チラー VS. エアコン：その違いは

チラーとエアコン(AC)はどちらも温度制御装置であり、多くの人が同じシステムに属していると誤解しています。しかし、その構造や用途には多くの違いがあります。

このブログでは、チラーとエアコンの構成機器、冷却方式、冷却能力、用途などの違いについてご紹介します。これから冷却システムを選択される方は、ぜひご一読ください。

チラーとは

チラーとは、主に様々な工業プロセスで使用される冷凍システムで、冷凍サイクルを通じてプロセスに低温冷却水を連続的に供給します。

ACとは

ACとはAir Conditionerの略で、ほとんどの家庭で目にすることができます。室内の温度を人体にとって快適な範囲に保つために使用されます。夏でも冬でも、生活環境やオフィス環境を快適にしてくれます。

チラーとACの違い

構成部品

チラーマシンの中核は冷凍サイクルシステムであり、コンプレッサー、コンデンサー、絞り装置（膨張弁）、蒸発器から構成されます。水循環システムは、水ポンプ、水タンク、水パイプ、バルブ、水フィルターおよび他のコンポーネントを含むチルド液体を輸送するために使用されます。

制御システムは、PLC(Programmable Logic Controller)、センサー、HMI(Human-Machine Interface)等を含むチラー運転の関連パラメータを制御するために使用されます。また、冷却塔や補助ファンも必要であります。

エアコンの冷凍サイクルシステムに使用される部品は、基本的にチラーと類似しています。ただし、コンプレッサーはスクロール式が多く、蒸発器はフィン式が多いです。空気循環システムには、ファン、フィルター、ウインドガイドなどが含まれます。

制御システムは、エアコン内部のさまざまなコンポーネントの動作を調整するために使用され、回路基板、センサー、リモコン、表示パネルで構成されます。補助部品は室外機ハウジング、凝縮水トレイ、ドレンパイプなどで構成されます。

冷却方式

チラーシステムは一般的に間接冷却を採用しています(一部の小型チラーは直接膨張冷却を採用)。間接熱交換とは、冷媒を冷却して液体クーラント（グリコール水混合液、合成油など）の熱を吸収することであります。冷媒の温度が下がった後、パイプラインで冷却が必要な場所に運ばれ、熱を吸収します。

エアコン・システムは通常、直接膨張式冷却（DXシステム）を採用しています。冷却水を使用せず、冷媒を直接使用して蒸発器で空気から熱を吸収します。この方式は冷却効率が高いです。

入力電力

小型チラーの入力電力は約1~4kWであり、大型チラーは一般的に工業用として使用されます。高負荷で長時間連続運転できるように、その出力は比較的大きく設計されており、通常40~400kWであります。

一般的な産業用冷凍機の成績係数（COP）は一般に3.0~5.0であり、ハイエンドの可変周波数シリーズ冷凍機は6.0またはそれ以上に達することができます（設計条件下で）。

家庭用エアコンの入力電力は非常に低く、一般に0.6～2.5kWで、性能係数（COP）は一般に2.5～3.5であります。業務用セントラルエアコンの電力は通常3~35kWで、COPはより高く、経済的なチラーに近いです。

冷却能力

小型チラーの冷却能力は3~10kWが多く、大型スクリューチラーと遠心チラーの冷却能力は200~2000kWが多いです。
家庭用壁掛けエアコンの冷却能力は2.5～5.0kW、業務用セントラルエアコンの冷却能力は約20～100kW以上であります。

温度制御精度

多くのプロセスフローは厳密な温度制御を必要とするため、チラーユニットの温度制御精度には高い要求があります。チラーはPID(Proportional-Integral-Derivative)コントローラー、pt100、可変周波数ドライブ(VFD)および連続的で精密な温度制御を達成する他の技術的な手段を使用します。高精度のスリラーは ±0.1℃ の内の温度の安定性を達成できます。
エアコンは温度センサーによってコンプレッサーの起動と停止を断続的に制御しています。その冷却効果は環境に大きく左右され、温度制御精度は±1℃～±2℃が一般的であります。しかし、エアコンは快適に過ごすことが目的なので、あまり高い精度は追求しません。

出口水温

チラー
プロセスチラーの出口水温は通常室温から-40℃であり、多くのチラーシステムは極端な温度条件（-150℃以下）にも対応できます。

エアコン
エアコンは一般的に室内温度を16℃～20℃程度までしか下げることができず、それ以下の温度は難しいです。

連続稼動能力

チラー
産業用チラーはその作業環境から、24時間365日連続稼動するように設計されています。そのため、長時間運転による機器の故障でプロセスが中断されることはありません。

エアコン
ほとんどのエアコンは、全天候型の運転をサポートするようには設計されていません。なぜなら、エアコンは全天候運転する機会がほとんどないからであります。節電や機器の長寿命化のために、エアコンを断続的に使用する人が多いです。多くの人のエアコンは、1日にせいぜい8～12時間しか作動しないかもしれません。

コスト

チラー
タイプにもよるが、完全な冷却回路を形成するためには、チラーに他のコンポーネントを装備する必要があります。配管、ポンプ、冷却塔、ファン、その他の補助部品がすべて請求に含まれる場合があります。そのため、高いイニシャルコストが必要となります。

また、構造が比較的複雑で、冷却効率を維持するためには定期的なメンテナンスが必要となり、メンテナンス費用がかさむこともあります。しかし、チラーシステムのエネルギー効率は非常に高いことが多く、特に可変周波数ドライブを搭載した機器は電気代の削減に役立ちます。

エアコン
エアコンは多くのブランドや構成がありますが、その構造は単純であるため、ほとんどの家庭用エアコンは比較的安価です。セントラル・エアコンを購入する場合は、価格が高くなります。

エアコンのメンテナンスは冷水機よりも簡単で、基本的な知識を身につければ、自分で点検や掃除をすることもできます。

異なるブランドやモデルのエアコンは、異なるエネルギー消費レベルを持っています。長い目で見れば、エネルギー消費量の少ないエアコンを選ぶ方が費用対効果は高いです。

床面積

チラー
ほとんどのウォーター・チラー・システムはモジュラー・デザインを採用し、多くのコンポーネントがシェルに統合されているため、必要なスペースが大幅に削減されています。しかし、チラーとそれを支える設備を設置するためのスペースは必要であります。
エアコン
エアコンの構造は非常にコンパクトで、設置面積も小さいです。エアコンの室内ユニットは一般的に壁に取り付けられます。比較的背の高い縦型エアコンでも、設置スペースは小さいです。室外ユニットは一般的に屋根やバルコニーに設置され、独立した機械室を必要としません。

用途

チラー
チラーは、冷却能力が大きく、温度制御精度や流量圧力が要求され、長距離冷却が必要な用途シーンに適しています。例えば、産業機器、工業生産ライン、大型商業ビルなどです。

精密小型冷凍機の中には、直接膨張式冷却を採用しているものもあり、研究室など、冷却能力の要求が小さい場所での使用に適しています。

エアコン
エアコンは、密閉された場所に設置するのに適しており、面積が小さく、熱交換要件も小さいです。通常、住宅やオフィスなど、室内環境の快適性を重視する小規模な建物で使用されます。

11.消費電力

消費電力に異常があると、冷凍機の性能係数が低下し、運転コストが増加します。コンプレッサーやモーターなどの部品の運転電流や電圧に異常がないか、過去のデータと比較する必要があります。

FAQ

1.なぜエアコンは除湿できるのか
室内の熱い空気が温度の低い蒸発器によって冷やされ、水蒸気が凝縮して水滴となり室外に排出されるからです。

2.チラーの代わりにエアコンは使えますか？
高精度な温度制御、低温、長時間の運転が必要な場合はお勧めできません。

3.チラーを住宅用に使用できますか？
特別な用途（研究室等）でない限り、一般的にはお勧めできません。チラーの購入やメンテナンスに高いコストがかかるため、お客様の用途では費用対効果が合わない可能性があります。

4.チラーとエアコンの冷媒に違いはありますか?
冷媒の選択は、使用される環境と排出される水の温度に対する要件によって異なります。
R134a、R410Aなど、多くの冷媒が両方に使用できます。但し水スリラーは働く温度に従って低温のタイプ冷却剤を使用します。

5.チラーとエアコンの耐用年数に違いはありますか?
エアコンは一般に8~12 年、冷水機は 10~20 年使用できます。使用頻度やメンテナンスによって変わります。

6.チラーとエアコンはどちらがうるさいですか？
産業用冷凍機は運転時の騒音が大きいです。利用者の快適性を考えると、エアコンはとても静かです。

7.エアコンをチラーに変えることはできますか?
技術的には可能ですが、改造は非常に大きく、コストもかかります。

8.データセンターにはチラーとエアコンのどちらが適していますか？
データセンターにはチラーの方が適しています。なぜなら、長時間にわたって正確に温度をコントロールできる冷凍装置が必要だからです。一部のデータセンターでは、冷水空調システムも使用しています。

9.チラーはHVAC（暖房、換気、空調）と同じですか?
いいえ、チラーはHVACの一部です。チラーはHVACの一部であり、HVACが温度制御を実現するための重要な機器です。