自由冷却の定義：エコノマイザーモードとも呼ばれるフリー冷却は、機械的な冷蔵サイクルを巻き込むことなく、低周囲の気温を利用して冷却荷重を支援または完全に処理するチラーシステムの能力を指します。このプロセスは、コンプレッサーなどのエネルギー集約型コンポーネントの使用を排除または削減し、それにより、寒い気候の間に大幅なエネルギー節約と運用効率を達成します。このモードでは、外部の冷たい空気は、直接または間接熱交換システムを介して、冷水またはプロセス液から熱を除去するための自然のヒートシンクとして使用されます。

空冷と水冷式 チラー ：チラーが無料の冷却を実行する機能は、システムが空冷であるか、水冷式であるかに大きく依存します。冷却塔と組み合わせた水冷チラーは、通常、プレート熱交換器とバイパス回路を介した無料の冷却戦略により適応します。ただし、最新の空冷チラーには、間接的なフリー冷却を促進する統合された自由冷却コイルまたはドライクーラーを装備することもできます。各構成はさまざまな利点を提供します。水冷システムは一般に、より高い効率と自由冷却の可能性を提供しますが、空冷バージョンはより少ない水インフラストラクチャを必要とし、維持がより簡単です。

季節条件の要件：自由冷却が効果的に活性化するには、周囲の気温が冷水またはプロセス液の収益温度よりも大幅に低くなければなりません。屋外の温度が液体温度より少なくとも5°Cから10°C未満になると、自由冷却が生存可能になります。たとえば、冷却水戻り温度が15°Cの場合、周囲温度が10°Cを下回ると自由冷却が寄与し始める可能性があります。周囲空気が寒いほど、自由冷却プロセスがより効果的になり、より多くのコンプレッサーエネルギーを完全に変位させるか、回避できます。

ハイブリッドチラー設計：一部のチラーは、ハイブリッドシステムとして設計されています。つまり、単一の統合ユニット内の機械的冷凍機能と自由冷却機能の両方を組み合わせています。これらのチラーは、屋外の温度条件とシステム負荷要件に基づいて、動作モード間で自動的に移行します。穏やかな気候の間、システムは、コンプレッサーが荷重を減らして動作する部分的なフリー冷却モードで実行される場合がありますが、寒い季節には、コンプレッサーが完全にバイパスされる完全なフリー冷却モードに移行する場合があります。ハイブリッドチラーは、広い季節の温度変動を経験する施設に非常に適応性のあるソリューションを提供します。

エネルギー節約：自由冷却を使用することの主な利点は、特に秋、冬、および春の数ヶ月の間に、電気エネルギー消費の大幅な減少です。コンプレッサーの動作の必要性を削減または排除することにより、施設はピーク需要料金と運用コストを削減できます。調査によると、温帯または寒い気候の施設は、無料の冷却装備チラーを使用することにより、最大30％〜50％の年間エネルギー節約を達成できることが示されています。コンプレッサーは摩耗の対象となる機械的コンポーネントであるため、ランタイムを短縮すると運用寿命が延長され、長期のメンテナンスと交換費用が削減されます。

自由冷却統合の種類：チラーシステムに自由冷却を統合するための3つの主要な方法があります。第一に、直接空気側エコノマザーは、HVACアプリケーションに適した施設の空気流通システムに直接涼しい屋外空気をもたらします。第二に、間接的な水辺エコノマイザーは、外部冷却塔と熱交換器を使用して、空中通りを混合せずに冷水回路から周囲の空気に熱を伝達します。第三に、空冷チラーでよく使用される統合されたフリー冷却コイルは、コンプレッサーを係合することなく周囲の空気に直接熱を拒否するコイルを介してグリコールベースの液体を循環させます。統合方法の選択は、施設の種類、既存のインフラストラクチャ、および気候帯に依存します。