วิชา เครื่องทำความเย็นเเละเครื่องปรับอากาศอุตสาหกรรม

ระบบความเย็น

ระบบทำความเย็นส่วนมากใช้ในการปรับอากาศ เพื่อควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น การไหลเวียน คุณภาพและความสะอาดของอากาศ รวมทั้งควบคุมเสียงรบกวน เพื่อให้เกิดความสบายและเป็นผลดีต่อสุขภาพของผู้ที่ทำงานในพื้นที่นั้นๆ นอกจากนั้นระบบทำความเย็นยังมีความสำคัญในกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมอาหารแช่แข็งที่ต้องการความเย็นเก็บรักษาอาหาร ให้มีความสดเป็นเวลานาน

การทำงานของระบบทำความเย็นใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นหลัก จากการสำรวจพบว่า ระบบปรับอากาศที่ใช้ในอาคารขนาดใหญ่ โดยใช้พลังงานไฟฟ้าประมาณครึ่งหนึ่งของพลังงานไฟฟ้าทั้งหมด เช่น โรงพยาบาล โรงแรม เช่นเดียวกับภาคอุตสาหกรรมก็มีใช้ระบบทำความเย็น และระบบปรับอากาศในกระบวนการผลิตต่างๆ เหมือนกัน

หลักการเบื้องต้น

เครื่องทำความเย็น

เมื่อเครื่องทำความเย็นสร้างความเย็นโดยอาศัยคุณสมบัติดูดซับความร้อนของสารทำความเย็น หรือน้ำยาทำความเย็น (Liquid Refrigerant) มีหลักการทำงาน คือ ปล่อยสารทำความเย็นที่เป็นของเหลวจากถังบรรจุไปตามท่อ เมื่อสารเหลวเหล่านี้ไหลผ่านวาล์ว เปิด-ปิด จะถูกทำให้มีความดันสูงขึ้น แล้วความดันจะต่ำลง เมื่อรับความร้อน และระเหยเป็นไอ (Evaporate) ที่ทำให้เกิดความเย็นขึ้นภายในพื้นที่ปรับอากาศ ดังแสดงในรูป

                    

เครื่องทำความเย็นข้างต้นจะเป็นระบบที่ใช้เฉพาะในโรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องการทำความเย็นอย่างรวดเร็วเท่านั้น ในเครื่องทำความเย็นทั่วไปจะออกแบบให้สามารถนำสารทำความเย็นที่ระเหยเป็นแก๊สกลับมาใช้หมุนเวียนได้อีก โดยใช้คอมเพลสเซอร์ (Compressor) เป็นตัวอัดสารทำความเย็นที่เป็นแก๊ส แล้วนำมาระบายความร้อนให้เกิดการกลั่นตัวเป็นของเหลวอีกครั้ง แล้วส่งกลับไปเข้าถังบรรจุสารทำความเย็นใหม่ ตู้เย็นได้ใช้ระบบทำความเย็นแบบนี้ ดังแสดงในรูป

แก๊สที่ออกจากคอยล์เย็น (Evaporator) จะมีความดันต่ำ คอมเพลสเซอร์ (Compressor) จะดูดแก๊สเข้ามา และอัดออกไป ให้มีทั้งความดัน และอุณหภูมิสูง แล้วส่งต่อเข้าไปในตัวควบแน่น (Condenser) หรือเรียกกันว่า คอยล์ร้อน ซึ่งทำหน้าที่ระบายความร้อนให้กับแก๊สด้วยอากาศ แก๊สจะเกิดการควบแน่นเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวที่มีความดันสูง แต่มีอุณหภูมิต่ำ แล้วส่งกลับเข้าไปในถังพักสารทำความเย็นตามเดิม โดยมีตัวควบคุม หรือวาล์วทำหน้าที่ควบคุมการปล่อยสารทำความเย็นให้เข้าไประเหยหมดพอดีในคอยล์เย็น เมื่อสารทำความเย็นระเหยหมดก็จะกลายเป็นแก๊สที่มีอุณหภูมิต่ำและถูกดูดเข้าคอมเพลสเซอร์อีก เป็นวงจรเช่นนี้ตลอดเวลา

  

เครื่องปรับอากาศ 

เครื่องปรับอากาศประกอบด้วยอุปกรณ์ต่างๆ และมีขั้นตอนการทำงานดังแสดงในรูป ดังนี้

 

ตัวควบแน่น (Condenser) หรือคอยล์ร้อน คือ อุปกรณ์ที่ใช้ระบายความร้อนให้กับสารทำความเย็นที่ระเหยกลายเป็นแก๊ส และเกิดการควบแน่นเป็นของเหลว คอยล์ร้อนมีทั้งชนิดที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ (Air-Cooled) และชนิดที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ (Water - Cooled)

คอยล์เย็น (Evaporator) คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการทำความเย็น โดยจะอาศัยความร้อนที่อยู่รอบคอยล์เย็น ทำให้สารทำความเย็นซึ่งเป็นของเหลวระเหยกลายเป็นแก๊สเกิดเป็นความเย็นขึ้น

อุปกรณ์ลดความดัน คือ อุปกรณ์ที่ควบคุมปริมาณสารทำความเย็นที่ไหลเข้าไปในคอยล์เย็น และช่วยลดความดันของสารทำความเย็นลง เช่น Thermal Expansion Value (TEV) และ Capillary Tube เป็นต้น

คอมเพลสเซอร์ (Compressor) ทำหน้าที่ดูดสารทำความเย็นในสภาพที่เป็นแก๊สเข้ามา และอัดให้เกิดความดันสูงซึ่งทำให้แก๊สมีความร้อนเพิ่มขึ้น คอมเพลสเซอร์ที่ใช้งานทั่วไปมีทั้งชนิดที่เป็นแบบลูกสูบ (Reciprocating Compressor) แบบโรตารี่ (Rotary Compressor) หรืออาจเป็นแบบหอยโข่ง (Centrifugal Compressor) ส่วนในเครื่องปรับอากาศขนาดใหญ่ใช้แบบสกรู (Screw Compressor)

เครื่องปรับอากาศซึ่งมีพื้นฐานการทำงานเหมือนกันกับเครื่องทำความเย็น เมื่อลูกสูบทำงานสารทำความเย็นในสภาพที่เป็นแก๊สจะถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบและถูกอัดจนความดัน และอุณหภูมิสูงขึ้น จากนั้นจะส่งมาที่ลิ้นทางจ่ายออกไปตามท่อจนถึงคอยล์ร้อน ซึ่งจะระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็นในสภาพที่เป็นแก๊ส แก๊สนี้เกิดการกลั่นตัวเป็นสารทำความเย็นเหลวในสภาพเดิม ทำงานหมุนเวียนต่อเนื่องกันไปเป็นวงจรเช่นนี้

การทำงานของเครื่องปรับอากาศที่ติดตั้งในห้องนั้น โดยสารทำความเย็นจะระเหยที่คอยล์เย็นซึ่งติดตั้งอยู่ภายในห้อง พัดลม ในเครื่องจะพัดผ่านคอยล์เย็นทำให้อากาศภายในห้องเย็นลง แก๊สที่เกิดจากสารทำความเย็นที่ระเหยแล้วจะถูกอัดโดยคอมเพลสเซอร์ที่ติดตั้งอยู่ภายนอกห้อง และกลั่นตัวเป็นของเหลวตามเดิม ไหลวนเป็นวัฏจักรการทำความเย็นอยู่เช่นนี้ ส่วนอากาศร้อนจะถูกขับออกไปทิ้งนอกห้อง ดังแสดงในรูป

                                 

เครื่องปรับอากาศทุกชนิดอาศัยหลักการทำงานเดียวกัน ชื่อเครื่องปรับอากาศแบบต่างๆ จะเป็นการเรียกตามลักษณะของผลิตภัณฑ์ และการใช้งาน เช่น เครื่องปรับอากาศแบบติดหน้าต่าง (Window Type) ผลิตมาเพื่อติดตั้งที่หน้าต่างได้ เครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน หรือแยกระบบ (Split Type System) ผลิตให้ส่วนของคอยล์ร้อน และคอยล์เย็นแยกออกจากกัน โดยให้ส่วนที่มีเสียงดัง (ซึ่งส่วนมากจะเกิดจากการทำงานของคอมเพลสเซอร์) และแผงระบายความร้อนอยู่นอกห้อง เป็นต้น

ระบบเครื่องปรับอากาศในอาคาร

เครื่องปรับอากาศใช้พลังงานไฟฟ้าค่อนข้างสูง การประหยัดพลังงานในการใช้เครื่องปรับอากาศจำเป็นจะต้องทราบถึงลักษณะการทำงานของเครื่องปรับอากาศแต่ละประเภท ซึ่งการเลือกประเภทและขนาดของเครื่องให้เหมาะสมกับห้อง ตลอดจนการติดตั้งการใช้งาน และการบำรุงรักษาที่ถูกวิธี จึงจะทำให้เกิดการประหยัดพลังงานอย่างได้ผล

ประเภทของเครื่องปรับอากาศ

แบบติดหน้าต่าง (Window Type) เป็นเครื่องปรับอากาศที่มีอุปกรณ์ต่างๆ ทั้งระบบระบายความร้อน หรือคอยล์ร้อน (Condensing Unit) และระบบทำความเย็น (Evaporating Unit) รวมอยู่ด้วย มีขนาดตั้งแต่ประมาณ 6,000 บีทียู/ชั่วโมง จนถึง 2.5 ตัน (1 ตัน ประมาณ 12,000 บีทียู/ชั่วโมง) ดังแสดงในรูป

                                   

เครื่องปรับอากาศแบบติดหน้าต่าง ง่ายต่อการเคลื่อนย้าย การซ่อม และการบำรุงรักษา การติดตั้งต้องให้ระบบระบายความร้อนอยู่ภายนอกอาคาร และระบบทำความเย็นอยู่ภายในห้อง นอกจากนี้ การที่คอมเพลสเซอร์ และพัดลมของระบบระบายความร้อนอยู่ติดกับช่องหน้าต่าง จึงทำให้เสียงดังจากการทำงานของเครื่องลอดเข้าไปในห้องได้มากกว่าเครื่องแบบแยกส่วน

แบบแยกส่วน หรือแบบแยกระบบ (Split Type System) เป็นเครื่องปรับอากาศที่แยกเอาระบบระบายความร้อน (Condensing Unit) ซึ่งประกอบด้วยคอมเพลสเซอร์ ตัวควบแน่น และพัดลมระบายความร้อน (Condensing Fan) ติดตั้งไว้ภายนอกอาคาร และนำระบบทำความเย็น (Evaporating Unit) ซึ่งประกอบด้วยตัวทำความเย็น และพัดลม ซึ่งบางที่เรียกว่า ระบบทำความเย็น (Cooling Unit หรือ Indoor Unit) หรือแฟนคอยล์ยูนิต ติดตั้งไว้ภายในตัวอาคาร

เครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนเป็นที่นิยมในปัจจุบัน เพราะไม่มีเสียงดังจากการทำงานของเครื่องเข้ามารบกวนในห้อง แต่มีข้อเสีย คือ เมื่อติดตั้งที่ใดแล้วจะเคลื่อนย้ายไม่สะดวก เพราะต้องเดินท่อ และบรรจุสารทำความเย็นใหม่ทุกครั้ง การติดตั้งก็ต้องเจาะผนัง เพื่อให้ท่อสารทำความเย็นผ่านจากภายนอกเข้ามาภายในห้องได้ ข้อเสีย อีกประการหนึ่งคือจะต้องหาที่ตั้งระบบระบายความร้อน (Condensing Unit) ภายนอกห้องอีกด้วย ดังแสดงในรูป

                        

เครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนที่ใช้ในปัจจุบันแบ่งได้ ดังนี้

       - เครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนมีส่วนของระบบทำความเย็นแบบตั้งพื้น เป็นแบบที่มีราคาถูกที่สุด ติดตั้งและดูแลบำรุงรักษาง่ายที่สุด แต่จะใช้พื้นที่ในการติดตั้งมาก จึงไม่เหมาะกับห้องที่มีพื้นที่จำกัด

       - เครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนมีส่วนของระบบทำความเย็นแบบแขวนใต้เพดาน มีราคาใกล้เคียงกับแบบตั้งพื้น บางยี่ห้อสามารถใช้ส่วนของระบบทำความเย็นเครื่องเดียวกันติดตั้ง ทั้งแบบตั้งพื้น หรือแบบแขวนใต้เพดานได้ การเลือกใช้ส่วนของระบบทำความเย็นแบบแขวนใต้เพดานต้องพิจารณาไม่ให้ส่วนของระบบทำความเย็นกีดขวางการใช้งานในห้อง จึงเหมาะสมกับห้องที่มีเพดานสูง

       - เครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนมีส่วนของระบบทำความเย็นติดที่ผนังห้อง และแบบที่มีส่วนของระบบทำความเย็นติดฝังในเพดาน เป็นแบบที่ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อย แต่เครื่องทั้งสองแบบนี้ติดตั้งค่อนข้างยาก ดูแลรักษายากและราคาก็แพงกว่าแบบอื่นๆ

               

เครื่องปรับอากาศที่ใช้ในอาคารแบบรวมศูนย์

โดยทั่วไปเครื่องปรับอากาศที่ใช้ในอาคารขนาดใหญ่จะเป็นเครื่องปรับอากาศแบบรวมศูนย์ที่เรียกว่า ชิลเลอร์ (Chiller) ซึ่งแบ่งเป็นระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ และมีระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ชิลเลอร์ อาศัยน้ำเป็นตัวนำพาความเย็นไปยังห้อง หรือจุดต่างๆ โดยน้ำเย็นจะไหลไปยังเครื่องทำลมเย็น (Air Handing Unit – AHU หรือ Fan Coil Unit - FCU) ที่ติดตั้งอยู่ในบริเวณที่ปรับอากาศ จากนั้นน้ำที่ไหลออกจากเครื่องทำลมเย็น จะถูกปั๊มเข้าไปในเครื่องทำน้ำเย็นขนาดใหญ่ ที่ติดตั้งอยู่ในห้องเครื่องและไหลเวียนกลับไปยังเครื่องทำลมเย็นอยู่เช่นนี้ สำหรับเครื่องทำน้ำเย็นนี้จะต้องมีการนำความร้อนจากระบบออกมาระบายทิ้งภายนอกอาคารด้วย ดังแสดงในรูป

                     

บริเวณที่ปรับอากาศจะมีแต่เครื่องทำลมเย็น ท่อน้ำ และท่อลม ที่จะต่อเข้ากับเครื่องทำลมเย็นเท่านั้น โดยน้ำเย็นที่มีอุณหภูมิประมาณ 6-8 ๐C ซึ่งจะไหลเข้าไปในเครื่องทำลมเย็นที่ประกอบด้วย แผงท่อน้ำเย็นที่มีน้ำเย็นไหลอยู่ภายในแผ่นกรองอากาศ โดยทั่วไปเป็นแผงใยอะลูมิเนียม พัดลม และมอเตอร์ไฟฟ้าที่ดูดอากาศจากบริเวณที่ปรับอากาศให้ไหลผ่านแผ่นกรอง และแผงท่อน้ำเย็น เมื่อไหลออกไปน้ำจะมีอุณหภูมิประมาณ 10-13 ๐C ข้อควรระวัง ความเสียหายอาจเกิดขึ้นได้ หากการประกอบเครื่อง และการเชื่อมต่อท่อไม่ได้มาตรฐาน ท่อน้ำอาจแตกทำให้น้ำรั่ว สร้างความเสียหายให้กับห้องที่ติดตั้งได้

การที่ระบบปรับอากาศจะทำงานได้เต็มประสิทธิภาพนั้น จะต้องอาศัยการระบายความร้อนที่ดี ซึ่งอุปกรณ์ที่ใช้ระบายความร้อนออกจากระบบปรับอากาศ ก็คือ หอระบายความร้อน (Cooling Tower) ดังนั้น ควรให้ความเอาใจใส่ในการดูแลรักษาหอระบายความร้อนให้สามารถระบายความร้อนได้เต็มประสิทธิภาพ

การอนุรักษ์พลังงานหอระบายความร้อน

การอนุรักษ์พลังงานในหอระบายความร้อนสามารถดำเนินการได้ ดังนี้

       - ติดตั้งให้ถูกต้อง เช่น ติดตั้งไว้บนหลังคา หรือบริเวณเปิดให้อากาศถ่ายเทได้สะดวก ซึ่งจะทำให้การระบายความร้อนของหอระบายความร้อนมีประสิทธิภาพสูง ระยะห่างระหว่างหอระบายความร้อนกับสิ่งก่อสร้างอื่นๆ หรือในกรณีที่ติดตั้งหอระบายความร้อนหลายตัว ต้องเว้นระยะห่างตามที่ผู้ผลิตกำหนด โดยหลีกเลี่ยงการติดตั้งหอระบายความร้อนใกล้กับบริเวณที่มีแก๊สจากสารเคมี ซึ่งความร้อนจากหม้อไอน้ำ ปล่องควันไอเสีย สายไฟแรงสูง หรือหม้อแปลงไฟฟ้า และที่สำคัญคือพื้นที่ติดตั้งหอระบายความร้อนต้องได้ระดับไม่เอียง

       - ตรวจเช็คทุกเดือน ทุกสัปดาห์ ทุกวัน เป็นประจำอย่างน้อยวันละ 2 ครั้ง เพื่อนำข้อมูลนี้มาเปรียบเทียบ โดยตรวจเช็คในขณะที่เครื่องกำลังทำงาน ดังตาราง

       - นำความร้อนจากระบบระบายความร้อนมาใช้ประโยชน์

การบำรุงรักษาหอระบายความร้อน

น้ำที่ใช้หมุนเวียนในระบบระบายความร้อนควรเป็นน้ำสะอาด ผ่านการกลั่นกรอง และปรับปรุงคุณภาพน้ำแล้ว ดังตาราง

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากน้ำที่ใช้ระบายความร้อนเป็นระบบเปิดจึงมีฝุ่นละออง สิ่งสกปรกและเกิดตะไคร่น้ำ รวมทั้งน้ำยาที่ระเหยออกไป จึงมีตะกอน และสารละลายตกค้างสะสมเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดการอุดตันในตัวควบแน่น (Condenser)

การแก้ไขปัญหาดังกล่าวทำได้โดยระบายน้ำทิ้ง และเติมน้ำใหม่ เพื่อลดการสะสมของสารละลายต่างๆ ซึ่งจะช่วยให้ประสิทธิภาพในการระบายความร้อนดีขึ้น ช่วยประหยัดพลังงาน และยืดอายุการใช้งานของคอยล์ร้อนด้วย

การระบายน้ำทิ้ง

การระบายน้ำทิ้งเพื่อลดความเข้มข้นของสารต่างๆ ที่หอระบายความร้อนทำได้ 3 วิธี คือ

       1. ระบายทิ้งที่ท่อน้ำล้น (Over Flow)

       2. ระบายทิ้งที่ท่อน้ำทิ้ง (Drain)

       3. ระบายทิ้งที่ท่อทางส่งปั๊มน้ำตัวควบแน่น (Condenser Water Pump)

หมายเหตุ

       - ควรเปลี่ยนน้ำหมุนเวียนระบายความร้อน และล้างอ่างหอระบายความร้อนอย่างน้อยเดือนละครั้ง

       - ถ้าน้ำที่ใช้หมุนเวียนมีคุณภาพดี และมีค่า Total Dissolve Solid น้อยกว่า 50 PPM ก็สามารถลดปริมาณน้ำทิ้งได้

ระบบทำความเย็นในโรงงานอุตสาหกรรม

ระบบทำความเย็น และระบบปรับอากาศในโรงงานอุตสาหกรรมใช้ระบบดูดซึม (Absorption) ซึ่งใช้พลังงานจากความร้อนเป็นส่วนใหญ่ สามารถใช้ความร้อนได้จากหลายแหล่ง เช่น ไอน้ำจากหม้อไอน้ำ น้ำร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นต้น นอกจากเป็นการประหยัดพลังงานแล้วยังช่วยรักษาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

หลักการเบื้องต้นของระบบทำความเย็นแบบดูดซึม

การทำงานของระบบทำความเย็น แบบดูดซึม (Absorption Systems) เริ่มต้นจากสารทำความเย็นซึ่งมีอุณหภูมิ 5 ๐C และมีความดัน 6 มิลลิเมตรปรอท ซึ่งจะถูกดูดซึมด้วยสารดูดซึมกลายเป็นของเหลวในตัวดูดซึมความร้อน (Absorber) จากนั้นจะถูกสูบโดยปั๊มเพื่อให้มีความดันสูงเป็น 75 มิลิเมตรปรอท และถูกส่งไปยังอุปกรณ์ให้ความร้อน (Generator) เพื่อรับความร้อนจากแหล่งกำเนิดความร้อนต่างๆ เช่น น้ำร้อน ไอน้ำ หรือไอความร้อนที่เหลือจากการเผาไหม้ที่อุณภูมิสูงประมาณ 100-200 ๐C ทำให้สารทำความเย็นแยกตัวออกจากสารดูดซึม ไอน้ำจะกลั่นตัวที่ชุดควบแน่น (Condenser) ที่อุณหภูมิประมาณ 40-50 ๐C และกลับสภาพเป็นของเหลวตามเดิม ส่วนสารดูดซึมที่เหลือจะถูกนำมาไว้ที่ตัวดูดซึมเพื่อใช้งานใหม่ความร้อนที่คายออกมาก็จะระบายออกไปสู่บรรยากาศ ดังแสดงในรูป

                             

อุปกรณ์ของระบบทำความเย็นแบบดูดซึม

ระบบทำความเย็นแบบดูดซึมประกอบด้วยอุปกรณ์หลัก 4 ส่วน ได้แก่

ตัวดูดซึมความร้อน (Absorber) คือ อุปกรณ์ดูดซึมความร้อน เป็นส่วนที่บรรจุสารทำความเย็น และตัวละลาย เช่น ในกรณีที่ใช้สารลิเธียมไบรไมด์ (LiBr) และน้ำนั้น น้ำจะเป็นสารทำความเย็น และลิเธียมไบรไมด์จะเป็นตัวละลาย

ตัวทำความเย็น (Evaporator) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ หรือส่วนที่ใช้แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างสารทำความเย็นกับน้ำของระบบ Chiller หรือน้ำเย็นที่จะนำไปใช้กับระบบปรับอากาศ

อุปกรณ์ให้ความร้อน (Generator) เป็นอุปกรณ์ หรือส่วนให้ความร้อนกับระบบในตัวดูดซึมความร้อน และสารละลายลิเธียมไบร์ไมด์ถูกสูบมารับความร้อน ทำให้น้ำระเหยกลายเป็นไอ โดยที่สารละลายลิเธียมไบร์ไมด์เข้มข้นขึ้นอีกครั้งแล้วส่งกลับไปยังตัวดูดซึมความร้อน

ตัวควบแน่น (Condenser) เป็นที่ที่ไอน้ำในอุปกรณ์ให้ความร้อนแล้วกลั่นตัวเป็นน้ำ เพื่อส่งกลับไปที่ตัวทำความเย็นใหม่

ระบบทำความเย็นแบบดูดซึมมีประสิทธิภาพต่ำกว่าระบบทำความเย็นแบบอัดสารทำความเย็น แต่พลังงานความร้อนที่ใช้ในอุปกรณ์ให้ความร้อนสามารถนำมาจากแหล่งความร้อน ซึ่งเป็นการอนุรักษ์พลังงานอีกวิธีหนึ่ง โดยพลังงานความร้อนดังกล่าวอาจมาจาก

       -  หม้อไอน้ำในโรงงานอุตสาหกรรม ยังมีปริมาณไอน้ำเหลือจากการใช้ในกระบวนการผลิตเพียงพอที่จะนำมาใช้

       -  หม้อไอน้ำที่ติดตั้งเพื่อใช้กับระบบทำความเย็นโดยเฉพาะ

       -  การนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่ (Water Heat Recover) จากก๊าซที่ปล่อยทิ้งจากระบบของเครื่องยนต์ ซึ่งก๊าซ หรือกังหันก๊าซ (Gas Engines or Gas Turbines) มักจะใช้ในโรงงานไฟฟ้า สามารถทำในรูปของโรงงานอุตสาหกรรมที่ติดตั้งระบบผลิตความร้อน และไฟฟ้าร่วม (Cogeneration) ได้

       -  ไอน้ำความดันต่ำจากการปล่อยทิ้งของกังหันไอน้ำ (Stream Turbines)

       -  น้ำร้อนจากการใช้พลังงานแสงอาทิตย์

ระบบกักเก็บความเย็นด้วยน้ำแข็ง (Ice Storage)

ระบบกักเก็บความเย็นด้วยน้ำแข็ง  คือ อุปกรณ์ที่ใช้เก็บความเย็นไว้ชั่วคราวในรูปของน้ำแข็งเพื่อนำมาใช้ภายหลัง จึงสามารถทำความเย็นทดแทนในช่วงที่อัตราค่าไฟแพงได้ น้ำแข็งเป็นสารที่มีค่าความร้อนแฝงในการละลายค่อนข้างสูง คือ 144 บีทียู/ปอนด์ ทำให้ใช้ปริมาตรในการเก็บน้อยกว่าการกักเก็บในรูปน้ำเย็นมากกว่า และต้นทุนต่ำกว่าด้วย

ปัจจุบันการชำระค่าไฟฟ้ามีการจำแนกประเภทผู้ใช้ต่างๆ ตามประเภท และปริมาณการใช้ไฟฟ้า โดยคิดราคาแตกต่างกันออกไป เช่น การคิดค่าไฟฟ้าตามช่วงเวลาของค่าความต้องการพลังงานไฟฟ้า (TOD Tariff) ทำให้มีความพยายามที่จะหลีกเลี่ยงการใช้ไฟฟ้าช่วงที่ราคาสูง แต่ในระบบทำความเย็นใช้ความเย็นตลอดเวลา เช่น อุตสาหกรรมอาหารแช่แข็ง ก็ใช้ระบบกักเก็บความเย็นด้วยน้ำแข็งแทน โดยผลิตความเย็นนำไปเก็บไว้ในช่วงค่าไฟฟ้าถูก และผลิตให้เพียงพอเพื่อนำมาใช้ในช่วงที่ค่าไฟฟ้าแพงจะช่วยประหยัดค่าไฟลงได้

                                      

ระบบกักเก็บความเย็นด้วยน้ำแข็งแบบต่างๆ ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่

       -  ระบบน้ำแข็งเกาะติดท่อ (Ice On - Coil)

       -  ระบบถังน้ำแข็ง (Ice tank)

       -  ระบบน้ำน้ำแข็งในภาชนะ (Ice Container)

       -  ระบบเก็นบน้ำแข็ง (Ice Harvester)

เหตุผลที่พัฒนาระบบกักเก็บความเย็นด้วยน้ำแข็งมาใช้ในอุตสาหกรรม และในอาคาร เนื่องมาจากความต้องการลดค่าใช้จ่ายด้านการใช้ไฟฟ้า และค่าความต้องการกำลังไฟฟ้าสูงสุด (Peak Demand)

การติดตั้ง

การติดตั้งระบบปรับอากาศให้เกิดการประหยัดพลังงาน เป็นการติดตั้งที่มุ่งขจัดการสูญเสียพลังงานในการใช้ระบบปรับอากาศ ข้อแนะนำมีดังนี้

       1. ติดตั้งระบบปรับอากาศตามการออกแบบที่มีการประหยัดพลังงานแล้ว แต่ถ้าเห็นว่ามีส่วนใดสามารถปรับปรุงให้ประหยัดพลังงานได้อีก ก็ให้พิจารณาโดยละเอียดก่อนดำเนินการแก้ไข

       2. ติดตั้งท่อลม ท่อน้ำ ให้เป็นแนวตรงมากที่สุด เพื่อลดความเสียดทานในท่อ และยังช่วยลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งอีกด้วย

       3. ควรตรวจรอยรั่วของระบบโดยเฉพาะตามรอยต่อต่างๆ เพื่อลดการสูญเสียความสามารถในการทำความเย็นของระบบ และสารทำความเย็น

       4. อย่าให้มีสิ่งกีดขวางที่ท่อลม เพื่อลดการต้านทานการไหลของลมให้น้อยที่สุด

       5. ติดตั้งแผ่นปรับลมที่สามารถปิดลมได้ดี จะช่วยลดการสูญเสียลมเย็นไปยังที่ที่ไม่ต้องการจ่ายลมได้

       6. ใช้วาล์วที่มีความต้านทานการไหลต่ำ อาทิ วาล์วผีเสื้อ เพื่อลดความต้านทานในระบบจ่าย และส่งน้ำในระบบการทำความเย็นขนาดใหญ่ เช่น Chiller

       7. ติดตั้งวาล์วระบายอากาศอัตโนมัติในระบบท่อน้ำเย็น และท่อน้ำระบายความร้อนของ คอนเดนเซอร์ เพื่อให้การไหลวนสะดวก การถ่ายเทความร้อนก็ทำได้ดี

       8. ติดตั้งเทอร์โมสแตทในตำแหน่งที่เหมาะสม ไม่ให้ตัวรับสัมผัส (Sensing Element) อยู่ในตำแน่งที่จะทำงานผิดพลาดได้ เช่น ในที่มีแสงแดดส่องกระทบ ใกล้โคมไฟ หรือใกล้ประตู ซึ่งจะมีผลให้การปรับอากาศทั้งระบบทำงานมากเกินความจำเป็น

       9. ทดสอบ และปรับปรุงระบบปรับอากาศทั้งระบบ ให้ทำงานตามที่ได้ออกแบบไว้

การบำรุงรักษา

ถึงแม้จะออกแบบ และติดตั้งระบบปรับอากาศให้เกิดการประหยัดพลังงาน แต่ถ้าการใช้และบำรุงรักษาไม่ถูกต้องแล้ว การประหยัดพลังงานจะไม่เกิดขึ้นเลย ฉะนั้นเมื่อติดตั้งระบบปรับอากาศเรียบร้อยแล้ว วิศวกรผู้ออกแบบ วิศวกรผู้เชี่ยวชาญ ด้านการประหยัดพลังงาน และวิศวกรผู้ติดตั้งระบบปรับอากาศ ควรทำคู่มือการใช้ และการบำรุงรักษาระบบปรับอากาศ เพื่อให้เจ้าของกิจการ และหัวหน้าช่างควบคุม นำไปใช้ฝึกฝนอบรมช่างที่ควบคุมการใช้ และการบำรุงรักษาระบบปรับอากาศให้สามารถปฏิบัติได้อย่างถูกต้อง จึงจะเกิดการประหยัดพลังงานตามที่ตั้งเป้าหมายไว้

ข้อแนะนำในการใช้และการบำรุงรักษาระบบปรับอากาศเพื่อให้ประหยักพลังงาน มีดังนี้

       1. ทดสอบการทำงาน และการบำรุงรักษาระบบปรับอากาศทุกๆ ปี เพื่อให้ระบบปรับอากาศสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพอยู่ตลอดเวลา

       2. เดินเครื่องทำความเย็น เครื่องส่งลมเย็น ปั๊มน้ำ หอระบายความร้อน ให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีภาระการทำความเย็นที่ต้องการ ในกรณีที่ใช้เครื่องทำความเย็น ปั๊มน้ำ และหอระบายความร้อนหลายชุด ก็ให้เดินเครื่องพอดีกับภาระความเย็น เมื่อได้ความเย็นระดับที่ต้องการแล้วให้หยุดเครื่องให้เหลือเฉพาะที่จำเป็นเท่านั้น

       3. ปรับตั้งการทำงานของเครื่องทำความเย็น โดยให้น้ำเย็นมีอุณหภูมิสูง และน้ำหล่อเย็นมีอุณหภูมิต่ำ โดยเฉพาะเมื่อความร้อนจากภายนอกที่เข้าไปในอาคารน้อยลง เช่น ในช่วงที่มีอากาศเย็น เป็นต้น ในการปรับตั้งนี้ต้องให้ค่าการทำความเย็นที่ต้องการพอดีกับสมมรรถนะของเครื่อง

       4. ตั้งเทอร์โมสแตท ให้ควบคุมภาวะอากาศที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส

       5. ปิดม่านกั้นการแผ่รังสีของแสงแดดที่จะผ่านกระจกเข้าไปในอาคาร เช่น ที่ด้านทิศตะวันออกในช่วงเวลาเช้าและทิศตะวันตกในช่วงบ่าย

       6. ปิดไฟฟ้าแสงสว่าง และเครื่องใช้ต่างๆ เมื่อไม่ใช้งาน เพื่อลดภาระความร้อนให้น้อยลง

       7. ควบคุมความต้องการกำลังไฟฟ้าสูงสุด (Peak Demand) โดยการลดความต้องการกำลังไฟฟ้าลง ด้วยการตั้งโปรแกรมการเดินเครื่องและหยุดเครื่องให้ความต้องการกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยใกล้เคียงกัน การเดินเครื่องทำความเย็นเพื่อสะสมความเย็นไว้ล่วงหน้า และสูบน้ำไปเก็บไว้ในช่วงที่มีความต้องการกำลังไฟฟ้าต่ำ จะช่วยลดค่าความต้องการกำลังไฟฟ้าสูงสุดลงได้

       8. ควบคุมคุณภาพของน้ำเย็น โดยเฉพาะของน้ำหล่อเย็น ให้เป็นน้ำสะอาดปราศจากความกระด้าง เพื่อให้ผิวท่อน้ำสะอาดอยู่ตลอดเวลา เพราะจะช่วยให้การถ่ายเทความร้อนได้ดี และมีความเสียดทานน้อย

       9. หมั่นล้างท่อน้ำ และแผงกรองอากาศให้สะอาดอยู่เสมอ เพื่อให้สามารถถ่ายเทความร้อนได้ดี

       10. หมั่นล้างผิวท่อทำความเย็นให้สะอาดอยู่เสมอ เพื่อให้อากาศไหลผ่านได้สะดวก และการถ่ายเทความร้อนดีขึ้น

       11. หมั่นตรวจเช็คการทำงานของวาล์วระบายอากาศ เพื่อให้สามารถไล่อากาศภายในระบบท่อน้ำได้ดี

       12. หมั่นตรวจ และซ่อมแซมท่อลมที่ชำรุด เพื่อแก้ไขไม่ให้มีลมรั่ว

       13. หมั่นตรวจเช็คปรับสายพาน อัดจาระบีเครื่องจักรต่างๆ เพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพอยู่เสมอ

       14. ตรวจเช็คสภาพของฉนวนหุ้มเครื่องทำความเย็น เครื่องส่งลมเย็น ท่อลม และท่อน้ำ หากมีการชำรุด หรือเสื่อมสภาพให้รีบแก้ไข เพื่อให้ความร้อนจากภายนอกเข้าไปในระบบน้อยลง

การประหยัดพลังงาน

การอนุรักษ์พลังงานในระบบปรับอากาศขนาดใหญ่สามารถแยกวิธีการได้เป็น 2 ส่วน คือ

การใช้งานอุปกรณ์ในระบบปรับอากาศอย่างมีประสิทธิภาพ

อุปกรณ์ต่างๆ ของระบบปรับอากาศที่ติดตั้งในอาคาร ถ้าหากมีการใช้อย่างเหมาะสม และคำนึงถึงการประหยัดพลังงานแล้ว ยังสามารถลดการใช้ไฟฟ้าลงได้ โดยที่เจ้าของโรงงานและอาคารไม่ต้องอาศัยเครื่องมือ หรือความรู้พิเศษ และไม่ต้องลงทุนเพิ่มเติม โดยมีวิธีการดังต่อไปนี้

       -  ควบคุมอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นที่เข้าเครื่องทำน้ำเย็นให้มีอุณหภูมิต่ำที่สุด สำหรับอาคารที่ติดตั้งระบบปรับอากาศประเภทเครื่องทำน้ำเย็นชนิดระบายความร้อนด้วยน้ำ (Water Cooled Water Chiller) การควบคุมอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นที่เข้าเครื่องทำน้ำเย็น จะทำให้เครื่องทำน้ำเย็นนั้นใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยลง ขณะที่ความสามารถในการทำความเย็นยังคงเดิมอยู่ ดังรายละเอียดในตาราง

                           

       -  จัดระบบให้เครื่องปรับอากาศทำงานเป็นช่วงๆ สลับกัน และควรปิดเครื่องปรับอากาศเมื่อไม่ใช้งาน

       -  ตั้งค่าเทอร์โมสแตทควบคุมอุณหภูมิที่ 25-26 องศาเซลเซียส

       -  เลือกขนาดเครื่องปรับอากาศให้เหมาะสมกับพื้นที่ใช้งาน

       -  ดูแลบำรุงรักษาอุปกรณ์ในระบบปรับอากาศอย่างสม่ำเสมอ เช่น การทำความสะอาดแผ่นกรองอากาศที่อยู่ด้านหน้ากากของเครื่อง ด้วยการล้างทำความสะอาดอย่างน้อยเดือนละครั้ง การทำความสะอาดเครื่องปรับอากาศครั้งใหญ่ควรถอดออกมาล้างปีละครั้ง รวมทั้งแผ่นระบายความร้อนด้านหลังเครื่องด้วย

การบำรุงรักษาอุปกรณ์ในระบบปรับอากาศ

การประหยัดไฟฟ้าในระบบปรับอากาศจะไม่ประสบความสำเร็จได้ ถ้าปราศจากการติดตามการใช้งานจริง มีข้อแนะนำเกี่ยวกับการบำรุงรักษาอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบปรับอากาศ ดังนี้

       -  ควรทดลอง และปรับแต่งระบบอย่างสมบูรณ์เป็นครั้งคราวตามกำหนดเวลา ตลอดอายุการใช้งานของระบบ การปรับแต่งในครั้งแรกเพียงครั้งเดียว ทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลงเรื่อยๆ

       -  ตั้งเทอร์โมสแตทให้ควบคุมอุญหภูมิที่พอเหมาะกับความสบาย ไม่ควรตั้งไว้ต่ำเกินไป และหมั่นตรวจสอบการทำงานของเทอร์โมสแตทว่าเป็นปกติหรือไม่

       -  ควรทำความสะอาดแผงกรองอากาศ และขดลวดทำความเย็น (Cooling Coil) ของเครื่องส่งลมเย็นเป็นประจำ ถ้ามีความสปรกพื้นผิวรับความร้อนจะถ่ายเทความร้อนได้ไม่ดี ทำให้น้ำเย็นที่ไหลกลับไปยังเครื่องทำน้ำเย็นมีอุณหภูมิต่ำ เป็นผลให้ประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นต่ำด้วย

       -  ทำความสะอาดตัวระบายความร้อนเป็นประจำ เช่น

              - ตรวจสอบอย่าให้มีวัสดุปิดขวางท่อลมที่ใช้ในการระบายความร้อน

              - ตรวจสอบอย่าให้ผิวด้านในของตัวควบแน่นมีตะกรัน และสิ่งสกปรก

       -  ทำความสะอาดหอระบายความร้อน เพื่อให้ผิวระบายความร้อนสะอาด รวมทั้งทำความสะอาดหัวกระจายน้ำตามกำหนด

       -  บำบัดคุณภาพน้ำในระบบน้ำหล่อเย็น เพราะความสกปรกจะลดความสามารถในการถ่ายเทความร้อน

       -  อัดจาระบีหล่อลื่นพัดลมทุกตัว หรือหยอดน้ำมันสม่ำเสมอตามระยะเวลา

       -  ตรวจความตึงของสายพานพัดลมให้พอเหมาะ

       -  ตรวจสอบการรั่วของท่อน้ำเย็น และซ่อมแซมฉนวนท่อน้ำ รวมทั้งแก้ไขการรั่วของน้ำเย็นที่อุปกรณ์ต่างๆ ปั๊มน้ำแบบหอยโข่งที่ใช้ Packing Seal ต้องให้มีน้ำซึมบ้าง แต่ไม่ควรรั่วมากเกินไป

       -  ตรวจสอบการรั่วของท่อลม รวมถึงการซ่อมแซมฉนวนท่อลมที่ฉีกขาด

       -  ตรวจสอบรอยรั่วตามหน้าต่าง และประตูของอาคารซึ่งทำให้อากาศร้อนภายนอกเข้าสู่อาคารได้

บทสรุป

หลักการประหยัดพลังงานในระบบทำความเย็น และปรับอากาศ คือ การใช้งานเท่าที่จำเป็น และป้องกันความร้อนที่จะแพร่เข้าไปภายในอาคาร ตลอดจนการใช้เครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูง และเหมาะสมกับงาน รวมทั้งต้องมีความรู้ในการใช้งาน และการควบคุมดูแลเครื่องให้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังมีแนวความคิดในเรื่องการประหยัดพลังงาน เช่น การนำพลังงานที่ทิ้งกลับมาใช้ใหม่ หรือจัดสภาพแวดล้อมที่เอื้อประโยชน์ต่อการทำงานของเครื่องจักร และอุปกรณ์อื่นๆ ในโรงงาน และอาคาร เพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงานมากที่สุด ที่สำคัญก็คือ ควรให้ความสนใจติดตามเทคโนโลยีใหม่ๆ อยู่เสมอ และส่งเสริมให้ทุกคนในองค์กรมีจิตสำนึก และช่วยกันประหยัดพลังงาน