냉각수온도 낮추는방법

[천지인]

>저희 건물에는 밀폐형 쿨링타워가 설치되어있습니다.
>냉각수 온도가 혹서기때에는 냉각수 온도가 너무높아 냉동기의 부하가 너무 많이 올라가
>전력량이 급증 하고 있습니다.
>냉각수 온도를 낮추면 부하량이 줄어 든다고 하는데 그 이유와 냉각수 온도를 낮추는
>방법이 없을까요?

쿨링타워의 냉각수 온도의 입출구 적정 범위는 32~37 도입니다.
출구 온도가 32도 이상이 되면 냉각 효율이 떨어집니다.
질문자의 말씀대로 냉각수의 온도가 높으면 냉매의 포화압력이 상승하여
모터의 부하가 올라가 전력량의 증대로 이어집니다.
냉각수 온도가 떨어지지 않는 경우는 물량이 부족하거나 습도가 높은날 증발이 일어나지
않을시에 온도가 떨어지지 않습니다.
해결방안으로는
1.수조내의 플로우트 높이를 조정하여 물량을 늘린다.(g)
2. 송풍기의 용량을 증대시킨다.(델타t)
3.풀리를 조정하여 송풍기의 회전수를 늘린다.(델타t)
4. 휀 날개의 깃조정

참고로 열량 구하는 공식에 대입하여 문제를 해결할수 있습니다.
Q=g*c*델타t
Q=열량
c=물의 비열(1)
델타t= 온도차

 

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냉각탑 및 냉동기 점검
1) 냉각탑의 FAN에서 설계 풍량을 유도하는지,
2) FILLER의 상태(외관)가 양호한지,
- 파손 또는 공기의 유동에 장애가 될 만한 형태로 설치상태가 변형되지 않았는지
3) 순환수량이 많지 않은지
4) 냉동기 CONDENSOR의 세관상태 등을 점검해 보시길

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열량 구하는 공식을 참조하여
q=gc△t
열량을 높이려면 냉각수의 유량(g)의 양을 늘리는 방법

- 냉각탑 집수조의 플로우트 밸브의 높이 조정
△t (온도차이)를 높히는 방법

- 휀의 각도 조절 및 송풍기의 회전수 증가

- 냉각탑 충진제의 보수로 냉각수의 떨어지는 속도를 늦추는 방법
그외 냉동기 응축기의 튜브의 세관으로 슬러지 제거 및 냉각수 펌프 스트레이너 소제로 순환량 증가

 

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냉각탑의 효율이 저하된다는것은
1.냉각탑의 충진물에서 냉각수 열교환이 잘이루워지지 않고
2.냉동기능력에 비해 냉각탑능력 선정에 문제.
3.냉각수량감소
4.냉각휀의 정격 출력저하등

일반적으로 냉각수온도는 32℃인데 쿨링타워의 냉각능력저하로 온도가 상승한다면 흡수기내 용액온도 상승에따른 용액의 증기압 상승으로 흡수능력저하, 냉매 spill over로 인해 냉동능력이 떨어지게된다.
또한 재생기온도및 압력상승으로 기기에 미치는 영향도 크다할수 있다.
냉각수온도 1℃상승하면 냉수온도는 약 0.6℃상승하고 정격온도보다 1℃높을때 10~15% 성능저하로 이어진다.
같은 냉동능력을 얻으려할때 이와같이 냉동능력저하로 인하여 연료소비량이 증가할수밖에없다.

현장에서 관리해야할일은 냉각탑점검및 냉각수 오염여부확인,보급수량점검, 냉각휀상태확인,냉동기의 정기적인 세관작업.

냉동기의 냉각수온도에따른 냉동능력 첨부파일부침
감사합니다.......

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냉각수입구온도에 따른 냉동능력 변화

냉각수입구온도 [℃]	20℃	21℃	22℃	23℃	24℃	25℃	26℃	27℃
냉동능력 [％]	119	119	118	117	116	115	113	111
연료소비량[％]	90.0	89.5	90.1	91.1	91.9	92.8	93.8	94.7
냉각수입구온도 [℃]	28℃	29℃	30℃	31℃	32℃	33℃	34℃
냉동능력 [％]	109	107	105	103	100	93	82
연료소비량[％]	96	97	98	99	100	102	105

- 여름철 적정 실내온도는 26~28℃

실내온도 1℃를 낮추기 위해서는 7%의 전력이 추가로 소모됨을 명심할 것.
여름철 적정 실내온도는 26~28℃정도다.
벽에 온도계를 부착해 실내온도를 수시로 확인하자.
특히 지나친 냉방은 냉방병을 유발해 건강을 해친다는 것에 유의해야 한다.
냉방병은 의료계에서 공식적으로 쓰는 질병이 아니기 때문에 의학서적이나 의학용어 사전에도 나와 있지 않지만, 일반인들 가운데서 쓰이고 있고 실제 이 병으로 고생하는 사람들이 많다. 이 병의 증세는 가만히 앉아 있어도 일한 것처럼 피곤하고 특히 노출이 심한 여성에 많이 나타나는데 피로, 권태감, 신경통, 여성의 생리불순 등의 증상이 나타난다. 냉방병을 예방하기 위해선 냉방실내온도를 26~28℃로 유지하고, 지나치게 오랫동안 에어컨 바람을 쐬는 것을 삼가해야 한다. 특히 남성보다는 여성이 더욱 유의해야 한다. 그러므로 실내온도를 바깥온도와 비슷하게 맞추는 것이 건강과 에너지를 아끼는 방법이기도 하다.

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쿨링타워의 냉각수 온도 낮추는법

냉각수 온도가 흡수식 냉동기에 미치는 영향은 매우 크다. 국내에서 일반적으로 정하고 있는 냉각수의 온도는 32℃인데 냉각수 온도가 그 이상으로 상승하면 흡수식 냉동기의 성능은 급격히 저하하고, 재생기 온도와 압력이 상승하여 안전장치에 의해 기기가 이상 정지한다.

흡수식 냉동기는 냉각수 온도가 정격보다 1℃ 높을 때 그 성능저하가 10～15%에 이르고, 3℃정도 높게 되면 이상정지하게 되므로, 냉각수 온도에 직접적인 관계가 있는 냉각탑의 성능 보장이 매우 중요하다. 현재 이중효용 흡수식 냉동기는 냉동용량의 약 1.5배, 일중효용 냉동기는 2배 용량의 냉각탑을 선정하고 있다.

냉각수 온도가 낮아질 경우, 증기 또는 연료소모량이 감소하여 경제적인 운전이 가능하지만 흡수사이클이 희용액측에서 활발이 이루어지므로 증발기중의 냉매가 용액에 흡수되어 냉매레벨 낮아지고, 냉매부족으로 냉매펌프는 캐비테이션을 일으키고 튜브 위의 분무량이 급격히 줄어들게 되므로 냉동용량도 나빠짐과 동시에 흡수색의 결정화 현상이 발생할 위험이 있다. 이것을 피하기 위해 냉각수 온도가 표준설계온도 이하로 되지 않도록 냉각수 온도제어가 필요하다. 특히 중간기나 동절기에도 운전을 할 경우에는 반드시 냉각수 온도제어장치가 필요하다.

냉각수 입구온도 제어방법을 분류하면 다음과 같다.
⑴ 3방밸브제어
⑵ 2방밸브제어
⑶ 냉각탑 송풍기 ON-OFF, 또는 회전수제어
⑷ 조합형

⑴과 ⑶은 냉각수량은 변동이 없지만, ⑵에서는 변동한다. 에너지절약 측면에서 ⑴은 다른 방법에 비해 불리하지만, 제어성 측면에서는 우수하다. ⑶은 송풍기 ON-OFF가 빈번할 우려가 있다.

3방밸브제어에는 합류형과 분류형이 있다. 부하가 매우 적어서 바이패스량이 증대하여 탑으로부터의 흡입량이 적은 경우, 탑으로의 공급량이 탑으로부터의 흡입량보다 크게 되는 것은 없는가 검토가 합류형에서는 필요하다. 최악의 경우 3방밸브의 탑으로부터의 흡입관측 밸브시트가 막혔다고 하면, 관내의 물은 탑의 오버플로우관을 통해 외부에 배출된다. 분류형에서는 냉각탑으로의 공급관 압력이 바이패스량이 많아짐에 따라 저하한다. 따라서 냉각탑의 종류에 따라 어느 시점에서 급격한 능력저하가 일어나므로 저부하시의 용량 제어성이 떨어진다.

2방밸브제어방법은 제어밸브가 완전히 열려도 냉각탑으로의 공급은 영(0)으로 되지 않는다. 따라서 어느정도의 용량이 발휘되므로 냉각탑을 동절기에 경부하로 운전할 필요가 있는 경우, 냉각탑 공급관 중에 수동밸브를 추가설치하여 동절기에 대응해서 수동밸브를 조절하지 않으면 안된다.

냉각탑 송풍기 ON-OFF제어 및 회전수제어는 냉각탑 공급관에 설치된 온도조절기(Thermostat)로 냉각탑 송풍기를 전기적으로 ON-OFF하거나 송풍기 회전수를 제어하여 냉각수 입구온도를 조절하는 일반적인 방식이다.

냉각수 온도가 낮아질수록 에너지소비율이 감소한다. 고장이 발생하지 않는 한 계절에 따라 냉각수온도가 낮아지는 것은 당연한 것이므로 항상 허용 냉각수온도를 낮추는 노력이 계속되고 있다. 현시점에서는 이 온도는 20℃까지 저하하여도 문제가 발생되지 않도록 흡수식 냉동기에 제어장치의 설치가 가능하지만, 일반적으로 흡수식 냉동기의 냉각수 입구온도를 27～32℃로 관리하는 것이 좋다.

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** 밀폐형과 개방형 냉각탑과는 기본적으로 구조 자체가 틀립니다.
아마고 귀하의 건물에서 1년 내내 사용을 목적으로 밀폐형 냉각탑을 설치하셔어 운영하시는 것 같은데..
어떻게 운영을 하실 것이냐 현재 어떻게 운전이 되고 있느냐에 따라 해결 방법이 틀려질 것 같습니다.

우선 밀폐형과 개방형과의 근본적인 차이는 잘 아실 것 같아 상세한 설명은 생략하고
냉각의 효과는 개방형이 물론 우수하고 밀폐형의 경우에는 코일내부의 냉각수와 외부의 순환수가
다시 한번 열교환을 해야하므로 냉각효율이 떨어집니다.

그래서 실제 초기에 설계를 하거나 선정을 할 경우 개방형에 비하여 밀폐형을 조금 더 여유있게
설계를 해야 하나 실제 냉각탑의 금액이 매우 비싸 용량을 맞추어 설계 및 시공을 하는 경우가 많이 있습니다.
귀하께서 겪는 효율저하 현상은 근본적으로 냉각탑이 효율이 저하되어 나타나는 현상보다는
냉동기의 용량에 비해서 조금 작은 냉각탑이 설치가 된 것이 아닐까 하는 예상을 해봅니다.

** 제가 생각하는 해결책으로는 개방형 냉각탑의 금액이 그리 비싸지 않으므로 가능하시면 조그마한 개방형
냉각탑을 추가 설치하시어 부족한 냉각용량을 처리하는 방법이 있으며
아님 현재 설치되어 있는 밀폐형의 용량을 늘려야 하나 이것은 매우 금액이 비싸서 전자를 추천드립니다.
감사합니다.

** 우리가 시공이나 설계를 진행하는 경우 냉동기의 효율에만 지나치게 관심을 가지는데.. 실제 냉동기의
효율을 좌지우지 할 수 있는 것은 냉각탑입니다. 정확한 엔지니어링에 의한 설치를 할 수 있도록 주의를
기울이시길 바랍니다.

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기계나 산업공정에서 발생하는 열을 제거하기 위하여 사용된 온수를 온수보다 낮은 주위의 공기로 열 교환 방식을 이용하여 물과 직접 접촉시켜 온수를 냉각해 재사용 할 수 있도록 만들어진 기계장치를 냉각탑 또는 쿨링타워라고 말합니다.
그 냉각작용은 물과 공기의 온도차를 이용하는 열전달에 의한 감열과 물 자신의 증발을 이용하는 물질 전달에 의한 잠열의 두 가지 작용으로 행하여진다.
그 중 특히 효과가 큰 것은 물의 증발이며 이 효과를 최대한으로 발휘시키기 위한 여러 가지 방법이 있다
또한 물을 공기중으로 증발시키기 위해서는 수온을 습구온도 이하로 내릴 수 없고 습구온도에 가까워지면 질수록 장치가 크게 되므로 출구 수온을 습구온도 보다 3-4 deg. 정도 높은 온도까지 설계하는 것이 보통이다.
냉각탑은 수자원의 제약과하천의 오염 등으로 인해 주변의 자연 냉각수를 이용에 한계가 있는데 이러한 한정된 냉각수를 해결하기위해 물을 재순환시켜 사용하는 장치로 가장 안전하고 효율적인 열교환기 이며 수자원 절약장치 이기도 합니다.
냉각탑의 기본원리는 물과 공기의 온도차를 이용하는 열전달에 의한 증발감열과 물 자신의 증발을 이용하는 물질 전달에 의한 현열냉각의 두 가지 작용으로 행하여 지는데 그중 증발잠열에 의한 냉각이 75%이고 현열냉각이 25%로 증발 식 냉각탑의 기본원리가 됩니다.
냉각탑의 종류로써 냉각탑은 냉동기에서 온도가 상승한 냉매를 냉각하기 위해 사용되는 물의 온도를 낮추는 것이 목적이며, 물과 공기를 직접 접촉 시키면서 물의 증발작용과 전열작용을 이용 하는 것이다.

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냉동 공기조화의 열원기기 중 냉각탑 만큼 제일 적은 전기 에너지로 더 많은 부하를 처리하는 기계는 보기 드물다. 냉각탑의 기본이자 궁극적인 목표는 더 낮은 냉각수를 생산하거나 또는 설계온도 이상의 상승을 억제하는데 목표를 두고있다. 냉동기와 냉각탑의 전력 소비율은 종류와 특성에 따라 차이는 있지만 평균 92% 대8% 정도가 된다. 이와 같이 냉각탑의 전력소비는 매우 적어 그 자체의 전력절감에는 큰 의미가 없다. 오히려 냉각탑의 성능변수가 냉동기 운전 에너지의 증감의 변수로 작용하게 된다. 그러나 많은 사용자들은 이것에 대해 거의 인식조차 하지 못하고 있다. 냉동기는 냉각수 입구온도가 0.6℃ 낮아질 경우, 압축기의 소비전력을 약 3% 절감할 수 있고, 1.7℃ 가 낮아질 경우에는 약 10%를 절감할 수 있다. 반면에 냉각탑의 성능결함으로 설계온도보다 운전온도가 상승하면 압축기의 소비전력은 증가된다. 즉, 이것은 냉동기의 응축온도와 관계되는 것으로 응축온도가 증가함에 따라 냉동능력은 감소하게 된다. 결국 냉각탑의 열성능 저하는 추가적인 에너지 비용 증가를 초래하게 된다.

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냉각수의 온도에 따라 냉동기 원단위는 반비례합니다.
냉각수 온도가 낮을수록 냉동 사이클에서 응축기의 온도가 저하되기 때문에
응축온도가 내려가고 동시에 증발기 온도도 내려가면서
전체적인 냉동 사이클에서의 COP가 증가하게 됩니다.

또한 응축기의 효율이 높을수록
응축기에서의 열교환량이 증가하여 COP가 중가합니다.

실제로 냉동기의 응축기 세관시 원단이가 15~25%정도
원단위가 감소합니다.

응축기 자동세정장치등을 설치하여 운영할 경우에도
응축기의 효율 향상을 통해 에너지 절감효과을 볼 수 있습니다.

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응축기 자동세정장치

냉동기 운전중에 응축기 전열관을 러버 스폰지 볼로 주기적으로
자동세정하여 열교환기내 스케일을 제거, 청정한 상태로 유지함으로써
열교환 성능을 유지시켜주는 장치이다.
이 장치는 세관비 절감을 비롯 사용전력비를 15~25% 정도 절감할 수 있다.
또 전열관 수명연장과 환경오염방지 효과를 거둘 수 있다.
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현장상황을 잘 알수없지만, 저희 건물의 예를들자면 시내에 건물이 위치하여 옥상에 설치된 냉각탑의 사방 주위가 방음벽을 설치하여 꽉꽉 막혀있었습니다. 그로인해 냉각탑의 온도가 내려가지않아 모터측에 hood를 올리고 또한 사방을 일정 부분 소음이 밖으로 새어나가도 조금은 문제가 없는 지역에 통기구를 만들어 설치하였더니 많은 효과가 있었습니다.

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수고 많으십니다...
앞에서 많은 분들께서 적절한 대안을 해 주셔서 기본적인 부분은 그대로 참고하시면 될 듯합니다.
밀폐형의 특성이 코일내부에 냉각수가 통과하게 되어 있고 외부에 비산수를 흘러주어 증발열에 의해
냉각을 시키는 과정으로 잠열과 현열을 이용하게 됩니다..
이 과정에서 코일에 열전달이 이루어지는데 재질에 따라서 차이가 나게 됩니다.
초기에 문제가 없었으나 시간이 경과하면서 효율 저하가 나타나는 경우는 대부분 스케일 부착에
의한 경우를 의심해 보시기 바랍니다.
코일의 내, 외부에 스케일이 부착하게 되는데, 주로 증발면이 있는 외부에 스케일이 쌓이게 되며
심각한 열전달 방해 물질이 됩니다. 물속에 용해되어 있는 칼슘, 마그네슘 등이 주 원인 입니다..
비산수의 농축을 방지하시기 바라며 정기적으로 세관을 고려하시기 바랍니다.
또한, 코일내 부동액을 주입하지 않아 동파되는 경우 보수가 곤란하여 코일을 사용하지 않도록
처리하는 경우 용량 부족 현상이 나타날 수 있습니다..
적절한 관리를 하시어 소기의 목적을 달성하시기 바랍니다...

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filler의 청소미 각도를 점검해보시고 냉각 fan의 각도와 설계시의 풍량과 비교해보시고
cooling tower의 용수tank에 냉각 coil을 설치하여 냉각수를 냉각시키는 방법도 생각해
보시기바랍니다

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충진제가 오래되어 찌거기에의한 막힘이 아닐까 합니다..
처음부터 냉각수 온도가 높지는 않았을 것으로 생각합니다..
지금으로 봐서는 필러를 교체하면 비용이 상당하므로 일단 냉각탑을 청소를 한번하시고
필러가 치우치거나 깨져서 냉각수가 한쪽으로 치우치면 냉각이 안됩니다...
그리고 냉각Fan의 속도도 한번 높여보세요(냉각수 증발량 증가)

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흡수식 냉동기의 냉각수 온도제어

 냉각수 온도가 흡수식 냉동기에 미치는 영향은 매우 크다. 국내에서 일반적으로 정하고 있는 냉각수의 온도는 32℃인데 냉각수 온도가 그 이상으로 상승하면 흡수식 냉동기의 성능은 급격히 저하하고, 재생기 온도와 압력이 상승하여 안전장치에 의해 기기가 이상 정지한다.

 흡수식 냉동기는 냉각수 온도가 정격보다 1℃ 높을 때 그 성능저하가 10～15%에 이르고, 3℃정도 높게 되면 이상정지하게 되므로, 냉각수 온도에 직접적인 관계가 있는 냉각탑의 성능 보장이 매우 중요하다. 현재 이중효용 흡수식 냉동기는 냉동용량의 약 1.5배, 일중효용 냉동기는 2배 용량의 냉각탑을 선정하고 있다.

 냉각수 온도가 낮아질 경우, 증기 또는 연료소모량이 감소하여 경제적인 운전이 가능하지만 흡수사이클이 희용액측에서 활발이 이루어지므로 증발기중의 냉매가 용액에 흡수되어 냉매레벨 낮아지고, 냉매부족으로 냉매펌프는 캐비테이션을 일으키고 튜브 위의 분무량이 급격히 줄어들게 되므로 냉동용량도 나빠짐과 동시에 흡수색의 결정화 현상이 발생할 위험이 있다. 이것을 피하기 위해 냉각수 온도가 표준설계온도 이하로 되지 않도록 냉각수 온도제어가 필요하다. 특히 중간기나 동절기에도 운전을 할 경우에는 반드시 냉각수 온도제어장치가 필요하다.

 냉각수 입구온도 제어방법을 분류하면 다음과 같다.

  ⑴ 3방밸브제어

  ⑵ 2방밸브제어

  ⑶ 냉각탑 송풍기 ON-OFF, 또는 회전수제어

  ⑷ 조합형

 ⑴과 ⑶은 냉각수량은 변동이 없지만, ⑵에서는 변동한다. 에너지절약 측면에서 ⑴은 다른 방법에 비해 불리하지만, 제어성 측면에서는 우수하다. ⑶은 송풍기 ON-OFF가 빈번할 우려가 있다.

 3방밸브제어에는 합류형과 분류형이 있다. 부하가 매우 적어서 바이패스량이 증대하여 탑으로부터의 흡입량이 적은 경우, 탑으로의 공급량이 탑으로부터의 흡입량보다 크게 되는 것은 없는가 검토가 합류형에서는 필요하다. 최악의 경우 3방밸브의 탑으로부터의 흡입관측 밸브시트가 막혔다고 하면, 관내의 물은 탑의 오버플로우관을 통해 외부에 배출된다. 분류형에서는 냉각탑으로의 공급관 압력이 바이패스량이 많아짐에 따라 저하한다. 따라서 냉각탑의 종류에 따라 어느 시점에서 급격한 능력저하가 일어나므로 저부하시의 용량 제어성이 떨어진다.

 2방밸브제어방법은 제어밸브가 완전히 열려도 냉각탑으로의 공급은 영(0)으로 되지 않는다. 따라서 어느정도의 용량이 발휘되므로 냉각탑을 동절기에 경부하로 운전할 필요가 있는 경우, 냉각탑 공급관 중에 수동밸브를 추가설치하여 동절기에 대응해서 수동밸브를 조절하지 않으면 안된다.

 냉각탑 송풍기 ON-OFF제어 및 회전수제어는 냉각탑 공급관에 설치된 온도조절기(Thermostat)로 냉각탑 송풍기를 전기적으로 ON-OFF하거나 송풍기 회전수를 제어하여 냉각수 입구온도를 조절하는 일반적인 방식이다.

 냉각수 온도가 낮아질수록 에너지소비율이 감소한다. 고장이 발생하지 않는 한 계절에 따라 냉각수온도가 낮아지는 것은 당연한 것이므로 항상 허용 냉각수온도를 낮추는 노력이 계속되고 있다. 현시점에서는 이 온도는 20℃까지 저하하여도 문제가 발생되지 않도록 흡수식 냉동기에 제어장치의 설치가 가능하지만, 일반적으로 흡수식 냉동기의 냉각수 입구온도를 27～32℃로 관리하는 것이 좋다.

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저희경우는 냉각수 온도가 너무 많이 올라가서 c/t 모터 용량을 늘리고 충진재 교체및 냉각탑을 청소2주일에 1번정도 실시한후 온도가 37도에서 32정도 유지되네요

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고생이 많으십니다...
먼저, 냉동기 사양과 냉각수 순환펌프 사양을 확인하시기 바랍니다... 냉동기에 필요한 냉각수량대비
냉각수 순환량이 적지 않냐 확인하시기 바랍니다...
- 정격사양(유량 및 양정) 및 운전치 --- 양정이 정격양정보다 같거나 적은지 확인(매우 중요한 사항임)
☞ 양정의 증가에 따른 유량이 감소하여 냉각수 온도가 높아질 수 있음
유량을 늘리는 방법 : 1차적으로 인펠라 변경(전력증가 예상되므로 모터에 문제가 없는지 사전체크)
2차적으로는 펌프 교체(공사비 많이 up)
- 양정(압력)이 클 경우 저항요소가 없는지 확인(스트레이너 청소 및 냉각수 밸브 open 할 것)
- 냉각수 배관 자체가 작은지도 확인할 것
- 냉각탑 충진재가 노후된는지 확인할 것