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射出成形冷却水システムと空調システムからの熱回収に関する研究

射出成形冷却水システムは、20℃~30℃の冷却水を媒体として装置や工程を冷却する工業用閉ループ循環冷却システムです。その基本的な動作特性は、温度低減制御です。基本的には、冷却水が流れる負荷装置から熱を吸収し、冷却ユニット(チラーズ)に再循環される。

冷却水システム内の熱エネルギーの包括的な利用を検討する場合、冷却ネットワーク内にプレート式熱交換器やヒートポンプユニットを設置するなどのハードウェアソリューションにより、熱回収と再利用を可能にすることができる。しかし、実際の設備投資と経済的リターンを慎重に検討する必要がある。

空調の分野では、理論的には、回収した熱を空間暖房に供給することができる。特に冬場は、熱の大部分、あるいは全部を利用できる可能性がある。しかし、システム規模に関して2つの大きな前提条件がある:1.1.設置容量が十分に大きいこと、2.交換可能な熱量が相当量であること。プロセス温度要件について:冷却水交換は、射出成形プロセスの温度要件を満たさなければならない。

とはいえ、重大な欠点も存在する。工業用冷却水システムの冷却需要がピークに達する時期は、ちょうど空調システムの冷却需要もピークに達する時期と重なる。これらのピーク時にシステムを相互接続して使用すると、冷凍装置(チラー)と冷却装置の両方の必要設置容量が増大する。したがって、このような統合の価値は、批判的に評価されなければならない。

第二に、その熱を空調の暖房に利用することで、新たな問題が生じる。工業用冷却水システムは恒温システムである。その温度が制御目標に達すると、空調のヒートポンプ・システムからの熱交換を停止しなければならない。このため、ヒートポンプが回収できる熱量がないという状況が、実用上しばしば発生する。その結果、空調ユニットを選択する際、ファンコイルユニットの補助加熱機能の電気加熱電力は全く減らすことができない。全体として回収可能な熱量が限られているシステムでは、回収された熱の利用率は低く、経済的な見返りはごくわずかである。

第三に、空調ユニットをこの熱回収スキームに組み込んでも、中核となるユニット設備への投資は減らない。必要なユニット(冷房用チラー、暖房用ヒートポンプ)をすべて設置しなければならない。冷却水システムと空調システム間の熱交換の必要性については、顧客が実際の運用需要と現状に基づいて評価することを推奨する。