制御、ドレン、空気抜き、センサー、およびメンテナンス用のクリアランスを示す必要があります。また、低流量アラーム、凍結防止シーケンス、またはポンプ故障がどこで検出されるかも示す必要があります。ループ図のないチラー表では、隠された前提条件が多すぎることになります。.
AHU冷却コイルのインターフェース
AHUコイルは、利用可能な水量と風量の条件の下で、必要な顕熱および潜熱負荷を処理できなければなりません。吸込空気の状態、吹出空気の目標値、フェース速度、列数、フィン間隔、チューブ材質、接続口径、圧力損失、ドレンパンの配置、および清掃用のアクセスを確認してください。Domiの資料 商用冷却コイルページ は、コイル検討のための妥当な出発点となります。チラーの選定では、一般的な端末ユニットの許容値を使用するのではなく、実際のコイルの圧力損失と設計流量を使用する必要があります。.
ファンコイルおよび端末ユニットのインターフェース
ファンコイルユニットは通常、小規模なゾーンを担当し、設置スペースの制約がより厳しくなります。枝管のバランス調整、バルブ権限、ドレン排水、点検口の寸法、騒音要件、および低負荷時 プラントへの影響を確認してください。多数の端末バルブが同時に閉まる場合、制御シーケンスは安全な最小流量を維持するか、それに応じてポンプやチラーの台数制御を行う必要があります。.
建物の負荷に合わせたチラー構成の選定
ブロック負荷モデルと運転スケジュールから始めます。外気設計条件、占有率、換気、照明、機器、外皮、日射、プロセス周辺の熱、および将来のフェーズのデータを収集します。次に、接続負荷と同時ピーク負荷を区別します。すべての端末が全出力で稼働することを前提にサイジングされたプラントは通常運転時に短時間サイクリングを起こす可能性があり、一方、楽観的な平均値でサイジングされたプラントは最も暑い設計日に対応できない可能性があります。.
以下の表は、容量計算ツールとしてではなく、議論のきっかけとして活用してください。.
| 建物または運転条件 | 選定の出発点 | 受注前に要求すべき根拠資料 |
|---|---|---|
| 明確な日次スケジュールを持つオフィスまたはホテル | 在室・不在期間、換気、および朝のプルダウン（冷房立ち上げ）をモデル化する | ブロック負荷ファイル、時間別スケジュール、および部分負荷定格ポイント |
| 高い換気量が求められる病院または研究所 | 重要エリアの分離、冗長性、湿度、およびろ過圧力損失 | ゾーン冷房負荷集計、冗長性ポリシー、およびAHUコイルデータ |
| キャンパスまたは段階的開発 | セントラルプラント、分散型プラント、および将来のタイインポイントの比較 | 段階的負荷、配置図、ヘッダー、および拡張の余裕 |
| 小売店舗または複合用途ビル | テナントの多様性、営業時間延長、およびレイアウト変更への対応 | テナントスケジュール、ダイバーシティ仮定、および制御ゾーニング |
| 低温またはグリコールループを持つ建物 | 流体特性およびコイルアプローチ温度の確認 | 濃度、粘度、凍結点、材料、およびポンプ曲線 |
坪単価（平方フィート当たり）のルールを最終的な答えとして使用しないこと
坪単価ルールは予算に関する議論のきっかけにはなりますが、換気、ガラス、内部設備、湿度、ダイバーシティを捉えることはできません。RFQ（見積依頼書）については、設計外気条件、給水および還水温度、設計流量、許容圧力降下、標高、流体化学、電気仕様、騒音制限、および複数の運転点における負荷を提示してください。発注者が同等品同士を比較できるように、入札者には前提条件を明記するよう求めてください。.
圧縮機技術と部分負荷制御の選定
圧縮機の選定は、容量範囲、容量制御の必要性、冷媒回路の配置、騒音制限、保守戦略、および部分負荷での稼働時間数に従います。スクロール圧縮機は、多くの場合、小型のモジュール機に適しています。スクリュー圧縮機は、多くの中規模および大規模用途をカバーします。ターボ（遠心式）圧縮機は、揚程、流量、およびステージングを慎重に検討する必要がある大型のセントラルプラントで一般的に検討されます。これらは選定の傾向であり、1つの技術がすべてのプロジェクトに適合するという保証ではありません。.
圧縮機マップの限界、最小安定負荷、アンロード方式、油管理要件、該当する場合はサージ保護、および急激な負荷変動時の制御応答を求めてください。プラントが複数のチラーを稼働させる場合は、同じ年間負荷プロファイルを使用して、1台の大型機械と段階的モジュールを比較してください。フルロード時の入力電力が最も低いからといって、必ずしも年間の運転コストが最も低くなるとは限りません。.
水温、流量、および実際の制約に基づいたサイジング
冷却能力は、流体が運ぶ熱と、蒸発器全体の温度変化に従います。基本的なエンジニアリングの関係式は次のとおりです。
冷却負荷 ＝ 質量流量 × 比熱 × 温度差
実際に設置される流体データを使用してください。水とグリコールの混合液は、熱容量、粘度、圧力降下が異なります。粘度が高いと、ポンプのエネルギーが増加し、コイルの性能が変化する可能性があります。出口水温が低いと除湿が改善されますが、チラーの効率が低下し、そのようには設計されていない表面で結露のリスクが高まる可能性があります。.
定格シートには、入出力の流体温度、流量、ファウリング（汚れ）の前提条件、周囲条件、標高、騒音、冷媒、周波数、および入力電力に補助ポンプや冷却塔ファンが含まれているかどうかを記載する必要があります。これらの項目がなければ、2つの能力値が異なる運転点を表しているにもかかわらず、比較できるように見えてしまう可能性があります。.
重要な負荷プロファイルで効率を評価する
1つの見出し的な効率値ではなく、全負荷および部分負荷のデータを求める。DOE（米エネルギー省）FEMPの 高効率電気チラーの調達 に関するガイダンスでは、施設にとって重要な稼働条件とライフサイクルコストに照らして機器を評価することが推奨されています。ASHRAEの セントラル冷水プラントの設計および制御ガイダンス は、プラントに複数のチラー、可変流量、冷却塔、ビルオートメーションシステム（BAS）が含まれている場合に有用です。.
各入札者に対し、同一の全負荷および部分負荷ポイント、入口・出口の水温、流量、圧力損失、騒音データ、およびプラント全体の電力境界を提示するよう要求してください。また、BASの比較がマーケティング上の機能リストではなく実際のオペレーターの動作を網羅できるよう、制御およびアラームのリストも要求してください。.
メーカーのテスト結果を、保証された年間電気料金に換算しないでください。結果は、天候、負荷、冷却水温度、水質、制御のチューニング、およびメンテナンスによって変動します。この定格値をモデルへの入力として使用し、試運転（コミッショニング）時に設置済みプラントの検証を行ってください。.
冷却水処理とメンテナンスを計画する
水冷式システムには、購入前に割り当てるべきメンテナンスの境界が生じます。スケール、腐食、生物学的繁殖、不十分なろ過、および不適切なブローダウンは、アプローチ温度を上昇させ、熱伝達を低下させる可能性があります。EPA（米環境保護庁）WaterSenseの 冷水システムに関するガイダンス は、水の使用、処理、および稼働チェックに関する実践的な背景情報を提供します。.
所有者は、誰が導電率のサンプリングを行い、薬剤注入を確認し、ストレーナーを清掃し、チューブを点検し、冷却塔下部水槽の状態を記録し、冷却水温度が上昇した際の対応を承認するのかを明確に定めておく必要があります。この責任範囲が曖昧であると、チラー自体が正常であっても、プラントの性能が低下する可能性があります。空冷式システムではこうした水側の作業は発生しませんが、それでもコンデンサーコイル、ファン、フィルター、および屋外のクリアランスについて、文書化されたメンテナンス計画が必要です。.
チラーをBASの制御および冗長性に接続する
制御システムは、チラーの台数制御、ポンプ速度、バルブ位置、冷水出水温度、差圧、冷却水温度、凍結防止、およびアラーム処理を調整する必要があります。優れた制御シーケンスには、起動時、低負荷時、高負荷時、流量喪失時、センサー故障時、通信障害時、および計画メンテナンス時に何が起こるかが記述されています。.
重要度の高い建物については、1台のチラー、ポンプ、または電源供給が利用できなくなった場合の影響を定義してください。冗長性とは、予備容量、複数台の小型機器、予備の熱交換器回路、または一時的な接続ポイントを意味する場合があります。適切な構成はリスクアセスメントによって異なります。どのコンポーネントが冗長であり、故障後もどのような負荷が維持できるかを明記せずに、プラントを「N+1」と表現しないでください。.
システム全体を試運転（コミッショニング）する
コミッショニングでは、圧縮機だけでなくループ全体を検証する必要があります。冷水流量のバランス調整、センサー位置の確認、バルブ動作の検証、供給温度および戻り温度の記録、ポンプ差圧の確認、プラント電力のトレンド分析、および段階的負荷に対する応答テストを行います。水冷式プラントの場合は、冷却水流量、入口および出口温度、アプローチ温度、冷却塔ファンの動作、および水質管理の測定値を記録してください。.
| コミッショニングのチェック | 最小記録事項 | プロジェクト計画で定義すべき合格条件 |
|---|---|---|
| 冷水流量 | 各設計分岐およびプラント全体の流量計の数値 | バルブが意図された位置にある状態で、流量が承認された設計範囲に達していること |
| 温度差 | チラーおよび代表的なコイルにおける給水温度と戻り温度 | デルタT（温度差）が承認されたシーケンスおよび負荷試験に従っていること |
| 圧力とエア抜き | ポンプの差圧、エア抜き弁、ストレーナー、および膨張装置の状態 | 不安定な流量、閉じ込められた空気、または予期しない圧力損失がないこと |
| 制御シーケンス | 起動、停止、台数制御、リセット、警報、および手動オーバーライドのログ | BAS（ビル管理システム）の指令とフィードバックが作成されたシーケンスと一致していること |
| 熱放散 | 冷却水または外気の読み取り値と、ファンまたは冷却塔の状態 | チラーが承認された運転範囲内に維持されていること |
| 引き渡しの証拠 | トレンドファイル、校正証明書、竣工図の制御ループ、およびO&M（運用・保守）記録 | 施設チームがプラントの操作とトラブルシューティングを行えること |
HVACチラーのRFQ（見積依頼書）に正しい情報を記載する
RFQは、サプライヤーが推測することなく機器を評価できるように作成する必要があります。プロジェクトの所在地、設計気象条件、負荷プロファイル、必要な能力ポイント、冷却水の出口・入口温度、流量、流体の水質、グリコール濃度、圧力制限、電気仕様、騒音制限、冷媒要件、排熱方式、制御プロトコル、搬入経路、メンテナンススペース、試験要件、文書化、梱包、および配送に関する制約事項を含めてください。.
| RFQセクション | 購入者からの入力 | サプライヤーからの回答 |
|---|---|---|
| 負荷とスケジュール | ピーク負荷、同時負荷、最小負荷、および将来の負荷 | 合意された各ポイントでの定格能力と入力 |
| 流体と配管 | 水またはグリコール、温度、流量、圧力損失、材質 | 蒸発器およびコイルの選定、ポンプ能力、および適合性の注記 |
| 熱放散 | 外気温度または冷却水入口条件 | 凝縮器の選定、ファンまたは冷却塔の能力、および運転制限 |
| 制御機器 | BASプロトコル、センサー、インターロック、警報、およびリセットロジック | ポイントリスト、制御シーケンスの解説、およびインターフェースの責任分界 |
| 品質と試験 | 検査計画、耐圧試験、工場または現場での確認 | 試験方法、提出される記録、および不適合品への対応プロセス |
| 物流とサービス | 搬入経路、梱包、吊り上げ、予備品、およびメンテナンススペース | 出荷寸法、メンテナンス用クリアランス、取扱説明書、および予備品リスト |
コイルまたは熱交換器の作業については、Domiは以下のページを通じて図面および運転データを確認できます。 エンジニアリング能力, 試験ラボ, 、および カスタムコイル製作 これらのリンクには、文書化されたエンジニアリングおよび熱交換部品の範囲が記載されています。これらは、チラーのOEM、制御工事業者、冷却塔のサプライヤー、または据付工事業者の責任を変更するものではありません。.
よくあるご質問
HVACにおけるチラーとは何ですか？
HVACチラーは、水や水とグリコールの混合液から熱を除去し、冷却された流体をAHUやファンコイルの冷却コイルに循環させます。冷凍回路と建物の水循環ループが連携して動作するため、チラーのスケジュールはコイルやポンプのスケジュールと合わせて確認する必要があります。.
HVACとチラーの違いは何ですか？
HVACは、暖房、換気、空調、配管・配線、制御、および室内環境を網羅する、より広範な建築設備の分野です。チラーは、そのシステム内にある1つの冷却設備です。複数のエアハンドラーに冷水を供給することはできますが、冷気を分配するポンプ、コイル、ダクト、バルブ、センサー、制御機器の代わりになるものではありません。.
エアコンとチラーの違いは何ですか？
エアコンは一般的に冷媒や調整された空気を限定されたゾーンに供給します。チラーは別の分配ループ用に冷却液を生成します。チラーはAHUやファンコイルを通じて多くのゾーンに対応できますが、小規模な建物や配管が短い場合はパッケージ型エアコンの方が簡単な場合もあります。.
空冷式と水冷式のHVACチラーでは、どちらが優れていますか？
空冷式は、敷地に水の使用制限がある場合、冷却塔のスペースが限られている場合、または少人数の保守チームしかいない場合に、導入が容易なことがよくあります。水冷式は、冷却塔、冷却水ポンプ、水処理設備、および訓練された運転チームのためのスペースがある大規模なセントラルプラントに適しています。チラーの本体だけで比較するのではなく、プラント設備全体、設計気象条件、水インフラ、および部分負荷データを比較してください。.
HVACチラーはどのように容量選定すべきですか？
ブロック負荷モデルと実際の運用スケジュールから始めてください。ピーク負荷と最小負荷、設計水温、流量、流体特性、圧力損失、屋外条件、換気、将来のフェーズを提供してください。複数の評価ポイントを要求し、すべての仮定を記録しましょう。平方メートルの簡易計算だけでは、受賞決定には十分ではありません。.
HVACチラーのRFQ（見積依頼書）には何を含めるべきですか？
負荷プロファイル、設計気象条件、出入口水温、流量、流体の化学特性、圧力制限、熱排出方式、電気サービス、騒音制限、制御および警報、試験、書類、アクセス、梱包、サービス要件を含めてください。注文後に除外事項が発生しないよう、書面による逸脱リストの提出を依頼してください。.
確認のためにHVACチラーのRFQ（見積依頼書）を送信してください
プラントにカスタムコイル、熱交換器、または複雑な流体・気流インターフェースが含まれている場合は、機器表が確定する前に図面と運転データを送信してください。Domiは熱交換部品の部分を確認し、信頼性の高い選定に必要な情報を明確にし、どの確認作業がチラーパッケージ全体に含まれるべきかを特定することができます。. お問い合わせページからHVACチラーのRFQを送信してください 負荷ポイント、流体データ、寸法、および必要な納品境界を明記してください。.
