ตอนที่ 4 บทที่ 2 หลักการ การอนุ ... ·...

ตอนท 4 บทท 2 หลกการ/การอนรกษพลงงานในระบบทาความเยนและปรบอากาศ ตาราฝกอบรมผรบผดชอบดานพลงงาน(ผชพ) ดานความรอน

2-1

บทท 2 หลกการ/การอนรกษพลงงานในระบบทาความเยนและปรบอากาศ

(Principle of Refrigeration and A/C systems, and guidelines for energy conservation) ความสาคญของเนอหาวชา (Overview)

ในบทนจะกลาวถงทงระบบทาความเยนและปรบอากาศ ซงระบบการทาความเยนจะถกนามาใชงานในภาคอตสาหกรรมเปนสวนใหญ เชนอตสาหกรรมการแปรรปผลตผลทางการเกษตร ประมง อาหารทะเลแชแขง โดยมการใชพลงงานคอนขางมาก ในรปแบบหองแชแขงและหองเยนสาหรบเกบสนคา สวนระบบปรบอากาศ จะมใชงานมากในอาคารตางๆ โรงแรม และบางโรงงานอตสาหกรรมกมใชงานมากเชน หองทางานตางๆ เพอความสะดวกสบายเปนหลก วตถประสงค (Objective)

1. อธบายระบบและหลกการเบองตนทเกยวของกบระบบทาความเยนและระบบปรบอากาศ 2. อธบายวธการตรวจวดและวเคราะหประสทธภาพในระบบทาความเยนและปรบอากาศ 3. อธบายมาตรการอนรกษพลงงานในระบบทาความเยนและระบบปรบอากาศ

บทนา (Introduction)

คมอเลมน ไดกลาวถงประเภทของระบบ หลกการทางาน ชนด วธตรวจวด และมาตรการในการอนรกษพลงงาน ของระบบปรบอากาศ และระบบทาความเยน โดยมวตถประสงคเพอใหเปนแนวทางสาหรบผใชงาน และผปฏบตงานดานระบบทาความเยน และระบบปรบอากาศใหสามารถนาไปใชในการปฏบตใหมประสทธภาพสงสด


2-2

2.1 ระบบทาความเยน หลกการทางานของระบบทาความเยน การทาความเยนคอการลดและรกษาระดบอณหภมของเนอทวางหรอของเทหะวตถตาง ๆ ใหตากวาปกต

เชน การทาความเยนในตเยน ตนาเยน ตแช หองเยน โรงนาแขง เปนตน การเกดความเยน

การเกดความเยนในเครองทาความเยนรวมทงเครองปรบอากาศทมใชอยทวไป ไมวาจะเปนตเยน ตแช เครองปรบอากาศรถยนต เครองปรบอากาศในบาน เครองปรบอากาศในอาคาร หรอการทาความเยนในโรงงานอตสาหกรรมทวไป จะมหลกการเบองตนในการทาใหเกดความเยนเหมอนกนคอ การทาใหสารซงเปนตวกลางในการทาความเยน (refrigerant) เปลยนสภานะ เพราะขณะเปลยนสถานะ สารทกชนดตองการความรอนแฝงเขามาชวยเสมอ ดงนนถาเราทาใหสารนเปลยนสถานะจากของเหลวเปนไอ จะดดความรอนจากบรเวณใกลเคยง ซงจะทาใหบรเวณนนมอณหภมลดลง จงเกดความเยนขน

ในปจจบนเราอาศยระบบทาความเยนมาใชในงานดานตาง ๆ มากมายไดแก 1. การผลตอาหาร (food processing) เชน การผลตนม ไอศกรม ซงตองอาศยการทาความเยนในการ

ทาพาสเจอรไรส (pasteurization) ดวยการใหความรอนแกนมทอณหภมประมาณ 70 – 80 °C หลงจากนนนามา

ทาใหเยนลงอยางรวดเรว และเกบไวทอณหภม 2 -3 °C เพอรกษาคณภาพของนมกอนสงไปจาหนาย การผลต

ไอศกรม กจะตองผานการพาสเจอรไรส และนาไปผานการแชแขงทอณหภมประมาณ – 20 ถง – 28 °C การผลตไวนและเบยร ในกระบวนการหมก (fermentation) กระบวนการบม (mellowing) จาเปนตองทาภายใตอณหภม

ตาประมาณ 5 - 15 °C เปนตน 2. การเกบรกษาอาหาร (food storage) ในการเกบรกษาหรอถนอมอาหาร เชน ผก ผลไม เนอสตว ใหม

อายในการเกบรกษานานขนเพอการบรโภคหรอเพอการจาหนาย สามารถทาไดโดยการลดอณหภมใหตาลง ซงเปนการลดการแพรขยายของแบคทเรยตาง ๆ ซงเปนสาเหตใหอาหารเนา เชนการเกบรกษาผก ผลไม หรอเนอสตวไวในสภาพอาหารสด (fresh food) จะตองเกบไวทอณหภมตา แตตองสงกวาจดเยอกแขง (freezing point) ซงจะมชวงเวลาในการเกบรกษาสนกวาการเกบรกษาในสภาพอาหารแชแขง (freezing food) ซงตองนาผก ผลไม หรอเนอสตวมาทาการแชแขงและเกบรกษาไวในหองเยนทมอณหภมตากวาจดเยอกแขง

3. การผลตในงานอตสาหกรรม (industrial process) งานอตสาหกรรมหลายประเภททตองอาศยการทาความเยนชวยในกระบวนการผลต เชนอตสาหกรรมเคม ปโตรเคม โรงกลนนามน โรงแยกกาซ โรงงานผลตสบ

4. การทาความเยนเพอการขนสง (transportation refrigeration) เชน หองเยนทใชในเรอประมง หองเยนทใชในเรอเดนทะเล ซงใชขนสงอาหารแชแขงไปจาหนายในตางประเทศ หรอรถหองเยนทใชขนสงผลตภณฑอาหารแชแขงระหวางโรงงานผลตไปยงจงหวดทอยหางไกล ซงทงหมดจะทางานโดยอาศยหลกการของระบบทาความเยน

5. การปรบอากาศ (air condition) เปนสาขางานหนงซงอาศยการทาความเยนมาประยกตใชมากทสด โดยจะทางานรวมกบระบบควบคมความชน การกรองอากาศ การทาใหอากาศหมนเวยน การระบายอากาศ เพอความสขสบายของคน เชนทใชในเครองปรบอากาศทวไป หรองานปรบอากาศทใชในกระบวนการผลตตาง ๆ ในโรงงานอตสาหกรรม เชน โรงงานทอผา โรงพมพ โรงงานผลตกระดาษ โรงงานผลตยา เปนตน


2-3

ขนาดของเครองทาความเยน จะบอกเปน Btu/h (หนวยองกฤษ), kcal/h (หนวยเมตรก), kW (หนวย SI) หรอบอกขนาดเปนตน โดย 1 ตนความเยนมคา 12,000 Btu/h ซงมทมาจากคาจากดความคอ 1 RT (ton of

refrigeration)=heat required to melt 1 U.S. ton of ice (2000 lb) at 0 °C per 24 h. ซงมความหมายคอ 1 ตนความ-

เยน เปนความเยนทไดจากการเสยความรอนไปใชในการหลอมละลายนาแขงหนก 1 ตน ทอณหภม 0 °C หมดในเวลา 24 ชวโมง

2.1.1 ระบบการทาความเยน ระบบการทาความเยนมดวยกนมากมายหลายแบบ บางแบบใชงานแลวใหประสทธภาพในการทาความเยน

สงกจะถกพฒนาและปรบปรงใหดขนเรอย ๆ บางระบบถาใชงานแลวประสทธภาพในการทาความเยนตากจะถกเลกใชไป ในทนจะกลาวถงระบบการทาความเยนและหลกการทางานของระบบทาความเยนดงน

1. ระบบทาความเยนโดยการทาใหสารทาความเยนระเหย 2. ระบบคอมเพรสเซอรอดไอ 3. การทาความเยนโดยใชนาแขง 4. การทาความเยนโดยใชนาแขงแหง 5. การทาความเยนโดยใชการระเหยของนา 6. การทาความเยนโดยใชเทอรโมอเลกทรก 7. การทาความเยนระบบสตรมเจต 8. วงจรการทาความเยนแบบแอบซอรปชน

ระบบทาความเยนโดยการทาใหสารทาความเยนระเหย

การทาความเยนดวยระบบททาใหสารทาความเยนระเหย (expendable refrigerant cooling system) เปนแบบทใชไดดกบรถบรรทกเพอการขนสงอาหารทตองการควบคมอณหภมใหตาอยเสมอ หลกการทางานของระบบทาความเยนแบบนงายมาก เพยงแตปลอยใหสารทาความเยนเหลวระเหยตวเปนไอภายในบรเวณหรอเนอททตองการทาความเยน ซงบรเวณเหลานตองมฉนวนกนความรอนหมโดยรอบ ดงทไดเคยทราบมาแลววา ขณะทสารเปลยนสถานะจะตองการความรอนแฝงทาใหอณหภมในบรเวณนลดตาลง สารทาความเยนทใชเปนตวกลางในการทาความเยนในทนจะใชไนโตรเจนเหลว (liquid nitrogen) ซงเกบในถงภายใตความดนประมาณ 14.6 kg/cm2 เมอปลอยใหไหลผานวาลวควบคม (liquid control valve) กจะลดความดนของไนโตรเจนเหลวลง แลวเขาตามทอไปยงหวฉด ซงจะฉดไนโตรเจนเหลวใหเปนฝอย เขาไปยงบรเวณหรอเนอททตองการทาความเยนโดยตรง ไนโตรเจนจะระเหยตวดดรบปรมาณความรอน ทาใหบรเวณนมอณหภมลดตาลง


2-4

หลกการทางานของระบบทาความเยนแบบคอมเพรสเซอรอดไอ ระบบอดไอเปนระบบททาใหเกดความเยนขนไดโดยอาศยการทางานของอปกรณตางๆ รวมกนดงรปท

2.1 โดยอปกรณแตละตวมหนาทดงน 1. คอมเพรสเซอร (compressor) ทาหนาทดดนายาในสภาพทเปนไอจากเครองระเหย และอดใหมความ

ดนสงขนจนสามารถสงไปควบแนนไดทคอนเดนเซอร 2. คอนเดนเซอร (condenser) ทาหนาทระบายความรอนออกจากนายาเพอควบแนนเปนของเหลวและ

สงเขารซฟเวอร 3. รซฟเวอร (receiver) ทาหนาทสะสมของเหลวทออกจากคอนเดนเซอรเพอจายใหกบเครองระเหยได

ตลอดเวลาในการทางาน 4. ลนลดความดน (expansion valve หรอ refrigerant control) ทาหนาทลดความดนของนายาทออกจาก

คอนเดนเซอร เพอจายใหกบเครองระเหย 5. เครองระเหย (evaporator) ทาหนาทดดความรอนออกจากบรเวณรอบ ๆ เพอทาใหนายาเปลยน

สถานะเปนไอและทาใหบรเวณใกลเคยงเยนขน

รปท 2.1 วงจรการทางานของระบบทาความเยนแบบอดไอ การทางานของวงจรการทาความเยนแบบอดไอ อาศยสารทาความเยน (Refrigerant) ซงม หลายชนด

แตทกชนดจะตองมคณสมบตเบองตนเหมอนกนคอ สามารถเปลยนสถานะไดงาย เชน ทนยมใชกนทวไปคอ

R-12, R-22 หรอ R-134a ซงเปลยนสถานะจากของเหลวเปนไอไดทอณหภม -21.6 °F (-29.8 °C), -41.4°F

(-40.8°C) และ-15.1 °F (-26.2°C) ตามลาดบ ภายใตความดนบรรยากาศ

compressor

evaporator

condenser

Expansion valve

accumulator


2-5

การทางานเรมทคอมเพรสเซอรจะดดนายาในสภาพทเปนไอจากเครองระเหยเขาทางดานดด (Suction) ของคอมเพรสเซอร และอดออกใหมความดนสงขนและสงออกทางดานสง (discharge) ของคอมเพรสเซอร เขาคอนเดนเซอร

นายาภายใตอณหภมและความดนสงน เมอผานคอนเดนเซอรจะถกระบายความรอนออกจนถงจดควบแนน นายาจะเปลยนสถานะจากไอไปเปนของเหลวตกลงดานลางของคอนเดนเซอรและถกสงไปเขา รซฟเวอร

นายาในสภาพทเปนของเหลวในรซฟเวอรจะถกสงผานลนลดความดนทาใหนายาเกดการขยายตว ความดนจะลดลงจนนายาไมสามารถคงสภาพเดม (ของเหลว) จงเปลยนเปนไอ

การเปลยนสถานะของนายาจากของเหลวเปนไอขณะออกจากลนลดความดนและตลอดชวงทผานเครองระเหยน จะทาใหเกดความเยนขนเนองจากของเหลวจะดดความรอนออกจากบรเวณรอบ ๆ ไปใชเปนความรอนแฝงในการเปลยนสถานะ ทาใหบรเวณรอบ ๆ เครองระเหยเกดความเยนขน

เมอนายาผานเครองระเหยจะเปลยนสถานะเปนไอหมดและถกคอมเพรสเซอรดดและอดใหมความดนสงขน หมนเวยนเชนนตลอดไปโดยนายาจะไมสญหาย จงไมจาเปนตองเตมนายาเพมเขาไปในระบบอก ถาไมมจดทนายารวออกมา

หลกการทางานของระบบทาความเยนแบบใชนาแขง การทาความเยนโดยใชนาแขงอาศยหลกการทวาขณะทนาแขงหลอมละลายกลายเปนนา จะดดความ

รอนจากอากาศรอบ ๆ ทาใหอากาศเยนลงและมความหนาแนนสงขน จงไหลลงสตอนลางของตเยนไปดดรบปรมาณความรอนจากอาหารหรอของทแชภายในตเยนอกทหนง อากาศเยนเมอดดรบปรมาณความรอนจากอาหารหรอของทแชภายในตเยนแลวจะมอณหภมสงขนและเบาจงลอยตวสงขนแลวไปผานโดยรอบของนาแขงทาใหนาแขงหลอมละลาย เมอนาแขงหลอมละลายหมดกจะหยดการทาความเยน

หลกการทางานของระบบทาความเยนแบบใชนาแขงแหง ในการทาความเยนโดยใชนาแขงแหง (dry ice refrigeration) นน จะใชนาแขงแหงซงทาจาก

คารบอนไดออกไซคทอยในสถานะของแขงซงถกอดขนมาใหมรปรางแตกตางกนไป นาแขงแหงจะเปลยนสถานะจากของแขงกลายเปนแกส ซงเรยกวาการระเหด ทความดนบรรยากาศ โดยนาแขงแหงจะมอณหภมตาถง

– 78.33 °C และดดซบความรอนและรกษาอณหภมของผลตภณฑ เชน ไอศกรม ใหคงคณภาพขณะทาการขนสง หลกการทางานของระบบทาความเยนแบบใชการระเหยตวของนา

ขณะทของเหลวระเหยตวเปลยนสถานะกลายเปนไอจะดดรบความรอนแฝง จากหลกการดงกลาวจงนามาสการออกแบบการระบายความรอนออกจากคอนเดนเซอรของเครองปรบอากาศ ซงเรยกวาเปน คอนเดนเซอรแบบอวาพอเรตป (evaporative condenser) คอนเดนเซอรแบบนอาศยทงการระเหยตวของนาและอากาศชวยกนในการระบายความรอนออกจากคอนเดนเซอรโดยการฉดพนนาใหเปนฝอยผานลงบนคอนเดนเซอร ในขณะเดยวกนกใชพดลมชวยเปาระบายความรอน ละอองนาทกระทบกบคอนเดนเซอรบางสวนจะระเหยดดความรอน ชวยใหการระบายความรอนออกจากคอนเดนเซอรมผลดขน


2-6

รปท 2.2 คอนเดนเซอรแบบอวาพอเรตป

หลกการทางานของระบบทาความเยนแบบใชเทอรโมอเลกทรก

การถายเทพลงงานความรอนจากทหนงไปสอกทหนงโดยใชอ เลกตรอน เปนหลกการของ เทอรโมอเลกตรก โดยนาเอาวตถกงตวนา(semi-conductor) สองชนดมาตรงปลายตดกน แลวตอเขากบวงจรไฟฟากระแสตรง ในทนสมมตใหเปน P และ N เนองจากวตถกงตวนาทงสองชนดมคาระดบพลงงาน ไมเทากน เมอถกผานดวยกระแสไฟฟากระแสตรงแลวจะทาใหปลายทตรงตดกนเยนและปลายทเหลอจะรอน สงผลใหภายในบรเวณทตองการทาความเยนมการดดรบความเยนและคายความรอนออกมาภายนอก

รปท 2.3 หลกการของระบบทาความเยนแบบใชเทอรโมอเลกทรก


2-7

หลกการทางานของระบบทาความเยนแบบสตมเจต การทาความเยนในระบบสตรมเจต (steam jet refrigeration) ใชนาเปนตวกลางในการทาความเยน

การทางานของระบบอาศยหลกการทวาเมอลดความดนทผวหนาของนาทอยในภาชนะทปดมดชดแลว นานนจะ

สามารถระเหยตว เปลยนสถานะเปนไอไดทอณหภมตา ๆ บางครงตาถง 4.44 – 10 °C จากการศกษาทางทฤษฎ

พบวาภายใตความดนสญญากาศหรอทความดน 0.839 kN/m2 จดเดอดของนาจะอยท 4.44 °C

ตารางท 2.1 แสดงคาอณหภมจดเดอดของนา ณ ระดบความดนตาง ๆ Absolute pressure (kN/m2)

Temperature (oC)

Absolute pressure (kN/m2)

Temperature (oC)

Absolute pressure (kN/m2)

Temperature (oC)

0.8 3.8 28 67.5 75 91.8 2.0 17.5 35 72.7 85 95.2 5.0 32.9 45 78.7 95 98.2

10.0 45.8 55 83.7 100 99.6 20.0 60.1 65 88.0 101.33 100

หลกการทางานของระบบสตมเจตแสดงไวในรปท 2.4 ไอนาซงเปนผลพลอดไดจากจากการทางานของ

หมอไอนา แทนทจะปลอยทงโดยเปลาประโยชน จะถกสงเขาทางทอไอนา เพอฉดผานหวฉดไอนาดวย ความเรวสง ทาใหความดนทผวหนาของนาในอวาพอเรเตอรลดลง และสามารถระเหยตวกลายเปนไอไดทอณหภมตา ดดรบปรมาณความรอนทาใหนาทเหลอในอวาพอเรเตอรมอณหภมตาลงดวย นาเยนนมอณหภม

ประมาณ 4.44 – 21.1 °C จะถกปมใหหมนเวยนเขาไปทาความเยนใหแกบรเวณทตองการทาความเยน และจะถกสงกลบเขามาฉดเปนฝอยในอวาพอเรเตอรอกครงหนง ละอองนาบางสวนจะถกระเหยตวทาใหนาทเหลอใน อวาพอเรเตอรมอณหภมตาอยตลอดเวลา

รปท 2.4 การทาความเยนระบบ steam jet


2-8

หลกการทางานของระบบทาความเยนแบบแอบซอรปชน (absorption chiller) Absorption chiller เปนระบบทาความเยนทอาศยพลงงานความรอนในการขบเครองทาความเยนให

ทางาน โดยความรอนทปอนให absorption chiller โดยมากจะอยในรปของไอนา นารอน หรอกาซรอนซงเปนพลงงานคณภาพตา

Absorption chiller มสวนประกอบทสาคญคอ generator, condenser, evaporator, absorber, expansion valve และสารทางานซงเปนสารคผสมระหวาง สารทาความเยน (กรณนใชนาบรสทธเปนสารทาความเยน) และสารดดกลน (สาร Li-Br) ดงแสดงในรปท 2.5 มหลกการทางานเรมตนจาก generator รบความรอนจากภายนอกทาใหสารทาความเยนเดอดกลายเปนไอแยกออกจากสารดดกลน สารทาความเยนจะมากลนตวท condenser

อณหภมประมาณ 40°C – 50°C เพอกลบเปนของเหลวแลวไหลผานเอกซแพนชนวาลว (expansion valve) ไปส evaporator สารทาความเยนดดความรอนจากสงแวดลอมเพอใชเปนความรอนแฝงของการกลายเปนไอ

ทอณหภมประมาณ 5°C (ความดนประมาณ 6 mm.Hg) จากนนไอของสารทาความเยนจะถกดดกลนดวยสารดดกลนทไหลผาน expansion valve มาจาก generator ผสมเปนของเหลวในตวดดกลน absorber ซงเปน ปฏกรยาคายความรอนออกสสงแวดลอม จากนนจะถกสบโดยปมเพอใหความดนสงขนเปน 75 mm.Hg ไปยงเจนเนอเรเตอร (generator) เพอรบความรอนจากแหลงกาเนดความรอนตอไป

รปท 2.5 วงจรการทางานของระบบทาความเยนแบบแอบซอรปชน


2-9

2.2 ชนดของเครองทาความเยน เครองทาความเยนทมใชอยทวไปจะทางานโดยอาศยระบบทาความเยนระบบใดระบบหนงดงน

1. ระบบใชกลไก (Mechanical) เปนระบบทสรางความเยนขนโดยอาศยการทางานของกลไกตาง ๆ เปนทนยมแพรหลายทสด ซงเรยกกนทวไปวา การทาความเยนแบบอดไอ (Vapor compression)

2. ระบบทไมใชเชงกล (Nonmechanical) เปนระบบทสรางหรอทาความเยนใหเกดขนโดยไมตองอาศยการเคลอนทของชนสวนหรอกลไกใด ๆ การทาความเยนระบบนทมใชในปจจบน ไดแก การทาความเยนแบบดดกลน (Absorption)

2.2.1 เครองทาความเยนแบบอดไอ (Compression refrigeration) สาหรบวฏจกรการทาความเยนแบบอดไอ เมอไมคดพลงงานสญเสยตางๆ นนประกอบดวย กระบวนการ

4 กระบวนการ ดงน

รปท 2.6 วฎจกรอดไอมาตรฐาน

Pre

ssur

e (k

Pa)

Enthalpy (kJ/kg)

compre

ssion

condensation

expa

nsio

n

evaporation4 1

23

รปท 2.7 แผนภมความดน-เอนทาลป


2-10

1. กระบวนการ 1-2 เปนกระบวนการอดตวแบบ Isentropic Compression โดยคอมเพรสเซอรจะทาการอดสารทาความเยนในสภาวะไออมตว ใหมความดนเทากบความดนทคอยลรอน (Condenser)

2. กระบวนการ 2-3 เปนกระบวนการถายเทความรอนทความดนคงทแบบยอนกลบได โดยสารทาความเยนทอยในสภาวะไอดง (Superheated vapor) จะถกทาใหเยนลงจนเกดการกลนตวของสารทาความเยน

3. กระบวนการ 3-4 เปนกระบวนการขยายตว หรอ กระบวนการลดความดน โดยสารทาความเยนทอยในสภาวะของเหลวจะถกลดความดนลงมากลายเปนของผสมทความดนทคอยลเยน (Evaporator)

4. กระบวนการ 4-1 เปนกระบวนการรบความรอนทความดนคงท ซงทาใหสารทาความเยนเดอดจนกลายเปนไออมตว แผนภาพความดน-เอนทลป

รปท 2.8 แผนภาพความดน-เอนทลป ของวฎจกรการอดไอหนงขนตอน

สมประสทธสมรรถนะทาความเยน ความเยนทระบบสามารถทาได h1-h4 พลงงานทปอนใหระบบ(คอมเพรสเซอร) h2-h1

ในการศกษาวฏจกรความเยนอกวธหนงคอการแทนการทางานของกระบวนการตางๆ ลงในแผนภาพ PH Diagram หรอ แผนภาพความดน-เอลทลป (Presure-Enthalpy Diagram ) หรอ แผนภาพมอลเลยร ดงน

งานของคอมเพรสเซอร อตราการทาความเยน (อแวปพอเรเตอร)

1

23

4

เอนทลป

ความดน

h1 - h 4 h2 - h 1

h1 h2 h 3,4

P1,4

P2,3

งานปอนเขา

ความรอนเขา

ความรอนออก


2-11

รปท 2.9 แผนภาพ PH Diagram ของนายา 134 a


2-12

วธการอานคาแผนภาพ แผนภาพจะประกอบดวยเสนบอกคณสมบตตางๆ ของสารทาความเยนสามารถแยกเปนรายละเอยด

ของเสนตางๆ ดงน เสนของเหลวอมตวและเสนไออมตว (Saturated liquid and Saturated vapor lines) เปนเสนทแบงพนท

ของแผนภาพเปน 3 เขต คอ

รปท 2.10 เสนของเหลวอมตวและเสนไออมตวแบงพนทบนแผนภาพเปน 3 เขต

เขตของเหลวเยนยง ( Subcooled region ) คอ บรเวณพนทดานซายของเสนของเหลวอมตว สารทา

ความเยนทอยในพนทนจะมสภาวะเปนของเหลวทมอณหภมตากวาจดอมตว เรยกวา ของเหลวเยนยง (Subcooled liquid )

เขตไอรอนยงยวด ( Superheated region ) คอ บรเวณพนทดานขวาของเสนไออมตว สารทาความเยนทอยในพนทนจะมสภาวะเปนไอทมอณหภมสงกวาจดอมตว เรยกวา ไอรอนยวดยง หรอ ไอดง (Superheated Vapor )

เขตเปลยนสถานะ ( Phase change region ) คอ พนทระหวางเสนของเหลวอมตว และเสนไออมตว สารทาความเยนในพนทนจะมสภาวะผสมระหวางของเหลวและไอ (Liquid-vapor mixture ) หรอเปนเขตเปลยนสถานะ คอการเปลยนแปลงจากดานซายไปดานขวาเปนการเปลยนสถานะจากของเหลวเปนไอตามกระบวนการกลายเปนไอ (Vaporization) และการเปลยนแปลงจากดานขวาไปซายเปนการเปลยนสถานะจากไอเปนของเหลวตามกระบวนการควบแนน (Condensation)

จดทเชอมตอระหวางเสนของเหลวอมตวและเสนไออมตวคอ จดวกฤต ( Critical Point ) ซงเปนจดทสารทาความเยนจะเปลยนสถานะจากของเหลวอมตวเปนไอรอนยวดยง หรอจากไอรอนยวดยงไปเปนของเหลวอมตวไดทนท โดยไมตองผานชวง Liquid-Vapor mixture


2-13

รปท 2.11 เสนคณสมบตตางๆ ของสารทาความเยนบนแผนภาพ

1. เสนความดนคงทและเสนเอนทลปคงท (Constant pressure and Constant enthalpy lines) คอ กลมของเสนตรงในแนวระดบ รายงานเปนความดนสมบรณ ( Absolute pressure ) มหนวยเปน psia , kg/cm2 abs หรอ bar สวนเสนเอนทลปคงทคอกลมของเสนตรงในแนวดง รายงานเปนคาปรมาณความรอนทมอยในสารทาความเยนตอ 1 หนวยของมวล มหนวยเปน Btu/lb , kcal/kg หรอ kJ/kg

2. เสนความแหงคงท ( Constant dryness lines - x ) คอ เสนซงลากจากจดวกฤตลงมาดานลางอยระหวางเสนของเหลวอมตวและเสนไออมตว เปนเสนทบอกเปอรเซนตของสารทา ความเยนสวนทเปนไอ (โดยนาหนก) เชน เสน x = 0.1 หมายความวา มสารทาความเยนสวนทเปนไอ คดเปนนาหนก 10% และสวนทเปนของเหลว 90%

3. เสนอณหภมคงท ( Constant temperature lines) คอเสนทอยในแนวเกอบขนานกบเสนเอนทลป เมออยในเขตของเหลวเยนยง เปนเสนตรงขนานกบเสนความดนเมออยในเขตเปลยนสถานะ และจะเปลยนเปนเสนโคงลงทางดานลาง เมออยในเขตไอรอนยวดยง มหนวยเปน oF หรอ oC

4. เสนเอนโทรปคงท ( Constant entropy lines ) คอ เสนโคงซงเอยงขนเปนมมสง อยในเขตไอรอนยวดยง เปนเสนบอกอตราการเปลยนแปลงของคาเอนทลปตออณหภมทเปลยนแปลง 1 องศามหนวยเปน Btu/lb R , kcal/kg หรอ kJ/kg K

5. เสนปรมาตรจาเพาะคงท ( Constant specific volume lines ) คอ เสนโคงทเอยงขนเปนมมใกลกบแนวนอนอยในเขตไอรอนยวดยง เปนเสนทบอกคาของปรมาตรของสารทาความเยนตอ 1 หนวยของมวลมหนวยเปน ft3/lb , m3/kg


2-14

รปท 2.12 แผนภาพ PH Diagram ของนายา R 22


2-15

รปท 2.13 แผนภาพ PH Diagram ของนายา R 717 หรอ แอมโมเนย


2-16

2.2.1.1 การคานวณของวฏจกรการทาความเยน ปรมาณของสารทาความเยนทไหลวน เปนปรมาณของสารทาความเยนทไหลในอวาโปเรเตอร ซงสามารถคานวณได ดงสมการท 2.1 โดย

พจารณาจากรปท 2.6 และ 2.7 ประกอบ

Qe = m ×qe = m (h1 – h4) (2.1)

เมอ Qe คอ ความสามารถในการทาความเยน (kJ/s) qe คอ ปรมาณความรอนทสารทาความเยนดดซบตอหนวยกโลกรม (kJ/kg) m คอ อตราการไหลของสารทาความเยน (kg/s)

ปรมาณความรอนทสารทาความเยนดดซบในอวาโปเรเตอร

qe = h1 – h4 (2.2)

เมอ q คอ ความรอนทสารทาความเยนไดรบตอหนวยกโลกรม (kJ/kg)

ปรมาณความรอนทถกระบายจากคอนเดนเซอร เปนความแตกตางระหวางเอนทลปของไอรอนยงยวด (Superheated Vapor) ท 2 และของเหลวอมตวท

จด 3 โดยมคาตามสมการ

qc = h2 – h3 (2.3)

หรอ qc = qe – qw (2.4)

เมอ qc คอ ความรอนทถกระบายออกจากคอนเดนเซอร Qe คอ ความรอนทไดรบจากบรเวณทาความเยน qw คอ พลงงานทใชในการอด ซงความรอนทใชในการอดนน มคาดงสมการ

qw = (h2 – h1 ) , (kJ/kg) (2.5)

หรอ Qw = m (h2 – h1) , (kJ/s) (2.6)

ปรมาตรการไหลของสารทาความเยนทไหลเขาสคอมเพรสเซอร

V = m v (2.7)

เมอ m คอ อตราการไหลของสารทาความเยน(kg/s) v คอ ปรมาตรจาเพาะของไอสารทาความเยนทจด 1 (m3/kg)


2-17

สมประสทธการทาความเยน โดยทวไปมการแบงประสทธภาพออกเปน 2 แบบ คอ สมประสทธสมรรถนะ (Coefficient of Performance; COP)

COP = = ทธ ใชขบสปรมาณงานท

ยชน เปนประโำความเยนทปรมาณการท(2.8)

COP = 12

41

hhhh

−− (2.9)

อตราสวนประสทธภาพพลงงาน (Energy Efficiency Ratio; EER)

EER = 3412 COP (2.10)

ประสทธภาพเครองปรบอากาศ การกาหนดระดบประสทธภาพและคาเฉลยของการใชพลงงาน แบงออกเปน 5 ระดบ

ระดบท 1 ระดบทมประสทธภาพ ตา มคา EER ตากวา 7.6 ระดบท 2 ระดบทมประสทธภาพ พอใช มคา EER ตงแต 7.6 ขนไป แตไมถง 8.6 ระดบท 3 ระดบทมประสทธภาพ ปานกลาง มคา EER ตงแต 8.6 ขนไป แตไมถง 9.6 ระดบท 4 ระดบทมประสทธภาพ ด มคา EER ตงแต 9.6 10.6 ขนไป ระดบท 5 ระดบทมประสทธภาพ ดมาก มคา EER ตงแต 10.6 ขนไป

หมายเหต 1. คาประสทธภาพ (Energy Efficiency Ratio: EER) หมายถงปรมาณความเยนทผลตไดตอกาลงไฟฟาท

ใชมหนวยเปน BTU/W หรอ /BTU HrEER

Watt= สาหรบเครองปรบอากาศ

2. ระดบประสทธภาพเบอร 1 ถงเบอร 5 เปนไปตามขอกาหนดของสานกการจดการดานการใชไฟฟา (DSM) ของ กฟผ.

3. ฉลากระดบประสทธภาพ แบงออกเปน 3 สวน ก. สวนท 1 เปนแถบโคงครงวงกลมสเขยว แสดงตวเลขบอกระดบประสทธภาพตงแตระดบ 1 ถง 5 ถา

ฉลากแสดงระดบใด ชองบรรจตวเลขนนจะเปนสแดง โดยตาแหนงตรงกลางของสวนโคงจะมตวเลขบอกระดบประสทธภาพอยในวงกลมสแดง เพอเปนการยาเนนการบอกระดบประสทธภาพอยางชดเจน

ข. สวนท 2 เปนสวนของการแสดงรายละเอยดของคาประสทธภาพ การใชพลงงานไฟฟาตอป และคาไฟฟาตอป

ค. สวนท 3 แสดงเครองหมายการคา รน และขนาดของตเยน

net work useful refrigeration


2-18

เครองปรบอากาศประสทธภาพสง การใชเครองปรบอากาศประสทธภาพสง จะชวยประหยดพลงงาน เชน การใชเครองปรบอากาศ

ประมาณ 8 ชวโมง/วน ถาเครองปรบอากาศขนาด 12,000 BTU มประสทธภาพระดบเบอร 5 มคาเทากบ 12.24 (BTU/Hr/Watt)

เทยบกบประสทธภาพระดบเบอร 1 มคาเทากบ 7.5 (BTU/Hr/Watt) การใชเครองปรบอากาศระดบเบอร 5 จะประหยดไฟฟาไดประมาณ 1809.25 หนวย (kWh) หรอคดเปนจานวนเงนทประหยดไดประมาณ 4,975.43 บาท ถาเครองปรบอากาศขนาด 18,000 BTU มประสทธภาพระดบเบอร 5 มคาเทากบ 11.84 (BTU/Hr/Watt) เทยบกบประสทธภาพระดบเบอร 1 มคาเทากบ 7.5 (BTU/Hr/Watt) การใชเครองปรบอากาศระดบเบอร 5 จะประหยดไฟฟาไดประมาณ 2568.81 หนวย (kWh) หรอคดเปนจานวนเงนทประหยดไดประมาณ 7,064.22 บาท ถาเครองปรบอากาศขนาด 24,000 BTU มประสทธภาพระดบเบอร 5 มคาเทากบ 11.76 (BTU/Hr/Watt) เทยบกบ ประสทธภาพระดบเบอร 1 มคาเทากบ 7.5 (BTU/Hr/Watt) การใชเครองปรบอากาศระดบเบอร 5 จะประหยดไฟฟาไดประมาณ 3384.82 หนวย (kWh) หรอคดเปนจานวนเงนทประหยดไดประมาณ 9,308.25 บาท หมายเหต คดคาพลงงานไฟฟาตอหนวยเทากบ 2.75 บาท/หนวย 2.2.1.2 วธการเพมประสทธภาพของระบบทาความเยน

สาหรบหวขอนจะอธบายถงวธการทจะปรบปรงคา COP และทาใหคา COP ดทสดสาหรบการนาไปใชงานในแตละประเภท โดยวธการลดการใชพลงงานและลดการทางานในสวนทไมจาเปนของระบบทาความเยนลง

การลดความดนดานควบแนน คา COP ของระบบการทาความเยนจะมคาสงสด เมออตราสวนของการอดมคาตา ดวยเหตนจงตองทา

ใหความดนขณะควบแนน มคาตาสดเทาทเปนไปได สวนอกวธการหนงทจะทาใหประสบผลสาเรจกคอ การใชคอนเดนเซอรขนาดใหญขน แตจะตองพจารณาอยางรอบคอบในระหวางขนตอนของการออกแบบระบบใหม สาหรบการลงทนเพมเพอทจะใชคอนเดนเซอรทมขนาดใหญขน ควรนามาเปรยบเทยบกบคาใชจายในการเดนเครองตลอดอายการใชงานดวย

ในการตดตงขนาดเครองเพมมกจะประสบปญหาความดน ของการควบแนนสงเกนความจาเปน ทงนเพราะบางสวนของคอนเดนเซอรอาจเสยหายจากการอดตนหรอมสงเจอปนในสารทาความเยน ซงสงเหลานเปนสงบกพรองทจะไปลดความสามารถในการถายเทความรอนของคอนเดนเซอร สาหรบขนตอนการทดสอบและแกไขปญหาเหลานมอธบายอยในหวขอตอไป

การเลอกคอมเพรสเซอรทมประสทธภาพทสด ดวยความกาวหนาทงทางดานการออกแบบและเทคโนโลยทางการผลต จงทาใหคอมเพรสเซอรม

รปแบบและขนาดตางๆเพมมาก เพอใหสอดคลองกบความตองการของอตสาหกรรมการทาความเยน และความกาวหนาอกอยางหนงคอ ความมงมนในการพฒนาระบบทาความเยนใหสามารถนาพลงงานมาใชอยางมประสทธภาพมากขน แตสงสาคญทสดคอความรอบคอบในการเลอกชนดของคอมเพรสเซอร ใหถกตองตรงกบความตองการทจะนาไปใชงานในลกษณะแตกตางกนไป


2-19

สงทสาคญอกอยางหนงกคอ ตองมนใจวาคอมเพรสเซอรเหมาะกบปรมาณการใชงานปกต เมอมการเปลยนแปลงเกดขน วธการเปลยนขนาดของคอมเพรสเซอรมหลากหลายวธ ทสามารถนามาใชได ซงคอมเพรสเซอรสวนใหญทใชกนอยในระบบเครองทาความเยนมขนาดประมาณ 5 กโลวตต ( kW) ขนไป และมอปกรณควบคมสมรรถนะบางสวนใหเลอกเพมเตม คาแนะนาการใชและประสทธภาพทสมพนธกน

สาหรบการเลอกคอมเพรสเซอรทดทสดเพอนาไปใชงานนน ยงไมมกฎเกณฑทเหมาะสมและรวดเรวทจะสามารถนามาใชได ดงนนจงควรพจารณาภาพรวมทว ๆ ไปของความเหมาะสมและสอดคลองกบขอกาหนดความตองการเพอนาไปใชประโยชน อยางไรกตาม การเปรยบเทยบเพอใหเกดความมนใจนน ควรเปรยบเทยบบนพนฐานของสภาวะการทางานทเหมอนๆกน การเลอกใชชนดของเครองคอมเพรสเซอร หลกการเลอกใช เครองคอมเพรสเซอรมขอควรพจารณา 7 ประการดงน

1. คาใชจายทเกยวของ ประกอบดวย คาเครองจกร และอปกรณเรมแรก คาพลงงานทใช และคาบารงรกษา โดยมขอสรปดงน

คาเครองคอมเพรสเซอรแบบลกสบจะมตนทนคาเครองถกกวาแบบสกร ทปรมาณการทาความเยนเทากน

คาพลงงานทใชของเครองคอมเพรสเซอรแบบลกสบจะสงกวาแบบสกรทปรมาณทาความเยนเทากน (โดยเครองทางานเตมท 100% )

คาบารงรกษาตอครงของเครองคอมเพรสเซอรแบบลกสบจะถกกวาแบบสกร (เนองจากชนสวนของเครองแบบลกสบไมมความยงยาก) แตตองการบารงรกษาบอยครงกวา (เนองจากมชนสวนทเคลอนไหวมากชนกวาเครองแบบสกร)

2. ขนาดของหองเครอง จะสมพนธกบขนาดของระบบและจานวนเครองคอมเพรสเซอรทใชและเนองจากขอจากดทางวศวกรรมบางประการ ทาใหไมสามารถออกแบบเครองแบบลกสบใหมทงขนาดของลกสบทใหญ ชวงชกทกวาง ความเรวรอบทสง รวมถงเพลาขอเหวยงทยาวเพอรองรบจานวนลกสบทมากพรอมๆ กนได ดงนนเครองแบบลกสบทมการผลตจาหนายจงมขนาดปรมาณการทาความเยนทจากด ทาใหอาจจะตองใชเครองคอมเพรสเซอรหลายตวในระบบทใหญ ทาใหใชพนทมากและอาจจะมปญหาในงานทมพนทนอย เชน การออกแบบระบบการทาความเยนในเรอทมพนทจากด จงอาศยการไดเปรยบของเครองคอมเพรสเซอรแบบสกรทใชพนทนอย จงสามารถออกแบบใหมขนาดปรมาณการทาความเยนไดมากกวาไดถง 2 - 3 เทาของแบบลกสบทาใหลดจานวนเครองคอมเพรสเซอรเปนผลใหลดการใชพนทในหองเครองทตองการจงเลกลงได

3. ความสมาเสมอของปรมาณการทาความเยนทตองการ เครองคอมเพรสเซอรแบบลกสบการลดหรอเพมปรมาณการทาความเยนจะเปนขนตามจานวนลกสบ แตแบบสกรจะใชการปรบเลอนชองอดนายา ซงจะทางานไดตอเนอง จงทาใหการลดหรอเพมปรมาณการทาความเยนเปนไปไดตงแต 0 – 100% อยางไรกตามเครองแบบสกร ถานามาเดนตากวา 80% โดยประมาณ อาจจะมการใชพลงงานมากกวาเครองแบบลกสบทปรมาณการทาความเยนเทากน ดงนน เครองคอมเพรสเซอรแบบสกรจงเหมาะกบงานทมความตองการปรมาณทาความเยนสมาเสมอ เชน โรงนาแขงซอง หองเกบสนคา ฯลฯ


2-20

4. ความยากงายในการบารงรกษา ในกรณนเครองคอมเพรสเซอรแบบลกสบจะสามารถทาไดงายกวา และเปนทคนเคยของชางโดยทวไปเมอเทยบกบแบบสกร ซงตองการความละเอยดแมนยาของงานสง ชางผดแลรกษาจงควรไดรบการอบรม มประสบการณมากอน หรอตองใชบรการของผจาหนายเครอง และควรคานงถงวาจะซอมอยางไรและใชเวลานานเทาไรดวย

5. การออกแบบลกษณะการใชงานขอบเขตการใชงานของเครองคอมเพรสเซอรแบบสกรมขอดกวาทสามารถทางานไดในชวงกวางโดยไมมปญหาซงจะชวยใหระบบมความยดหยน อยางไรกตามเครองคอมเพรสเซอรแบบลกสบถาออกแบบระบบเหมาะสมตงแตแรกจะทาใหระบบมการประหยดพลงงานมาก ราคาตนทนของระบบกตาลงดวยเชน กรณระบบเดนอณหภมตาการออกแบบอาจใชเครองคอมเพรสเซอรแบบลกสบ (Compound 2 Stage) ใหระบบมราคาถกและมคา COP สงใกลเคยงแบบสกร

6. ความแมนยาของคาทปรบตงไวในงานบางประเภทซงตองการความแมนยาทถกตองของอณหภม เครองคอมเพรสเซอรแบบสกรจะมขอไดเปรยบ เนองจากชดควบคมการทางานและการปรบลดคาตางๆ เปนแบบตอเนอง

7. การทางานหลายชวงอณหภมการออกแบบระบบบางครงตองใชเครองคอมเพรสเซอรทสามารถทางานไดหลายชวงอณหภม เชน ในเรอเดนทะเล เครองคอมเพรสเซอรแบบสกรจะสามารถทาไดในขณะทแบบลกสบไมสามารถทาได

คอมเพรสเซอรทนามาอธบายตอไปนจะมระบบการทางานแบบเคลอนทกลบไปกลบมาได หรอระบบลกสบสวนคอมเพรสเซอรแบบโรตาร ( Rotary Compressor ) จะอธบายไวในตอนทาย

1. คอมเพรสเซอรแบบปด เครองคอมเพรสเซอรแบบปด ( Hermetic ) ชนดน จะบรรจอยภายในโครงแผนเหลกทเชอมปดสนท

และไมสามารถทจะทาการซอมแซมในบรเวณทใชงานตามปกตได คอมเพรสเซอรประเภทนจะตดตงและประกอบเขาไปในระบบบรเวณทตองการใชงาน ซงเครองชนดน ในรนแรกๆจะผลตเพอใชกบระบบการทาความเยนขนาดเลก ตเยนทใชในภาคธรกจขนาดเลกๆ แตปจจบนไดมการผลตเครองทมขนาดใหญขนกาลงของมอเตอรมขนาดสงถง 25 กโลวตต

สารทาความเยนทเปนกาซไหลยอนกลบจากระบบครงแรกจะไหลในโครงแผนเหลกทหมเครองคอมเพรสเซอร ซงจะถกกกเกบไวและทาใหมอเตอรเยนลง และถาหากสวนทถกกกเกบสารทาความเยนในคอมเพรสเซอรมความรอนสงขน จะทาใหประสทธภาพการทางานของคอมเพรสเซอรลดลง วธการระบายความรอนใหแกคอมเพรสเซอรวธนเรยกวา การระบายความรอนดวยการดดความเยน (Suction Cooled)

2. คอมเพรสเซอรแบบกงปดแบบระบายความรอนออกมาภายนอก คอมเพรสเซอรแบบกงปด (Semi-Hermitic Compressor) แบบระบายความรอนออกมาภายนอก เปน

เครองทมโครงฝาครอบภายนอก เชน ฝาครอบทรงกระบอกสามารถถอดออกได ทาใหมราคาแพงกวาแบบแรก เนองจากมตนทนการผลตสงกวา แตมขอดคอ สามารถทาการบารงรกษาและซอมแซมบางสวนของตวเครองในบรเวณทมการใชงานได


2-21

สาหรบมอเตอรถงแมจะประกอบอยภายในคอมเพรสเซอร แตกตองทาการระบายความรอนโดยการระบายความรอนผานออกมาทางพนผวภายนอกเครองดวยอากาศหรอนา สารทาความเยนทเปนกาซจะไหลผานทอโดยตรงเขาไปในถงบรรจเพอทาการอดและจายออก จงมผลทาใหอณหภมเพมขนนอยลง และทาใหการทางานมประสทธภาพเพมขน

ตามปกตคอมเพรสเซอรทมการระบายความรอนอยภายนอกจะมประสทธภาพมากกวาคอมเพรสเซอรแบบระบายความรอนดวยวธการดดความเยนถง 8 % ดวยขนาดทเทากน

3. คอมเพรสเซอรแบบกงปดแบบระบายความรอนดวยการดดความเยน คอมเพรสเซอรแบบกงปดแบบระบายความรอนดวยการดดความเยน (Suction Cooled Semi-Hermitic

Compressor) เปนเครองขนาดใหญ มอเตอรทใชจะมขนาดตงแต 5 กโลวตตขนไป แตจะมบรเวณพนผวไมเพยงพอตอการระบายความรอนของมอเตอรทมขนาดใหญ เครองชนดนจะมการระบายความรอนคลายกบคอมเพรสเซอรแบบปด แตอยางไรกตาม สารทาความเยนในสวนทเปนกาซไมตองใชในการระบายความรอนมอเตอร จงทาใหลดประสทธภาพของกระบวนการอดลง แมวาความสาคญในสวนนจะมเพยงเลกนอย แตถามระดบความดนของไอระเหยสงขนจะทาใหการทางานมประสทธภาพเพมขน ซงประสทธภาพในสวนนอาจจะนาไปชดเชยกบการปรบปรงประสทธภาพของมอเตอร เพอทาใหการระบายความรอนนนมประสทธภาพมากขนได

ความกาวหนาอกอยางคอ การออกแบบวาลวใหมประสทธภาพมากขน เพอชวยใหการทางานของคอมเพรสเซอรทขนาดเทากนมการทางานอยางมประสทธภาพ โดยเฉพาะในกรณทอตราการอดมคาสงขนหรอในขณะทเครองทางานและตองการอณหภมตาๆ ระดบการอดจะมคาสงขน การใชคอมเพรสเซอรทตดตงวาลวซงไดรบการออกแบบมาด จะชวยทาใหการทางานของเครองมประสทธภาพเพมขนถง 15 %

4. คอมเพรสเซอรแบบกงเปดแบบหรอแบบขบเคลอนภายนอก คอมเพรสเซอรแบบกงเปดแบบหรอแบบขบเคลอนภายนอก (Open or External drive compressor) จะ

ตดตงมอเตอรไวภายนอกตวเครอง สวนระบบการทางานของคอมเพรสเซอรจะขบเครองดวยเพลา สงความดนอากาศทอดแนนผานออกมาทางตวเครองในชวงขณะทเครองทาการอดอากาศ ปองกนไมใหอากาศรวไหลเขาไปในระบบได

ถงแมวาการขบเคลอนโดยปกตของเครองคอมเพรสเซอรเหลานจะใชกบมอเตอรไฟฟา แตมบางชนดทใชกบเครองแบบโรตาร ระบบการทางานจะขนอยกบความเรวรอบ ซงจากลกษณะของการขบเคลอน ดงกลาว สามารถใชการขบเคลอนดวยเครองยนตชนดใชนามนเบนซนหรอนามนดเซลได และจากการทคอมเพรสเซอรชนดนมกลไกทใชในการขบเคลอนอยภายนอก จงไมมความรอนเกดขนจากสวนนทจะสงใหกบสารทาความเยนทเปนกาซ แตจะมความรอนสญเสยทจะเกดจากการเสยดส ของเพลาเพมขน สาหรบในเรองขนาดของตวเครองเมอเปรยบเทยบกบคอมเพรสเซอรแบบกงปดทสมรรถภาพคลายๆกน เครองชนดนจะมขนาดเลกกวาจงทาใหมบรเวณพนผว เพอใชกระจายความรอนนอยลงสงผลกระทบตอศกยภาพการทางานของเครอง ทาใหไมสามารถเพมประสทธภาพไดมากนก

แตเมอเปรยบเทยบกนระหวางคอมเพรสเซอรแบบเปด โดยพจารณาจากคอมเพรสเซอรแบบปดกบคอมเพรสเซอรแบบเปด โดยพจารณาจากประสทธภาพการทางานและคาใชจายในการเดนเครองคอมเพรสเซอร จะเปนเพยงคาของกาลงการขบเคลอนดวยเพลาเทานน ซงไมไดนาคาความสญเสยของมอเตอรมาใชคานวณดวย


2-22

5. คอมเพรสเซอรแบบโรตาร คอมเพรสเซอรแบบโรตาร (Rotary compressor) ถอเปนเครองรนอนรกษทใชกนมานานใน

อตสาหกรรมทาความเยนและอตสาหกรรมเครองปรบอากาศรวมทงเครองปรบอากาศขนาดเลก ซงความกาวหนาทางเทคโนโลยในการผลตทเกดขนอยางตอเนอง ทาใหมการพฒนาเพอแกปญหาตางๆ ทงความเหมาะสมของขนาดประสทธภาพของการทางาน คอมเพรสเซอรแบบโรตารจงไดรบความไววางใจมาจวบจนถงปจจบน

โดยทวไปแลวการทางานของคอมเพรสเซอรชนดน จะมระดบการสนสะเทอนตากวาเครองแบบลกสบ แตประสทธภาพของการเดนเครองมการยอมรบมากกวาแบบสกรทใชกนอยในขณะน อยางไรกตาม ขอจากดในเรองอตราสวนของการอดอากาศเนองจากลกษณะของตวเครองกยงเปนเรองทจะตองนาไปพฒนาใหเหมาะกบการนาไปใชงานในเชงพาณชย

2.2.2 เครองทาความเยนแบบดดกลน (absorption refrigeration) Absorption chiller เปนระบบทาความเยนทอาศยพลงงานความรอนในการขบเครองทาความเยนใหทางาน

โดยความรอนทปอนให absorption chiller โดยมากจะอยในรปของไอนา นารอน หรอกาซรอนซงเปนพลงงานคณภาพตา จงเหมาะทจะทางานคกบระบบ cogeneration คอความรอนทออกจาก cogeneration สามารถนามาขบ absorption chiller ทางานได

ก. ระบบทาความเยนแบบอดไอ ข. ระบบทาความเยนแบบดดซม

รปท 2.14 การเปรยบเทยบระบบทาความเยนแบบอดไอและแบบดดซม

ความแตกตางระหวาง vapor compression cycle และ absorption chiller แสดงในรปท 2.14 (ก และ ข )โดยระบบ Vapor compression cycle นนการเพมอณหภมใหกบสารทางานในระบบทาไดโดย Compressor ซง compressor ทางานโดยอาศยไฟฟาขบ สาหรบ Absorption chiller นนการเพมอณหภมใหกบสารทางานในระบบนนทาไดโดยอาศยระบบ Absorption ทประกอบดวย Absorber และ Generator โดยใชความรอนปอนเขาท Generator เพอผลตไอทมสมบตเชนเดยวกบไอทออกจาก Compressor ในระบบ Vapor compression cycle


2-23

สวนประกอบและหลกการทางานของระบบ Absorption Chiller

1. Generator 2. Condenser 3. Evaporator 4. Absorber 5. Expansion valve

ประเภทของระบบทาความเยนแบบดดกลน 1. Single effect absorption chiller ใชพลงงานความรอนในรปของไอนา ทความดนระหวาง 0.8 – 1.5

kg/cm2g หรอนารอน ทอณหภมระหวาง 130°C – 150 °C 2. Double effect absorption chiller ใชพลงงานความรอนในรปของไอนา ทความดนระหวาง

8 kg/cm2g หรอนารอน ทอณหภมระหวาง 180 °C - 200 °C โดยระบบนจะมประสทธภาพเชงความรอนสงกวาระบบแรกประมาณ 65%

3. Direct-fired absorption chiller ใชพลงงานความรอนจากการเผาไหมเชอเพลงภายใน Generator หรอ

ความรอนในรปของกาซรอน โดยทอณหภมของกาซรอนออกจาก Generator ทอณหภมประมาณ 190 °C

ถง 204 °C โดยระบบนจะม COP อยในชวง 0.85 - 1.14 ประโยชนของ Absorption Chillers

1. ไมใชไฟฟา 2. ใชความรอนเปนแหลงพลงงาน 3. หมดปญหาเรองคาบารงรกษา 4. ปราศจากเสยงในการทางาน 5. ไมมการรวของ Refrigerant 6. สามารถปรบประสทธภาพการทางานไดตงแต 10-100% 7. คาใชจายในการเดนเครองตา 8. สามารถตดตงบนสถานท ทรบนาหนกไดนอย 9. ปราศจากสารทาลายชนบรรยากาศ

2.2.2.1 การคานวณวฏจกรการทาความเยนแบบดดกลน สมประสทธสมรรถนะของ absorption chiller (COP)

สมประสทธสมรรถนะของเครองทาความเยนระบบดดกลน (COPac) สามารถคานวณไดจากอตราการทาความเยน (QE) ตอ อตราการใหความรอนในเครองผลต (QG) บวกกบงานปม (WP) แตงานปมมคานอยอาจตดทงไดแสดงดงสมการ


2-24

รปท 2.15 วฏจกรการทาความเยนแบบดดซมทางอดมคต

G

E

Q

Q =COP (2.11)

COP of the ideal absorption cycle

(2.12)

จากรปท 2.15 สามารถพจารณาแยกเปนสองสวนคอ สาหรบ Power Cycle ดานซายมอ

as

sg

TT

T

w

q

−= (2.13)

สาหรบ Refrigeration Cycle ดานซายมอ

ra

re

TT

T

w

q

−= (2.14)

เมอ Ts is heat source temperature Tr is refrigerant temperature Ta is ambient temperature ดงนนสมรรถนะการทาความเยนของวฏจกรอดมคตสามารถหาไดดงน

( )( )ras

asr

s

as

ra

r

as

s

ra

r

g

e

TTT

TTT

wT

TT

TT

wT

TTwT

TTwT

q

qCOP

−−

=−

−=

−

−==

(2.15)

generator ataddition heatof rate

ion raterefrigeratCOP =


2-25

2.3 ระบบปรบอากาศ หลกการทางานของระบบปรบอากาศ 2.3.1 การปรบอากาศคออะไร

การปรบอากาศคออะไร ถาจะกลาวอยางสนๆ กคอ การปรบและรกษาสภาพอากาศภายในอาคารโดยมนษย เพอใหมนษยสามารถอยภายในอาคารนนไดอยางมความสข และปจจยควบคมทตองมเพอการปรบอากาศคอ 1 อณหภม 2 ความชน 3 กระแสลม 4 ระดบความสะอาด 5 ความดนอากาศ ดงแสดงในรป 2.16 เราเรยกปจจยควบคม 5 อยางนวา 5 ปจจยควบคมหลกของการปรบอากาศ

รายละเอยดการปรบปจจยควบคมแตละปจจยมดงน 1. การปรบอณหภม : การทาใหอากาศเยนลง-รอนขน 2. การปรบความชน : การลดหรอเพมความชนในอากาศ 3. กระแสลม : การปรบความเรวลม-การจายลมภายในอาคาร 4. การฟอกอากาศ : การลดความเขมขนของกาซคารบอนไดออกไซดและการกาจดฝนผง กลน กาซ

พษ เปนตน 5. การปรบความดนอากาศ : การลด-เพมความดนอากาศภายในอาคารและการรกษาสมดลของแรงดน

อากาศทเหมาะสมภายในอาคาร

รป 2.16 5 ปจจยควบคมหลกของการปรบอากาศ

ในงานเขยนทวไป หวขอท 5 การปรบความดนอากาศนนมกจะไมถกนามาจดเปนปจจยควบคมในการ

ปรบอากาศ แตในปจจบน ตามโรงพยาบาล หอง Clean Room อาคารพลงงานปรมาณ HACCP โรงงานอาคารทมลกษณะรปรางเปนระบบปดเปนตนน การควบคมแรงดนถอเปนสงทขาด ไมได เปนกระบวนการควบคมการปรบอากาศทสาคญทเราไมสามารถมองขามได

(หมายเหต): "HACCP" ยอมาจาก Hazard Analysis Critical Control Point หมายถงการรกษาความปลอดภยของอาหาร

การปรบอากาศ

air conditioning

อณหภม (1) การทาใหอากาศ เยนลง-รอนขน

ความชน

(2) การลด-เพมความ ชนในอากาศ

การถายเทอากาศ (3) การปรบการถายเทอากาศ (ความเรว ทศทาง)

ระดบความสะอาด

(4) การฟอกอากาศ (ฝนละออง กาซ แบคทเรย กลน เปนตน)

ความดนอากาศ

(5) การลด-เพม ความดนอากาศ


2-26

อนง พจนานกรมศพทเฉพาะทางของสมาคมวศวกรรมการทาความรอน การปรบอากาศ และการสาธารณสขไดนยามคาวา “การปรบอากาศ (Air conditioning)” ไววา เปนกระบวนการททาใหอณหภม ความชน และการกระจายตวของอากาศเปนไปตามความตองการของหองนนๆ ภายในเวลาเดยวกน เรยกยอๆ วา “ปรบอากาศ” บางครงอาจเรยกวา “แอรคอนดชนนง” การปรบอากาศน สามารถแบงอยางกวางๆ ตามวตถประสงคของหองทจะดาเนนการไดเปน “การปรบอากาศเพอความสบาย” “การปรบอากาศเพอการทางาน” “การปรบอากาศเพอกระบวนการผลต” หรอ “การปรบอากาศเพอสขภาพ” “การปรบอากาศเพอการผลต” ในการปรบอากาศน นอกจากจะตองม “เครองปรบอากาศ” หรอ “Air conditioner” ซงประกอบไปดวย แอรฟลเตอรซงเปนตวปรบระดบความสะอาด อณหภม ความชนของอากาศทสงเขามาภายในอาคาร แลวกยงม Air coil เครองทาความชน (Humidifier) พดลมดดอากาศ เปนตน รวมประกอบกนเปนเครอง 1 เครอง แลวเรยกวา “เครองปรบอากาศ หรอ แอรคอนดชนเนอร” นอกจากน ยงประกอบไปดวย ทอ เครองทาความเยน หมอนา เปนตน ซงจดเปน “อปกรณกาเนดความรอน” “ทอ” “อปกรณควบคมอตโนมต” ทนบเปนอปกรณพนฐานสาหรบการปรบอากาศ

ถาจะมองในอกแงมมหนงแลว การปรบอากาศนเปนการรวมเอาแตละเทคโนโลยของ “การทาความรอน” “การทาความเยน” “การระบายอากาศ” ซงเปนขนตอนกอนการปรบอากาศนเขาดวยกน จะเรยกวาเปน เทคโนโลยรวมการควบคมอากาศ กยอมได ดงนนจะขอทบทวนเกยวกบ “การทาความรอน” “การทาความเยน” “การระบายอากาศ” รวมถง คาทใชแทนในภาษาองกฤษไปดวยพรอมกน (อางอง รปท 2.16)

การทาความรอน ( Heating ) หมายถง การรกษาอณหภมภายในอาคารนนๆ ใหไดตามอณหภมทตองการจากการเพมความรอน

ใหกบอากาศภายในอาคารโดยวธตางๆ ในกรณทเกดมการปลอยความรอนจากในหองนนออกไปนอกหอง หรออากาศทมอณหภมตากวาจากภายนอกรวไหลเขามาภายในอาคาร ทาใหอณหภมภายในอาคารลดตาลงกวาอณหภมทตองการ

การทาความเยน (Cooling) คอการใหอากาศทมอณหภมตามทกาหนดไหลผานเขาไปในหอง หรอการลดอณหภมของอากาศทอย

ในหองทสงขนจากความรอนทปลอยออกมาจากหองนนใหลงมาเทากบอณหภมทตองการ พรอมกนน กมกจะมการลดความชนของอากาศใหเปนไปตามทตองการไปพรอมกนโดยทวไป การใชประโยชนจากลมเยนของ "อปกรณปรบอากาศ" กชวยใหบรรลวตถประสงคของการปรบอากาศได แตกยงมอกวธหนงทใชการทาผนงหรอเพดานเปนตน ใหเยนเพอเปนการดดซบรงสความรอนทผอยในหองปลอยออกมาไดโดยตรง ซงจะทาใหผทอยในหองรสกสบาย ถอเปนวธการทาความเยนแบบพเศษวธหนง

การระบายอากาศ (Ventilation) เปนการใชประโยชนของแรงจากธรรมชาต(ความแตกตางของอณหภม แรงลม เปนตน) หรอแรงจาก

เครองจกร(เครองเปาลม เครองดดลม เปนตน) เพอแลกเปลยนอากาศภายในและภายนอกหอง ซงรวมไปถงการสงอากาศไปยงอปกรณเตาเผาเปนตนดวย

อนง การทาความรอนและการถายเทอากาศเปนเทคโนโลยทพฒนาแยกกนมาแตอดตแลว ในยโรปและอเมรกาเองกคงคารปเดมใชคาเปนศพทในชวตประจาวน ในขณะเดยวกน การทาความเยนเปนเทคโนโลยใหม คาทใชกเปนคาตรงกนขามกนกบการทาความรอนและเปนคาทใหความรสกทวา หากหองเยนสบายขนกจะด


2-27

ในทางตรงกนขาม การปรบอากาศนนเปนคาทแปลมาจากภาษาองกฤษ “Air -conditioning” โดยทมแนวคดใหมเพมขนจากคาเดม โดยประมาณ 80 ปกอน ไดรวม “ปจจยสภาพอากาศภายในอาคาร” อาท อณหภม ความชน การไหลเวยนของอากาศ คาความสะอาด เปนตน เขาไวดวย และเปนศพทใหมทมขนมาในเวลาทไดมการพฒนาระบบใหปรบไปพรอมกน

ดวยเหตนนเองคาวา“Air-conditioning” ในญปนเอง ครงหนงกเคยมคาแปลวา “การปรบปรงอากาศ” “การปรบอากาศใหพอเหมาะ” เปนตน ใชอยชวงระยะเวลาหนงโดยทไมไดองความหมายกบอเมรกา ประเทศ ตนตารบเลยแมแตนอย ภายหลงจงยตทคาวา “การปรบอากาศ” และเรยกโดยยอกนทวไปวา “แอร” แตหากพดวาแอร คนโดยมากจะคดวาเปนแคเพยงเรองของการทาความเยน

2.3.2 เงอนไขการออกแบบอปกรณปรบอากาศ

การคานวณภาระความรอนในการปรบอากาศทถกตอง กอนอนจาเปนทจะตองกาหนด “ปจจยอณหภมและความชนภายในอาคาร” “ปจจยอณหภมและความชนของอากาศภายนอก” และ “ปจจยทศทางลม ความเรวลม และอณหภมโลก” เปนอนดบแรกสด

2.3.2.1 ปจจยอณหภมและความชนภายในอาคาร ปจจยอณหภมและความชนภายในอาคาร สามารถเรยกอกชอหนงไดวา “ปจจยกาหนดภายในอาคาร” และหมายถงปจจยอณหภมหรอความชนภายในอาคารทมคาเปาหมายตามการควบคมการปรบอากาศ อยางไรกตาม การกาหนดปจจยอณหภมและความชนภายในอาคารทถกตองนน ไมไดมเพยงแค “ปจจยอณหภมและความชน” แตเพยงอยางเดยว จาเปนตองตงคา “มาตรฐานสภาพแวดลอมภายในอาคาร” ตามความตองการตามทตงไวนนเสยกอนดวย

อนง มาตรฐานสภาพแวดลอมภายในอาคารมนยามตามพจนานกรมศพทเฉพาะทางของสมาคมวศวกรรมการทาความรอน การปรบอากาศ และการสาธารณสขแหงประเทศญปนดงตอไปน

มาตรฐานสภาพแวดลอมภายในอาคาร ( Room environmental standard (Criteria) ) เปนตวแสดงคามาตรฐานทควรทจะรกษาไวซงความตองการทางสภาพแวดลอม เชน อณหภมและความชนของอากาศภายในอาคาร มลภาวะทปนเปอนในอากาศ หรอ ความสวาง เปนตน และมจดมงหมายในการคงไวซงสภาพแวดลอมอนรนรมยและคมครองสขภาพของมวล มนษยทอยในสภาพแวดลอมทอยอาศยโดยทวไป “มาตรฐานการควบคมสขาภบาลสงแวดลอมทางสงกอสราง” กถอเปนตวอยางหนงของมาตรฐานน แมกระทง “กฎหมายดานสขภาพและความปลอดภยในการทางาน” กม “กฎระเบยบมาตรฐานดานสขอนามยในสถานประกอบการ” อนเปนสงทมความเกยวของกบสภาพแวดลอมการทางาน (อางอง ตาราง 2.2 “มาตรฐานสภาพแวดลอมภายในอาคารตามการกาหนดในกฎหมายควบคมอาคารของญปน”)

อนง ในตาราง 2.2 เปนมาตรฐานสภาพแวดลอมภายในอาคารตามการกาหนดใน “มาตรฐานสภาพแวดลอมภายในอาคาร เรองอปกรณการปรบอากาศควบคมกลาง” ของ “กฎหมายเกยวกบการรบรองสภาพแวดลอมดานสขอนามยในสงกอสราง” (ชอทวไป “กฎหมายควบคมอาคาร” : คาสงบงคบใชกฎหมายมาตรฐานการกอสราง มาตรา 129 ขอ 2.6.3 ของญปน


2-28

เพอใหเขาในขอความในตารางท 2.2 ในกรณทมการคานวณภาระความรอนในการปรบอากาศ จะเหนไดวาไมใชแคกาหนดแคปจจยอณหภมและความชนภายในอาคารเทานนกพอ แตปจจยอณหภมและความชนภายในอาคารนนเปนปจจยกาหนดทมความสาคญทสดในการคานวณกาหนดภาระภายในอาคาร (Space load)

อยางไรกตาม ปจจยอณหภมและความชนภายในอาคารมหลากหลายปจจยดวยกน ขนอยกบลกษณะการใชหอง ปจจยความตองการและความเปนอยของคน ความแตกตางทางเพศ อายของแตละบคคล เปนตน การกาหนดปจจยใหถกตอง ไมควรวนอยแตในกรอบความคดทปดกนแตอยางเดยว ในเอเชยตะวนออกเฉยงใต อณหภมในการทาความเยนมคาประมาณ 22-23 [ºC] ถอวาปกต แตบางทอาจคดวาหากเยนจดถงจะเปนความเยนทใชไดแตกจะมปญหาเรองการประหยดพลงงาน

ตารางท 2.3 “คามาตรฐานปจจยอณหภมและความชนภายในอาคาร” ทใชคานวณภาระการปรบอากาศ ฤดรอน ฤดหนาว

อาคารทวไป (สานกงาน เปนตน) 26[ºC] (25~27[ºC]) 50[%] (50~60[%])

22[ºC] (20~22[ºC]) 50[%] (40~50[%])

อาคารอตสาหกรรม (โรงงาน เปนตน)

28[ºC] (27~29[ºC]) 50[%] (50~65[%])

20[ºC] (18~20[ºC]) 50[%] (40~50[%])

หมายเหต อณหภมและความชนในระหวางฤดจะใชคากลางระหวางฤดรอนและฤดหนาวกได ทมา: (หนงสอคมอวศวกรรมการทาความรอน การปรบอากาศและการสาธารณสขของญปน (พมพครงท 12))

ในอกทางหนง ปจจยอณหภมและความชนภายในอาคารทมขนาดใหญตามปกตทวไปของอาคารสานกงานทใชสอยในประเทศญปนนน ตามตารางท 2.3 ในฤดรอน เมออณหภมกระเปาะแหงของอากาศภายนอกอยท 32-33 [ºC] อณหภมกระเปาะแหงภายในอาคารจะอยท 26 [ºC] และความชนสมพทธอยท 50 [%]

ตารางท 2.2 มาตรฐานสภาพแวดลอมภายในอาคารตามกฎหมายควบคมอาคาร (1) ปรมาณฝนผงทลอยอย

ตากวาหรอเทากบ 0.15 [mg] ตออากาศ 1 [m3]

(2) อตราการเจอปนของ CO

ตากวาหรอเทากบสบสวนในลานสวน (10 [ppm])

(3) อตราการเจอปนของ CO2

ตากวาหรอเทากบพนสวนในลานสวน (1000 [ppm])

(4) อณหภม

(1) สงกวาหรอเทากบ 17 องศา ตากวา 28 องศา

(2) ในกรณทอณหภมภายในอาคารพกอาศยลดตากวาอณหภม ของอากาศ ภายนอกจะไมเหนความแตกตางไดชดเจน

(5) ความชนสมพทธ

สงกวาหรอเทากบ 40 [%] ตากวาหรอเทากบ 70 [%]

(6) การถายเทอากาศ

ตากวาหรอเทากบ 0.5 [m/s]


2-29

สวนในฤดหนาวนน จะไมมความเกยวของกบอณหภมกระเปาะแหงของอากาศ ภายนอก อณหภมกระเปาะแหงภายในอาคารจะอยท 22 [ºC] และความชนสมพทธจะอยทระดบ 50 [%] อนง รปท 2.17 จะเกยวพนกบปจจยสภาพแวดลอมแบบรอนและใชเปรยบเปนแนวแนะนาตาม PMV* และขอบเขตทอนญาตจากกฎหมายควบคมสขลกษณะอาคาร

“MV (Predicted Mean Vote)” แปลเปนภาษาญปนไดวา “การแจงความรสกรอนเยนเฉลยตามการคาดคะเน” ไดรบการนาเสนอโดยศาสตราจารย Fanger แหงมหาวทยาลยวศวกรรมศาสตรเดนมารก เมอป ค.ศ. 1967 ใชเปนดชนชสภาพแวดลอมแบบรอนตวใหม และเมอไมกปมานกไดรบการยกขนเปนคา ISO ดวย

เมอเรวๆ น ตามเมองตางๆ ของประเทศญปน ในกลางฤดรอน (วนกลางฤดรอน) กมอณหภมอณหภมภายนอกใกล 40 [ºC] ตอเนองกนบอยครง จากปรากฏการณฮตไอสแลนดหรอสภาพภมอากาศทผดปกต ดงนน อณหภมกาหนดนอาจจะไดรบการทบทวนใหม

ความชนสมพทธ


100%

70%

60%

50%

40%

30%

รปท 2.17 การเปรยบเทยบปจจยสภาพแวดลอมแบบรอน

(ขอบเขตทแนะนาตาราง และกฎหมายวาดวยการควบคมอาคาร)

ปจจยอณหภมภายในอาคารจากการคานวณภาระความรอนใชเปนตวพจารณาอยางละเอยดกบปจจยอนๆ (เชน ทศทางอาคาร การมหรอไมมชายคา สภาพการจดแสงสวาง รปแบบการทาความรอน/เยน เปนตน) จากนตอไป นอกจากปจจยอณหภมขางตน ไดมการคาดหวงใหมการกาหนดการทาความเยนในอณหภมทสงขน (28 [ºC]) และมการทาความรอนในอณหภมทตาลง (20 [ºC]) ตามมมมองของการยบยงการเพมความรอนใหแกโลกหรอการประหยดพลงงานทไดมการทมเทพฒนาใหยงยนอยางเตมความสามารถ


2-30

นอกจากน ในสวนของปจจยการออกแบบความชน กควรมการกาหนดใหลดภาระความรอนในการปรบอากาศใหไดเทาทจะทาได ขอเสนอทมงสปจจยอณหภมและความชนภายในอาคารเชนน เปนสงทสวนทางกบปจจยอณหภมและความชนภายในอาคารดงแสดงในตารางท 2.3 และจากการทไมสามารถแยกไลฟสไตล อนหรหราในยคปจจบนนออกมาได เรองทจะรกษาเปาหมายการลดภายในญปนตามทประชมเกยวโตเพอการยบยงการเพมความรอนใหแกโลก (COP3) คงเปนไปไมไดมากยงขน (หมายเหต) “ฮตชอค (Heat shock)” เปนความตงเครยดทางกายภาพจากความรอนซงทาใหไมสบายตว สบเนองมาจากความแตกตางของอณหภมภายในและภายนอกหองทเกดเมอมการปรบอากาศ

2.3.2.2 ปจจยอณหภมและความชนของอากาศภายนอก ปจจยทางภมอากาศภายนอกอาคาร (เชน อณหภมกระเปาะแหง อณหภมความชน ทศทางลมและความเรวลม เปนตน) จะแตกตางกนตามฤดกาล ภมภาค ทอยอาศย เปนตน นอกจากน ภายในหนงวน ยงมการเปลยนแปลงสภาวะอยตลอดจนไมสามารถกาหนดอะไรตายตวได ความแตกตางของภมอากาศกบภมภาคนนไดมการนาเสนอเปนแผนภมภมอากาศดงรป 2.18 สงเหมาะสมทเปนตวแทนของแผนภมภมอากาศไดคอ อณหภมและความชนสมพทธทแสดงในกราฟซงเรยกวา “แผนภมความชนของอากาศ” อนเปนตวแสดงการผนแปรในแตละชวงปตาม “คาเฉลยตอเดอน” ของแตละทองถน

90807060-10

0

10

20

30

สงคโปร

ลอนดอน

เบอรลนนวยอรค

ความชน %

มค.กพ.

มค.

เมย.

พค.

มย.

กค.สค.

พย.

ตค.

กย.

ธค.

พย.เมย.

เมย.

มค.กพ.มค.

ธค.

พค.

มย.กค.สค.

กย.มย.

พค.

กย.

สค.กค.

มย.

ตค. กย.สค.

พค.เมย.

มค.

ตค.ตค.

พย.ธค.

มค.พย.

กพ.ธค.

มค.กพ.

มค.

รปท 2.18 แผนภมภมอากาศ (อณหภมเฉลยของอากาศและความชนทกเดอน)

แผนภมความชนของอากาศนนเปนสงทแสดงภมอากาศของทองถนนนๆโดยตรงทสด นอกเหนอจาก

แผนภมความชนของอากาศแลว แผนภมภมอากาศยงมแผนภมอากาศและนา (อณหภมและปรมาณนาฝน) แผนภมอากาศและลม (อณหภมและความเรวลม) แผนภมอากาศและแสง (อณหภมและจานวนชวโมของงการไดรบแสงอาทตย) เปนตน

โดยปกตแลว ปจจยอณหภมภายนอกนน มแบบแผนทจะจดการกาหนดทางสถตคาทวดไดในแตละพนท หนงในนนม “อณหภม TAC” ทไดมาจากอตราความถสะสม ซงเปนคาทมาจากขอเสนอของ “Technical


2-31

Advisory Committee”จาก ASHRACE (American Society of Heating, Refrigerating And Air-Conditioning Engineers) และใชคาตวเลขในเวลาทมการควบคมอตราสวนคงท (ปกตใชคาคงทท 2.5 [%]) ในอตราสวนเกนและทมาจากเสนโคงอตราสวนเกนของอณหภมของอากาศภายนอกทกชวโมงในฤดรอน 4 เดอน (มถนายน-กนยายน) และฤดหนาว 4 เดอน (ธนวาคม-มนาคม) เปนเวลาหลายป นอกจากนยงมสงทใชเปนวธการตดสนอณหภมของอาคารภายนอกโดยใหอณหภมของอากาศทตาทสดเปนมาตรฐานอกดวยและในกฎการกาหนดอณหภมของอากาศภายนอกทใชออกแบบ วธการทตองการตามวธคดอณหภมดงกลาวขางตน กมบางกรณทเลอกใชอณหภมเฉลยตอเดอนในเดอนกรกฎาคมหรอสงหาคมสาหรบการทาความเยนและอณหภมเฉลยตอเดอนในเดอนมกราคมสาหรบการทาความรอน การทจะออกแบบอปกรณการปรบอากาศใหถกตองนน การปรบความชนภายในอาคารกเปนโจทยทสาคญ และการไตรตรองถงจดนาคาง หรออณหภมความชนของอากาศภายนอกกมความจาเปน สภาวะอากาศทเปนจรงนนพบวามการเปลยนแปลงตลอดเวลา คาความชนสมพทธแสดงถงปรมาณความชนในอากาศซงเปนเงอนไขสาคญสาหรบการรบอากาศใหอยในสภาวะทสบาย คาวาสบายของการปรบอากาศนนหมายถงการปรบอากาศททาใหเกดความสบายสาหรบรางกายมนษยมากวาการปรบอากาศทใชสาหรบอตสาหกรรม ความชนและอณหภมของอากาศจะอยในชวงแคบๆสามารถทจะใหความสขสบายไดมากกวาการรวมพจารณากบสวนอนๆ เชน ในฤดหนาว ความชนสมพทธท 30% ถง 50% ทอณหภม 72 °F แสดงใหเหนถงการพจารณาความชนและอณหภมทอยภายในอาคาร นนคอความสขสบายของคนสวนมากนนเอง ในฤดรอน เงอนไขความสบายเกดขนทความชนสมพทธ 40 % ถง 50 % และมอณหภมประมาณ 75 °F ถง 78 °F

การใหความรอนสมผสอากาศ จดประสงคเพอใหความรอนแกอากาศ การเปลยนแปลงจะขนกบอณหภมของอากาศ ในขณะทความรอนสมผสเพมขน อณหภมของอากาศจะเพมขน อยางไรกดไมมการเปลยนแปลงคาความจความชนของอากาศ ตวอยางเชน ถาอณหภมอากาศ 50 °F และเพมความรอนสมพทธ 20 °F อณหภมของอากาศเพมขนเปน 70 °F โดยคาอณหภมทเพมขนนจะมคาความจความชนคาเดยวกน ขณะทความรอนสมผสออกจากอากาศ อณหภมของอากาศลดลง โดยไมมการเปลยนแปลงคาความจความชน ตวอยางเชน ถาอณหภมอากาศ 70 °F และนาความรอนสมผสออกไป 20 °F ดงนน อณหภมอากาศลดลงเหลอ 50 °F ทคาความจความชนเดยวกน และอณหภมกระเปาะแหงทเพมขน 20 °F ไปเปน 70 °F และอณหภมทจดนาคางยงคงไมเปลยนแปลงท 45 °F เมอเพมความรอนสมผสใหอากาศ อณหภมกระเปาะเปยกเพมจาก 47 °F ไปเปน 56 °F และคาความชนสมพทธจะลดลงจาก 80 % ไปเปน 40 % ดงตารางท 2.4 แสดงภาพรวมของการเปลยนแปลงทเกดขนเมอเพมความรอนสมพทธใหแกอากาศ และทอณหภมกระเปาะแหงลดลงจาก 70 °F ไปเปน 50 °F และอณหภมทจดนาคางลดลงจาก 70 °F ไปเปน 50 °F และทจดนาคางคงทท 45 °F อณหภมกระเปาะเปยกทลดลงจาก 56 °F ไปเปน 47 °F คาความชนสมพทธเพมจาก 40 % ไปเปน 80 % ตารางท 2.5 แสดงภาพรวมของการเปลยนแปลงเมอความรอนสมผสถกนาออกจากอากาศดงกลาว


2-32

ตารางท 2.4 สภาพการเปลยนแปลงเมอเพมความรอนสมผสใหแกอากาศ

ความรอนสมผส เงอนไขเรมตน เงอนไขหลงจากเพมความรอนสมผส

การเปลยนแปลง

อณหภมกระเปาะแหง (DB) 50 °F 70°F เพมขน

อณหภมจดนาคาง (DP) 45 °F 45 °F ไมเปลยนแปลง

อณหภมกระเปาะเปยก (WB) 47 °F 56 °F เพมขน

ความชนสมพทธ (RH) 80 % 40 % ลดลง

ตารางท 2.5 สภาพการเปลยนแปลงเมอนาความรอนสมผสออกจากอากาศ

ความรอนสมผส เงอนไขเรมตน เงอนไขหลงจากเพมความรอนสมผส

การเปลยนแปลง

อณหภมกระเปาะแหง (DB) 70°F 50 °F เพมขน

อณหภมจดนาคาง (DP) 45 °F 45 °F ไมเปลยนแปลง

อณหภมกระเปาะเปยก (WB) 56 °F 47 °F เพมขน

ความชนสมพทธ (RH) 40 % 80 % ลดลง

ทมา: (หนงสอรวมบทความจากวารสารเทคนค “ระบบปรบอากาศ ชดท 2 ” (พมพครงท 1; พ.ศ. 2546)) 2.4 ชนดของเครองปรบอากาศ

2.4.1 ประเภทของวธปรบอากาศ 2.4.1.1 ประเภทของวธปรบอากาศ วธปรบอากาศสามารถแบงเปนประเภทดวยเกณฑตางๆ ไดดงตอไปน

1. การแบงประเภทตามชนดตวกลางขนถายความรอน (ก) วธใชอากาศทงหมด (ข) วธใชนา-อากาศ (ค) วธใชนาทงหมด (ง) วธใชสารทาความเยน (วธ package)

2. การแบงประเภทตามตาแหนงของแหลงความรอน (ก) วธ Central (ข) วธ Unitary (ค) วธ Satellite

3. การแบงประเภทวาแหลงความรอน-แหลงความเยนสามารถจายไดอยางตอเนองหรอไม (ก) วธแหลงความรอนเดยว (ข) วธหลายแหลงความรอน


2-33

4. การแบงประเภทดวยวธควบคม (ก) วธควบคมแยกเครอง (ข) วธควบคมแยกโซน (ค) วธควบคมรวม

ระบบปรบอากาศชนดระบายความรอนดวยนา : เครองทานาเยนชนดระบายความรอนดวยนา

เครองทานาเยนชนดระบายความรอนดวยนา จะใชนาเยนในการกระจายความเยนสสวนตางๆ ของอาคาร แทนสารทาความเยน นาเยนจะถกผลตขนทหองเครองสวนกลาง โดยเครองทานาเยน (Water chiller) ซงเปนระบบทาความเยนทออกแบบสาหรบทานาเยน เครองทานาเยนอาจเปนแบบหอยโขง (Centrifugal chiller) แบบลกสบ (Reciprocating chiller) หรอแบบสกร (Screw chiller)

นาเยนจะถกสงไปยงเครองสงลมเยน (Air Handling Unit (AHU))ทตดตงในสวนตางๆ ของอาคาร พดลมจายอากาศจะดดอากาศภายในอาคารผานคอยลเยน ซงความรอนจะถกถายเทใหกบนาเยน จากนนอากาศเยนจะถกจายไปยงพนทสวนตางๆ โดยระบบทอลม

เครองสบนาเยนจะสบนาจากคอยลเยนของเครองสงลมเยนไปยงอวาโปเรเตอรของเครองทานาเยน เพอลดอณหภมเปนนาเยนอกครง

เครองทานาเยนชนดระบายความรอนดวยนา จะใชนาหลอเยนในการถายเทความรอนออกจากคอนเดนเซอรของเครองทานาเยน นาจากคอนเดนเซอรจะถกสงไปยงหอผงนาโดยเครอง สบนาหลอเยน

ทหอผงนา อากาศจะถกเปาผานนาหลอเยนทรอน เพอถายเทความรอนออกสบรรยากาศภายนอก


2-34

สวนประกอบพนฐาน

รปท 2.19 ระบบปรบอากาศชนดระบายความรอนดวยนา

ระบบปรบอากาศชนดระบายความรอนดวยอากาศ : เครองทานาเยนชนดระบายความรอนดวยอากาศ เครองทานาเยนชนดระบายความรอนดวยอากาศ จะมความคลายคลงกบเครองทานาเยนชนด

ระบายความรอนดวยนา แตจะใชคอนเดนเซอรชนดระบายความรอนดวยอากาศแทนคอนเดนเซอรชนดระบายความรอนดวยนา

อากาศภายนอกจะถกเปาโดยพดลมไปยงทอของสารทาความเยน เพอถายเทความรอนจากคอนเดนเซอรออกสบรรยากาศ

ในทนจะอธบายการแบงประเภทดวยตาแหนงของแหลงความรอนในขอ 2 เพมเตมดงน (ก) วธ Central

เปนวธปรบอากาศแบบรวมศนยโดยตดตงระบบแหลงความรอน เชน เครองทาความเยน หมอไอนา ฯลฯ และเครองปรบอากาศไวทหองเครองจกรกลาง

(ข) วธ Unitary เปนวธทจดทาเครองปรบอากาศเปน Package ขนาดเลก แลวตดตงไวในแตละหองหรอตดตงแยกไวในพนทปรบอากาศเปาหมายทซอยเปนบรเวณเลกๆ

อแวปพอเรเตอร

ระบบจายลม

อปกรณขยายตว หอผง

เครองสงลมเยน

เครองสบนาเยน เครองสบ นาหลอเยน

นาเยน

อากาศเยน

ระบบทานาเยน

นาหลอเยน คอนเดนเซอร

สารทา ความเยน

คอมเพรสเซอร

พนทปรบอากาศ

ลมจาย ลมกลบ

ตวปรบ


2-35

สวนประกอบพนฐาน

รปท 2.20 ระบบปรบอากาศชนดระบายความรอนดวยอากาศ

(ค) วธ Satellite

เปนวธตดตงแหลงความรอนแบบรวมศนยไวทหองเครองจกรกลาง แลวตดตงเครอง ปรบอากาศกระจายไวทแตละหองหรอแตละโซน 2.4.2 ชนดของวธปรบอากาศและการเปรยบเทยบ ตารางท 2.6 เปนการเปรยบเทยบชนดของ “วธปรบอากาศ” ทใชกนเปนหลกในปจจบน ในจานวนนน “วธ central” เปนระบบปรบอากาศทพนฐานทสด โดยเฉพาะอยางยงวธทอลมเดยวจะนยมใชกนมากในอาคารทวไป เชน อาคารสานกงานตางๆ มาตงแตอดตแลว สวน “Fan coil unit (FCU)” ยงถกนามาใชในอาคารตางๆ อยางแพรหลายเนองจากมความสะดวก วธ “Panel air” แตเดมจะใชกบการปรบอากาศรอน แตระยะหลงนมการนามาใชกบการปรบอากาศเยนเพมมากขน อนง นอกจากนในอดตยงม “วธทอลมสองชน” “วธ Multizone” “วธ Reheat” “วธ Induction unit” อกดวย แตระบบเหลานไมตอบสนองตอการอนรกษพลงงาน ระยะหลงนอกจากในกรณพเศษแลวจะไมคอยนามาใช

อปกรณขยายตว

คอนเดนเซอร ชนดระบายความรอนดวยอากาศ

เครองสงลมเยน

เครองสบนาเยน

พนทปรบอากาศ

ระบบ

ลมจาย ลมกลบ

ตวปรบอณหภม


นาเยน


อากาศเยน

ระบบทานาเยน


2-36

2.4.3 วธปรบอากาศแบบ unitary แบบใหม วธ Unitary มการพฒนาขนเพอใชงานในอาคารขนาดเลก เชน บานเรอน เปนตน แตระยะหลง เนองจากอปกรณมคณภาพสงขน และเทคโนโลยการควบคมไดพฒนาขนทาใหผลตภณฑมความเชอถอไดสง จงมการนามาใชในอาคารทวไปอยางรวดเรว เนองจากความรสกสบายในการปรบอากาศในแตละบคคลจะมความแตกตางกนเลกนอย ดวยหลกการทวาระบบทดทสดจะตองสามารถตอบสนอง ความตองการของแตละบคคลใหมากทสดเทาทจะทาได ปจจบนระบบนจงไดรบความสนใจอยางมาก ระบบดงกลาวไดแก “การปรบอากาศแบบเปาจากพน” “การปรบอากาศแบบเปาจากพารทชน” “การปรบอากาศแบบ Ambient & Task” ดงรปท 2.21

11

2

3 2

รปท 2.21 การปรบอากาศแบบเปาจากพน

2.4.3.1. การปรบอากาศแบบเปาจากพน บางครงเรยกวาการปรบอากาศแบบ Underflow โดยเปาลมเขาไปในชองวางใตพน พนออกมาจากชองเปาจากพน (มทงแบบมพดลมและแบบไมมพดลม) (1) เขาไปในหอง คณสมบตคอสามารถควบคมทศทางลม ปรมาณลมของแตละจดได สามารถรองรบการเปลยนแปลงพารทชนและการเพมอปกรณ OA ไดสะดวกเปนการปรบอากาศเฉพาะจดทมคนเทานนจงประหยด มประสทธภาพสงเนองจากกระแสอากาศภายในหองจะมทศทางพงขนตลอด ลดคากอสรางตดตงไดเนองจากไมตองมทอลมใตพน เปนตน 2.4.3.2 การปรบอากาศแบบเปาจากพารทชน เปนวธปรบอากาศแบบ Unitary ทสาคญ โดยเปาลมจากชองเปาลม (2) ทตดตงไวท low partition รอบๆ workstation รวมทงยงมการแผความเยนจากผวหนาแผนพารทชนเพอรองรบความรอนทเกดขนจากอปกรณอกดวย 2.4.3.3 การปรบอากาศแบบ task & ambient ใชวธเดยวกบการปรบอากาศในเครองบน โดยปรบอากาศ Ambient (บรเวณรอบๆ) เพอสรางสงแวดลอมทมอณหภมสมาเสมอ (3) แลวใช “การปรบอากาศ task (ใกลตว)” ใหมสภาวะตามทแตละคนตองการ อณหภมทกาหนดของการปรบอากาศ ambient เทยบกบการปรบอากาศทวไปแบบเดมแลว ในฤดรอนจะตงใหสงขน และในฤดหนาวจะตงใหตาลงได

เครองปรบอากาศเปาจากพน

อากาศปรบอากาศในฝาเพดาน

อากาศปรบอากาศในพนสองชน

ยนต เปาจากพน


2-37

ตารางท 2.6 เปรยบเทยบวธปรบอากาศชนดตางๆ ทสาคญ ตวกลาง วธ เคาโครง ผงระบบ คณสมบต

แบบ

centr

al

อากาศ

ทอลม

เดยว

ปรม

าตรอากาศคงท

(CAV

) สงอากาศทปรบอณหภม-ความชนและฟอกดวยเครองปรบอากาศแลวไปตามทอลม ปรมาตรอากาศทจายจะคงท และรองรบการ เปล ยนแปลงภาระด วยการป รบอณหภมและความชน เปนวธปรบอากาศทพนฐานทสด

(ขอด) * ปรบอณหภม-ความชน การฟอกอากาศ กาจดกลนไดสะดวก

* มปรมาตรอากาศมากจงไดเปรยบในการแจกแจงกระแสอากาศ-ระบายอากาศ

* ปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอกไดงาย

(ขอเสย) * แยกเดนเครองและควบคมไมได * ใชกาลงขบจายอากาศสง ทอลมกนทมาก

ทอลม

เดยว

ปรม

าตรอากาศแป

รผน

(VAV

)

ตดตงยนตปรมาตรอากาศแปรผน (VAV) ทแตละโซนหรอแตละหอง แลวปรบปรมาตรอากาศทจายใหสอดคลองกบการเปลยนแปลงภาระ ทาการควบคม capacity ของพดลมใหสอดคลองกบการเปลยนแปลงปรมาตรอากาศ (ตวอยางเชน ควบคมความเรวรอบดวยอนเวอรเตอร)

(ขอด) * สามารถควบคมอณหภมของแตละโซนและแตละหองได * อนรกษพลงงานดวยการลดกาลงขบในการจายอากาศ (ขอเสย) * เมอมภาระตาปรมาตรอากาศจะลดลงดวย ทาใหเกดผลกระทบตอการสงจายกระแสอากาศและปรมาณการระบายอากาศ

อากาศ-นา

ใช fa

n coil

unit ร

วมกบ

ทอลม

จายรอนนาเยนดวยอปกรณแหลงความรอนไปยง fan coil unit เพอจดการกบภาระความรอนขางหนาตาง (perimeter) และจายอากาศจากเครองปรบอากาศดวยทอลมเดยวเพอจดการกบภาระภายในอาคาร (interior) การจายนารอนนาเยนแบงเปนแบบสองทอซงจะจายนารอนหรอนาเยน กบแบบสทอซงสามารถจายนารอนและนาเยนพรอมๆ กน

(ขอด) * แยกเดนเครองและควบคมได * ใชกาลงขบในการจายตวกลางและพนทตดตงทอลมตากวาแบบใชอากาศ * กรณของแบบสทอจะสามารถปรบอากาศไดทงรอนและเยนตลอดทงป (ขอเสย) * ต อ ง ม ก า ร จ ด ก า รท อ น า แ ล ะ น าควบแนน * อาจมนารวได

pane

l air (

ปรบอ

ากาศรอน-เยน

แบบแ

ผรงส

)

จายนารอน-นาเยนใหแกพาเนลซงตดตงไวทเพดาน พน ผนง เพอใหความรอน-ความเยนแกพนผวแตละจด ปรบอากาศดวยการแผรงสจากพนผวนน มวธจายอากาศสาหรบปรบอากาศเขาไปในหองดวยทอลมเดยวอกดวย

(ขอด) * ผอยในหองจะรสกสบายตวเนองจากใชความรอนจากการแผรงส * พนทตดตงทอลมจะกนพนทนอยกวาแบบใชอากาศ (ขอเสย) * ตองมมาตรการปองกนนาคางของพนผวใหความเยน * พนทแผรงสมขนาดใหญ การควบคมจะใชระยะเวลานาน

อากาศภายนอก ทอลมเปา

ทอลมกลบ

เครองปรบอากาศ นารอนนาเยน

ดด เปา ระบาย

อากาศภายนอก

นารอนนาเยน เครองปรบอากาศ


ทอลมเปา

ยนต VAV

ระบาย ดด เปา ดด เปา ในหอง ในหอง


นารอนนาเยน

ระบาย เครองปรบอากาศ

ทอลมดด

ทอลมเปา

ดด เปา ในหอง

fan coil unit


นารอนนาเยน


ทอลมเปา พาเนลแผรงสเพดาน

เปา

ดด แผรงส

ระบาย เครองปรบอากาศ


2-38

ตวกลาง วธ เคาโครง ผงระบบ คณสมบต

แบบ

unita

ry

สารท

าความเยน

ยนตป

มความร

อนใชอากาศเป

นแหล

งความร

อน (m

ulti)

(wall

throu

gh) (

split)

ตดตงยนตปมความรอนขนาดเลกแบบใชอากาศเปนแหลงความรอนทแตละจดเพอปรบอากาศ แบบมลตยนตจะมยนตภายนอกอาคาร 1 เครองเชอมตอกบยนตภายในอาคารหลายเครอง แบบ wall through จะตดตงทะลผานผนงดานนอก (บางเครองจะเปนแบบมเครองแลกเปลยนความรอนรวมอยดวย) แบบสปลตจะแบงเปนยนตภายนอกอาคารกบยนตภายในอาคาร เชอมตอกนดวยทอสารทาความเยน ไมวาในกรณใดกตาม อากาศจะเปนแบบห ม น เ ว ย น ซ า จ ง ต อ ง ใ ช ร ว ม ก บเครองปรบอากาศภายนอก (+ ทอลม) หรอเครองแลกเปลยนความรอนรวมและเครองเพมความชน

(ขอด) * แยกเดนเครองและควบคมไดงาย * ไมตองมหองเครองจกร (ใชดาดฟา) * ใชกาลงขบตวกลางตามาก * ไมม ท อ น า จ ง ไม ต องป องกน น าควบแนนและนารว * ทอและทอลมตางๆ จะใชพนทนอยทสดเทยบกบวธอนๆ * มจาหนายเปนชด ตดตงสะดวก * ตดตงเพมและเปลยนเครองไดสะดวก (ขอเสย) * ตองมมาตรการปองกนการนาอากาศภายนอกเขามา * ต อ งม ม า ตรก ารป อ งก นก า ร เพ มความชน * กรณของระบบขนาดใหญ จะมความยงยากในการบารงรกษา * กรณของแบบ wall through จะตองมผเดนเครองและมาตรการปองกนฝนรวเขามาทางผนงดานนอก

ยนตป

มความร

อนใชนา

เปนแ

หลงความร

อน

นอกจากยนตปมความรอนขนาดเลกแบบใชนาเปนแหลงความรอนแลว ยงมแหลงความรอนชวยและคลลงทาวเวอร ชวยในการจายนาแหลงความรอน (นาใหความรอนสาหรบปรบอากาศรอน นาใหความเยนสาหรบปรบอากาศเยน) แตละยนตจะเชอมตอกนดวยทอนาแหลงความรอนในระบบเดยวกน จะต องใช ร วมกบ เค รองป รบอากาศภายนอก (+ ทอลม) หรอเครองแลกเปลยนความรอนรวมและเครองเพมความชน

(ขอด) * แยกเดนเครองและควบคมไดงาย * กรณทเกดภาระปรบอากาศรอนและเยนพรอมๆ กน จะสามารถนาความรอนกลบมาใชได จงมประสทธผลสงในการอนรกษพลงงาน (ขอเสย) * ตองมผเดนเครองยนตปมความรอน * ตองมมาตรการปองกนนารวจากทอนา * กรณของระบบขนาดใหญ จะมความยงยากในการบารงรกษา

แพกเก

จยนต

กาเนดลมสาหรบปรบอากาศดวยยนตทรวมเอาคอมเพรสเซอร พดลม ฟลเตอร และระบบควบคมเอาไวในเครองเดยว ปรบอากาศดวยการเปาลมเขาไปในหอง แบบระบายความรอนดวยนาในการปรบอากาศรอนจะใชนารอนจากหมอตมหรอใชฮตเตอรไฟฟา มวธใชยนตปมความรอนแบบใชอากาศเปนแหลงความรอนเชอมกบเครองภายในอาคารดวยทอสารทาความเยนอกดวย

(ขอด) * แยกเดนเครองและควบคมไดงาย * ใชกาลงขบตวกลางนอยกวาแบบใชอากาศ * กรณของปมความรอนแบบใชอากาศเปนแหลงความรอนจะบารงรกษาไดงาย (ขอเสย) * เมอเดนเครองเครองทาความเยนจะมเสยงดงมาก ตองมมาตรการรองรบ * ตองมวธการเกยวกบการนาอากาศภายนอกเขามา (ผนงภายนอก ดาดฟา) * ตองมพนทตดตงแพกเกจยนต

ยนตภายนอกอาคาร

ในหอง

แบบ wall

ในหอง

ยนตภายในอาคาร

ทอสารทาความเยน

แบบมลตยนต

ในหอง

แบบสปลต through

แหลงความรอนชวยคลลงทาวเวอร

ในหอง

ยนตปมความรอน

ปม

ในหอง

ในหอง

ใชนาเปน แหลงความรอน

ทอนา

ในหอง

เครองนอกอาคาร

ในหอง

นารอน

ทอสารทา

คลลงทาวเวอร

ในหอง

ปม

นาระบายความรอน

แพกเกจระบาย ความรอนดวยนา

แพกเกจปมความรอนใชอากาศเปน

แหลงความรอน

แหลงความรอน

ความเยน


2-39

2.5 วธการตรวจวดและวเคราะหประสทธภาพของระบบทาความเยน 2.5.1 การตรวจสอบเพอปรบปรงการปฏบตงานและการบารงรกษา มหลากหลายวธ ทผใชงานสามารถนามาใชตรวจสอบเพอทาใหการเดนเครองเปนไปไดอยางม

ประสทธภาพดวยการเกบตวอยางแบบงายๆ แตตองมการบนทกการเดนเครองอยางละเอยดจากการทางานของเจาหนาทเทคนคดานการบารงรกษาในแตละตาแหนง เพอสามารถนาขอมลเหลานไปแกไขความผดปกตในระบบไดงายและรวดเรว

ขอมลทวไปทจะตองบนทกไวเปนประจาอยางนอยเดอนละครง ไดแก ความดนและอณหภมของคอมเพรสเซอร แหลงจายไฟ ระดบนามนของคอมเพรสเซอร ปรมาตรของสารทาความเยนทชองแผนกระจกสาหรบสงเกต เสยงรบกวนและการสนสะเทอนจากเครองจกร อตราการไหลของนาและอณหภม ณ จดตางๆของคอนเดนเซอร หรอชดทาความเยน สภาวะของคอนเดนเซอร และแผงระบายอากาศของอวาพอเรเตอร

ขอกาหนดตางๆทนอกเหนอจากขอบงคบทวไป เชน เกยวกบสขอนามยดานอาหาร อณหภมของผลตภณฑทจะตองมการตรวจสอบมากกวาขอบงคบทวไป นอกจากนยงตองมขอกาหนดในการควบคมเพอสามารถบนทกสภาวะการทางานของเครองไดอยางมประสทธภาพ และเมอมการเปลยนสวนประกอบเหลานน จะตองสามารถตงคาตางๆได รายการตรวจสอบ ทปรกษาระบบปรบอากาศควรใหความสาคญ และแนะนาสาเหตททาใหขาด ประสทธภาพ ดงน อากาศ

การสญเสยลมเยนไปกบระบบระบายอากาศ อาคารทมความดนภายในอาคารนอยกวาภายนอก จะดดเอาอากาศรอนจาก ภายนอกเขามาภายใน

อาคาร ประสทธภาพของพดลม การกระจายลมเยนภายในพนทปรบอากาศไมด การระบายอากาศมากหรอนอยเกนไป ฉนวนของทอลมและเครองปรบอากาศไมด ปรมาณอากาศบายพาส (Bypass Air Flows) แผนกรองอากาศหรอทอลมอดตน แดมเปอรถกปดอยตลอด หรอหกเสยหาย ระบบ VAV ทางานผดพลาดจายลมเยนเกนไป การหมนเวยนของอากาศ ทอลมเปนสนมหรอสกปรก ความสกปรกจากภายในอาคาร


2-40

มสวนใดในระบบทไมมประสทธภาพ หรอภาระมากเกนไป นา

ประสทธภาพของเครองสบนา ฉนวนของทอไมด เกดรอยรวบรเวณจดตอของทอ นาไหลผานลดวงจรปรมาณนาบายพาส เกดการอดตนในทอ, คอยล กอนและหลงคอยล, วาลวควบคม, สายควบคม สนม และสงสกปรกในคอยล, ทอนา มสวนใดในระบบทไมมประสทธภาพ หรอภาระมากเกนไป

ทปรกษาระบบปรบอากาศควรใหความสาคญ และแนะนาสาเหตททาใหขาด ประสทธภาพ ดงน การควบคม

ชวโมงการทางานมากเกนไป พนทเยนเกนไป ยงมการจายความเยนใหพนททวาง ความดนของคอนเดนเซอรสง สญเสยนายาทาความเยน ระบบควบคมลมเหลว ระบบการควบคมไมเหมาะสม, ปรบแตงขอผดพลาด การแบงโซนไมด ตาแหนงทตดตงตวสงสญญาณไมถกตอง

อาคาร ไมไดอดรอยรวของอาคารใหดพอ การบงแสง ฉนวน

2.5.2 การปฏบตการในโรงงาน การตดตามตรวจสอบและบารงรกษาอปกรณตางๆเปนประจา จะชวยใหระบบเครองจกรทางานไดอยางม

ประสทธภาพ ไดแก 2.5.2.1 คอนเดนเซอร

ตามทไดกลาวมาในหวขอทผานมา อณหภมขณะควบแนนยงมคาสง สมประสทธการทางานของระบบกจะยงตาลง จงควรใหอณหภมของการควบแนนมความเหมาะสม ซงเกดขนไดกตอเมอแผงระบายความรอนของคอนเดนเซอรสะอาดไมมสงสกปรกสะสมปกคลมไว ซงหมายถงวา ตองมการบารงรกษาและทาความสะอาดแผงระบายความรอนของคอนเดนเซอรรวมกบการทาความสะอาดสวนตางๆเปนประจาตามปกต จะสามารถทาใหอณหภมขณะควบแนนอยในสภาวะทเหมาะสม


2-41

นอกจากน ความเสยหายททาใหแผงระบายความรอนของคอนเดนเซอรแบนลง จะมผลทาใหกาซไมสามารถไหลผานไปได จงควรระวงแกไขใหกลองแผงระบายความรอนคงไวในสภาพเดมๆ การบารงรกษาคอนเดนเซอร คอนเดนเซอรทาหนาทระบายความรอนของระบบทาความเยนรวมกบหอผงนา ซงคอนเดนเซอรและหอผงนา เมอมสงสกปรกมหนปน/ตะกรนจบผวทอของคอนเดนเซอรหรอจบแผงรงผงบนหอผงนาทาใหการระบายความรอนไมด อณหภมทางดานอดจะสงขนมผลทาใหกาลงการผลตนาแขงลดลงและจะกนกระแสไฟฟาเพมขน ดงนนจงควรลางทาความสะอาดคอนเดนเซอรในชวงระหวาง 3-6 เดอน ทงนขนอยกบคณภาพนาทนามาใชหมนเวยนระบายความรอน โดยมขอพจารณาดงน

1. ปรมาณสารหรอของแขงทละลายนา (Dissolve Solids) ใชเกณฑของการวดปรมาณสารหรอของแขงทละลายนาทงหมด (Total Dissolve Solid ; TDS) เปนตวกาหนด

2. ปรมาณการทงนาทหอผงนา และคอนเดนเซอร (กรณทใชแบบอวาพอเรทฟคอนเดนเซอร) ความรอนในคอนเดนเซอร ใชเกณฑของอณหภมทางอด (Condensing Temperature) เปนตวกาหนด การลางคอนเดนเซอร (Condenser) ม 2 วธ คอ

1. ใชแปรง (ในกรณทเปนคอนเดนเซอรแบบเปลอก ( Shell) และแบบทอ (Tube)) 2. ใชสารเคม (ใชไดทงคอนเดนเซอรแบบเปลอก (Shell) และแบบทอ (Tube) หรออวาพอเรทฟ )

การลางโดยใชแปรง อปกรณทตองใชมดงน

1. แปรงเหลกขนาด ½ x 2 m สาหรบคอนเดนเซอรระบบแอมโมเนย (NH3) จานวน 4-5 อนตอการลางแตละครง

2. แปรงเหลกขนาด 3/8 x 2 m สาหรบคอนเดนเซอร ระบบฟรออน (R22) จานวน 2 อนตอการลางแตละครง

ขนตอนการลางคอนเดนเซอรโดยใชแปรง

1. หยดเครอง 2. ปดวาลวเมนนาทเขา/ออกคอนเดนเซอร 3. ถายนาออกจากคอนเดนเซอร 4. ถอดหนาแปลนทอนาและเปดฝาออก 5. ใชแปรงขดและใชนาฉดทาความสะอาดจนหมดทกทอ 6. กรณทใสแปรงไมเขา อาจจะตองใชสวานความเรวรอบชาชวยดวยจงจะไดผล 7. ปดฝา และประกอบหนาแปลน

ขอควรระวง ทปดฝาคอนเดนเซอรจะมปะเกนใสกนนารว และระวงอยาใหปะเกนขาด เพราะจะทาใหนาหมนเวยนระบายความรอนเกดการไหลลดวงจร ซงจะมผลใหอณหภมหรอความดนทางอดสงขน


2-42

การลางคอนเดนเซอร ดวยสารเคม การลางดวยสารเคมควรจะใชกบแบบอวาพอเรทฟคอนเดนเซอรหรอใชกบเปลอก (Shell) และแบบทอ

(Tube) ทมหนปนเกาะหนาซงกอนลางควรทาความสะอาดแปรงและสารเคมทใชมสวนผสมของกรดไฮโดรลคและสารเคมอนๆ สวนปรมาณทใชจะแตกตางกนตามขนาดเครองทานาแขง โดยมขนตอนดงน

1. ตดตงวาลว และปมสารเคมเขากบถงผสมเคม (ตามรป) 2. เตมนาลงในถงผสม (ตามปรมาณทกาหนด) 3. เตมสารเคมลงไปในนา ในสดสวน นา 75% กรด 25% 4. เดนปมหมนเวยนสารเคม ลางคอนเดนเซอร (Condenser) ประมาณ 4-10 ชวโมง (ขนอยกบความ

หนาของหนปน) 5. ถายนากรดออก จากนนใชนาธรรมดาลาง 6. ใชแปรงลวดขดทาความสะอาดและลางดวยนา 2-3 ครง กอนทจะใชงานตามปกต 7. เดนเครองทานาแขงใชงาน และตรวจสอบความดนทางสง วาทางานปกตหรอไม

รปท 2.22 การลางคอนเดนเซอรดวยสารเคม

หมายเหต กรณทเปนอวาโปเรตฟคอนเดนเซอร สามารถใชอางนาและปมนาหมนเวยนของ อวาโปเรตฟคอนเดนเซอรเองได และถายหลงการหมนเวยนนากรดและเคมแลวฉดนาทาความสะอาดอกครงดวยปมนาแรงดนส

2.5.2.2 อวาโปเรเตอร

มวธการบารงรกษาเชนเดยวกบคอนเดนเซอร อวาโปเรเตอรจะทางานไดโดยมประสทธภาพสงสด เมอแผงอวาโปเรเตอรสะอาด ไมมนาแขงไปเกาะสะสมทแผงอวาโปเรเตอรมากเกนไป และอากาศสามารถไหลผานได

ถงแมจะมนาแขงเกาะอยทเครองแตถามปรมาณเพยงเลกนอย และเครองยงทางานทระดบอณหภมตากวา 0 oC อวาโปเรเตอรกยงทางานไดอยางมประสทธภาพสงสด แตถานาแขงทมาเกาะมเพมมากขน แสดงวามความผดพลาดจากการละลายนาแขงเกดขน และควรจะทาการแกไขทนท


2-43

ปญหาสวนใหญกคอ เครองทาความรอนไฟฟาเพอละลายนาแขงเสยหาย อณหภมสดทายในการละลายไมถกตอง การอดตนของอวาโปเรเตอร ททางระบายนาทง มความรอนสะสมมากเกนไปในระบบของเหลว

2.5.2.3 การบรรจสารทาความเยน วาลวปรบลดความดนจะควบคมอตราการไหลของสารทาความเยนอยางมประสทธภาพ ตราบใดท

แหลงสงจายสารทาความเยนสะอาดและบรรจสารทาความเยนไมนอยกวาทกาหนดไว สภาวะของการจายสารทาความเยนไปยงวาลวปรบลดความดนจะสงเกตไดชดเจนจากหนาตางแผน

กระจกทตดตงไว ถาสงเกตเหนวามฟองอากาศเกดขน แสดงวามการผสมระหวางของเหลวและกาซ ตองแจงใหเจาหนาทเทคนคดานการบารงรกษาทาการวเคราะหและแกไขใหถกตอง

ฟองอากาศทสงเกตไดอาจเกดจาก การบรรจสารทาความเยนไมเพยงพอ ไสกรองและไดเออรมบางสวนอดตน คอนเดนเซอรมขนาดตากวากาหนดหรอไมมประสทธภาพ

จงตองคนหาสาเหตของสารทาความเยนทสญเสยไป ซงอาจเกดจากการรวของระบบทอหรอขอตอ การรวจากการซอมแซม การสญเสยสารทาความเยนทมากเกนไปจะสงผลใหระบบหยดการทางานทระดบความดนตา 2.5.2.4 การตรวจสอบหองเยน และตเยน

เพอใหหองเยนหรอตความเยนทาหนาทไดอยางมประสทธภาพ ตองทาใหอากาศเยนไหลเวยนไดอยางอสระ สามารถกระจายออกไปรอบๆผลตภณฑ การตรวจสอบตความเยนตามปกตจะทาใหพบความผดพลาดในขณะทมภาระโหลดและสามารถแกไขใหถกตองได ทงนผทเกยวของทงดานผใชงานและเจาของผลตภณฑสามารถทจะรวมกนแกไขปญหาไดดวยการจดอบรมเกยวกบการจดวางภาระโหลดของผลตภณฑใหถกตอง และควรจดอบรมใหกบทกคนทเกยวของเพอใหสามารถนาไปปฏบตงานไดอยางถกตอง 2.5.2.5 ตความเยน

การทาเครองหมายไวดานหนาภายในตความเยนดวยเสน แสดงระดบเพอแสดงภาระโหลดของปรมาตรผลตภณฑไมเกนกวาเสนแสดงระดบน เพราะถาเกนกวาระดบทกาหนด จะทาใหระบบทาความเยนของตความเยนทางานหนกเกนไป และสงผลทาใหอณหภมของผลตภณฑสงขน

ดวยลกษณะของกลองบรรจทดงออกตามแนวนอน จงควรวางผลตภณฑซอนกนแตละชนใหเรยบเสมอกน เพราะถามสวนยนออกมา อาจทาใหมานอากาศเบยงออกไปยงดานหนากลอง จงควรทาใหอากาศไหลวนไปรอบๆกลองไดอยางสะดวก และไหลยอนกลบไปททอทางกลบได

ผลตภณฑทวางไวเหนอทอยอนกลบชนลางสดจะเกดปญหาเกยวกบสภาพการไหลเวยนของอากาศทมไมเพยงพอจงเปนสาเหตททาใหภาระโหลดของระบบทาความเยนเพมขน

โดยปกตอวาโปเรเตอรจะตดตงทสวนลางสดของตความเยน ดงนนอาจจะมการอดตนเนองจากการบรรจ และผลตภณฑทเหลอทงไว จงควรทาความสะอาดบอยๆ


2-44

2.5.2.6 หองเยน การวางผลตภณฑซอนๆกน โดยเฉพาะอยางยงเมอจดวางไวในกลอง จะตองทาใหอากาศไหลเวยน

สมผสพนผวไดทวทงกลอง การจดวางผลตภณฑบรเวณหนาเครองอวาโปเรเตอรไมควรวางซอนกนจนชดเครองเกนไป เพราะจะ

เปนสาเหตทาใหการไหลของอากาศตลอดทวทงหองเยนไมด สงผลใหการกระจายของอณหภมไมสมาเสมอ ควรหลกเลยงการวางผลตภณฑใตเครองอวาพอเรเตอรโดยตรง ทงนเพราะจะกดขวางทางเขาออกทจะ

ไปทาการบารงรกษาสวนประกอบตางๆของเครอง 2.5.2.7 การเสอมสภาพของเครอง และโครงสรางของฉนวน

ความเสยหายและการสกกรอนเปนเรองทตองเกดขนอยางไมสามารถหลกเลยงได การตรวจสอบตามเวลาทไดมการกาหนดไวตงแตเรมการตดตง จะชวยปองกนการเกดความเสยหายตอระบบกอนเวลาอนควร ซงเปนการกระทาทเหมาะสมทจะชวยปองกนการเสอมสภาพการทางานของระบบและนากลบมาสสภาพเดม 2.5.2.8 การหมฉนวน

การขาดของฉนวนจะสงผลกระทบตอการทางานโดยรวมของเครองทาความเยน 2 เรอง คอ จะทาใหเกดปญหาขนทวสดทใชทาผนงหองเยนหรอโครงพนผวของตเยนจะรบเอาความรอนในปรมาณมากสงเขามาในบรเวณพนททตองการความเยน ซงเปนการเพมภาระงานใหกบระบบ

เมอมการขาดของฉนวนหมทอททางเขาจะทาใหอณหภมของกาซทาความเยนทไหลยอนกลบจากคอมเพรสเซอรเพมขน เปนสาเหตทาใหการทางานของคอมเพรสเซอรมประสทธภาพลดลง

เมอเกดการขาดของฉนวนทหอหมวสดทใชทาผนงหองเยน จะเรมมนาซมเขาทางรมขอบของฉนวนทไดรบความเสยหาย และเมอนาเปลยนเปนนาแขงกจะขยายตวเพมขน ทาใหโครงสรางภายในของโฟมทเปนฉนวนเสยหาย ซงจะสามารถทาการแกไขโดยการขบไอนาออกไปและปดสวนนเขาดวยกนโดยใชสารตดผนกและทาการหมฉนวนทผวใหม

การซอมแซมความเสยหายของผวฉนวนทหมควรทาการเปดวสดหมฉนวนภายในออกกอน และซอมแซมไหเรวทสดเทาทเปนไปได ฉนวนโฟมชนดยดหยน (Elastomeric Foam)

โฟมชนดยดหยนมอกชอหนงคอ โฟมยางแบบขยาย (Expanded Rubber Foam) เปนฉนวนทยดหยนไดดวยการฉดขยายตวในแบบ (Mold) โฟมชนดนเปนฉนวนประเภทเซลลปด (Closed Cell Insulation) มเซลลชดกนมาก มการดดซมความชนตา ทาใหสามารถตานทานการแทรกซมของไอนาไดด จงเหมาะกบการใชงานทอณหภมตา เชนในระบบทอสงความเยนในโรงนาแขง หากใชงานทอณหภมสงเปนเวลานานจะเกดการหดตว และทาใหสภาพการเปนฉนวนลดลง


2-45

รปท 2.23 ภาพขยายแสดงโครงสรางของโฟมชนดยดหยน

รปท 2.24 ลกษณะโฟมชนดยดหยนแบบแผนและแบบสาหรบหมทอ

2.5.2.9 เครองถายเทความรอน คอนเดนเซอร และอวาโปเรเตอรจะทางานไดอยางมประสทธภาพ ขนอยกบการมระบบการถายเทความ

รอนทด ซงอปกรณเหลานตองมพนผวทสะอาด และปราศจากสงกดขวางดงทไดอธบายกอนหนาน 2.5.2.10 การระบายความรอนดวยอากาศ

วสดทใชในการผลตเครองถายเทความรอนแบบระบายความรอนดวยอากาศ ปกตจะใชทองแดงสาหรบทาทอและอะลมเนยมสาหรบทาแผงทขยายไปตามทอวสดทงสองชนดน สวนใหญแลวจะมลกษณะเฉพาะภายใตสภาวะการปองกนการกดกรอนไดเปนอยางด แตในบางสภาวะกอาจเกดความเสยหายได อนเนองจากกระบวนการทเรงใหเกดออกซเดชนขน

การตรวจสอบตามกาหนดเวลาจะทาใหทราบถงบรเวณทเกดการกดกรอน ถาพบรองรอยใดๆขนควรจะทาการบารงรกษาอยางถกตอง ซงอาจจะปองกนวสดทาแผงอปกรณดวยการเคลอบผวเพมขน

ปญหาดงกลาวไมพบบอยนกกบอวาพอเรเตอร แตปญหาทเกดขนกบอวาพอเรเตอรคอ มการกดกรอนขนบรเวณทไมมการใชงาน อยางไรกตาม ในระหวางการตรวจสอบตามกาหนดเวลายงคงเปนการรบประกนไดวา ไมมการอดตนจากการเกาะของนาแขง ซงเปนสภาวะโดยรวมของเครองอวาพอเรเตอรทตองตรวจสอบอยสมาเสมอ


2-46

2.5.2.11 การระบายความรอนดวยนา อตราการกดกรอนและการสะสมความสกปรกทพบอยกบคอนเดนเซอรแบบระบายความรอนดวยนาน

จะขนอยกบคณภาพของนาทไหลผานตวเครอง ซงยากตอการประเมนวามการปนเปอนในระดบใดทสามารถยอมรบได ทงนเพราะคอนเดนเซอรถกปดผนกแนนอย

วธทชวยไดคอ ผปฏบตงานตองทาการบนทกความดนขณะควบแนนของระบบไว เมอมการสะสมของสารปนเปอนภายในจะทาใหความดนนนสงขน สงผลใหการทางานไมมประสทธภาพ เมอความดนขณะควบแนนสงขนจนไมสามารถยอมรบได จงควรใหเจาหนาทเทคนคดานการบารงรกษาทมความชานาญโดยเฉพาะทาความสะอาดสวนประกอบตางๆเหลาน และเพมอณหภมของนากจะมผลทาใหความดนขณะควบแนนสงขนดวยเชนกน 2.5.3 แผนการบารงรกษา

สญญาของการบารงรกษามหลายรปแบบแตกตางกนไปโดยขนอยกบผใชงานทจะเลอกบรษทคสญญาเพอใหมาทาการบารงรกษาระบบทาความเยน แตโดยทวๆ ไปแลวลกษณะของสญญาเหลานเปลยนแปลงไปตามความตองการซงคลายกนกบการประกนภย

สาหรบแผนการบารงรกษานนมจดมงหมายคอ การบารงรกษาเพอใหมประสทธภาพทเหมาะสม ปรบปรงความมนคงของระบบเพอชวยลดความเสยหายตางๆ

สงเหลานเปนไปไดดวยการตรวจสอบตดตามการทางานของเครอง การทาความสะอาด การซอมแซม หรอการเปลยนชนสวนประกอบตางๆทจาเปน และสงสาคญอยางยงคอ จะตองเปลยนหรอซอมสวนประกอบกอนทจะใชการไมได

ความผดพลาดสวนใหญของระบบทาความเยนจะทาใหสมรรถนะและประสทธภาพในการทางานลดลง แตจะไมสามารถสงเกตเหนจนกระทงถงระยะของการรบภาระงานสงมาก หรอสภาวะอณหภมของบรรยากาศสงขนแตสวนใหญแลวสาเหตจะเกดจากขนาดของระบบทาความเยนทมขนาดใหญเกนไป นอกจากนการบารงรกษาเปนสงสาคญ ทงเพอชวยปองกนความผดพลาดทจะเกดขน ขณะทผรบจางในการบารงรกษายงมภารกจอนๆอยและเพอใหมนใจไดวาระบบทาความเยนยงทางานมประสทธภาพเทาทเปนไปได


2-47

2.6 วธการตรวจวด และวเคราะหประสทธภาพของระบบปรบอากาศ 2.6.1 ภาระการปรบอากาศและวธคานวณ “ภาระการปรบอากาศ” ตามเนอหาแลว แบงออกได เปน 3 อยาง คอ “ภาระในอาคาร” “ภาระ

เครองปรบอากาศ” “ภาระแหลงความรอน” ภาระเหลานนตางกมการคานวณตามลาดบขนตอนแตละอยาง ณ ทน ขอกลาวถงกฎการคานวณและเนอหาของภาระนนๆ ตามลาดบไป

2.6.1.1 ภาระในอาคาร ในกรณทมการออกแบบอปกรณปรบอากาศสาหรบอาคาร สงทตองไตรตรองเปนอนดบแรกกคอการ

กาหนดปจจยการออกแบบอณหภมและความชนภายในอาคารดงทกลาวไวแลว ทจรงแลว องคประกอบทางความรอนทเหมอนจะทาใหปจจยการออกแบบอณหภมและความชนภายในอาคารทถกกาหนดไวเชนนลมเหลวลง กคอ “ภาระในอาคาร” หรอ อกชอหนง “Space load” หากกลาวใหงายขน ภาระในอาคารคอปรมาณความรอนทมความสาคญตอการรกษาอณหภมและความชนภายในอาคารใหเปนไปตามทกาหนดอยางเสถยรภาพ

ในนนเองเรยกแยกประเภทไดวา ความรอนทคลายกบวาทาใหอณหภมของอาคารสงขน กลาวคอ ความรอนสมดลกลายเปนคาเชงบวก (คาบวก) ทเรยกวา ภาระการทาความเยน และในทางกลบกน ความรอนทคลายกบวาทาใหอณหภมของอาคารลดตาลง กลาวคอ ความรอนสมดลกลายเปนคาเชงลบ (คาลบ) ทเรยกวา ภาระการทาความรอน

เมอดภาระเหลานจากมมมองของอาคาร ภาระการทาความเยนจะเรยกวา “ปรมาณความรอนไดรบในอาคาร” เพราะเปนความรอนทรกลาเขามาภายในอาคารหรอเปนความรอนทเกดขนภายในอาคาร และภาระการทาความรอนจะสามารถเรยกไดอกอยางหนงวา “ปรมาณความรอนสญเสยในอาคาร” เพราะเปนปรมาณความรอนทเสยไปจากอาคาร ดงแสดงในรปท 2.25

รปท 2.25 แนวคดของภาระภายในอาคาร

ดงนน กรณทคานวณภาระปรบอากาศนน จะเปนการคานวณปรมาณ “การไดรบความรอน” (heat gain) หรอ “การสญเสยความรอน” (heat loss) ออก จะอธบายเกยวกบรปแบบของภาระปรบอากาศและกฎการคานวณดงตอไปน 1. ภาระทมาจากกระจกหนาตาง (ภาระความรอนสมผส)

ภาระนมสองแบบคอ “ภาระแสงอาทตยสองผาน” และ "ภาระความรอนถายเทผาน" ในรป 2.26 เปนการแสดงกระบวนการของแสงอาทตยทสองไปยงหนาตางกระจกทาใหไดรบความรอน “ภาระความรอนสองผาน” สามารถคดไดวาเปนภาระของแสงอาทตยทสองผานหนาตางกระจกแลวกลายเปนภาระความรอนใน ชวพรบตาโดยทไมมการลาชาของเวลาตามปกต อนง สวนใหญในการปรบอากาศรอนแลวจะไมพจารณาการ

QGT (กระจก: ถายเทผาน)

Qt (ลมเขาออกตามชอง)

QW (ตวกาแพง)

QE

QH

QGR (กระจก : สองผาน) QGT (กระจก : ถายเทผาน)

QW (ตวกาแพง)

Qt (ลมเขาออกตามชอง)

(ปรมาณความรอนสญเสยในอาคาร) (ปรมาณความรอนไดรบในอาคาร)

(แสงสวาง)

(ตวคน)

ดดกลน


2-48

ไดรบความรอนจากแสงอาทตยเนองจากเปนภาระทไมมผลเชงลบ อกดานหนง ภาระความรอนถายเทผานเปน "ภาระการนาความรอน" ทรกลาจากภายนอกเขามาสภายในอาคารหรอทเสยจากภายในอาคารใหแกภายนอก ขนอยกบผลตางอณหภมภายในและภายนอกอาคาร

รปท 2.26 กระบวนการของแสงอาทตยทสองไปยงหนาตางกระจก จนกลายเปนการไดรบความรอน 2. ภาระจากโครงสรางอาคาร (ภาระความรอนสมผส)

เปนภาระความรอนทผานโครงสรางอาคาร เชน กาแพงดานนอก หลงคา ใตถนตดพน ผนงใตดน เปนตน แลวรกลาจากภายนอกเขาสภายในอาคาร หรอสญเสยจากภายในอาคารไปยงภายนอก ในการคานวณภาระการทาความเยนจากกาแพงดานนอกและหลงคา อาศยการคานวณดวยวธสภาวะไมคงทเปนคาบของ HASS (หมายเหต) ใชคาปรมาณความรอนทไหลผาน แยกตามชนดของโครงสรางตวกาแพง ลบอตราการไหลผานความรอนของตวกาแพง เปนคาผลตางของอณหภม แลวคานวณคาภาระการทาความเยนจากความแตกตางของอณหภมภายในและภายนอกอาคารตามสภาพปรากฏทเปลยนไปตามชวงเวลา

(หมายเหต) “HASS” คอมาตรฐานของสมาคมวศวกรรมศาสตรทางการทาความรอน การปรบอากาศและสขอนามยแหงประเทศญปน ยอมาจาก Heating Air-Conditioning and Sanitary Standard อกทางหนง ในการคานวณภาระการทาความรอน จะไมใสใจกบอทธพลของแสงอาทตย และจะคานวณดวยวธคานวณทสภาวะคงท (หมายเหต) (หมายเหต) “วธคานวณทสภาวะคงท” คอการคานวณทตงตามขอกาหนดทไดมการกาหนดอณหภมภายในอาคารและอณหภมภายนอกอาคารใหคงท ภาระความรอนทไหลผานใตถนตดพนและผนงใตดนจะบนทกเฉพาะเวลาทาความรอนและจะไมนามาพจารณาในการทาความเยนเนองจากไมมกระทบใดๆ ตอการสญเสยความรอน

สะทอนกลบ

กระจก

ภายนอกอาคาร ภายในอาคาร

สะทอนกลบ

แผรงส

แทรกผาน

แผรงสความรอน

พาความรอน


2-49

3. ภาระจากผนงกนภายใน (ภาระความรอนสมผส) ในกรณทหองขางเคยงเปนหองทไมมการปรบอากาศ (หองเกบของ หองใตบนได ทางเดน เปนตน) จะ

ใชวธคด “สมประสทธผลตางอณหภมหองขางเคยง” แตวา ในกรณทสามารถคาดคะเนอณหภมของพนทนนๆไดโดยงาย จะกาหนดวธการคานวณภาระจากคาความแตกตางของอณหภมนนๆ กบอณหภมภายในอาคาร 4. ภาระจากความชนเขา-ออก (ภาระความรอนแฝง)

เปนภาระทเกดจากความแตกตางของความดนยอยของไอนาภายในอาคารกบภายนอกอาคารทตดอยกบตวผนงและเปนภาระจากการไหลเขาออกของนา (ความชน) นอกเหนอจากกรณของหองทมอณหภมและความชนคงทหรอหองดรายรมเปนตนทตองมการควบคมความชนอยางเขมงวดแลว ถงไมพจารณาภาระนกไมมผลกระทบกระทบใดๆ ในการปรบอากาศทวไปของหองพกอาศยปกต เนองจากภาระนเปนภาระทมคานอยมาก 5. ภาระจากลมเขาออกตามชองรว (ภาระความรอนสมผสและภาระความรอนแฝง)

ภาระจากลมเขาออกตามชองเปดหรอรรว เปนภาระทมาจากการรกลาของอากาศภายนอกเขาสบรเวณการปรบอากาศจากการเปดปดประต ชองวางของหนาตางและประต ปรมาณของลมเขาออกตามชองเองกไดรบผลกระทบจากความตางของอณหภมภายในอาคารและอณหภมภายนอกอาคารหรอความเรวลมสวนนอก นอกเหนอจากโครงสรางของหนาตางและประต 6. ภาระทเกดขนภายในอาคาร (ภาระความรอนสมผสและภาระความรอนแฝง)

เปนภาระความรอนจากอปกรณสองสวาง หรออปกรณและเครองจกรอนๆ ภายในอาคาร รวมไปถงจากตวคน ใชวงททาความรอน จะไมพจารณาภาระนเพราะไมมผลกระทบใดๆ แตในกรณการปรบอากาศตลอด 24 ชวโมง เปนตน จะบวกเขากบทศทางทสรางดลกบภาระการทาความรอนกได 7. ภาระความรอนสะสมจากการปรบอากาศแบบเปนชวงๆ

ในกรณทมการปรบอากาศแบบเปนชวงๆ ถงแมจะอยในชวงทหยดในระหวางการทางานของการปรบอากาศกตาม การไดรบความรอนและการสญเสยความรอนกยงมอย ซงทาใหเกดการสะสมความรอนจากตวโครงสรางอาคารหรอเครองเรอนและอปกรณใชสอยเปนตน เมอเรมตนทางานการปรบอากาศตอไป จะปรากฏเปนภาระความรอนสะสม ภาระความรอนสะสมน ตามปกตจะมนอยและโอกาสทจะเปนภาระขนาดใหญทสดในเวลาเรมตนการทางานของการปรบอากาศไมคอยม ดงนน ถงแมจะไมพจารณาภาระความรอนสะสมในสวนของภาระการทาความเยนไปกตาม จะไมมผลกระทบใดๆ ในสวนของภาระการทาความรอนนจะถอวา “ภาระความรอนสะสมเชงตาแหนง”

2.6.1.2 ภาระเครองปรบอากาศ ภาระความรอนทรวมภาระความรอนภายในอาคารดงกลาวขางตนแลวยงม “ภาระความรอนของเครองเปาลม” “ภาระความรอนผานทอลม” “ภาระอากาศภายนอก” และ “ภาระความรอนซา” ดงทแสดงขางลางรวมเรยกวา “ภาระเครองปรบอากาศ” ภาระเครองปรบอากาศนเปนขอมลพนฐานของการประเมนของเครองปรบอากาศ


2-50

1. ภาระความรอนจากพดลม (ภาระความรอนสมผส) เปนภาระความรอนทเกดจากการไดรบความรอนจากพดลม (รวมทงมอเตอรไฟฟา) และเมอมการทาความรอนจะไมพจารณาเพราะไมมผลกระทบใดๆ 2. ภาระความรอนผานทอลม (ภาระความรอนสมผส) เปนภาระความรอนทกอใหเกดความตางของอณหภมของอากาศภายในทอลม และอณหภมแวดลอมภายนอกทอลม ทวา เมอมการทาความรอน จะเปนการสรางดลกบภาระความรอนของเครองเปาลมขางตนจงสามารถตดทงได 3. ภาระอากาศภายนอก (ภาระความรอนสมผสและภาระความรอนแฝง) ในการปรบอากาศปกตทวไปสาหรบมนษย ดวยจดมงหมายทจะกาจดฝนผง กลนเหมน CO2 เปนตน และคงไวซงสภาพอนนารนรมยของสภาพแวดลอมภายในอาคาร จงจาเปนทจะรบเอาปรมาณทจาเปนของอากาศภายนอกจากสวนนอกของอาคารเขามา (ตามปกต 20-30 [m3/h คน]) ซงมสภาพทตางกบอณหภมและความชนภายในอาคาร ภาระอากาศภายนอกเปนภาระความรอนเพอทาใหอากาศภายนอกทรบเขามานมสภาวะเหมอนอณหภมและความชนภายในอาคาร 4. ภาระความรอนซา (ภาระความรอนสมผส) กรณทมการควบคมความชนภายในอาคารใหเปนความชนตา ดงแสดงไวในแผนภมไซโครเมตรก

(หมายเหต) ในแผนภม 2.27 ภายหลงจากททาใหอากาศปอนเขาเยนตากวาจดอมตวแลว ((5) → (8)) จาเปนท

จะตองใหความรอนซา (reheat) ((8) → (6)) ภาระความรอนทตองใชในการนกคอภาระความรอนซา

ความชน

สมบรณ

ภาระความรอนซา

เอลทลปจาเพาะ

1x2x

4t1t2t6t8t7t

8h6h

5h 1Q

lΔ

รปท 2.27 ภาระความรอนซาบนแผนภมไซโครเมตร


2-51

อณหภม ( c)

ความชนสมบรณg

/kg(D

A)ความดนไอนา

(mm

Hg)(P

a)


Q %

เอนทลปจาเพาะ

h (kca

l/kg(DA))(k

J/kg(D

A))

คาSHF

ความชนสมบรณ x

อณหภมกระเปาะเปยก

ประมาตรจาเพาะ

อณหภ

มจดน

าคาง

อณหภ

มกระเปาะแห

ง

เสนก

ราฟอ

มตว

Qz 1

00 %

ความรอนกบความชน

dxdhu =

(kJ/kg

)(kcal/kg

)

เอนทลปจาเพาะ

t’’ t’ t

รปท 2.28(1) โครงสรางของ Psychrometry chart

รปท 2.28(2) โครงสรางของ Psychrometry chart

(h8 → h6) เนองจากภาระความรอนซาเปนภาระทจาเปนเฉพาะกบการควบคมความชนในชวงเวลาการทาความเยนตามปกต จงไมรวมเขากบภาระการทาความรอน (หมายเหต) “Psychrometric chart” หรอเรยกวา “แผนภาพอากาศชน” เปนแผนภาพทสรางความสะดวกในการทาความเขาใจตอสภาพทางความรอนของอากาศ โดยมองคประกอบดงแสดงในแผนภมรปท 2.28 และเนองจากเมอพจารณาสภาพอากาศตาม “แผนภม” 2 จด สภาพการณของอากาศนนๆ ไมไดรบการกาหนดเปนพเศษแตอยางใด บางครงจงเรยกวา “Chart” อนง ในการคานวณอปกรณในการปรบอากาศนน จะใชแต “แผนภม h-x” ซงแกนจะแสดง “เอนทลปจาเพาะ (h)” และ “ความชนสมบรณ (x)” โดย Psychrometric chart แสดงไวในรปท 2.28(2)


2-52

ภาระความรอนซานหากเปรยบเทยบกบรถยนต แลวจะเปรยบเสมอนสภาพการเหยยบคนเรงจนสดแลวเหยยบเบรกพรอมกน ซงจะเกดความสนเปลองพลงงานโดยสญเปลาขน ดงนน ประเดนสาคญในการอนรกษพลงงาน กคอการกาหนดชวงความชนสมพทธภายในหองใหกวางทสดเทาทจะทาได แผนภมไซโครเมตรกชารตจะแสดงคาตาง ๆ ดงน

อณหภมกระเปาะแหง : วดอณหภมไดโดยใชเทอรโมมเตอรแบบธรรมดา (เสนแนวนอนของชารต) อณหภมกระเปาะเปยก : วดอณหภมไดโดยใชผาชปนาคลมทกระเปาะ (เสนทแยงของชารต) อณหภมของจดกลนตว : คอคาของอณหภมททาใหไอนาเรมกลนตว และยง แสดงคาปรมาณของไอนาในอากาศ

ความชน : ความชนสมบรณ : คอมวลของไอนาตอหนงหนวยปรมาตรอากาศ (กรม/ลบ.ม.) (ไมแสดงในชารต)

ความชนจาเพาะ : คอ มวลของไอนาตอมวลของอากาศแหงหนงหนวย (กรม/กโลกรม) (เสนแนวตงทางขวามอของชารต)

ความชนสมพทธ : คอ อตราสวนของความดนระหวางไอนาในอากาศ และไอนาทจดอมตวทอณหภมเดยวกน (ตามเสนโคงของชารต)

เอนธลป (Enthalpy) : คอปรมาณพลงงานความรอนในอากาศ (ตามเสนโคง ของชารต) ม 2 องคประกอบคอ

ความรอนสมผส (Sensible Heat) - การเปลยนแปลงอณหภมของ กระเปาะแหงของอากาศทความชนคงท

ความรอนแฝง (Latent heat) –การเปลยนแปลงปรมาณความชนในอากาศทอณหภมกระเปาะแหงคงท


2-53

ตารางท 2.7 แสดงกระบวนการปรบอากาศแบบตาง ๆ

ลาดบท ขบวนการ วธการ อณหภมกระเปาะแหง

( °C)

ความชนสมพทธ (%)

เอนธลป (kJ/kg)

เอนธลปท เปลยนแปลง

(kJ/kg)

1 อากาศภายนอก

ผานทอลม

15 50 28.5

1→2 การทาความรอน แบบแหง

เครองทาความรอน แบบไฟฟา

15→40 50→12 28.5→54 25.5

2→3 การทาใหชน

ฉดนา 40 0 ซ

40 12→40 54→88 34

3→4 การทาความเยน

คอยลนาเยน

40→30 40→70 88→78.5 9.5

4→5 การทาความเยน และลดความชน

การทาความเยน และการกลนตว

30→15 70→93 78.5→40 38.5

5+6→7 การผสมระหวาง อากาศ 2 สภาวะ

กระเปาะแหง 35 0 ซ กระเปาะเปยก 24 0 ซ 7 อยบนเสนทลาก ระหวาง 5 และ 6 และใชสดสวน ของอากาศทไหล

27 56 59 19

7→8 การทาความเยน แบบระเหย

ตวทาความเยน แบบระเหยเชง พาณชย (อณหภม กระเปาะเปยกคงท) ประสทธภาพ 80%

59 0

8→9 การทาความเยน แบบระเหยและเกด การกลนตว

บนเสนอมตว

59 0


2-54

เพอความเขาใจในคณสมบตตาง ๆ ไดดขนใหดจากเลข 1-9 ในไซโครเมตรกชารท

จากตวอยางในการใชไซโครเมตรกชารท จะพบวากระบวนการปรบอากาศทแตกตางกน เชน ความรอน ความเยน ความชน ตางกตองการใชการถายเทพลงงานเชนเดยวกน ตามชารท ถาจด 1 แสดงสภาวะอากาศภายนอก และ 7 แสดงสภาวะอากาศทตองการ สวนอน ๆ อยนอกแนวเสนน คอ พลงงานทสญเสย ไซโครเมตรกชารท เปนสงทมประโยชนในการคานวณหาพลงงานทตองการ สาหรบกระบวนการปรบอากาศตาง ๆ นอกจากการแสดงสภาวะของพลงงานทสญเสยแลวยงแสดงถงปญหา ดงนน ผเชยวชาญทางดานระบบปรบอากาศ จงใชไซโครเมตรกชารทในการแกไขปญหาตาง ๆ

รปท 2.33 ไซโครเมตรกชารท

6

4 7

9 8

3 2

5 1


2-55

2.6.1.3 ภาระแหลงความรอน ภาระทประกอบดวยภาระภายในอาคารและภาระเครองปรบอากาศขางตน บวกดวย “ภาระความรอนของปม” “ภาระความรอนถายเทผานผนงทอ” “ภาระความรอนสะสมของอปกรณ” เรยกวา “ภาระแหลงความรอน” ซงภาระนจะเปนปจจยในการกาหนด capacity ของอปกรณแหลงความรอน เชน เครองทาความเยน หมอไอนา เปนตน 1. ภาระความรอนของปม (ความรอนสมผส)

เปนภาระทเกดจากการไดรบความรอนของปมสงตวกลางความรอน ในการทาความรอนสามารถตดทงไดเนองจากไมมผลเชงลบ 2. ภาระความรอนถายเทผานผนงทอ (ความรอนสมผส)

เปนภาระในระบบทอทประกอบเปนระบบปรบอากาศทเกดขนจากผลตางอณหภมระหวางอณหภมตวกลางความรอนในทอกบอณหภมรอบๆ ทอ โดยสวนใหญมกจะตดทงไมพจารณา แตในกรณทความยาวรวมของทอมความยาวมาก บางครงจะตองพจารณาภาระนดวย

3. ภาระความรอนสะสมของอปกรณ (ความรอนสมผส) กรณททาการปรบอากาศเปนชวงๆ ระหวางทหยดเครองอปกรณ ทอ รวมทงนาทมอยภายในจะเกดการ

“ใหและระบายความรอนกบสงแวดลอมทมอณหภมแตกตางกน ทาใหเกดผลตางอณหภมกบอณหภมทกาหนด เมอเรมเดนเครองใหมอกครง จะกลายเปน “ภาระความรอนของอปกรณ” ขน ภาระนเรยกวา “ภาระ Pull down และภาระ Warming up”

โดยทวไปสวนใหญแลวจะสามารถตดทงไมพจารณาภาระนได แตกรณทระบบมขนาดใหญ และมขอจากดเรอง “เวลา Pull down – “Warming up” จะตองนาภาระนมาคานวณดวย โดยทวไปเวลา Pull down จะมระยะเวลาสนกวาเวลา Preheat ตาราง 2.8 แสดงประเภทและโครงสรางของภาระความรอนในการปรบอากาศตางๆ ซงไดรวมภาระตางๆขางตนเอาไวแลว

2.6.1.4 การเดนเครองดวยภาระเตมพกดกบภาระไมเตมพกด เมอตรวจสอบสภาพการเดนเครองของระบบเครองปรบอากาศในอาคารสานกงาน จากรปท 2.30 จะพบวา 80 [%] ของเวลาเดนเครองรวมทงป จะเดนเครองดวยภาระไมเกน 35 [%] กลาวคอ เดนเครองดวย “ภาระไมเตมพกด” สมมตวาเดนเครองดวยภาระไมเตมพกดท 35 [%] กลาวกนประสทธภาพจะลดลงประมาณ 30 [%] ดงนน การเดนเครองระบบปรบอากาศอยางอนรกษพลงงาน จะตองพยายามลด “การเดนเครองดวยภาระไมเตมพกด” ใหเหลอนอยทสดเทาทจะทาได และ “เดนเครองดวยภาระเตมพกด” อยางตอเนองเพอใหประสทธภาพการเดนเครองมคาสง มาตรการเพอทาใหไดดงกลาว ประกอบดวยการนาระบบเกบความรอนมาใช การเดนเครองแบบควบคมจานวนเครองโดยแบงอปกรณแหลงความรอน เปนตน


2-56

รปท 2.30 สภาพการเดนเครองระบบปรบอากาศในอาคารสานกงาน

ตารางท 2.8 ประเภทและโครงสรางของภาระความรอนในการปรบอากาศ

ภาระแหลงความรอน

องคประกอบของภาระความรอน ภาระปรบอากาศเยน ภาระปรบอากาศรอน ความรอนสมผส ความรอนแฝง ความรอนสมผส ความรอนแฝง

ภาระปม

ภาระความรอนผานผนงทอ

ภาระความรอนสะสมอปกรณ

ภาระเครองปรบอากาศ

ภาระความรอนพดลม

ภาระความรอนผานผนงทอลม

ภาระอากาศภายนอก

ภาระความรอนซา

ภาระภายในอาคาร

ภาระหนาตางกระจก

ภาระโครงสรางอาคาร

ภาระผนงกนภายใน

ภาระความชนซม

ภาระลมเขาออกตามชอง

ภาระความรอนทเกดในอาคาร

ภาระแสงแดดสองผาน

ภาระความรอนถายเทผาน

ผนงภายนอก หลงคา

พนอาคารตดดน ผนงใตดน

อปกรณสองสวาง

รางกาย

อปกรณตางๆ

ภาระความรอนสะสมจากการเดนเปนชวงๆ

นามาคานวณ สวนมากมกจะไมนามาพจารณา แตกรณทคาดวาจะมผลกระทบมากจะตองนามาคานวณดวย ไมนามาพจารณา ไมเกยว

80 [%] ของเวลาเดนเครองตลอดปจะอยในชวงน

การแจกแจงความถ

ความถ (ชวโมง)

เวลาเด

นเครอง

5[%] 15[%] 25[%] 35[%] 45[%] 55[%] 65[%] 75[%] 85[%] 95[%] 100[%] ความสามารถของระบบ

ทมา : การปรบอากาศ สมาคมวชาการอตสาหรรมอนามย สมาคมบรรยายวชาการ รวมวทยานพนธบรรยาย (5-7 ส.ค. 2541 (ซปโปโร))


2-57

2.6.2 การไหลของพลงงานความรอนในระบบปรบอากาศ หลกการของการปรบอากาศสามารถอธบายไดงายๆ ดงตอไปน การปรบอากาศเยนจะทาไดดวยการใชตวกลางความรอนตางๆ ดดซบความรอนเขาภายในอาคาร แลวนาไปปลอยทงภายนอก สวนการปรบอากาศรอนจะทาไดดวยการนาพลงงานความรอนจากแหลงความรอนภายนอกใสเขาไปในหองโดยใชตวกลางความรอนตางๆเปนตวขนถายเพอใหหกลางกบความรอนสญเสยภายในอาคาร ดงนน ในการปรบอากาศเยนและการปรบอากาศรอนจงเกดการไหล (กระแส) ของพลงงานความรอนระหวางตวกลางความรอนตางๆ การทาความเขาใจการไหลของพลงงานความรอนน จะเปนทางลดในการทาความเขาใจหลกการของการปรบอากาศ ตอไปนจะอธบายการไหลของพลงงานความรอนในการปรบอากาศเยนและการไหลของพลงงานความรอนในการปรบอากาศรอนโดยยกตวอยางในกรณของอาคารสานกงานทวไป 1. การไหลของพลงงานความรอนในการปรบอากาศเยน (ดรป 2.31) ความรอนทไดรบเขามาในอาคาร จะถกหกลางในเชงความรอนดวย “อากาศสาหรบปรบอากาศ (ตวอยางเชน อากาศ 15 [°C]·90[%])” ทเปาเขาไปในหองดวยพดลมของเครองปรบอากาศ เพอรกษา “เงอนไขอณหภมและความชนภายในหองตามทออกแบบไว (ตวอยางเชน 25 [°C]·50 [%])” ใหไดตลอดเวลา “อากาศหมนเวยนกลบ (return air : 25 [°C]·50[%])” จากภายในหอง จะถกนาไปผสมกบ “อากาศภายนอก (ตวอยางเชน 32[°C]·60 [%])” แลวนาไปใหความเยน-ลดความชนใหมสภาวะ 15 [°C]·90[%] อกครงดวย “คอยลนาเยน” ทตดตงอยในเครองปรบอากาศ กอนทจะนาไปเปาเขาไปในหองอกครงเปนวฏจกรวนเวยนเชนน ในการปรบอากาศดวย “วธใชอากาศภายนอกทงหมด (all OA)” นน “ปรมาณอากาศภายนอกทนาเขามา” จะเทากบ 100 [%] แตในการปรบอากาศของอาคารสานกงาน โดยทวไปปรมาณทนาอากาศภายนอกเขาจะมคาประมาณ 20-30 [%] ของปรมาณอากาศทจายทงหมด สวนความรอนทนาออกจากในอาคาร จะถกนาไปถ าย เทท เครองทา นา เยน ท ตด ตงไว ในเครองปรบอากาศสงผลใหไดนาเยนทจายออกมาดวยปมนาเยนจากเครองทาความเยนซงเปนอปกรณแหลงความเยน กลาวคอ โดยทวไป นาเยนทจายใหกบเครองปรบอากาศดวยอณหภมประมาณ 7 [°C] จะกลายเปนนาเยนทมอณหภมประมาณ 12 [°C] หลงจากทถายความเยนใหแกหองแลวกลบไปยงทเครองทาความเยน นาเยนทกลบไปทเครองทาความเยนดวยอณหภมประมาณ 12 [°C] จะถกทาใหเยนลงจนมอณหภมประมาณ 7 [°C] ท “เครองระเหย (evaporator)” ของเครองทาความเยน แลวนาไปจายใหกบเครองปรบอากาศอกครงเปนวฏจกร นอกจากน ความรอนทถายเทจากนาเยนของเครองปรบอากาศไปยงเครองทาความเยน จะถายเทผานสารทาความเยนของเครองทาความเยน ไปท “เครองควบแนน (condenser)” แลวถายเทตอไปใหนาระบายความรอนจากคลลงทาวเวอร ในญปน โดยทวไปนาระบายความรอนจะเขาไปทเครองควบแนนดวยอณหภมประมาณ 32 [°C] แลวกลบมาทคลลงทาวเวอรดวยอณหภมประมาณ 37 [°C] นาระบายความรอนทกลบมาทคลลงทาวเวอรดวยอณหภมประมาณ 37 [°C] เมอผานคลลงทาวเวอรจะถกทาใหเยนลงจนมอณหภมประมาณ 32 [°C] ซงความรอนในนาจะถกระบายออกไปใหกบบรรยากาศ (อากาศภายนอก)


2-58

ดงนน หากไมพจารณา “ตวกลางความรอน (กระบวนการ) ระหวางทาง” ตามทไดอธบายไปขางตนแลว การปรบอากาศเยนกคอการนา “ความรอนทไดรบเขามาในอาคาร” ทงไปใหกบอากาศภายนอกนนเอง

F

P P

รปท 2.31 การไหลของพลงงานความรอนในการปรบอากาศเยน

2. การไหลของพลงงานความรอนในการปรบอากาศรอน (ดรป 2.32) การปรบอากาศรอนโดยใช (บางครงกใชนาอนหรอนารอน ฯลฯ) จาก “หมอไอนา (มทงทใชกาซหงตม (town gas) นามนกาด นามนหนก ฯลฯ เปนเชอเพลง)” ซงเปนอปกรณแหลงความรอน แลวสงไอนาไปท “เครองแลกเปลยนความรอน” เพอแปลงนาใหนารอนทเครองแลกเปลยนความรอนดงกลาว ไอนาทแลกเปลยนความรอนแลวจะกลายเปนนาควบแนนกลบมาทหมอไอนา สวนนาทถกแปลงเปนนารอนทเครองแลกเปลยนความรอน จะถกปมนารอนสงไปยงเครองปรบอากาศ แลวกลบไปยงเครองแลกเปลยนความรอนอกครงเปนวฏจกร ภายในเครองปรบอากาศจะม “คอยลนารอน (บางครงจะใชคอยลนารอนนาเยนซงสามารถใชเปนคอยลนาเยนไดดวย)” และ “เครองเพมความชน” โดยจะใหความรอนแกคอยลนารอนตางๆ เพอใหความรอน-เพมความชนใหแกอากาศของเครองปรบอากาศ อากาศสาหรบปรบอากาศทไดรบความรอน-เพมความชนดวยคอยลนารอนตางๆ ของเครองปรบอากาศ จะถกเปาเขาไปในหองดวยพดลมของเครองปรบอากาศ เพอเตมความรอนทสญเสยไปจากในอาคาร แลวไหลกลบมายงเครองปรบอากาศอกครงเปนวฏจกร ดงนน หากไมพจารณา “ตวกลางความรอน (กระบวนการ) ระหวางทาง” ทอธบายไปแลวขางตน การปรบอากาศรอน กคอการเตมความรอนทสญเสยไปดวยเชอเพลง ฯลฯ นนเอง ปรมาณลมของเครองปรบอากาศโดยทวไปจะขนอยกบปรมาณลมทจายใหในขณะปรบอากาศเยน ดงนน สดสวนของปรมาณอากาศทนาเขามาจากภายนอกและปรมาณอากาศ หมนเวยนจะมคาเทากบทงในการปรบอากาศรอนและอากาศเยน

นาระบายความรอน นาเยน

อากาศภายนอก อากาศ

เครองป

รบอากาศ

เครองท

าความเยน

คลลงทาวเว

อร

ปม

พดลม

คอ

ยลนา

ไสกรองอากาศ

ปม

ไดรบ

ความรอน

แหลงคว

ามเยน


2-59

รปท 2.32 การไหลของพลงงานความรอนในการปรบอากาศรอน

พลงงานทใชในระบบปรบอากาศ

รปท 2.33 พลงงานทใชในระบบปรบอากาศ

ทมา : โครงการใชพลงงานอยางมประสทธภาพ, สหราชอาณาจกร แผนภมนจะแสดงใหเหนถงสวนการทาความเยนของระบบปรบอากาศ ซงเปนสวนประกอบพนฐาน

ของระบบปรบอากาศทกระบบ คาเปอรเซนตทแสดง คอ ปรมาณพลงงานทใชในแตละสวนของสวนการทาความเยน

15-18%



64-68%

15-18%

อปกรณขยายตว (<1% สาหรบ อปกรณขยายตว แบบอเลคทรอนกส)

อากาศ

นารอน ไอนา

เชอเพล

ง

หมอไอน

า แห

ลงคว

ามรอน

เครองแลก

เปลยนค

วามร

อน

เครองป

รบอากาศ

เครองเพ

มความช

นคอ

ยลนา

รอน

ไสกรองอากาศ

พดลม

ความรอน

คอนเดนเซอร


2-60

สวนประกอบพนฐานของระบบปรบอากาศ ระบบปรบอากาศประกอบดวยสวนประกอบพนฐาน 4 สวน คอ

• อวาโปเรเตอร เปนตวแลกเปลยนความรอน ถกออกแบบมาเพอดงความรอนออกจากพนทปรบอากาศโดยการใชตวกลาง เชน อากาศหรอสารทาความเยน (ใชพลงงานสาหรบพดลม 15-18 % ของพลงงานทใชในระบบทงหมด)

• คอมเพรสเซอร เปนตวดงกาซของสารทาความเยน ความดนตาจากอวาโปเรเตอรและอดให ความดนสงขน กาซของสารทาความเยนจะถกทาใหเยนลงและควบแนนเปนของเหลวตอไป (ใชพลงงาน 64-68 % ของพลงงานทใชในระบบทงหมด)

• คอนเดนเซอร เปนตวแลกเปลยนความรอนซงมโครงสรางคลายกบอวาโปเรเตอร กาซของสารทาความเยนจะถกดงความรอนออกไปจนกลายเปนของเหลว (ใชพลงงานสาหรบพดลม 15-18 % ของพลงงานทใชในระบบทงหมด)

• อปกรณขยายตว เปนอปกรณอยางงายสาหรบลดความดนของสารทาความเยนเหลว กอนเขาอวาโปเรเตอร นอกจากนยงใชสาหรบควบคมการไหลของสารทาความเยนเขาสอวาโปเรเตอร (มการใชพลงงานนอยมากโดยเฉพาะอปกรณขยายตวแบบอเลคทรอนกส)

2.6.3 วธปรบอากาศแบบเกบความรอน 2.6.3.1 การปรบอากาศแบบเกบความรอนคออะไร “การปรบอากาศแบบเกบความรอน” หมายถงการตดตง “ถงเกบความรอน” ฯลฯ เพอเกลยภาระของอปกรณแหลงความรอน เชน เครองทาความเยน หมอไอนา ฯลฯ ของระบบปรบอากาศใหสมาเสมอ โดยเมอมภาระตาหรอเมอไมมภาระ จะเดนเครองอปกรณแหลงความรอนเหลานอยางมประสทธภาพสงในสภาวะ Capacity เตมท (Capacity ทพกดของอปกรณ) แลวนาความรอนหรอความเยนทเกดขนไปเกบไวในถงเกบ ความรอน เมอภาระการปรบอากาศมคาสงกวา Capacity ของอปกรณแหลงความรอนจงปลอยความรอนนออกมา ขอดคอ ทาใหอปกรณแหลงความรอน “ม Capacity ลดลง” “เดนเครองดวยประสทธภาพสง” “ใชกาลงไฟฟาตอนกลางคนซงมราคาตา” เปนตน อนง วธเกบความรอน แบงเปน “การเกบความรอนดวยนา” กบ “การเกบความรอนดวยนาแขง”

2.6.3.2 หลกการของการเดนเครองปรบอากาศแบบเกบความรอนดวยนา ตวอยางของหลกการทางานของเครองปรบอากาศเยนแบบเกบความรอนดวยนา แสดงไวในรป 2.34 เครองทาความเยนจะใชปมนาเยนปฐมภมสบนาจากบรเวณอณหภมสง (ประมาณ 12-15 [°C]) นาไปใหความเยนดวยเครองทาความเยนเพอทาเปนนาเยน (7-8 [°C]) ในระหวางนน เครองทาความเยนจะไมไดเดนเครองทภาระไมเตมท (Partial load) แตจะเดนเครองทภาระเตมท (Full load)

ปมนาเยนทตยภมจะสงนาเยนอณหภมตาไปยงเครองปรบอากาศแลวเปนนาเยนอณหภมสง ไหลกลบมายงบรเวณอณหภมสงของถงเกบความรอนเปนวฏจกร


2-61

อนง การเดนทอของระบบเครองทาความเยนกบการเดนทอของระบบเครองปรบอากาศจะแยกกนทถงเกบความรอนแบบเปด ดงนน วธเดนทอแบบนโดยทวไปจงเรยกวาการเดนทอแบบวงจรเปด เพอใหแตกตางจากการเดนทอแบบวงจรปด

2.6.3.3 ขอดขอเสยของการเกบความรอนดวยนา

รปท 2.34 หลกการปรบอากาศเยนเกบความรอนดวยนา สารทใชในการเกบความรอนมหลายประเภท ปจจบนไมเพยงแตความรอนสมผสเทานน แตยงมการเกบความรอนโดยใชความรอนแฝงอกดวย ในถงเกบความรอนสาหรบการปรบอากาศ กรณท “เกบความรอนดวยความรอนสมผส” จะใช “นา” สวนการ “เกบความรอนดวยความรอนแฝง” จะใช “นาแขง” การเกบความรอนมใชกนมานานแลวในกรณทมการเดนเครองเปนชวงๆ มาก เชน พนทสาธารณะของโรงแรม หรอภาระมการเปลยนแปลงมาก เชน หางสรรพสนคา รานคา โรงมโหรสพ ฯลฯ หรอกรณการเดนเครองมระยะเวลานาน อยางไรกตาม ระยะหลงนจะนยมใช “ระบบแหลงความรอนแบบปมความรอน” ซงใชอากาศหรอความรอนทงเปนแหลงความรอนกนมากขน ในทนจะสรปขอดขอเสยของการเกบความรอนดวยนาอกครงดงตอไปน 1. ขอด

(ก) สามารถปรบอปสงคอปทานความรอนทไมสมดลได กลาวคอ สามารถ “เกลยภาระแหลงความรอน” ได (ข) สามารถเดนเครองอยางสมาเสมอได (ค) สามารถลด Capacity ของอปกรณแหลงความรอนไดดวย “Peak shift (หมายเหต)” หรอ “Peak cut * ” (ง) มอสระในการเลอกระยะเวลาและเวลาเดนเครองปรบอากาศได (จ) สามารถหลกเลยงการเดนเครองตอเนองทภาระตาได จงเดนเครองอปกรณแหลงความรอนไดโดยท

ประสทธภาพสง (ฉ) สามารถรองรบภาระทจะเพมขนในอนาคตไดงาย (ช) สามารถใชไฟฟาในชวงกลางคนซงมราคาตาได

2q

1q

เครองปรบอากาศ

อปกรณแหลงความรอน

ถงเกบความรอน

ปมปฐมภม

บรเวณ บรเวณ

อณหภมสง อณหภมตา

ปมทตยภม


2-62

*“Peak shift กบ Peak cut”; Peak หมายถง “ภาระจดยอดสงสด (Peak load)” การเดนเครองแบบเกบความรอน ถายกตวอยางในฤดรอน จะมรปแบบการเดนเครองทสาคญสองแบบดงรป 2.39 หากเดนเครองตอเนอง 24 ชวโมงดงรป (1) จะสามารถ “ยาย (Peak shift)” ภาระขณะเวลาทมภาระสงสดตอนกลางวนไปตอนกลางคนได ซงนอกจากจะลด capacity ของแหลงความรอนใหเหลอนอยทสดไดแลว ยงสามารถใชไฟฟาในชวงกลางคนซงมราคาถกไดทาใหมความคมคามากขน สวนการเดนเครองแบบรป (2) ดวย “ไฟฟาในชวงกลางคน” กบการ “หยดเดนเครองแหลงความรอน (Peak cut)” ใน “ชวงเวลา peak ของอปสงคไฟฟา (โดยทวไปคอ 13:00-16:00)” จะทาใหคาไฟฟายงถกลงไปอกดวย 2. ขอเสย

(ก) มคาใชจายสาหรบโครงสรางของถงเกบความรอน (ข) กรณทใชพน slab สองชนใตพน คากอสรางถงนาเกบความรอนจะถกลง แตความรอนสญเสย (heat loss)

จากกนถงนาลงดนจะเพมมากขน (ค) กรณของถงนาแบบเปด เฮดของปมจะสงขน คาใชจายของกาลงขบปมจงเพมขน (ง) ในถงนาแบบเปด เชน ถงนาเกบความรอนทาจากคอนกรต ออกซเจนจะละลายในนาไดงาย และบางครง

ทาใหคณภาพนาตาลง ดงนนอปกรณปรบอากาศจะผกรอนเรวขน (จ) การเดนเครองตอเนองในเวลากลางคนทาใหคาใชจายในการจดการการเดนเครองสงขน

รปท 2.35 รปแบบการเดนเครองแบบเกบความรอนทสาคญ

ทงนจะตองพจารณาวา ในการใชไฟฟาชวงดก ซงมขอดของคาไฟฟาราคาถก หกลบกบขอเสยจากการจดการการเดนเครองทเพมขน สทธแลวจะเปนเทาใด นอกจากน ในการนาระบบนไปใช การยายภาระไฟฟากลางวนไปกลางคนจะมขอจากดอยบาง ควรตดตอกบการไฟฟาในเรองน

ความสามารถของอปกรณแหลงความรอน

ภาระ

ความสามารถของอปกรณแหลงความรอน ภาระ

ภาระเปาหมาย

(เวลา)(เวลา)(2) แบบหยดเครองในชวงใชไฟฟาสงสด

(peak cut) (1) แบบเดนเครองทงวน

(peak shift)

(ความส

ามารถแ

หลงความร

อน)

(เวลา)


2-63

2.6.3.4 ขอดขอเสยของการเกบความรอนดวยนาแขง การเกบความรอนดวยนาแขง เปนระบบปรบอากาศทมอปกรณเกบความเยนในสภาพนาแขง ดวยการใชความรอนแฝงของการหลอมเหลวในการเปลยนสถานะจาก “นา เปลยนเปน นาแขง” หรอ “นาแขง เปลยนเปน นา” (ประมาณ 335 [kJ/kg]) จะสามารถเกบความรอนไดดวยความหนาแนนสง ถงเกบความรอนจงมขนาดเลก และยงมขอดอนๆ อก ในทนจะอธบายขอดขอเสยของการเกบความรอนดวยนาแขง 1. ขอด

(ก) ยงเพมคา “IPF (Ice Packing Factor)” ใหสงขนเทาใด capacity ของถงเกบความรอนกจะเลกลงไดเทานน และจะสามารถลดความรอนสญเสยจากถงเกบความรอนไดมากขน

(ข) อณหภมของนาเยนจะตากวาการเกบความรอนดวยนามาก จงสามารถทา “การปรบอากาศดวยผลตางอณหภมสง”ไดโดยใชผลตางอณหภมทมคาสงและสามารถชวยในการลดความชนไดมาก 2.ขอเสย

(ก) อณหภมระเหยของเครองทาความเยนจะตาลง คา “COP (Coefficient Of Performance)” ของเครองทาความเยนจงตาลง

(ข) นาเยนจะมอณหภมตา จงอาจเกดการควบแนนทพนผวของชองเปาลมของ fan coil unit ขนได ระยะหลงนเมอระบบปรบอากาศแบบเกบความรอนดวยนาแขงเรมขยบจากขนตอนการพฒนามาเปนขนตอนการใชงานจรง ไดมขอเสนอตางๆ เกดขนมากมาย เชน ลกษณะของนาแขง วธทานาแขง วธนาความเยนไปใชประโยชน ชนดของตวกลางความรอน การรองรบอปกรณแยก เปนตน 2.6.4 ดชนประเมนอปกรณปรบอากาศ ดชนสาหรบประเมนสมรรถนะของระบบปรบอากาศมหลายตว ตอไปนจะอธบายดชนทสาคญ 3 ตวทผรบผดชอบดานพลงงานควรรไว 2.6.4.1 PAL (Perimeter Annual Load) ดชนตวนมไวประเมน “การปองกนความรอนสญเสย” ผานผนงดานนอก หนาตาง ฯลฯ ของอาคาร ซงคานวณไดจากสตรตอไปน

)

PAL2หอง(m เวณรอบๆพนทบร

(MJ/ป)หองทอย ๆงบรเวณรอบอนทงปขอภาระความร= (2.16)

ในทางปฏบตจะตองทาใหคานมคาตากวาตวเลขทแสดงไวในตาราง 2.7 “ตวเลขทมาตรฐานกาหนดคา มาตรฐาน” คณดวยตาราง 2.10 “scale correction factor”


2-64

ตารางท 2.9 คา มาตรฐานหนวย

โรงแรม โรงพยาบาล สถานพยาบาล

รานคาจาหนายสนคา

สานกงาน โรงเรยน รานอาหาร

420 340 380 300 320 550

ตารางท 2.10 scale correction factor

พนทพนเฉลย จานวนชน

ตอชน ไมรวมชนใตดน

ไมเกน 50 [m2] 100 [m2] 200 [m2] 300 [m2]

1 2.40 1.68 1.32 1.20 ตงแต 2 ขนไป 2.00 1.40 1.10 1.00

หมายเหต กรณทพนทพนเฉลยตอชนมคาอยระหวางคาทระบไวในตาราง คา Scale correction factor จะคานวณไดโดย Linear

interpolation ดวยคาทใกลเคยง

2.6.4.2 CEC/AC (Coefficient of Energy Consumption for Air-Conditioning) ดชน CEC นเรยกวา “สมประสทธความสนเปลองพลงงานในการปรบอากาศ” ซงคานวณไดจากสตรตอไปน

CEC = (2.17)

“ความสนเปลองพลงงานในการปรบอากาศทงป” ขางตน หมายถงความสนเปลองพลงงานของระบบ

ปรบอากาศในการจดการภาระการปรบอากาศเปนเวลา 1 ป ตาราง 2.11 แสดง “คามาตรฐานตดสน CEC/AC” ซงเปนเกณฑการพจารณา “อาคารอนรกษพลงงานการปรบอากาศ”

ตารางท 2.11 คามาตรฐานตดสน CEC/AC

โรงแรม โรงเตยม โรงพยาบาล สถานพยาบาล

รานคาจาหนายสนคา สานกงาน โรงเรยน รานอาหาร

2.5 2.5 1.7 1.5 1.5 2.2

อนงนอกจากน คา CEC ยงม (1) CEC/V (ดชนการอนรกษพลงงานเกยวกบระบบปรบอากาศเชงกล) (2) CEC/L (ดชนการอนรกษพลงงานเกยวกบระบบแสงสวาง) (3) CEC/HW (ดชนการอนรกษพลงงานเกยวกบระบบจายนารอน) (4) CEC/EV (ดชนการอนรกษพลงงานเกยวกบลฟตโดยสาร) อกดวย


2-65

2.6.4.3 COP (Coefficient Of Performance) คา COP คานวณไดจากสตรตอไปน COP = (2.18)

ดชนนระบวาตองให “พลงงานทตยภมขาเขา” (ตวอยางเชน กาลงขาเขาของมอเตอรของเครองคอมเพรสเซอรของเครองทาความเยน) เทาใด จงจะได “พลงงานขาออกทตองการ” (ตวอยางเชน กาลงขาออกของเครองระเหยของเครองทาความเยน) เทาใด ยงตวเลขนมคาสงเทาใด กยงแสดงวามสมรรถนะสงเทานน โดยทวไปคา COP ของเครองทาความเยนแบบอดไอ (เชน เครองทาความเยนแบบแรงเหวยง) จะมคาประมาณ 4-6 ขณะทคา COP ของปมความรอนกรณทใชอากาศเปนแหลงความรอนจะมคาประมาณ 2-4 กรณทใชนาเปนแหลงความรอนจะมคาประมาณ 4-6 ทงน คา COP ในทางปฏบตจะมคาประมาณ 50-70 [%] ของคา COP ตามทฤษฎ เนองจากมความรอนสญเสยและความสญเสยเชงกล นอกจากนน คา COP ของปมความรอนโดยทฤษฎแลวจะมคาเทากบ COP ของเครองทาความเยนบวกดวย 1 แตควรเขาใจวาจะขนอยกบอณหภมระเหยและอณหภมควบแนนดวย 2.6.5 กลวธอนรกษพลงงานในการปรบอากาศ 2.6.5.1 การอนรกษพลงงานในขนตอนของการออกแบบ แนวคดพนฐานในการพจารณา “อนรกษพลงงาน” ในขนตอนการออกแบบระบบปรบอากาศมดงตอไปน

1. ลดภาระการปรบอากาศ 2. กาหนดเงอนไขในการออกแบบใหเหมาะสม ลดการเกดความรอนภายในระบบ กาหนด capacity

ของอปกรณใหเหมาะสม 3. ใชประโยชนจากพลงงานธรรมชาตและพลงงานปลอยทง 4. เพมประสทธภาพใหมคาสง

รายละเอยดแตละหวขอจะอธบายไวในตารางท 2.12 “วธอนรกษพลงงานในขนตอนการออกแบบ” ซงมประเดนสาคญดงตอไปน

(ก) การลดภาระการปรบอากาศ กาหนดเงอนไขในการออกแบบใหเหมาะสม ลดการเกดความรอนภายใน

ระบบกาหนด capacity ของอปกรณใหเหมาะสม กาวแรกในการออกแบบอยางอนรกษพลงงาน ไดแก การลดจานวนแหลงความรอน เพอใหมภาระความรอนในการปรบอากาศทถายเทเขามาจากภายนอกอาคาร (ภาระการถายเทความรอน ภาระแสงแดด ภาระอากาศภายนอกและภาระความรอนทเกดขนภายในลดลงใหเหลอคานอยทสด การออกแบบรปรางและทศทางของอาคาร ตาแหนงของ Core (หมายเหต) การออกแบบชายคา หนาตาง ฯลฯ จะมอทธพลอยางมากตอ “ภาระแสงแดด” ดงนน จงตองเพมความเปนฉนวนความรอนของหลงคา ผนง หนาตางกระจก รวมทงมการพจารณาอยางถถวนในขนตอนการวางแผนออกแบบดวย

พลงงานขาออกทตองการ พลงงานทตยภมขาเขา


2-66

(หมายเหต) Core หมายถงสวนทเปนศนยกลาง ในทนจะหมายถงบรเวณทมอปกรณสาธารณปโภค เชน หองสขา ฯลฯ พนทสาหรบเครองจกรอปกรณ ผนงโครงสราง ฯลฯ รวมอยดวยกนในอาคาร

ตารางท 2.12 วธอนรกษพลงงานในขนตอนการออกแบบ (ก) ลดภาระการปรบอากาศ พจารณาตวอาคาร พจารณารปรางและทศทางของอาคาร ตาแหนงของ core (ลดภาระภายนอก) การออกแบบรอบนอกอาคาร เชน ชายคา ฯลฯ คณสมบตของหนาตาง การออกแบบตาแหนง

ของมล เพมความเปนฉนวนความรอนของพน ผนง หลงคา กาหนดความชน-อณหภมใหเหมาะสม

กาหนดเงอนไขใหเหมาะสมในขนตอนการออกแบบ

ลดการเกดความรอนภายใน ใชอปกรณสองสวางทมประสทธภาพสง ใชอปกรณ OA แบบอนรกษพลงงาน (ข) ใชประโยชนจากพลงงานธรรมชาต พลงงานปลอยทง ระบบนาความรอนทงกลบมาใช

ใชอปกรณแหลงความรอนแบบนาความรอนทงกลบมาใช (เครองทาความรอนแบบ double bundle ระบบปมความรอนแบบใชนาเปนแหลงความรอน)

แหลงความรอนแบบนาความรอนกลบมาใช

ใชเครองแลกเปลยนความรอนรวม (แบบหมน แบบนง) (แลกเปลยนความรอนระหวางอากาศระบายกบอากาศภายนอก)

ปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอก

ใชระบบปรบความเยนดวยอากาศภายนอก

(ค) เพมประสทธภาพใหมคาสง แบงโซนใหเหมาะสม แบงโซนโดยคานงถงวตถประสงคการใชหอง เงอนไขอณหภม-ความชน ทศทาง ชวงเวลาใช

งาน เพมประสทธภาพของอปกรณ ใชอปกรณประสทธภาพสง (อปกรณแบบอนรกษพลงงานทมคา COP สง) แหลงความรอน กาหนด capacity ของอปกรณใหเหมาะสม (แบงจานวนเครองใหเหมาะสมกบการเปลยนแปลง

ภาระ) เดนเครองทประสทธภาพสงโดยใชถงเกบความรอน ลดงานทใชในการไหลเวยนความรอน

ใชอปกรณประสทธภาพสง

ใชวธควบคมแบบอตราไหลแปรผน (VAV, VWV) ใชผลตางอณหภมทมคาสง (อากาศ นา) เพมประสทธภาพรวม ใชระบบโคเจนเนอเรชน

เงอนไขอณหภมและความชน จะมผลกระทบอยางมากตอการกาหนดขนาดของเครองจกรอปกรณ (อปกรณแหลงความรอน ปม เครองปรบอากาศ ฯลฯ) และระบบปรบอากาศในขนตอนการออกแบบ มองในแงของการอนรกษพลงงานแลว ในอนาคตเงอนไขอณหภมและความชนในฤดรอนควรจะกาหนดใหสงไว นอกจากน คา “จานวนคนในหอง (คน/m2)” แตเดมทเคยใชในการคานวณภาระทเกดขนจากรางกายทเกดขนภายในอาคาร มกจะถกประเมนไวสงกวาคาทเปนจรง ทาใหภาระจากรางกายและภาระอากาศภายนอกมคาสงกวาความเปนจรงบอยๆ ในกรณของอาคารสานกงาน ภาระอากาศภายนอกจะมสดสวนถง 1/3-1/4 ของภาระ


2-67

ความรอนโดยรวม ระยะหลงนเรมมการนาวธ Cool tube (Earth tube) หรอวธ Cool tunnel มาใชกนมากขนเพอลดภาระอากาศภายนอก วธเหลานจะฝงทอลมหรอทอไวใตดน แลวนาอากาศภายนอกเขามาทางทอเหลานน นอกจากน “ภาระแสงสวาง ภาระเตาเสยบ” ซงเคยเพมสงขนเนองจากอาคารมความเปนอจฉรยะ (Intelligent) เพมขน ปจจบนกเพมขนถงจดสงสดแลว เนองจากมการเพมประสทธภาพของอปกรณสองสวางและสมรรถนะของอปกรณ OA ดงนน Capacity ของอปกรณทเลอกมาใชโดยพจารณาจากภาระตามมาตรฐานการออกแบบเดม มกจะมคาสงเกนไป ทาใหมการเดนเครองอปกรณตางๆ ทจดทมประสทธภาพตาลง ดงนน ในขนตอนการออกแบบ จะตองพจารณาทบทวนจานวนคนในหอง ([คน] หรอ [คน/m2]) และภาระแสงสวาง [W/m2] ใหมโดยอางองจากอาคารทมลกษณะคลายกน และเลอกใชอปกรณทม Capacity ทเหมาะสม

(ข) การใชประโยชนจากความรอนทง การนาความรอนทงกลบมาใชทใชกนทวไป ไดแก การแลกเปลยนความรอนระหวางอากาศภายนอกกบอากาศระบาย โดยใช “เครองแลกเปลยนความรอนรวม (Total heat exchanger)” แบบหมนหรอแบบไมหมน ประสทธภาพการแลกเปลยนความรอนจะมคาคอนขางสง คอประมาณ 50-70 [%] แตบางครงจะตองบายพาสผานไป หรอหยดเครองเครองแลกเปลยนความรอน ขนอยกบผลตาง “เอนทลป * ” ระหวางอากาศระบายกบอากาศภายนอก *“เอนทลป (Enthalpy)” เปนตวแปรสถานะตวหนงของวตถ มคาเทากบพลงงานภายใน (u) บวกดวยผลคณระหวางความดน (P) กบปรมาตร (V) มหนวยเปน kJ หรอ kcal คาเอนทลปตอมวลหนงหนวยเรยกวา เอนทลปจาเพาะ ([kJ/kg] หรอ [kcal/kg]) ปญหาในขนตอนการซอมบารง ไดแก ในบางกรณพนผวแลกเปลยนความรอนของเครองแลกเปลยนความรอนรวมอาจสกปรกจนทาใหประสทธภาพการแลกเปลยนความรอนลดตาลงมากหรอจนทาใหโรเตอร ไมหมน จงตองมการซอมบารงเปนระยะ การปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอก เปนระบบปรบอากาศเยนโดยนาอากาศภายนอกเขามาเปนจานวนมากในฤดระหวางฤดรอนและฤดหนาว หรอในฤดหนาวซงอณหภมอากาศภายนอกจะมคาตากวาอณหภมภายในหอง ซงมประสทธผลสงในการอนรกษพลงงาน นยมใชในรานคาขนาดใหญซงมภาระการปรบอากาศเยนตลอดทงป

(ค) การเพมประสทธภาพ ตองทา “การแบงโซน * ” อยางเหมาะสมโดยคานงถงวตถประสงคการใชหอง เงอนไขอณหภมและความชน รวมทงชวงเวลาการใชงานดวย ควรระลกอยเสมอวา การแบงโซนจะมผลตอการเดนเครองระบบปรบอากาศและเครองปรบอากาศใหมประสทธภาพสง *“การแบงโซน (Zoning)” หมายถงการแบงพนทภายในอาคารออกเปนหลายๆ เขต (โซน) แลวปรบอากาศแตละโซนโดยตดตง “เครองปรบอากาศแบบแยกระบบ” และ “ทอลม” แยกกน การแบงโซนแบบพนฐานโดยแบงออกเปนตะวนออก ตะวนตก ใต เหนอ ชนบนสด ชนใตดน ฯลฯ เรยกวา การแบงโซนตามทศทาง การแบงโซนแบบอนๆ มทงการแบงตามชวงเวลาการใชงาน การแบงโซนตามเงอนไขการปรบอากาศ การแบงโซนตามแนวโนมภาระ เปนตน


2-68

พยายามเลอกใชอปกรณแหลงความรอนและอปกรณลาเลยงความรอนแบบอนรกษพลงงานทมประสทธภาพสงทสดเทาทจะทาได สวนปมและเครองปรบอากาศ หากลดปรมาณจายนาและปรมาณจายอากาศโดยใชวธปรมาตรนา แปรผน (VWV) และวธปรมาตรอากาศแปรผน (VAV) หรอใชวธปรบอากาศดวยผลตางอณหภมสงแลวจะสามารถลดกาลงขบในการลาเลยงไดมาก (หมายเหต) ภาระความรอนสมผสจะแปรผนตามผลคณระหวางอตราไหลกบผลตางอณหภม วธปรบปรมาตรอากาศ เรยกวา วธปรมาตรอากาศแปรผน (Variable Air Volume หรอ VAV) สวนวธปรบปรมาตรนา เรยกวา วธปรมาตรนาแปรผน (Variable Water Volume หรอ VWV) สวนวธปรบผลตางอณหภมโดยไมเปลยนอตราไหล เรยกวา วธปรมาตรอากาศคงท (Constant Air Volume หรอ CAV) และ วธปรมาตรนาคงท (Constant Water Volume หรอ CWV) ตามทฤษฎแลวความสนเปลองกาลงขบจะแปรผนตามกาลง 3 ของความเรวรอบ ดงนน การใชวธ VAV หรอ VWV จงมประสทธผลสงในการอนรกษพลงงาน ระบบโคเจเนอเรชน (CGS) ซงสามารถจายไฟฟาและความรอนไดพรอมๆกน เปนระบบทตองการเพมประสทธภาพในการใชพลงงาน ซงมประสทธผลสงเมอนาไปใชกบอาคารทมชวโมงทางาน (เปดบรการ) เปนเวลานาน เชน โรงแรม โรงพยาบาล หรอสถานประกอบการทตองใชความรอนเปนจานวนมากก

แสงสวางเตาเสยบ36%

ลาเลยงความรอน10%

แหลงความรอน30%

กาลงขบ12%

อน ๆ12%

รปท 2.36 พลงงานทใชในระบบปรบอากาศ

2.6.5.2 การอนรกษพลงงานในขนตอนการเดนเครอง สดสวนความสนเปลองพลงงาน [%] ของการใชงานตางๆ ในอาคารสานกงานทวไป จะมลกษณะคลายกบรปท 2.36 แมวาการอนรกษพลงงานในขนตอนการออกแบบทไดอธบายไวขางตน จะเปนสงทมความสาคญ แตสาหรบอาคารเดมทมอยแลว การนามาตรการอนรกษพลงงานมาใชกมความสาคญเชนกน กลาวคอ ยงมอาคารจานวนหนงทนาสงสยวามการจดการการเดนเครองระบบปรบอากาศถกตองตามแนวคดการอนรกษพลงงานทไดออกแบบไวในครงแรกหรอไม กลาวอกนยหนงคอ ในหลายกรณวตถประสงคการออกแบบของผออกแบบมกจะไมถกถายทอดใหผควบคมการเดนเครองอยางถกตองครบถวน

ดงนนสงทสาคญในการจดการการใชพลงงานคอตองทาการสารวจสภาพการเดนเครองอยางอนรกษพลงงานในอาคารทตนเปนผควบคมการเดนเครองอยทละขอ แลวดาเนนมาตรการแกไขปรบปรงอยเสมอ


2-69

วธอนรกษพลงงานในอาคารเดมทมอยแลว ซงสามารถทาไดงายและมประสทธผลสง (ก) การเปลยนการตงคาอณหภมและความชนภายในหองในการปรบอากาศ ในฤดรอนใหเดนเครองโดยกาหนดอณหภมหองใหสงขน 1-2 [°C] และในฤดหนาวกาหนดใหตาลง

1-2 [°C] ถาเปลยนอณหภมทกาหนดไว 1 [°C] จะลดความสนเปลองพลงงานของอปกรณแหลงความรอนไดประมาณ 10 [%]

(ข) การลดเวลาเดนเครองอปกรณแหลงความรอนและเครองปรบอากาศ เมอลดระยะเวลาการเดนเครองอปกรณแหลงความรอนและเครองปรบอากาศเมอเรมงาน เลกงาน และฤดระหวางฤดรอนและฤดหนาว ฯลฯ จะสามารถลดความสนเปลองพลงงานไดแปรผนตามเวลาทลดลง

(ค) การลดปรมาณอากาศภายนอกทนาเขามาใหนอยทสด พยายามนาอากาศภายนอกเขามาใหนอยทสด และหยดการนาอากาศภายนอกเขามาเมอเรมเดนเครองระบบปรบอากาศแบบเปนชวงๆ และในการทางานลวงเวลาหลงเลกงาน จะมประสทธผลสงในการอนรกษพลงงาน การลดปรมาณอากาศภายนอกโดยไมทาใหความเขมขนกาซ CO2 ภายในอาคารมคาสงกวา 1,000 [ppm] ตามทกาหนดไวในกฎหมายควบคมอาคาร จะสามารถลดภาระอากาศภายนอกลงไดมาก

(ง) การทบทวนอณหภมนาเยนเครองทาความเยน-อณหภมนาระบายความรอน อปกรณแหลงความเยน ทใชกนแพรหลายทสด ไดแก เครองทาความเยนแบบอดไอ (เครองทาความเยนเทอรโบ เครองทาความเยนแบบลกสบ เปนตน) และเครองทาความเยนแบบดดกลน รป 2.37 แสดงความสมพนธระหวางอณหภมขาออกของนาเยนกบกาลงขาเขาท คอมเพรสเซอรของเครองทาความเยนแบบแรงเหวยงตองการ จากรปจะเหนวา ยงอณหภมขาออกของนาเยนมคาสงเทาใด กาลงขาเขาทคอมเพรสเซอรตองการกจะยงมคาตาลงเทานน รป 2.38 แสดงความสมพนธระหวาง Capacity การทาความเยน [%] กบกาลงขาเขาของมอเตอร [%] เนองจากการเปลยนแปลงอณหภมขาเขาของนาระบายความรอนของ เครองทาความเยนแบบแรงเหวยงจากรปจะเหนวา กรณทม Capacity การทาความเยนเทากน ยงอณหภมขาเขานาระบายความรอนมคาตาเทาใด กาลงขาเขาของมอเตอรจะมคาตาลงเทานน


2-70

รปท 2.37 ความสมพนธระหวางอณหภมขาออกนาเยน [°C] กบกาลงขาออกทคอมเพรสเซอร

ของเครองทาความเยนแบบ

2 c 1 c 1 c 2 c

100

110

120

90

80

รปท 2.38 ความสมพนธระหวาง capacity รปท 2.39 ความสมพนธระหวางการ การทาความเยน [%] เปลยนแปลงอณหภมขาเขาของมอเตอร

กาลงขาเขาของมอเตอร [%] เนองจากการเปลยนแปลงอณหภมขาเขาของนาระบายความรอนเครองทาความเยนแบบดดซมกบอตราความสนเปลองกาซของนาระบายความรอนของเครองทาความเยนแบบแรงเหวยง รปท 2.39 แสดงความสมพนธระหวางการเปลยนแปลงอณหภมขาเขาของนาระบายความรอนของเครองทาความเยนแบบดดซมแบบเผาไหมกาซโดยตรงกบอตราสวนความสนเปลองกาซ จะเหนวาเมอลดอณหภมขาเขานาระบายความรอน จะทาใหอตราความสนเปลองกาซตาลง หากเดนเครองโดยเพมอณหภมนาเยนขน 1 [°C] ความสนเปลองพลงงานของเครองทาความเยนจะลดลงประมาณ 3 [%] ในทานองเดยวกน ถาเดนเครองโดยลดอณหภมของนาระบายความรอนลง 2 [°C] จะลดไดประมาณ 3 [%] กลวธอนรกษพลงงานในอาคารเดมทมอยแลวรวมทงในหวขอ (ก)-(ง) ทกลาวไปแลว แสดงไวในตารางท 2.13

กรณทความสามารถในการทาความเยนคงท

อณหภมขาเขานาระบายความรอน

capacity การทาความเยน [%]

กาลงขาเขาของมอ

เตอร [%

]

สดสว

นความส

นเปล

องกาซ

[m3 (N

)/(kW

·h)]

อณหภ

มมาตรฐาน

ทมา

ทมา : “คมอการปรบอากาศ-วศวกรรมอนามย” บ.โอหม พ.ศ. 2530

เมอล

ดลง 1

[°C]

เมอเพม

ขน 1

[°C]

เมอเพม

ขน 2

[°C]

เมอล

ดลง 2

[°C]


2-71

ตารางท 2.13 “กลวธอนรกษพลงงานในอาคารเดม” (ก) วธใชอาคาร ใชมล เมอปรบอากาศเยน ถามแดดใหปดมล (ลดภาระอากาศภายนอก) ตอนกลางคนใหเปดมลทงไวเพอระบายความรอนออกไปนอกหอง เมอปรบอากาศรอน ตอนกลางคนใหปดมานเพอปองกนการแผความเยนจากผวกระจก ลดภาระการปรบอากาศ ปดปาย “หามเปดประตคางไว” ทประตทเปดออกไปดาดฟาหรอบรเวณทไมไดปรบอากาศ และปดประตทกครง ประตหองบนไดใหปดประตไวตลอดเวลา ใชประโยชนจากอากาศภายนอก

ในฤดระหวางฤดรอนและฤดหนาว ใหเปดปดหนาตางเพอลดภาระการปรบอากาศเยน (ปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอก)

(ข) การอนรกษพลงงานเกยวกบการจดการการเดนเครองอปกรณแหลงความรอน เดนเครองดวย ควบคมการเผาไหมของหมอไอนา (ควบคมอตราสวนอากาศสาหรบเผาไหม) ประสทธภาพสง เดนเครองใหสอดคลองกบภาระการเดนเครองตามกาหนดเวลาของวนในรอบสปดาหและฤดกาล เดนเครองโดยเพมอณหภมของนาเยน เดนเครองโดยลดอณหภมของนาระบายความรอนใหตาทสดเทาทจะทาได จากดการเดนเครอง กอนเลกงานใหรบหยดอปกรณแหลงความรอนโดยเรวและใชความรอนใหหมด เดนเครองปมทตยภมจานวนนอยเครอง อนๆ ใชวธ free cooling (การปรบอากาศเยนดวยนาระบายความรอนของคลลงทาวเวอร) กบหองคอมพวเตอร หองอปกรณสอสาร (ค) การอนรกษพลงงานเกยวกบระบบปรบอากาศ-ระบายอากาศ เปลยนอณหภมทตงไวใน ฤดรอน 26 [°C] - 28 [°C] ภาระการปรบอากาศเยนจะลดลง 20 [%] การปรบอากาศ ฤดหนาว 22 [°C] - 20 [°C] ภาระการปรบอากาศรอนจะลดลง 20 [%] เปลยนเงอนไขอณหภม-ความชนตามคาของอณหภมของอากาศภายนอก (ตวอยาง : ในฤดรอน

เทากบอณหภมอากาศภายนอก + 5 [°C]) เปลยนอณหภมทตงไวของระเบยง หองโถง ฯลฯ ลดเงอนไขอณหภม-ความชนในชวงเรมงาน เลกงาน ชวงนอกเวลาทางาน ฯลฯ ทบทวนเงอนไขอณหภม-ความชนของหองคอมพวเตอร ฯลฯ จากดปรมาณอากาศ จากดปรมาณอากาศภายนอกทนาเขามาใหสอดคลองกบการเปลยนแปลงจานวนคนภายในหอง ภายนอกทนาเขามา จากดปรมาณอากาศภายนอกทมความเขมขนกาซ CO2 เขามา(ไมใหเกน 1,000 [ppm]) หยดการนาอากาศภายนอกเขามาเมอทา precool หรอ preheat และเมอทางานลวงเวลา ไมนาอากาศภายนอกเขามาในหองคอมพวเตอร หองอปกรณสอสาร ฯลฯ ลดเวลาการปรบอากาศ ลดเวลา warming up (เรมเดนเครองใกลๆ เวลาเรมงาน) หยดอปกรณแหลงความรอนและเครองปรบอากาศ 30 นาท-1 ชวโมงกอนเลกงาน พยายามไมปรบอากาศในฤดระหวางฤดรอนกบฤดหนาว


2-72

ใชประโยชนจากอากาศ ทา night purge (ในหนารอน นาอากาศภายนอกตอนกลางคนเขามาเพอทาใหโครงสรางตวอาคารเยน

ลง) ภายนอก ในฤดระหวางฤดรอนกบฤดหนาว ใหเปดปดหนาตางเพอปรบอากาศเยนดวยการหมนเวยนอากาศ

ตามธรรมชาต จากดการเดนเครอง หยดปรบอากาศในหองทไมใชงาน จากดการปรบอากาศเมอทางานลวงเวลา อนรกษพลงงานของ ลดเวลาเดนเครองพดลมหมนเวยนอากาศในหองเครองจกร หองระบบไฟฟา ทจอดรถ ฯลฯ ระบบหมนเวยนอากาศ ตดตงเซนเซอรอณหภมแลวควบคม ON-OFF เฉพาะท (หองระบบไฟฟา ฯลฯ) เดนเครองดวยประสทธภาพสงดวย

อปกรณแหลงความรอน (หมอไอนา เครองทาความเยน คลลงทาวเวอร เครองแลกเปลยนความรอน)

การจดการการซอมบารงทเหมาะสม

ระบบปรบอากาศ (เครองแลกเปลยนความรอนรวม ฟลเตอร เครองควบคมอตโนมต)

หมายเหต : การเปลยนแปลงอณหภมทกาหนดในการปรบอากาศ การลดเวลาเดนเครอง ฯลฯ จะตองสรางสานกเรองการอนรกษพลงงาน ทาการประชาสมพนธ และขอความรวมมอจากผเชาอาคาร ผมาเยอน และลกคา (การเตรยมตวดาเนนการอนรกษพลงาน)

2.7 มาตรการการอนรกษพลงงานในระบบทาความเยน และปรบอากาศ 2.7.1 มาตรการการอนรกษพลงงานในคลลงทาวเวอร 2.7.1.1 การเดนเครอง คลลงทาวเวอร ประเดนสาคญในการจดการการเดนเครองคลลงทาวเวอร ไดแก การควบคมคณภาพนาของนาระบายความรอน กรณทคณภาพนามระดบความสกปรกสงมากเนองจากนารอนงวดขน ฯลฯ จะเปนอปสรรคตอการถายเทความรอนของทอของเครองควบแนนของเครองทาความเยนเทอรโบ เครองทาความเยนแบบดดกลน เครองทานารอนนาเยน ฯลฯ ทาใหมความสนเปลองพลงงานสงขน นาระบายความรอนของระบบหมนเวยนวงจรเปดในระยะหลงน เปนจดสนใจในเรองการอนรกษพลงงานมากขน รวมทงราคานาดและนาทงกเพมสงขนจงมการเดนเครองอยางประหยดนา ผลคอทาใหความเขมขนของสารเจอปนในนาหมนเวยนมคาสงขนกวาแตกอน ทาใหคณภาพนาตาลงเปนปญหาตอการเดนเครองไดงาย นาดสาหรบทาวเวอรโดยทวไปจะใชนาประปาหรอนาอตสาหกรรม ซงจะมสารเจอปนตางๆ รวมอยดวย ในคลลงทาวเวอรแบบวงจรปด เมอนาระเหยทาใหนาในระบบงวดขนขน หากควบคมและจดการสารเจอปนผดพลาด จะทาใหเกดปญหาในการเดนเครอง เชน การผกรอน ตะกรน ตะไคร เมอก ฯลฯ ปญหาสงแวดลอมเชน มแบคทเรย Legionella pneumophilia เพมขน พนฐานในการควบคมคณภาพนาระบายความรอน ไดแก การรกษาความเขมขนใหคงทดวยการ Blow down อยางเหมาะสม อยางไรกตาม เนองจากคาใชจายของนาระบายความรอนทเพมขน รวมทงคาใชนาทงในประเทศญปน นอกจากนนยงมปญหาเรองคณภาพนาจายทแยลง และมลพษทางอากาศทเพมขน การควบคมความเขมขนเพยงอยางเดยวจะไมสามารถแกไขปญหาใหทงหมด ดงนนจงจาเปนตองใชรวมกบสารเคมทสามารถกระจายสารกอตะกรนในนาระบายความรอนและปองกนการผกรอน หรอใชวธจดการดวยสนามแมเหลกหรอการ Overflow ของนาเตมอยางใดอยางหนงหรอหลายอยาง


2-73

2.7.1.2 การจดการพลงงานของคลลงทาวเวอร 1. การกาหนดสถานทตดตง

รปท 2.40 ระยะตดตงคลลงทาวเวอร

ในการตดตงคลลงทาวเวอร จะตองระมดระวงไมใหอากาศอณหภมและความชนสงทปลอยออกจากคลลงทาวเวอร ยอนกลบเขามาทางชองอากาศเขาของคลลงทาวเวอร อกกรณทคลลงทาวเวอรมผนง จะตองมระยะทางจากผนงใหเพยงพอดงรป 2.40 และจะตองไมใหผนงมความสงมากกวา คลลงทาวเวอร หากระยะหางถงผนงไมเพยงพอ และผนงมความสงมากกวาคลลงทาวเวอรแลว จะตองจดใหมทองอททางเปาอากาศออกเพอไมใหอากาศทพนออกไปยอนกลบเขามาอก ความสมพนธระหวางปรมาณนาหมนเวยน อณหภมกระเปาะเปยกของอากาศภายนอก และอณหภมนาขาออกจากทาวเวอรแสดงไวในรป 2.41

ทมา : “การทดสอบเจาพนกงานทปรกษาวศวกรรมการจดการพลงงานในอาคาร ‘ฉบบเครองปรบอากาศ’” สมาคมวศวกรรมการจดการพลงงานในอาคารแหงประเทศญปน (2535)

รปท 2.41 ความสมพนธระหวางปรมาณนาทหมนเวยนของคลลงเทาวเวอร อณหภมกระเปาะเปยกของอากาศภายนอก

(ด) (ไมด)


2-74

2. การควบคมพดลม โดยทวไปการควบคมพดลม จะใชการควบคมแบบวธ (ON-OFF) โดยตรวจสอบอณหภมนาหมนเวยนแลวเปดหรอปดพดลมใหสอดคลองกน นอกจากนน กรณทพดลมมหลายตว จะใชวธปรบจานวนเครองพดลมทเปดใช นอกจากนนบางครงยงทาการควบคมความเรวรอบเปนขนๆ ดวยการเปลยนจานวนขวหรอดวยอนเวอรเตอร ฯลฯ อกดวย 3. การรกษาสมรรถนะการระบายความรอน ทาการลาง Filter ดวยนาความดนสงหรอลางดวยสารเคมเพอไมใหมสงสกปรกมาเกาะ Filter ซงจะทาใหความตานทานลมเพมขน นอกจากนเพอปองกนรพนนา หวพน ไสกรองทอ ฯลฯ ไมใหอดตน ใหทาการลางรพนนา หวพน ไสกรองทอ ฯลฯ เปนระยะ 4. การประหยดนา (ก) ลดการ Blow down : เพอไมใหสารเจอปนในนาหมนเวยนมความเขมขนเพมขนถงจดหนง ใหระบายนาออกปรมาณหนง โดยทวไปจะวดอตราการนาไฟฟาของนาหมนเวยนแลวระบายออกในปรมาณทเหมาะสม นอกจากนนหากใชรวมกบเครองเตมนายาแลวจะสามารถเดนเครองไดดวยความเขมขนสง นาทระบายออกไปจะนาไปใชเปนนาชาระลางในหองสขาเพอประหยดนา (ข) การปองกน Carry over : ตดตง Eliminator เพอปองกนไมใหละอองนาในคลลงทาวเวอรกระเดนออกมารอบๆ คลลงทาวเวอรจากชองเปาลมพรอมๆ กบกระแสอากาศ และทาการควบคมความเรวรอบของพดลมใหเหมาะสมเพอลดความเรวลมไมใหละอองนากระเดน 5. การควบคมอณหภมนาระบายความรอน โดยมากอณหภมขาออกของนาระบายความรอนมกจะตงไวสงเกดความจาเปนดวยการบายพาส ซงจะมผลกระทบตอคา COP จงตองใชความระมดระวง นอกจากนน ยงตองระวงอณหภมทางานของฮตเตอรไมใหตากวาจดเยอกแขงอกดวย 6. การอนรกษพลงงานในระบบปรบอากาศ การอนรกษพลงงานในการปรบอากาศจะตองพจารณาทงตวอาคารและตวระบบแนวคดเรองการปรบอากาศมการเปลยนแปลงไปตามยคสมย โครงสรางอาคารกอนจะมเทคโนโลยการปรบอากาศจะมลกษณะเปดโลง โดยออกแบบและกอสรางใหสามารถใชอากาศภายนอกไดมากทสดในการปรบอากาศเยน อยางไรกตาม เนองจากกาลงขบในการผลตตอพนทหนงหนวยภายในอาคารไดเพมสงขน ทาใหความหนาแนนของภาระการปรบอากาศเยนเพมสงขน รวมทงเงอนไขขอกาหนดเรองอณหภมและความชนในการผลตและคณภาพยงมความเขมงวดมากขนอกดวย เพอรองรบเงอนไขเหลาน จงมการปรบอากาศอยางเปนระบบเพอรองรบโครงสรางของอาคารและภาระความรอนทหนาแนนมากขน การปรบอากาศกลายเปนระบบทใชพลงงานเปนจานวนมาก ผลลพธกคอความสนเปลองพลงงานเพอการปรบอากาศไดมสดสวนเพมสงขนถง 10-30 [%] ของพลงงานในการผลตทงหมดขนอยกบประเภทของกจการผลต ตงแตตนทศวรรษ 1980 เปนตนมา โลกไดเขาสยคของการอนรกษพลงงาน มการพจารณาทบทวนระบบปรบอากาศของอาคารเดม ฯลฯ เพออนรกษพลงงาน และมตวอยางการปรบปรงดงกลาวใหเหนเพมขน หองคลนรมในกระบวนการผลตไมไดเปน “ดนแดนศกดสทธ” อกตอไป และมการลดความเขมงวดของขอกาหนดจาเพาะทมากเกนจาเปนของอปกรณปรบอากาศ เชน ลดกาลงไฟฟาในการจายอากาศและนา เปนตน


2-75

2.7.2 มาตรการการอนรกษพลงงานในระบบปรบอากาศ 2.7.2.1 เคาโครง ในการควบคมอตโนมตระบบปรบอากาศเดม 2.7.2.2 การจดการพลงงานของระบบปรบอากาศ 1. การทบทวนเงอนไขอณหภมและความชนทกาหนดไว เนองจากการกาหนดอณหภมและความชนโดยมากจะขนอยกบผใช ดงนน อณหภมและความชนมกจะถกกาหนดไวเขมงวดเกนไป จงควรพยายามอนรกษพลงงานโดยกาหนดอณหภมใหมในฤดหนาวใหเทากบ 20 [°C] ในฤดรอนใหเทากบ 28 [°C] การปรบอณหภมทกาหนดไวจะมผลอยางมากตอภาระการปรบอากาศรอน-เยน เมอเปลยนอณหภมทตงไวไป 1 [°C] จะทาใหภาระเพมขนประมาณ 10 [%]

2. การลดระยะเวลาปรบอากาศรอนเยน ในฤดใบไมผลและฤดใบไมรวงใหพยายามหยดการปรบอากาศรอนเยนใหมากทสดเทาทจะทาได 3. การลดระยะเวลาปรบอากาศ พยายามอนรกษพลงงานดวยการหยดการเดนเครองเครองปรบอากาศในชวงเวลาทไมคอยจาเปนตองปรบอากาศหรอหยดเครองโดยเรว ฯลฯ เพอลดระยะเวลาเดนเครองเครองปรบอากาศ 4. การหยดการปรบอากาศในบรเวณทไมไดใชงาน หยดการปรบอากาศในบรเวณทไมตองใชการปรบอากาศตามความเหมาะสม 5. การจากดการปรบอากาศในการทางานลวงเวลา จากดการปรบอากาศในการทางานลวงเวลา เชน ปรบอากาศตอไปเพยงชวงระยะเวลาหนงแลวหยดเครอง เปนตน 6. การอนรกษพลงงานในการนาอากาศภายนอกเขามา การอนรกษพลงงาน ในการนาอากาศภายนอกเขามา ไดแก การลดภาระอากาศภายนอกลงอยางมประสทธภาพ วธลดภาระอากาศภายนอกมดงตอไปน

(ก) หยดการนาอากาศภายนอกเขามาในขณะท preheat และ precool (ข) จากดปรมาณอากาศภายนอกโดยอาศยขอมลความเขมขนของ CO2 (ค) ปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอก (ง) ควบคมเอนทลปของภาระอากาศภายนอก

ประสทธผลของการอนรกษพลงงานดวยวธ (ก )และ (ข) แสดงไวในรปท 2.42 และรปท 2.43 กราฟในรปท 2.42 และรปท 2.43 จะมลกษณะเหมอนกนจนแยกไมออก แตการตดอากาศภายนอกในขณะท Preheat และ Precool จะเปนมาตรการจากดในขณะทเรมเดนเครองอปกรณแหลงความรอน ในขณะทการควบคมความเขมขนของ CO2 จะเปนมาตรการทใชเปนครงคราวระหวางชวงเวลาใชงาน มาตรการทงสองจะมการหกลางกนอยบาง แตกมประสทธผลในตวของมนเอง การปรบอากาศเยน ดวยอากาศภายนอกในขอ (ค) เปนวธทมประสทธผลในการลดภาระการปรบอากาศเยน ภายในหองในฤดหนาวและฤดระหวางฤดรอนและฤดหนาว หากเอนทลปของอากาศภายนอกมคาตากวา วธนจะใชไมไดผล ในระบบมาตรการ การพจารณาใชวธปรบอากาศเยน ดวยอากาศภายนอกใหทางานไดอยางมประสทธผล จะอยในชวงเดอน เม.ย.-ม.ย. และเดอน ก.ย.-พ.ย. ในประเทศญปน รวม 6 เดอน


2-76

รปท 2.44 แสดงการเปรยบเทยบในกรณทภาระการปรบอากาศรอนเยนไมมการปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอกกบกรณทมการปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอก จะเหนวาการปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอกจะมประสทธผลอยางชดเจนในเดอน พ.ค. ม.ย. และ ต.ค. นอกจากนน ระยะหลงนยงมการนาอปกรณสานกงานมาใชกนมากขน ทาใหมความรอนเกดขนในอาคารเพมขน บางกรณจงจาเปนตองปรบอากาศเยนตลอดทงป ในกรณเชนน การปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอกในฤดหนาวจะมประสทธผลด ทงน ในการปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอกจะตองนาอากาศ ภายนอกเขามาดวยปรมาตรอากาศพอสมควร ในอาคารเกาบางครงอาจมเครองจกรอปกรณไมเพยงพอทจะรองรบไดจงจาเปนตองปรบปรง

54321 109876 1211

(-40)

(-60)-215

(-20)-167

0

-84

(40)

(60)215

(20)

167

84

รปท 2.43 ภาระอากาศภายนอกในกรณทควบคมการนาอากาศภายนอกเขามาดวยความเขมขน CO2

ระบบมาตรฐาน ตดอากาศภายนอกขณะท preheat

[พนM

J] {พ

นMca

l}

เดอน

ระบบมาตรฐาน ควบคมความเขมขน CO2

เดอน

รปท 2.42 ภาระอากาศภายนอกในกรณทหยดการนาอากาศภายนอกเขามา

[พนM

J] {พ

นMca

l}


2-77

54321 109876 1211

(-100)

(-150)-627

-418

(100)

(150)627

418

209(50)

0

(-50)-209

รปท 2.44 การเปรยบเทยบในกรณทภาระการปรบอากาศรอนเยน

การปรบปรมาตรอากาศดวยวธขางตน จะใชวธเดนเครอง-หยดเครองพดลม การปรบวงจรแดมเปอร การควบคมจานวนเครองทเดนเครอง การควบคมความเรวรอบของพดลมดวยอนเวอรเตอร เปนตน 7. การควบคมการนาอากาศภายนอกเขามาในขณะท preheat และ precool โดยทวไปแอรแฮนดลงยนตจะนาอากาศภายนอกกบอากาศหมนเวยนมาผสมกนดวยอตราสวนคงทคาหนงแลวนาไปจดการปรบอากาศเพอจายอากาศ แตในขณะท preheat และ precool จะหยดอากาศภายนอกไวแลวปรบอากาศดวยอากาศหมนเวยนอยางเดยว ซงจะมประสทธผลในการอนรกษพลงงาน 8. การปองกนความสญเสยจากการผสมกน เนองจาก Interior zone จะมความรอนทเกดขนภายในสงกวา Perimeter zone ดงนน ในฤดหนาวแมวาจะตองปรบอากาศรอนใหแก Perimeter zone แตบางครงกยงตองปรบอากาศเยนใหแก Interior zone เมอทาการปรบอากาศรอน-เยนในสภาพเชนน หากลมเยนใน Interior zone กบลมรอนใน Perimeter zone ผสมกนจะเกดความสญเสยขน เพอปองกนปญหานจะตองมการจดการโดยหลกเลยงการปรบอากาศรอนและเยนพรอมกน หรอลดอณหภมทตงไวของ Perimeter เพอลดความสญเสยจากการผสมกน 9. การปองกนการลดวงจร อนรกษพลงงานดวยการปรบทศทางชองเปาลมเพอปองกนไมใหลดวงจรกลบเขาไปในชองดดลม

10. การควบคม Zero energy band การควบคมโดยสวนใหญมกจะมเปาหมายเปนคาทกาหนดไวคาหนง แตถาควบคมอณหภมภายในหองดวยคาทกาหนดไวเพยงหนงคา หากมการรบกวนหรอ Overshoot ของการควบคมแมเพยงเลกนอย ผลลพธมกจะทาใหตองใชนารอน-นาเยนมากกวาทจาเปน โดยเฉพาะอยางยงในการรกษาอณหภมทกาหนดไวในฤดระหวางฤดรอนกบฤดหนาวจะเกดความสนเปลองพลงงานเปนจานวนมาก ในขณะทความสบายตวของมนษยจะมชวงทยอมรบไดอยชวงหนงซงสามารถผอนปรนเงอนไขสภาพแวดลอมลงมาได ดงนนเมอเปลยนไปทาการควบคมแบบผอนปรนเงอนไขจะสามารถคาดหวงประสทธผลในการอนรกษพลงงานได หลกการควบคมแบบทมคาทกาหนดไวในการควบคมหนงคา กบการควบคมแบบทมคาทกาหนดไวเปนชวงแสดงไวในรปท 2.45 โดยในชวง Zero energy band จะไมมการใชทงนารอนและนาเยน

เดอน

ภาระปรบอากาศเยน ภายในอาคาร

ภาระปรบอากาศรอน ภายในอาคาร

ภาระปรบอากาศเยน อากาศภายนอก

ภาระปรบอากาศรอน อากาศภายนอก

เปรยบเทยบประสทธผลการปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอก

[พนM

J] {พ

นMca

l}


2-78

รปท 2.45 การควบคมแบบดงเดมกบการควบคม Zero energy band

11. การควบคมปรมาณอากาศภายนอกทนาเขามาใหเหมาะสมทสดโดยความเขมขนCO2 การนาอากาศภายนอกเขามาในขณะทปรบอากาศรอนและปรบอากาศเยนจะทาใหเกดภาระสง นอกจากนน จานวนคนทอยในสานกงานยงมการเปลยนแปลงอยเสมอ ดงนน หากนาอากาศภายนอกเขามาใหสอดคลองกบจานวนคนทอยในสานกงานทเปลยนแปลงไปจงชวยลดพลงงานทตองใชในการจดการอากาศภายนอกได และสามารถอนรกษพลงงานของแหลงความรอนได

รปท 2.46 ตวอยางการควบคม CO2 ดวยเซนเซอร CO2 เครองปรบ และแดมเปอรมอเตอร

สวนทเกดความสนเปลองพลงงาน

คาสงสดทตงไว

zero energy band

คาตาสดทตงไว

สวนทไมเกดความสนเปลองพลงงาน

อณหภ

มภายใน

หอง

อณหภ

มภายใน

หอง

คาทตงไวในการ

zero energy band

ระดบการเปดวาลว

ระดบการเปดวาลว

คาทตงไว

สวนทเกดความสนเปลองพลงงาน

ทมา : “คมอการเดนเครอง-จดการระบบอปกรณอาคาร” บ.โอหม

(b) การควบคมแบบดงเดม

(a) การควบคม zero energy band

ปรบอากาศเยน

คาทตงไวในการปรบอากาศรอน

คาทตงไวในการปรบอากาศรอนเยน


2-79

ความเขมขนของ CO2 ทกาหนดไวในกฎหมายควบคมอาคาร คอ 1,000 [ppm] การปรบระดบการเปดแดมเปอรอากาศภายนอกตามชวงเวลาโดยใชคา CO2 ททาการตรวจวดเปนระยะเปนเกณฑชวย จะทาใหสามารถอนรกษพลงงานได แดมเปอรอากาศภายนอกควรใชแบบแดมเปอรมอเตอร ซงสามารถควบคมไดจากหอง monitor room นอกจากนนยงสามารถจดทากาหนดเวลาปรบระดบการเปดแดมเปอรดวยระบบเฝาตดตามแบบรวมศนยไดอกดวย ระบบทควบคมแดมเปอรดวยเซนเซอร CO2 และเครองปรบแสดงไวในรปท 2.46 หากตาแหนงของเซนเซอร CO2 ไมเหมาะสม หรอจานวนตาแหนงทตรวจสอบนอยเกนไป อาจทาใหไมสามารถตรวจสอบความเขมขนสงเฉพาะทได ทาใหสภาพแวดลอมแยลง จงตองใชความระมดระวง การอนรกษพลงงานจะตองรกษาสภาพแวดลอมทใหความสบายและดตอสขภาพไวใหได 12. การควบคมอณหภมเปาอากาศของระบบ VAV ใหเหมาะสมทสด อณหภมของอากาศทจายออกสามารถปรบจนยนต VAV ทตองการภาระสงสดสามารถรองรบภาระในหองดวยปรมาตรอากาศสงสดได การปรบอณหภมของอากาศทจายออกเชนน จะทาใหสามารถปรบอณหภมนาทจายใหจากอปกรณแหลงความรอนไดดวยจงเพมประสทธภาพในการเดนเครองอปกรณแหลงความรอนได กรณของการควบคมดวยมอ ใหตงคาทกาหนดไวใหสอดคลองกบฤดกาล ใหตรวจสอบสภาพระดบการเปดยนต VAV และสภาพอณหภมภายในหอง แลวพจารณาตงคาทกาหนดไว กรณทควบคมดวยระบบอตโนมตจะแสดงไวในรปท 2 .47 การควบคมนจะควบคมดวยการสอสารระหวาง เครองควบคมเครองปรบอากาศกบเครองควบคมยนต VAV โดยเครองควบคม VAV จะทาการควบคมอณหภมภายในหองและสงขอมลปรมาตรอากาศไปยงเครองควบคมเครองปรบอากาศ เครองควบคม VAV ภายในระบบจะกาหนดอณหภมอากาศทจายและปรมาตรอากาศทจาย

รปท 2.47 ตวอยางการควบคม VAV ตามการควบคมอณหภมอากาศท


2-80

รปท 2.48 ผลในการอนรกษพลงงานของการควบคมความดนสงนาใหเหมาะสมทสด วธนจะทาการปรบอณหภมของอากาศทจายโดยควบคมใหผลตางอณหภมระหวางอณหภมอากาศทจายใหกบอากาศภายในหองมคานอย แตหากจายอากาศดวยอากาศทมผลตางอณหภมสง จะลดปรมาณอากาศทจายใหได จงลดกาลงขบในการสงลมได โดยอดมคตแลว ปรมาณอากาศทจายแบบ VAV จะตองกาหนดจากคณสมบตของอากาศ แลวใชคานเปนคาปรมาตรอากาศตาสด เพอพจารณาการอนรกษพลงงานอยางบรณาการ การปรบความดนในการสงนาใหเหมาะสมทสดนารอนนาเยนทผลตจากอปกรณแหลงความรอน จะใชปมทตยภมสงนาไปยงเครองปรบอากาศ แฟนคอยล ฯลฯ โดยจะมการควบคมความดนสงนาของปมทตยภมเพอใหสามารถจายนารอนนาเยนใหกบอปกรณตางๆ ไดเพยงพอขณะทมภาระสงสด สวนขณะทมภาระไมเตมพกด จะลดความดนในการสงนาดวยการควบคมความเรวรอบของปมเพอลดกาลงขบปมทตยภม ผลทไดจากการนน ทาใหวาลวควบคมจะถกปรบใหเปดเพมขนเพอรกษาอตราไหลใหไดเทาทตองการ ดงนน จงสามารถลดความดนสงนาจนวาลวระบบทตองการอตราไหลสงสดภายในระบบเปดเตมทได การอนรกษพลงงานในแงของการบารงรกษาจะทาไดดวยการปรบความดนการสงนาใหสอดคลองกบฤดกาล ในกรณน จะตองตรวจสอบวาเครองปรบอากาศทปลายทอไดรบความดนเพยงพอดวย กรณททาการควบคมอตโนมต จะมโครงสรางของระบบดงทแสดงไวในรปท 2.49 โดยเครองควบคม DDC ของแตละระบบจะสงสญญาณสภาพภาระของเครองปรบอากาศแตละตวไปยงอปกรณเฝาตดตามรวมศนย ไดแก ระดบการเปดวาลว อณหภมอากาศทจาย อณหภมภายในหอง ฯลฯ อปกรณรวมศนยจะกาหนด


2-81

รปท 2.49 โครงสรางการควบคมระบบแบบอตโนมต

จากขอมลภาระของแตละระบบเหลาน แลวสงคาทกาหนดไปใหเครองควบคมลปควบคมความดน

กรณทควบคมดวยมอ จะตองพจารณาวธตรวจวดผลลพธเทยบกบคาทกาหนดไวกอนทอณหภมภายในหองจะผดปกต นอกจากนน กรณทวางแผนจะปรบความดนสงนากบอณหภมสงนา จะตองพจารณาการปรบคาทกาหนดทงสองใหสอดคลองกนจากแงของการอนรกษพลงงานรวม 13. การเรมเดนเครอง-หยดเครองใหเหมาะสมทสด เดนเครองระบบปรบอากาศไวกอนใหสอดคลองกบเงอนไขสภาพแวดลอมทกาหนดไว ณ เวลาทกาหนด โดยทวไปจะใชวธเรมเดนเครองตามกาหนดเวลา เวลาเรมเดนเครองระบบปรบอากาศนสามารถปรบใหสอดคลองกบสภาพภาระของวนนนได ดงนน หากลดเวลา Preheat หรอ Precool จะสามารถอนรกษพลงงานของกาลงขบลาเลยง (พดลมปรบอากาศ ปม) และอปกรณแหลงความรอนได กรณทควบคมดวยมอ จะปรบระยะเวลา Preheat หรอ Precool โดยปรบเวลาเรมเดนเครองใหสอดคลองกบฤดกาล กรณทควบคมอตโนมตจะกาหนดเวลาเรมเดนเครองจากอณหภมภายในหองกอนเดนเครองเครองปรบอากาศแตละระบบกบเสนกราฟการเปลยนแปลง อณหภมหลงเรมเดนเครองของแตละระบบ และปรบกาหนดเวลาการเรมเดนเครองตามนน นอกจากนน เสนกราฟการเปลยนแปลงอณหภมหลงเรมเดนเครอง ควรมการตรวจวดและคานวณทกวน และนาขอมลกอนหนานนเขามารวมคานวณดวย เพอทาใหเปนระบบทมความสามารถเรยนรได

เนองจากระบบปรบอากาศแตละระบบจะเรมเดนเครองตามเวลาทกาหนดไวเฉพาะตว ดงนน แหลงความรอนจะตองเดนเครองใหสอดคลองกบเครองปรบอากาศทเรมเดนเครองเปนเครองแรก ในกรณนจะตองจดทากาหนดเวลาไมใหภาระเครองทาความเยนนอยเกนไปจนเมอเรมเดนเครองแลวตองรบปดทนท นอกจากนน กรณททาการควบคมจานวนเครองของอปกรณแหลงความรอนดวยการควบคมอตโนมต ในการเรมเดนเครองอปกรณแหลงความรอนแตละครง บางครงจะใหเดนเครองดวยภาระสมมตจนกวาจะวดภาระความ


2-82

รอนจรงเสรจ นอกจากนน ในการเดนเครองปรบอากาศ จะมการอนรกษพลงงานโดยหยดการนาอากาศภายนอกเขามาในขณะท Preheat หรอ Precool ในบางภมภาคจะทาการหมนเวยนอากาศดวยอากาศภายนอกทเยนในชวงฤดรอนหรอกลางคน โดยการเดนเครอง Night purge เพอกาจดภาระความรอนภายในอาคาร ซงเปนวธอนรกษพลงงานทมประสทธผลด โดยมากการประมาณการภาระทไมเหมาะสมจะทาใหเวลาเรมเดนเครองเรวเกนไป ทาใหสนเปลองกาลงขบพดลมโดยสญเปลา หรอในทางกลบกบอาจทาใหอณหภมในหองมคาไมถงคาทกาหนดเมอไดเวลาทตองการ นอกจากน ในระบบเกบความรอนอาจมการเดนเครองอยางไมเหมาะสม เชน ความรอนทเกบไวไมเพยงพอทาใหตองเดนเครองแหลงความรอนเพมเตมในชวงทใชกาลงไฟฟาสงสด เปนตน วธประมาณการภาระในปจจบนมความเทยงตรงสงขนมากจงควรมการพจารณาทบทวน

2.8 ปมความรอน (Heat Pump) ปมความรอน (Heat Pump) เปนชดอปกรณทไดรบพลงงานในรปของงานหรอความรอน และทาหนาทดงความรอนจากแหลงความรอนอณหภมตา ไปจายยงแหลงความรอนอณหภมสง ซงสามารถแสดงหลกการทางานดงรปท 2.50

รปท 2.50 โมเดลการทางานของปมความรอน

สวนประกอบของปมความรอน ปมความรอน(Heat pump) ใชอปกรณทมลกษณะการทางานคลายกบระบบทาความเยน (Refrigerator)

เพยงแตความรอนทนาไปใชประโยชนคอ ความรอนทมอณหภมสง QH สวนในระบบทาความเยนตองการดงความรอนอณหภมตา QL ออกจากบรเวณทตองการทาความเยน โดยอปกรณหลกของปมความรอนมดวยกน 4 ชน คอเครองอดไอ (Compressor) เครองควบแนน (Condenser) วาวลลดความดน (Expansion Valve) และเครองระเหย (Evaporator)


2-83

หลกการทางาน หลกการทางานของปมความรอนจะใชการแลกเปลยนความรอนของสารทาความเยนกบตวกลาง

(ในทนคอ นา, อากาศ) คลายกบเครองทาความเยนคอ เมอสารทางาน (สารทาความเยน) ดดรบความรอนจากอากาศจะระเหยกลายเปนไอภายในเครองระเหย (Evaporator) จากนนสารทางานจะไหลไปยงเครองอดสารทางาน (Compressor) และจะถกอดใหมอณหภมและความดนสง จากนนสารทางานจะไหลไปยงเครองควบแนน (Condenser) เพอถายเทคามรอนใหกบนา (เพอทานารอน) เมอสารทางานสญเสยความรอน สารทางานจะกลนตวเปนของเหลวและไหลไปยงวาวลลดความดน (Expansion Valve) วาวลลดความดนจะลดความดนและอณหภมของสารทางานทผานวาวลลดความดนจะมลกษณะเปนของผสมไหลไปรบความรอนทเครองระเหยตอไป การทางานของปมความรอนจะทางานเปนวฏจกรแบบนไปเรอยๆจนไดนารอนตามทตองการ ซงการทางานของปมความรอนแสดงดงรปท 2.51

รปท 2.51 การทางานของระบบปมความรอน

สมรรถนะในการทางานของปมความรอน

สมรรถนะในการทางานของป มความรอน จะกาหนดใหอย ในรป สมประสทธ สมรรถนะ

(COEFFICIENT OF PERFORMANCE, COP) โดย

เมอ W คอ งานจากภายนอก

QH คอ ความรอนทอณหภมสง สมรรถนะในการทางานทางอดมคตของปมความรอนททางานตามวฎจกรคารโนต (Carnot) แสดงดงสมการ


2-84

อยางไรกตาม สารทางานทใชในวงจรการทางานของปมความรอนจะเปนพวกสารทระเหยหรอเดอดท

อณหภมตา (เชน สารทาความเยน เชน R-134a) ซงอณหภมวกฤตสวนใหญไมเกน 150 °C ดงนนอณหภมคอนเดนเซอรโดยทวไปจะตากวาอณหภมวกฤต นอกจากนอณหภมแตกตางระหวางเครองควบแนน และเครอง

ระเหยไมควรแตกตางกนมากนก โดยทวไปมกไมเกน 50 °C เนองจาก COP จะลดลง 10 % ทก ๆ 5 °Cของความแตกตางของอณหภมดงกลาว คา COP ของปมความรอนทดาเนนการตามวฎจกรจรงเมอเทยบกบวฏจกรคารโนต อาจกาหนดคราว ๆ ไดเปน

โดย ηc คอ มคาดงแสดงในตารางท 2.14 ขนกบประเภทของคอมเพรสเซอร

ตารางท 2.14 คาของ ηc ตามลกษณะของคอมเพรสเซอร คอมเพรสเซอร ขนาด (kW) ηc

แบบสบอด (Reciprocating) 1-5 0.42-0.56 แบบสบอด < 500 0.45-0.58

แบบโรตาร 1-5 0.42-0.58 แบบสกรพรอมอโคโนไมเซอร (Screw with Economizer) 100-200 0.5-0.6 แบบเทอรโบ (Turbo) > 700 0.63-0.63

การประหยดพลงงานงานโดยใชปมความรอน

ปมความรอนเปนอปกรณทชวยประหยดพลงงานหลกได เมอเทยบกบอปกรณในการใหความรอนรปแบบอน ๆ ดชนทใชในการเปรยบเทยบสามารถใชคาอตราสวนการใชพลงงานปฐมภม (Primary Energy Ratio, PER) โดยกาหนดคาดงสมการ

โดยท ηth คอ ประสทธภาพการผลตไฟฟาจากเครองยนตความรอนโดยใชพลงงานปฐมภม ( ≈ 30 %)


2-85

ตวอยางท 2.1 ปมความรอนทมการทางานโดยใชพลงงานไฟฟาโดยปมความรอนมคา COP = 4 ถกนามาผลตนารอน อตราความรอนทใชในการผลตนารอน 1000 Watt อยากทราบวาจะตองใชพลงงานปฐมภมเทาไร เทยบกบเมอใชหมอนา (Boiler) ทมประสทธภาพ 85 % วธทา ในกรณปมความรอน กาลงไฟฟาทใชในการขบปมความรอนมคา

อตราพลงงานปฐมภมทตองการสามารถหาไดจาก

ในกรณใชหมอไอนาทมประสทธภาพ 85 %

จะเหนไดวา ปมความรอนสามารถประหยดพลงงานปฐมภมไดถง 343 Watt ประมาณ 30% ของพลงงานหลกทใชโดยหมอนา (สมมต นารอนทผลตไดอยในชวงอณหภมเดยวกนทงสองอปกรณ) ขอดของ Heat pump 1. เปนทางเลอกในการผลตนารอนแบบประหยดพลงงาน แทน Electric Heater หรอ แบบ Boiler 2. สนเปลองไฟฟานอยกวาการทานารอนดวยฮตเตอรไฟฟา 3-4 เทา 3. คาใชจายในการทานารอนนอยกวาวธการทานารอนแบบอน 4. เปนมตรกบสงแวดลอมเนองจาก สารทางานทใชในระบบปมความรอนสวนใหญเปนใชสารทา ความเยน R-134a ทไมกอใหเกดกาซเรอนกระจกนอกจากนยงไมเปนพษตอสงแวดลอมและไมตดไฟ 5. ปลอดภยจากไฟฟารวและชอตในขณะใชนารอน 6. ไดลมเยนเปนผลพลอยไดโดยลมเยนทไดสามารถนาไปตอเขากบทอลมเพอนาไปใชหรอผสมกบอากาศภายนอกกอนเขาสหองปรบอากาศ


2-86

ตวอยางท 2.2 การปรบปรงระบบทาความเยนโดยใชระบบควบคมอณหภมแบบอเลกทรอนกส จากการสารวจภายในโรงงานอตสาหกรรมอเลกทรอนกสแหงหนงพบวาหองประกอบชนสวนอเลกทรอนกสในโรงงานควรทาการตดตงระบบควบคมใหมเพอใหไดความเยนตามตองการ โดยเลอกใชระบบควบคมอเลกทรอนกสซงตองมการลงทนเพม 1,600 บาท เพอปรบปรงระบบทาความเยนของ Chillers ขนาด 90 Ton และปรบใหอณหภมอยทประมาณ 26 °C ทาใหประหยดได ดงน (จากผลการตรวจวดในเวลา 1 วน คดอตราคาไฟฟาแบบปกต โดยคาความตองการกาลงไฟฟา 196.26 บาท /กโลวตต และคาพลงงานไฟฟา 1.7034 บาท/หนวย) วธคานวณ กอนตดตงระบบควบคม ทาการวดกาลงไฟฟาได 77.464 kW ใชพลงงานไฟฟา 1,860 kWh หลงตดตงระบบควบคม ทาการวดกาลงไฟฟาได 54.198 kW ใชพลงงานไฟฟา 1,306 kWh

ลดคาความตองการได = 77.464 - 54.198

= 23.266 kW

ผลการประหยดได = 23.266 (kW) × 196.26 (บาท/kW) × 12 (เดอน/ป)

= 54,794.23 บาทตอป

ลดการใชพลงงานไฟฟา = 1,860 - 1,306

= 554 kWh

ผลการประหยดได = 554 (kWh) × 1.7034 (บาท/kWh) × 30 (วน/เดอน) × 12 (เดอน/ป)

= 339,726.01 บาทตอป

รวมผลการประหยด = 54,794.23 + 339,726.01

= 394,520.33 บาทตอป

คนทน = 1600/394,520.33

= 0.004 ป หรอ 1.44 วน ตวอยางท 2.3 การทาความสะอาดระบบทาความเยนเพอเพมประสทธภาพเครองปรบอากาศ

โรงงานอตสาหกรรมแหงหนงไดวางแผนการทาความสะอาดระบบทาความเยนของ Chillers ขนาด 100 Ton โดยใชเงนลงทนวาจาง 30,000 บาท ทาใหประหยดไดดงน (ผลการตรวจวดในเวลา 7 วน คดอตราคาไฟฟาแบบปกต โดยคาความตองการกาลงไฟฟา 196.26 บาท /กโลวตต และคาพลงงานไฟฟา 1.7034 บาท/หนวย)


2-87

วธคานวณ กอนทาความสะอาดวดกาลงไฟฟาได 113.900 kW ใชพลงงานไฟฟา 2,420 kWh หลงทาความสะอาดวดกาลงไฟฟาได 97.300 kW ใชพลงงานไฟฟา 2,229 kWh

ลดคาความตองการได = 113.900 - 97.300

= 16. 6 kW

ผลการประหยดได = 16.6 (kW) × 196.26 (บาท/กโลวตต) ×12 (เดอน/ป)

= 39,095 บาทตอป

ลดการใชพลงงานไฟฟา = 2,420 - 2,229

= 191 kWh

ผลการประหยดได = 191 (kWh) × 1.7034 (บาท/kWh) × 4 (วน/เดอน)

×12 (เดอน/ป)

= 15,616.77 บาทตอป

รวมผลการประหยด = 15,616.77 + 39,095

= 54,711.77 บาทตอป

คนทน = 30,000/54,711.77

= 0.54 ป

ตวอยางท 2.4 การเดนเครองปรบอากาศหลายตว โรงงานแหงหนงตดตงเครองทานาเยนขนาด 500 ตน จานวน 5 ชด ภาระการปรบอากาศของ

อาคาร 1,200 ตน จงเดนเครองทานาเยนท 80 เปอรเซนต จานวน 3 ชด โดยเครองทานาเยนทโหลด 80 เปอรเซนต มการใชพลงงานจากการตรวจวดดงน

เครองท 1 = 0.7 kW/TON




เครองท 5 = 0.72 kW/TON จงหาวธการดาเนนเครองปรบอากาศเพอใหเกดการประหยด

วธการคานวณ

ถาเดนเครอง 3, 4, 5 จะใชกาลงไฟฟา = (0.95 + 0.98 + 0.72) × (1,200/3)

= 1,060 kW

ถาเดนเครอง 1, 2, 5 จะใชกาลงไฟฟา = (0.72 + 0.68 + 0.72) × (1,200/3)

= 848 kW

คดเปนกาลงไฟฟาทลดลง = 1,060 – 848

= 212 kW


2-88

ถาโรงงานทางานวนละ 12 ชวโมง 300 วน/ป คาไฟฟาเฉลย 2.5 บาทตอหนวย จะทาใหประหยดคาใชจายดงน

คดเปนพลงงานไฟฟาทลดลง = 212 (kW) × 12 (ชวโมง/วน) × 300 (วน/ป)

= 763,200 kWh

คดเปนคาใชจายทลดลง = 763,200 (kWh) × 2.5 (บาท/kWh)

= 1,908,000 บาท/ป ดงนนจะเหนวาการลาดบการใชเครองใหถกตองจะลดกาลงไฟฟาและพลงงานไฟฟาไดจานวนมาก ตวอยางท 2.5 การบารงรกษาเครองปรบอากาศ

จากการสารวจอาคารแหงหนงพบวา มจานวนเครองปรบอากาศชนดแยกสวนจานวน 148 เครอง โดยมขนาด 12,000 บทย จานวน 136 เครอง ขนาด 18,000 บทย จานวน 12 เครอง คดเปนความสามารถในการ ทาความเยน 154 ตน พลงงานไฟฟาทใชทงหมด 901,046 kWh/ป ปกตเครองปรบอากาศทไมมการบารงรกษาและทาความสะอาดชดขดลวดระบายความรอน เมอเปรยบเทยบกบเครองทมการทาความสะอาดอยางสมาเสมอจะมคาการใชพลงงานตางกนดงน

(ขอมลจาก Technical data ของ Compressor energy efficiency)

วธคานวณ

ผลตางทประหยดได = (0.63/8.17) ×100

= 7.7% ดงนน หลงจากลางเครองปรบอากาศทงหมด คาดวาจะประหยดพลงงานได

= 901,046 (kWh/ป) × 0.077

= 69,380.5 kWh/ป

คดเปนเงน = 69,380.5 (kWh/ป) × 2.5 (บาท/kWh)

= 173,451.25 บาท/ป

จดทตรวจวด สภาพเครองปรบอากาศทไมมการบารงรกษา

สภาพเครองปรบอากาศทมการบารงรกษาอยางสมาเสมอ

ผลตาง

Evap. Temp. 7.2 oC 7.2 oC - Cond. Temp. 54.4 oC 51 oC 3.4 Ambient Temp. 35 oC 35 oC - Power (W) 3,700 3,590 110 Btu hr 27,900 29,340 1,440 Btu/hr/Watt 7.52 8.17 0.63


2-89

ตวอยางท 2.6 การใชเครองปรบอากาศชนด High EER พจารณาจากความสามารถในการทาความเยนของเครองปรบอากาศชนดแยกสวนในอาคารรวม

154 ตน จากการทดสอบคา EER ของเครองปรบอากาศโดยเฉลย

ประสทธภาพ, EER = 5.24 Btu/hr/watt

เทยบเทา = 12,000/(5.24 × 1,000) kW/tonR

= 2.29 kW/tonR เครองปรบอากาศชนด High EER

ประสทธภาพ, EER = 9.6 Btu/hr/watt

เทยบเทา = 12,000/(9.6 × 1,000) kW/ton

= 1.25 kW/ton วธคานวณ

(คา kW/ton ดงกลาวเปนคากาลงไฟฟาตอคาปรมาณความเยนตามทเครองปรบอากาศสามารถ ทาไดจรงเตม 12,000 Btu มใชตามปรมาณความเยนทปรากฏตามเนมเพรท

ฉะนน เมอพจารณาตดตงใชงานเครองปรบอากาศชนด High EER

พลงงานไฟฟาลดลง = (2.29 - 1.25) × 154 × 0.7 ×10 × 365

= 409,209 kWh/ป

คดเปนเงนทประหยดได = 409,209 (kWh/ป)× 2.5 (บาท/kWh)

= 1,023,022.5 บาท/ป ตวอยางท 2.7 การปรบปรงเครองทานาเยนโดยวธการควบคมอตราการไหลของนาเยน

โดยการใชระบบการแปรเปลยนอตราการไหลของนาเยน (Variable water volume system, VWV) แตตองระวงคาพลงงานทงหมดตอตนไดลดลงโดยไมไปกระทบตอพลงงานของปม ตองทางานโดยการใชระบบวาลว 2 ทางแทนระบบท1 ซงใชวาลว 3 ทาง ขอมลทกาหนดให :

ขนาดเครองทานาเยน 500 ตนความเยน จานวน3 เครอง ขนาดเครองทานาเยน 1500 ตนความเยน ประสทธภาพของมอเตอร, mη 75 % ประสทธภาพของปมนา, pη 70 %

ความดนรวม (TDH หรอ H) 35.92 m นาหนกจาเพาะของนา,γ 9,800 N/m3 ปจจบนระบบควบคมนาเยนแบบวาลว 3 ทาง อตราการไหลของนาเยนรวม 400 liter/sec ถาใชระบบ

วาลว 2 ทาง อตราการไหลของนาเยนสงสดประมาณ 370 liter/sec


2-90

ดงนน อตราการไหลของนาเยนลดลง, Q (400 – 370) = 30 liter/sec

กาลงไฟฟาทมอเตอรตองทางานลดลง = 1,000 0.7 0.75

35.92 0.001 30 9,800××

×××

= 20.115 kW

ชวโมงการทางานของเครองทานาเยน = 14 (ชวโมง/วน) × 5 (วน/สปดาห)

×52 (สปดาห/ป)

= 3,640 ชวโมง/ป

พลงงานไฟฟาทลดลง = 20.115 (kW) × 3,640 (ชวโมง/ป)

= 73,218.6 kWh/ป

คดเปนเงนทประหยดได = 73,218.6 (kWh/ป) × 2.50 (บาท/kWh)

= 183,046 บาท/ป ตวอยางท 2.8 อาคารศนยการคามการใชระบบปรบอากาศแบบใชเครองทานาเยนระบายความรอนดวยนา (Water cooled water chiller) ประกอบดวยเครองทานาเยนขนาด 300 ตนความเยน 3 ชด โดยมขนาดและจานวนชดของเครองสบนาเยน เครองสบนาเยน และหอผงนาเทากนกบเครองทานาเยน โดยปกตใชงานเครองทานาเยน 1 ชด เวลา 9.30-20.00 น. ปรบอากาศภายในพนท โดยใชเครองสงลมเยนกระจายไปในพนททปรบอากาศและการหมนเวยนอากาศจากภายนอกอาคาร โดยใชพดลมดดอากาศจากภายนอกอาคารเขามาแบบปรมาตรคงท

ขอสงเกต จากสภาพการใชงานจรงนน จานวนลกคาทมาใชบรการไมไดมปรมาณเฉลยสงสดตลอดทงวน ดงนนควรพจารณาการปรบลดอตราการหมนเวยนอากาศ วธคานวณ

จากการใชงานของอาคารในชวงเวลา 90.00-16.00 น, วนจนทรถงศกร โดยเฉลยจานวนลกคาทมาใชบรการเปนครงหนงของทกาหนด ดงนน สามารถใชระบบปรมาตรอากาศแปรเปลยน (Variable Air Volume; VAV) เพอปรบลดอตราการหมนเวยนอากาศจากพดลมเตมอากาศบรสทธ ลงครงหนง โดยการตดตงใบปรบปรมาณลมปรบอตราการไหลใหปดเปดตามเวลาทกาหนด การตรวจวด : สาหรบ : เครองทานาเยนหมายเลข CH-1

พกดกาลงไฟฟา 231 kW กาลงไฟฟาทวดได 171 kW

กโลวตตตอตนทาความเยน (231/300) = 0.77 kW/TR*

ความสามารถในการทาความเยนทคานวณจากคาทวดมาได (171/0.77) = 222 TR* พดลมเตมอากาศบรสทธ อตราการสงลม 24,000 cfm

สภาวะอากาศทดดเขามาเฉลย 80 oF 60% RH สภาวะอากาศในพนทปรบอากาศเฉลย 76 oF 50% RH


2-91

ผลตอบแทน อตราการหมนเวยนอากาศทลดลง 12, 000 cfm Enthapy ของอากาศทเขา 38.6 Btu/lb Enthapy ของอากาศในพนทปรบอากาศ 28.8 Btu/lb

ภาระการปรบอากาศทลดลง = 4.5 × cfm × (hi – ho)

= 4.5 × 12,000 × (38.6 - 28.8)

= 529,200 Btu/hr

คดเปนตนความเยน = 529,200 / 12,000

= 44.1 TR*

ดงนน กาลงไฟฟาของเครองทาความเยนทลดลง (0.77 × 44.1) = 33.96 kW

จานวนชวโมงการใชงานลดลง = 6 (ชวโมง/วน) ×5 (วน/สปดาห) ×52 (สปดาห/ป)

= 1,560 ชวโมง/ป

พลงงานไฟฟาทลดลง = 33.96 (kW) × 1,560 (ชวโมง/ป)

= 52,977.6 kWh/ป

คดเปนเงนทประหยดได = 52,977.6 (kWh/ป) × 2.50 (บาท/kWh)

= 132,444 บาท/ป การลงทน

คาตดตงชดระบายอากาศและใบปรบลม = 15,000 บาท

เครองตงเวลาและอปกรณควบคม = 10,000 บาท

คดระยะเวลาคนทน = 25,000/132,444

= 0.19 ป สรป ในบทนจะกลาวถง ระบบทาความเยน หลกการทางานของระบบทาความเยน ชนดของเครองทาความเยน ระบบปรบอากาศ หลกการทางานของระบบปรบอากาศ ชนดของเครองปรบอากาศ วธการตรวจวดและวเคราะหประสทธภาพของระบบทาความเยน วธการตรวจวด และวเคราะหประสทธภาพของระบบปรบอากาศ มาตรการการอนรกษพลงงานในระบบทาความเยนและปรบอากาศไดแกการเลอกใช Chiller ประสทธภาพสง การเลอกใช Cooling Tower ทมประสทธภาพสงและมขนาดทเหมาะสมกบภาระ การตงอณหภมนาเยนออกใหเหมาะสมกบภาระ การทาความสะอาดชดแลกเปลยนความรอนอยางสมาเสมอ การพจารณาใชระบบ Absorption Chiller หนาทหลกของระบบทาความเยนคอ การรกษาใหพนททตองการความเยนมอณหภมตากวาทกาหนดไว ซงโดยทวไปมอณหภมตากวาอณหภมโดยรอบ ซงปกตแลวเครองทาความเยนในเชงพาณชยจะนาไปใชเพอการถนอมอาหาร แตกมอกหลายกรณทนาไปใชงานในประเภทอน


2-92

ระบบทาความเยน กลาวถงระบบทาความเยนอยางงาย ระบบทาความเยนจรง ซงมอปกรณทสาคญ คอ คอนเดนเซอร อวาโปเรเตอร อปกรณปรบลดความดน คอมเพรสเซอร ไดเออร ถงพกสารทาความเยน เปนตน และมวฏจกรการทาความเยนแบบอดไอซงประกอบไปดวย 4 กระบวนการคอ กระบวนการอดตวแบบไอเซนทรอปก กระบวนการถายเทความรอนทงแบบความดนคงท กระบวนการขยายตวแบบเอนทลปคงท และกระบวนการรบความรอนแบบความดนคงท

วธการเพมประสทธภาพของระบบทาความเยนใหสงสด โดยการ ลดความดนดานคอนเดนเซอร เลอกคอมเพรสเซอรทมประสทธภาพสง ลดความรอนสะสมทไมไดใชประโยชน ลดภาระความรอนทไมจาเปน ทาการหมฉนวนกนความรอน ลดภาระความรอนเพมเตม พจารณาการเปลยนแปลงของสภาวะอากาศ การใหแสงสวาง และการควบคมบรเวณเปนตน

ระบบปรบอากาศ คอ การปรบ และรกษาสภาพอากาศภายในอาคารโดยมนษย เพอใหมนษยอยในอาคารนนไดอยางมความสข หรอ การปรบอากาศคอ กระบวนการททาใหอณหภม ความชน และการกระจายตวของอากาศเปนไปตามตองการ และปจจยควบคมทตองมเพอการปรบอากาศคอ 1 อณหภม 2 ความชน 3 กระแสอากาศ 4 ระดบความสะอาด 5 ความดนอากาศ และสงทเกยวของคอ การทาความรอน การทาความเยน และ การระบายอากาศ เงอนไขการออกแบบอปกรณปรบอากาศ คอ ปจจยอณหภมและความชนภายในอาคาร ปจจยอณหภมและความชนของอากาศนอกอาคาร

วธปรบอากาศสามารถแบงประเภทดวยเกณฑตางๆ ไดดงตอไปน 1. การแบงประเภทดวยตวกลางลาเลยงความรอน (ก) วธใชอากาศทงหมด (ข) วธใชนา-อากาศ (ค)

วธใชนาทงหมด (ง) วธใชสารทาความเยน (วธ Package) 2. การแบงประเภทดวยตาแหนงของแหลงความรอน (ก) วธ Central (ข) วธ Unitary (ค) วธ Satellite 3.การแบงประเภทวาแหลงความรอน-แหลงความเยนสามารถจายไดอยางตอเนองหรอไม (ก) วธแหลง

ความรอนเดยว (ข) วธหลายแหลงความรอน 4. การแบงประเภทดวยวธควบคม (ก) วธควบคมแยกเครอง (ข) วธควบคมแยกโซน (ค) วธควบคมรวม การจดการอนรกษพลงงานของคลลงทาวเวอร โดยการ กาหนดสถานทตง การควบคมพดลม การรกษา

สมรรถนะการระบายความรอน การจดการประหยดนา การควบคมอณหภมนาระบายความรอน การจดการการอนรกษพลงงานในระบบปรบอากาศ เรมจาก การทบทวนเงอนไขอณหภมและความชน

ทกาหนดไว การลดระยะเวลาปรบอากาศรอนเยน การลดระยะเวลาปรบอากาศ การหยดการปรบอากาศในบรเวณทไมไดใชงาน การจากดการปรบอากาศในการทางานลวงเวลา การอนรกษพลงงานในการนาอากาศภายนอกเขามา


2-93

2.9 กรณศกษา กรณศกษาท 1 เทคโนโลยขนสงในการใชประโยชนอากาศภายนอกในการปองกนความรอนในโรงงานดายคาสต ประเภทกจการ : ผลตเครองไฟฟา

ผลตภณฑ : เครองปรบอากาศรถยนต (1) เคาโครง ในการดาเนนการปรบปรงสภาพแวดลอมในการทางานตามนโยบายของบรษท มาตรการปองกนความรอนในโรงงานดายคาสตซงมแหลงความรอนอยในโรงงาน คาดวาจะตองใชพลงงานในการปรบอากาศเยนเพมขนอยางมาก ในการดาเนนการนทกฝายไดรวมมอกน เชน ฝายออกแบบ ฝายผลต ฝายตนกาลง เพอ ปรบปรงสภาพแวดลอมดวยการอนรกษพลงงาน

(2) สภาพปจจบน ผลจากการสารวจความสามารถของระบบระบายอากาศ ปรมาณอากาศจรงของทงพดลมหลงคาและพดลมจายอากาศมคาสอดคลองกบขอกาหนดจาเพาะ (630 × 103 [m3/h]) ผลจากการสารวจการแจกแจงอณหภมบนระนาบทางาน พบวาอณหภมอากาศทดดจากระนาบหลงคาของอาคารมคาสงกวากาแพงดานนอก 3.5 [°C] ซงเปนสาเหตหนงททาใหอณหภมภายในหองใหสงขน ผลจากการวดการแจกแจงอณหภมตามทศทางตงฉากของบรเวณททางาน พบวาอากาศทพนออกมาจากความสง 3 [m] จากพนจะดงเอาอากาศอณหภมสงทดานบนของบรเวณททางานลงมา ทาใหสภาพแวดลอมในการทางานเลวรายลง พดลมระบายอากาศทตดตงอยทระนาบหลงคาจะดดอากาศภายนอกผานหนาตางทอยขางๆ เขามา ทาใหความสามารถในการระบายอากาศอณหภมสงภายหองลดลงไป

(3) เนอหา หยดการนาอากาศอณหภมสงจากการแผรงสของระนาบหลงคาเขามา ดวยนาอากาศภายนอกเขามาผานหองขางๆ (ลดลง 2-3 [°C]) เลอนชองดดอากาศของพดลมหลงคา (18 ตว) ลง 2.5 [m] เพอปองกน Short pass ของอากาศภายนอกจากหนาตาง (ผลจากการปรบปรงประสทธภาพของการระบายอากาศทาใหอณหภมลดลง 1 [°C]) ตอทอลมจากชองเปาลมทดานบนหอง 22 แหง ใหตาแหนงทลมออกมาอยตาลง 3 [m] (ลดอณหภมสภาพแวดลอมในการทางานลง 2 [°C]) ทาใหอากาศภายนอกทนาเขามาเยนลงดวยการพรมนา เมอทาเชนนแลวทาใหอณหภมของอากาศทเปาออกมาลดลง 2.5 [°C] (ลดอณหภมสภาพแวดลอมในการทางานลง 1 [°C]) สามารถทาใหอณหภมสภาพแวดลอมมคาไมเกน 36 [°C] ไดโดยไมตองเพมพลงงานปรบอากาศเยน ตารางท 2.15 แสดงการเปรยบเทยบคาใชจายในการเดนเครองและคาใชจายตงตนเปรยบเทยบกบการตดตงระบบปรบอากาศเยน


2-94

ตาราง 2.15 เปรยบเทยบประสทธผลของวธใชอากาศภายนอกปองกนความรอนกบวธตดตง ระบบปรบอากาศเยน (กาหนดให)

คาใชจายในการเดนเครอง คาใชจายตงตน

ปรบปรงการปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอก Δ152 [MWh/ป] Δ343,750 [บาท/ป] 257,812.50 [บาท] ลดการเพมการปรบอากาศเยนเฉพาะท Δ203 [MWh/ป] Δ558,250 [บาท/ป] Δ5,233,593.75 บาท] พรมนาทปากทางดดอากาศภายนอกเขามา 4 [MWh/ป] 11,000 [บาท/ป] 550,000 [บาท] ลดคาเครองปรบอากาศเยนดวยอากาศภายนอก Δ38 [MWh/ป] Δ104,500 [บาท/ป] Δ783,750 [บาท] Δ389 [MWh/ป] Δ1,069,750 [บาท/ป] Δ2,352,056 [บาท]

(4) ประสทธผล (เปรยบเทยบกบการตดตงระบบปรบอากาศเยน) ลดกาลงไฟฟา : 389 [MWh/ป] ลดคาเครองจกร : 2,352,056 [บาท] ลดคาไฟฟา : 1,069,750 [บาท/ป] กรณศกษาท 2 การอนรกษพลงงานในการปรบอากาศรอนของอาคารเพดานสง

ประเภทกจการ : ผลตเครองไฟฟา ผลตภณฑ : อปกรณควบคมสาหรบอตสาหกรรม ฯลฯ

(1) เคาโครง โรงงานผลตมความสง 15 [m] ลมรอนจากยนตฮตเตอรแบบใชนามนหนก(77 เครอง) ระหวางการ ปรบอากาศรอนในฤดหนาวจะลอยขนไปทเพดานสง จงไมคอยมประโยชนตอบรเวณททางานซงตองการความรอน ในทนจะปรบปรงผลตางอณหภมดานบนกบดานลางในบรเวณพนททางานซงมคา 15-20 [°C] รวมกบการลดความรอนสญเสยจากตวโครงสรางอาคารเพอเพมประสทธภาพการปรบอากาศรอน


2-95

รปท 2.52 จดวดกบการเปลยนแปลงอณหภมตามแหนง (2) สภาพปจจบน ทาการวดการแผกระจายของอณหภมและความชนของอณหภมทงระนาบนอนและระนาบหนาตดของอาคาร อณหภมของแตละพนทกบเวลาแสดงไวในรป 2.52 สวนทสงทสดของเพดานมอณหภมสงถง 30 [°C] เมอเรมปรบอากาศรอนไปได 1 ชวโมง แตกวาบรเวณททางานจะมอณหภมถง 20 [°C] ตองใชเวลาถง 4-6 ชวโมง ความชนอณหภมระหวางบรเวณเพดานสงกบบรเวณทางานมคาถง 15-20 [°C] ผลตางอณหภมดานบนและลางมคาสงมาก ภาระการปรบอากาศรอนในปจจบนมคา 2,438,000 [kcal/h] ในจานวนนนความรอนสญเสยจากระนาบหลงคามสดสวนสงถง 47% ของภาระการปรบอากาศรอน

(3) เนอหา (1) กาหนดเปาหมายการปรบปรง ลดผลตางอณหภมระหวางบรเวณทางานกบบรเวณเพดานสงจาก 20 → 5 [°C] ลดความสนเปลองพลงงานปรบอากาศรอนใหเหลอ 1 ใน 3 (2) นาระบบปรบอากาศรอนแบบ Riviera มาใชซงหลกการทางานแสดงไวในรปท 2.48 ตดตงทอลมอณหภมสง (90-100 [°C]) จานวน 2 ทอเหนอปนจนเลอน เพอเปาชกนาอากาศอณหภมสงทเพดานสงลงมาทพน

ตาแหนงของยนตฮตเตอร จดทวดอณหภมหอง

เพดานสง 15 [m] ประมาณ 40 [ºC] (คาดการ)

อณหภมอากาศภายนอก

[เวลา]


2-96

ตดตงทอลมแบบเดยวกนทผนงทงสองดาน เพอปองกน Cold draught ของอากาศภายนอกทเขามาจากผนงและกระจกหนาตาง (3) ประสทธผลของมาตรการ ทาใหผลตางการแผกระจายของอณหภมมคา 5 [°C] ไดสาเรจ ลดความรอนสญเสยของตวอาคาร 1,500,000 [kcal/h] อตราทลดได 54 [%]

(4) ประสทธผล ลดการใชเชอเพลงเทยบเทานามนดบ 125 [kL/ป] อตราการประหยด (เทยบกบตนทนการปรบอากาศรอน) 61% มลคานามนหนก A ทประหยด 3,899,800 [บาท/ป]

รปท 2.53 หลกการของระบบอากาศรอนแบบ Riviera กรณศกษาท 3 การลดตนทนการปรบอากาศรอนเยนดวยการเพมสมรรถนะฉนวนความรอนหลงคาของโรงงานเดม

ประเภทกจการ : ผลตเครองมอเครองจกรทวไป ผลตภณฑ : เครองมอเจยร หนเจยร

(1) เคาโครง อณหภมการทางานในหนารอนมคาสง แมวาจะดาเนนมาตรการตางๆ ตอเนองมาหลายปแลว แตกยงไมเปนมาตรการทเดดขาด จากการพจารณาทบทวนมาตรการเหลาน จงไดดาเนนมาตรการลดความรอนทถายเทเขามาจากระนาบหลงคาของอาคารซงเปนภาระความรอนสงของการปรบอากาศ

เพดานสง

ทอลมอณหภมสง(90-100 [°C]) * ความสญเสยในการสง มนอยทสด

ชกนาอากาศอน

พน

* เพมอณหภมทรสกได


2-97

(2) สภาพปจจบน อณหภมภายในหองมความสมพนธกบระดบแสงแดด เทยบกบอณหภมมาตรฐาน 28 [°C] แลว อณหภมสงสดในเดอน ก.ค. และ ส.ค. จะเทากบ 32 [°C] และ 35 [°C] ซงสงกวาคามาตรฐานถง 7 [°C] ตนทนกาลงไฟฟาในการปรบอากาศรอน-เยน มสดสวนถง 38 [%] (1,630 [หมนเยน]) ของตนทนกาลงไฟฟาตลอดปของทงบรษท ในจานวนภาระความรอนของการปรบอากาศเยนในหนารอน ความรอนทถายเทผานหลงคาเขามามสดสวนถง 62 [%] ของปรมาณความรอนทเปนภาระทงหมด

(3) เนอหา (1) การกาหนดคาเปาหมาย ปรบอณหภมสภาพแวดลอมในการทางานใหเปน 25-29 [°C] ลดตนทนกาลงไฟฟาปรบอากาศรอน-เยนลง 15 [%] (2) ใชวธ Frame double pack ดวยการนา Glasswool 50 [mm] หนา 2 ชนมาตดตงไวระหวางวสดทาหลงคาเดม (เหลกแผนส) เพอลดความรอนทถายเทผานหลงคาเขามา (กลบกนในฤดหนาว) รปท 2.54 แสดงโครงสรางหลงคาหลงการปรบปรง

(3) ผลของการปรบปรงทาใหอณหภมภายในหองในชวง 3 เดอนในฤดรอนเทากบ 25.4-25.9 [°C] ซงสอดคลองกบมาตรฐานสภาพแวดลอมใหม จงสามารถลดตนทนกาลงไฟฟาปรบอาการอน-เยนลงไดอยางมาก

รปท 2.54 เปรยบเทยบโครงสรางกอนและหลงการปรบปรงสมรรถนะฉนวนความรอนหลงคา

(4) ประสทธผล กาลงไฟฟาทลดได 138.7 [MWh/ป] (คาทคานวณได) อตราทลดได (เทยบกบทงหมด) 14.7 [%] คาไฟฟาทลดได 888,000 [บาท/ป] ระยะคมทน (เปรยบเทยบกบเพมแหลงความรอนความเยน) 1 [ป]

bolt cap

กอนปรบปรง

กอนตดตง

หลงปรบปรง

ฉนวนความรอน : แบบ frame double pack

เหลกแผนสหนาเดยว 0.6 [mm]

พกเกลยว (PVC) ฉนวน

glasswool 50 [mm] × 2 แผน

เหลกแผนสหนาเดยว 0.6 [mm]

Super Felton

เงนลงทน 11 ลานบาท

โบลตเหลก

หนาเดยวเหลกแผนส

Super Felton

การป

รบปร

ง


2-98

กรณศกษาท 4 ตวอยางการพฒนาและปฏบตวธตรวจวเคราะหโดยรวมเกยวกบการปรบอากาศในโรงงาน ประเภทกจการ : ผลตเครองจกรขนสง ผลตภณฑ : รถยนต

(1) เคาโครง เพอสะทอนแผนปรบปรงประสทธภาพทรองรบการปรบปรงสภาพแวดลอมในการทางานของทงบรษทใหดขนอกขนหนง จงจาเปนตองสารวจสภาพทแทจรงของระบบปรบอากาศเดมของโรงงานและแหลงกาเนดความรอน แลวตรวจวเคราะหพลงงานในภาพรวมโดยใชเทคโนโลยการตรวจวดพลงงาน เทคโนโลยการตรวจวเคราะหเครองจกร และเทคโนโลยการควบคม ผลลพธคอสามารถบรรลบทบาทในการดาเนนแผนปรบปรงสภาพแวดลอมในการทางานไดโดยไมตองเพมการใชพลงงาน (2) สภาพปจจบน (1) ตรวจสอบระบบปรบอากาศและปรมาณความรอนทเกดขน (ดรปท 2.59) ความสามารถของระบบปรบอากาศลดตาลงเหลอ 50 [%] ของพกด สาเหตคอความดน สญเสยของระบบทอ โดยความดนสญเสยททางเขาและทางออก AHU มคาสง (2) การสารวจแหลงกาเนดความรอนภายในโรงงาน การตรวจวด Heating element ในกระบวนการหลอมเปนสงทมอนตรายเนองจากมอณหภมสงมาก ในการตรวจวดนจงใชวธ Projected image ซงเปนเทคโนโลยการตรวจวเคราะหทบรษทฯ พฒนาขนเองในการตรวจวดความรอนทแผออกมาเมอเปดฝาเตา ผลลพธพบวา กระแสอากาศอณหภมสงกอตวเปนลาความรอนโดยไมกระจายตวถงเกอบ 15 [m]

(3) เนอหา (1) เพอตรวจสอบสภาพการแผกระจายนาเยนของคอยลทาความเยนใน AHU จงทาการตรวจวดแผกระจายแจงอณหภมทผวหนาคอยลดวย Thermo view ผลลพธพบวามสงแปลกปลอมไปอดตนทอแยกคอยลของเฮดเดอรดานนาเยนขาเขาคอยล (ใชกระจกสองด)

รปท 2.55 แนวคดในการออกแบบ รปท 2.56 สภาพปรมาณความรอนทเกดขน และการกาจดความรอน

ความรอนจากอาคาร

ความรอนจากเครองจกร

อากาศระบายออก

ระบายความรอนเครองจกร

ความเยนทตองใช ลดลง 50 [%]

ความรอนเหลอเพมขน

เทยบกบพกด

ระบายออก

ปรบอากาศ

ออกแบบ ปจจบน ปจจบนออกแบบ

ความรอนเขา ความรอนออก

ลดลง 20 [%] เทยบกบแบบ

อาคาร

เครองจกร

สดสว

นความร

อนทเกด

ขน [%

]

อากาศ


2-99

รปท 2.57 ความสมพนธระหวางจดทวดกบความดนนาเยน

(2) นาวธระบายอากาศแบบโหมเปนชวงๆ ซงมประสทธภาพสงมาใชใหสอดคลองกบการเปดปดฝาเตาหลอมแบบอารก (3) อนๆ การปรบปรงสภาพแวดลอมดวยการปดกนการแผรงสในกระบวนการผลตทเกดความรอนอณหภมสง

(4) ประสทธผล ลดคาไฟฟาและอนๆได 14,060,000 [บาท/ป]

กรณศกษาท 5 การผลตนาเยนในฤดหนาวดวยคลลงทาวเวอรแบบปด ประเภทกจการ : อตสาหกรรมเคม ผลตภณฑ : กระดาษปดผนงพมพส ฯลฯ

(1) เคาโครง ความสนเปลอง กาลงไฟฟาของเครองทาความเยนแบบ เทอรโบมสดสวนสงทสดในสานกงาน โดยมความสนเปลอง เกอบคงทตลอดป มการเดนเครองทาความเยนตลอดเวลาแมในฤดหนาว ทอณหภมของอากาศภายนอกมคาตา หากใชวธผลตนาเยนดวยคลลงทาวเวอรทใชอากาศภายนอกในชวงฤดหนาวเดอน พ.ย. - ม.ค. แลว จะสามารถลดความสนเปลองกาลงไฟฟาของเครองทาความเยนได

ประมาณความสญเสย ความดน

[kg/

cm2 ]

ทพกดปรมาณนา

ความดนสญเสยสง

ขาออกปม → เฮดเดอรสง

ขาเขาโรงงาน → ขาเขาเครองปรบอากาศ

ขาเขาเครองปรบอากาศ → ขาออกเครองปรบอากาศ


2-100

ชวงเวลา : ค.ศ. 1990-1994

อณหภมเฉลยทงเดอน (DB, WB) เครองวด : เครองบนทกผลอตโนมต

รปท 2.58 อณหภมของอากาศภายนอกในฤดหนาว

(2) สภาพปจจบน ทาการตรวจสอบสภาพโครงสรางความสนเปลองพลงงานภายในสานกงาน แยกเปนความสนเปลองแปรผนและความสนเปลองคงท โดยพบวาความสนเปลองคงทมคาเทากบ 28 [%] ของทงหมด ( ความสนเปลองแปรผน 72 [%]) ทาการสารวจขอเทจจรงของโครงสรางความสนเปลองพลงงานแปรผน และแบงประเภทออกเปนชนๆ ในจานวนนนพบวากระบวนการอบสจะมสดสวนถง 76 [%] (เทยบเปน 55 [%] ของทงหมด) ความสนเปลองพลงงานของกระบวนการอบสมคาเทากบ 1,820 [USRT] ซง 1,530 [USRT] ถกใชไปเพอใหทาความเยน ผลการวเคราะหเหลานทาใหเหนความเปนไปไดทจะลดภาระบางฤดของเครองความเยนแบบเทอรโบซงปกตจะเดนเครองคงทสมาเสมอตลอดป

(3) เนอหา (1) สารวจสภาพอณหภมของอากาศภายนอกยอนหลง 5 ป แลวทาการจาลองความสามารถในการผลตนาเยน รปท 2.58 แสดงอณหภมและความชนรายเดอนในชวงฤดหนาว 5 ปยอนหลง รปท 2.59 แสดงผลการคานวณประมาณสมรรถนะของคลลงทาวเวอรแบบปด (2) ในการปองกนนาเยนสกปรก ในการผลตนาเยนจะเปลยนจากการใชคลลงทาวเวอรแบบเปด (910 [USRT]) เปนคลลงทาวเวอรแบบปด (3) สาหรบมาตรการรองรบการเปลยนแปลงอณหภมอยางรวดเรวในหนา เพอใหอณหภมนาเยนทไดจากคลลงทาวเวอรมความคงท (7 ± 1 [°C]) ไดตดตงระบบเชอมเครองทาความเยนกบคลลงทาวเวอร

พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. ม.ค.


2-101

รปท 2.59 ผลการคานวณประมาณสมรรถนะของคลลงทาวเวอรแบบปด

(4) ประสทธผล กาลงไฟฟาทลดได 979.4 [MWh/ป] อตราทลดได (เทยบกบคารวม) 2.03 [%] คาไฟฟาทลดได 2,693,350 [บาท/ป]

กรณศกษาท 6 การลดกาลงไฟฟาในการสงนารอนนาเยนและนาระบายความรอนดวยอตราไหลแปรผน ประเภทกจการ : การผลตเครองไฟฟา ผลตภณฑ : ชนสวนอเลกทรอนกส (คอยล หมอแปลง)

(1) เคาโครง มเครองทานารอนนาเยนแบบดดซมตดตงอยเพอปรบอากาศในโรงงานผลต ทงนาระบายความรอนของตวเครองทาความเยน ปมปฐมภม ปมทตยภม และปมนาระบายความรอนจะเดนเครองดวยภาระสงสดอยเสมอโดยไมขนกบฤดกาลและการเปลยนแปลงภาระระหวางวนตวอยางนจะพจารณาระบบอตราไหลแปรผนเพอใหไดกาลงขาออกของปมทสอดคลองกบภาระการปรบอากาศ

ชวงผลตนาเยน

เสนกราฟประมาณสมรรถนะ× คาทวดได

รน : VXI-360-2 (อนกรม)ปรมาณลม : 90 [%]ปรมาณนา : 7,800 [L/min]อณหภมขาเขา : 20 [ºC]

อณหภ

มของนา

ระบายความร

อน [º

C]

อณหภมกระเปาะเปยกของอากาศภายนอก [ºC]


2-102

(2) สภาพปจจบน ขนาด Capacity กาลงขาออกของของเครองทานารอนนาเยนไดกาหนดไวดวยภาระการปรบอากาศสงสดในฤดรอนและฤดหนาวบวกกบอตราเผอ อยางไรกตาม ชวงเวลาทมภาระสงสดจะมเพยงชวงหนงของฤดรอนกบชวงเวลาเฉพาะระหวางนนเทานน สาหรบภาระการปรบอากาศในชวงอนๆ จะยงมกาลงขาออกเหลออยพอสมควร ปมนารอนนาเยนและปมนาระบายความรอนจะหมนเวยนนาดวยปรมาณคงทตลอดเวลาโดยไมขนกบภาระการปรบอากาศ กาลงไฟฟาของปมกเดนเครองดวยคาสงสดตามพกด

(3) เนอหา พยายามลดกาลงไฟฟาของปมลงดวยระบบอตราไหลไมคงททควบคมปรมาณนารอนนาเยนและนาระบายความรอนใหสอดคลองกบกาลงขาออกของเครองทาความเยน เพอปองกนปญหาจากการเยอกแขงภายในเครองระเหย (Evaporator) เนองจากการหรมากเกนไปในการเดนเครองแบบอตราไหลไมคงท ไดกาหนดใหอตราไหลตาสดทยอมรบไดมคาเทากบ 50 [%] ของพกด และยงเพมมาตรการปองกนการเยอกแขงเขาไปในในระบบควบคมอกดวย ระบบปมม 1 ตว โดยใชการควบคมความเรวรอบของปมแบบ VVVF สวนอนเวอรเตอรจะใชเวกเตอรอนรกษพลงงาน (E.S.V) ทาการควบคมสลปใหมอเตอรมประสทธภาพสงตลอดเวลา คอยๆ เปลยนวาลวสามทางของ AHU ในโรงงานผลตเปนวาลวสองทาง เพอลดปรมาณสงนาของปมดานทตยภมของนารอนนาเยน เงอนไขการคานวณประสทธผล : ถอวา Load factor โดยเฉลยของเครองทานารอนนาเยนขนาด 500 [USRT] มคาเทากบ 50 [%] และใหระยะเวลาเดนเครองมคาเทากบ 2,500 [h/ป]

(4) ประสทธผล ลดกาลงไฟฟาได 190 [MWh/ป] (2,500 h) ปรมาณกาซ 13A ทเพมขน 8,250 [m3/ป] (2,500 h) ตนทนทลดได 522,500 [บาท/ป] กรณศกษาท 7 การอนรกษพลงงานดวยการเชอมตอระบบทอจายนารอนนาเยนเขาดวยกน

ประเภทกจการ : กจการผลตเครองไฟฟา ผลตภณฑ : อปกรณสอสารดวยแสง ฯลฯ

(1) เคาโครง จากการกอสรางอาคารใหมเพอเพมกาลงผลต ทาใหระบบกาเนดความรอน-ความเยนทมอยเดมมความสามารถไมเพยงพอ เพอแกไขปญหาน จงไดพจารณาเชอมตอระบบความรอน-ความเยน 2 ระบบทมอยเดมนามาใชรวมกน จากการพจารณามาตรการในกรณของฤดรอนและฤดหนาว จงไดเลอกใชระบบ mutual backup ของระบบความความรอน-ความเยน 2 ระบบ


2-103

(2) สภาพปจจบน (1) กรณทเดนเครองหมอตมนารอนเพยงเครองเดยว ตงแตปงบประมาณ พ.ศ. 2526 เปนตนมา ไดมการควบคมแนวโนมความสนเปลองพลงงานมาทกป ซงตงแตป พ.ศ. 2532 เปนตนมา พบวามแนวโนมเพมขน เมอพจารณาความสามารถในการจายความรอน-ความเยนของทงสองระบบ พบวาความสามารถของระบบทอาคารเดมยงมเหลออย และมประสทธภาพสงถง 88 [%] > 72 [%] ผงการไหลของระบบแหลงความรอนในปจจบนแสดงไวในรปท 2.55

(2) กรณทเดนเครองทาความเยนเทอรโบเพยงเครองเดยว เมอเปรยบเทยบเครองทาความเยนเทอรโบ กบเครองทานารอนนาเยนแบบดดซมแลว ความสนเปลองพลงงานแบบดดซมจะมคาเทากบ 1.6 เทา สาหรบมาตรการอนรกษพลงงานในฤดรอนสามารถรองรบไดดวยการเดนเครองทาความเยนเทอรโบเครองเดยว

(3) เนอหา มาตรการปรบอากาศรอนในฤดหนาว จะใชวธเปดทอบายพาสระบบอาคารเดมและระบบอาคารใหม และหยดเครองกาเนดนารอน-นาเยนของระบบอาคารใหม สาหรบมาตรการปรบอากาศเยนในฤดรอน ในชวง 2 เดอนตงแตกลางเดอน ก.ค. - กลางเดอน ก.ย. จะเดนเครองทาความเยนของระบบเดมและของอาคารใหมตามเดม แตในฤดอน ไดแก กลางเดอน พ.ค. - กลางเดอน ก.ค. และกลางเดอน ก.ย. - กลางเดอน ต.ค. เปนเวลา 3 เดอน จะมภาระการปรบอากาศตาเพยง 30 [%] เทานน จงใชวธเดนเครองทาความเยนเทอรโบของระบบเดม 2 เครอง

รปท 2.60 โฟลวของระบบแหลงความรอนกบทอบายพาส

อาคาร 1อาคาร 2.3.14

อาคาร 5 อาคาร 6

ทอบายพาส

เฮดเดอร เฮดเดอร

เครองกาเนด นารอน-เยน

ระบบอาคารใหม ระบบอาคารเดม

หมอตม นารอน

เครองทา ความเยน เทอรโบ


2-104

(4) ประสทธภาพ ลดการใชนามนกาดได 73 [kL/ป] อตราทลดได (เทยบกบคารวม) นามนกาด 21.5 [%] ลดกาลงไฟฟาได 112 [MWh/ป] ไฟฟา 1.8 [%] ตนทนทลดได 308,000 [บาท/ป] กรณศกษาท 8 การอนรกษพลงงานดวยการพฒนาระบบแหลงความเยนประสทธภาพสง

ประเภทกจการ : ผลตเครองจกรขนสง ผลตภณฑ : รถยนต

(1) เคาโครง แหลงความรอนความความเยนสาหรบปรบอากาศของโรงงาน ไดถกตดตงเพมจนมขนาด 4,000 [USRT] จงตองการลดขนาดแหลงความรอนลง และพจารณาเครองทาความเยนซงเปนอปกรณหลกของระบบแหลงความรอน โดยพฒนาและนาเครองทาความเยนเทอรโบขบดวยเครองยนตดเซลประสทธภาพสงเขามาใชเพออนรกษพลงงานใหไดจานวนมาก

(2) สภาพปจจบน แหลงความรอนความเยน 4,000 [USRT] เปนแบบ Distributed โดยตดตงเครองทาความเยนเทอรโบหรอชลเลอรทานาเยนทแตละโรงงานและอาคารหองทดลอง

รปท 2.61 สมดลความรอน (แปลงเปนพลงงานปฐมภม)

พลงงานการแผความรอน

ทาความเยน พลงงาน

ความรอนเสอสบกลบมาใช นาความรอนของนาระบาย

นาความรอนทงในกาซไอเสย

กาซไอเสย E/G

การแผความรอนกาซไมเผาไหม

เชอเพลง

กาลงขบ

กลบมาใช


2-105

รปท 2.62 โครงสรางของระบบแหลงความรอนความเยน

(3) เนอหา ในกรณของเทอรโบขบดวยมอเตอร จะมประสทธภาพรวมเพยงประมาณ 30 [%] แตถาใชเครองยนตดเซล (D/E) และนาความรอนทงกลบมาใชแลว จะสามารถเพมประสทธภาพใหสงขนไดเปน 55 [%] เมอเปรยบเทยบดวยพลงงานปฐมภมแลว การขบดวย D/E จะปรบปรงใหดขน 30 [%] และการนาความรอนทงกลบมาใชจะปรบปรงใหดขน 10 [%] รวมแลวคา COP (Coefficient of performance ในการทาความเยน) จะเพมขนจากเดม 40 [%] กลายเปน 2.3 รปท 2.61 แสดงสมดลความรอนทแปลงเปนพลงงานปฐมภมแลว เครองยนตดเซลเลอกใชเครองยนตอเนกประสงคขนาดกะทดรดและมสมรรถนะสง เปนเครองยนต 8 สบ 4 จงหวะ มพกด 2,100 [rpm] และใชนามนหนก A เปนเชอเพลงดวยความสนเปลอง 85 [L/h] เพอเพมประสทธภาพของเครองทาความเยนและเพมเวลาเดนเครองตลอดป จงใชรวมกบเครองทาความเยนดดซมแบบเผานามนเตา A โดยตรง ทาใหมโครงสรางเหมอนกนรปท 2.62 และใชวธควบคมแบบอณหภมแปรผนโดยเพมอณหภมขาออกนาเยนเมอเดนเครองดวยภาระไมเตมพกดจาก 6 [°C] ถง 9.44 [°C]

(4) ประสทธผล ประสทธผลการอนรกษพลงงาน (ตารางท 2.16) เมอเดนเครองท 2,000 [USRT] คา COP เทากบ 2.3 ปรมาณการปลอยกาซ CO2 เทยบกบเทอรโบ : ลดลง 70 [%] เทยบกบคามาตรฐาน NOx ท 500 [ppm] แลวมคาตากวา คอเทากบไมเกน 480 [ppm]

ตารางท 2.16 ประสทธผลการอนรกษพลงงาน (เวลาเดนเครอง 3,000 [h/ป] คา load factor เทากบ 0.6) (1) การขบเครองทาความเยนเทอรโบ มอเตอร → เครองยนตดเซล 1,999,630 [บาท/ป] (2) ตดตงเครองทาความเยนเทอรโบททางเขานาเยน ควบคมอณหภมนาเยนใหสงขนในฤดระหวาง

ฤดรอน-หนาว 265,353 [บาท/ป]

(3) ควบคมอณหภมนาเยนเขาเครองทาความเยนดดซมใหคงท 132,677 [บาท/ป] (4) จากด NOx ไมใหเกดคาหนง และควบคมความเรวรอบเพอเพมประสทธภาพเมอมภาระไมเตม

พกด 88,135 [บาท/ป]

(5) ปรบปรงการควบคมเปลยนจานวนเครองอดอากาศ 132,677 [บาท/ป] รวม 2,618,472 [บาท/ป]

นามนหนก A

เครองทาความเยนเทอรโบ ขบดวยเครองยนตดเซล

RT-1

นาความรอนทงกลบมาใช เครองทาความเยนดดซม

ความรอนทง

นาเยน (หมนเวยน)

รวม

เครองทาความเยนดดซมแบบเผาโดยตรง

RA-1

นามนหนก A

นาเยน (กลบ)

เครองทาความเยนทพฒนาขน


2-106

ไป

สานกงาน

โกดงแชเยน

กลบ

เครองแลกเปลยน

เครองทาความเยน

ถงเกบความรอน ดวยนาแขง 30 [m3]

เครองทาความเยน

สาหรบเบส

ยนตกาเนดความเยน

ตอนกลางคน ความรอน สาหรบเกบความรอน

กรณศกษาท 9 การเดนเครองโกดงแชเยนแบบเกบความรอนดวยนาแขงเปนรายแรกในวงการ ประเภทกจการ : ขนสง ผลตภณฑ : ระบบเกบความเยน

(1) เคาโครง ศนยขนสงสนคาแชแขง มปรชญาการบรหารวา “ความพยายามในมาตรการดานสงแวดลอมจะมผลชวยเพมความสามารถในการแขงขน” จงไดดาเนนการรไซเคล เปลยนมาใชสารฟรออนทดแทนในอปกรณแชแขง สงเสรมการใชกาลงไฟฟากลางคน ฯลฯ อยางกระตอรอรน ในครงนจงนาระบบเกบความเยนแบบเกบความรอนดวยนาแขงมาใชเปนรายแรกในวงการกจการประเภทน โกดงแชแขงนใชเปนศนยขนสงสาหรบพกและกระจายผลตภณฑนม นมกลอง ฯลฯ ซงการใชวธเกบความรอนดวยนาแขง ทาใหสามารถลดคาไฟฟาไดจานวนมาก ดวยการใชสญญาปรบเปลยนกาลงไฟฟาดวยการเกบความรอนสาหรบอตสาหกรรมซงมอตราคาไฟตา (2) เนอหา เคาโครงของเครองจกร พนทปรบอากาศของโกดงแชแขง : 1,930 [m2] เครองทาความเยน : 37 [kW] × 2 เครอง, 33 [kW] × 1 เครอง พดลมเครองควบแนน : 1.1 [kW] × 3 เครอง ถงเกบความเยนดวยนาแขง : 30 [m3] เคาโครงของระบบแสดงไวในรปท 2.63

รปท 2.63 เคาโครงของระบบ


2-107

กรณศกษาท 10 การจดการการเดนเครองทาความเยนแบบดดซมอยางมประสทธภาพสงกบการอนรกษพลงงาน

ประเภทกจการ : ผลตเครองใชไฟฟา ผลตภณฑ : ครวสาเรจรป ไมอด ฯลฯ

(1) เคาโครง ในเครองทาความเยนดดซมยงนาระบายความรอนมอณหภมตาลง จะยงมประสทธภาพสงขน และเมอนาระบายความรอนมอณหภมตากวาขดจากดคาหนง สารดดซม (absorbent) จะเกดผลกขนทาใหไมสามารถเดนเครองได โครงการนจะทาการทดสอบ ดวยเครองจรงเพอหาขดจากดนแลวกาหนดจด อณหภมทเหมาะสมทสดในการเดนเครองใหมประสทธภาพสง

(2) สภาพปจจบน (1) ในจานวนเครองทาความเยนดดซม ทเปนเปาหมาย ม 3 เครองทมหนาทปรบอากาศหองคอมพวเตอร ซงจะเดนเครอง 24 ชวโมง 365 วน (2) คณลกษณะของอณหภมนาระบายความรอน เมอลดอณหภมนาระบายความรอนจาก 32 [°C] เปน 28 [°C] ประสทธภาพจะเพมขน 10 [%] เมอลดอณหภมนาระบายความรอนเปน 24 [°C] แลวจะเขาสชวงการตกผลกของสาร ดดซม จงตองใหอณหภมไมตากวา 24 [°C] (3) ปญหาในปจจบน การควบคมอณหภมตาสดของนาระบายความรอนเพอใหเดนเครองทาความเยนไดอยางปลอดภยยงไมมการนามาทาใหเปนระบบ แมวาจะลดอณหภมขาเขาของนาระบายความรอนลงได แตถาทอนาระบายความรอนสกปรกประสทธผลจะลดตาลง

(3) เนอหา การกาหนดเปาหมาย : เพมประสทธภาพการเดนเครองขน 10 [%] (ใหคา COP ของเครองทาความเยนดดซมเทากบ 1.0) อณหภมตาสดทตงไวจะใหมคาเทากบ 27.5 [°C] (เมออณหภมเทากบ 27 [°C] สญญาณเตอนจะทางานและบงคบใหกาลงขาออกลดลง) เมอประเมนคา COP ในสภาพตางๆ และเผอไวอกเลกนอยแลว จงกาหนดอณหภม ขาเขาของนาระบายความรอนใหเทากบ 28 [°C] ใหคา COP ทตาลงเนองจากความสกปรกของทอนาระบายความรอนเทากบ คา Scale factor ของเครองดดซม : 0.14 คา Scale factor ของเครองควบแนน : 0.037 โดยตองทาความสะอาดใหไมเกนคาดงกลาว


2-108

ในการควบคมแหลงความรอนของระบบหองคอมพวเตอร ไดนาระบบผชานาญการตรวจวเคราะหความผดปกตเขามาใช เพอรกษาคา COP ใหเทากบ 1.0 ตลอดเวลา เงอนไขอณหภมของนาระบายความรอนกบคา COP แสดงไวในตารางท 2.17

ตารางท 2.17 การประเมนคา COP ในสภาพเงอนไขตางๆ (ปรมาณความรอน [kcal/h])

อณหภมขาเขานาระบายความรอน

ความรอนของกาซ

ความรอนของนาระบายความรอน

คา COP

เทยบกบปจจบน

32.5 [°C] 427,725

372,000 0.87 ลดลง 3 [%] 28.0 [°C] 432,000 1.01 เพมขน 12 [%] 27.5 [°C] 456,000 1.07 เพมขน 19 [%]

(4) ประสทธผล ลดการใชกาซ 13A ได 72,130 [m3/ป] (8 เดอน) อตราการใชกาซ 13A ลดลง (เทยบกบคารวม) 0.67 [%] ลดคาเชอเพลงได 962,000 [บาท/ป] (8 เดอน)


2-109

เอกสารอางอง

1. C P Arora. Refrigeration and Air Conditioning. Second Edition. McGraw-Hill, 2001 2. เอกสารอนรกษพลงงานของญปน 3. ชชย ต.ศรวฒนา. พมพครงท 4. การทาความเยนและการปรบอากาศ. สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-

ญปน) สานกพมพ ส.ส.ท. 2547 4. ศรพรรณ ธงชย และพชย อษฎมงคล. การอนรกษพลงงานไฟฟา. : สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระ

นครเหนอ, 2548. 5. รวมบทความจากวารสารเทคนค , ระบบปรบอากาศชดท 2., กรงเทพฯ,เอมแอนดอ,2546.

ตอนที่ 4 บทที่ 2 หลักการ การอนุ ... ·...

Documents