การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... ·...

14
267 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีท41 ฉบับที3 กรกฎาคม - กันยายน 2561 บทคัดย่อ สันติภาพ นาคแก้ว 1 และ สมชาย วงศ์วิเศษ 2* มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี แขวงบางมด เขตทุ่งครุ กรุงเทพฯ 10140 การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนในการเพิ่มสมรรถนะของระบบปรับอากาศ ท่อความร้อนเป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนชนิดหนึ่งที่มีความสามารถในการถ่ายเทความร้อนสูง ไม่มีส่วนที่เคลื่อนไหว และสามารถท�างานได้โดยไม่ใช้พลังงานไฟฟ้าจากภายนอก ด้วยจุดเด่นเหล่านี้ ท�าให้ท่อความร้อนถูกน�ามาใช้ในการแลกเปลี่ยน ความร้อนและการประหยัดพลังงาน ในทศวรรษที่ผ่านมามีบทความตีพิมพ์หลายฉบับได้น�าเสนอเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ท่อ ความร้อนในรูปแบบต่างๆ เช่น การระบายความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การอบแห้ง และการท�าน�้าร้อนจากพลังงานแสง อาทิตย์ หนึ่งในการใช้งานที่น่าสนใจ คือ การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนในการเพิ่มสมรรถนะของระบบปรับอากาศ ซึ่งผลจากการ ติดตั้งท่อความร้อนท�าให้ระบบปรับอากาศมีสมรรถนะเพิ่มขึ้น และการใช้พลังงานไฟฟ้าลดลง เมื่อเทียบกับระบบปรับอากาศทั่วไป บทความนี้น�าเสนอหลักการท�างานของท่อความร้อน และการประยุกต์ใช้ท่อความร้อนในระบบปรับอากาศ ซึ่งประกอบไปด้วยการ ใช้ท่อความร้อนส�าหรับลดความชื้น การน�าความเย็นของอากาศที่ปล่อยทิ้งกลับมาใช้ใหม่ และการใช้ท่อความร้อนในเครื่องปรับ อากาศแบบแยกส่วน ตลอดจนแนวทางส�าหรับงานวิจัยในอนาคต ค�าส�าคัญ : การลดความชื้น / ท่อความร้อน / ระบบปรับอากาศ / อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน * Corresponding Author : [email protected] 1 นักศึกษาปริญญาโท ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ 2 ศาสตราจารย์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์

Upload: others

Post on 09-Mar-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

267วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

บทคดยอ

สนตภาพ นาคแกว1 และ สมชาย วงศวเศษ2*

มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร แขวงบางมด เขตทงคร กรงเทพฯ 10140

การประยกตใชทอความรอนในการเพมสมรรถนะของระบบปรบอากาศ

ทอความรอนเปนอปกรณแลกเปลยนความรอนชนดหนงทมความสามารถในการถายเทความรอนสง ไมมสวนทเคลอนไหว และสามารถท�างานไดโดยไมใชพลงงานไฟฟาจากภายนอก ดวยจดเดนเหลาน ท�าใหทอความรอนถกน�ามาใชในการแลกเปลยน ความรอนและการประหยดพลงงาน ในทศวรรษทผานมามบทความตพมพหลายฉบบไดน�าเสนอเกยวกบการประยกตใชทอ ความรอนในรปแบบตางๆ เชน การระบายความรอนในอปกรณอเลกทรอนกส การอบแหง และการท�าน�ารอนจากพลงงานแสง อาทตย หนงในการใชงานทนาสนใจ คอ การประยกตใชทอความรอนในการเพมสมรรถนะของระบบปรบอากาศ ซงผลจากการ ตดตงทอความรอนท�าใหระบบปรบอากาศมสมรรถนะเพมขน และการใชพลงงานไฟฟาลดลง เมอเทยบกบระบบปรบอากาศทวไป บทความนน�าเสนอหลกการท�างานของทอความรอน และการประยกตใชทอความรอนในระบบปรบอากาศ ซงประกอบไปดวยการ ใชทอความรอนส�าหรบลดความชน การน�าความเยนของอากาศทปลอยทงกลบมาใชใหม และการใชทอความรอนในเครองปรบ อากาศแบบแยกสวน ตลอดจนแนวทางส�าหรบงานวจยในอนาคต ค�าส�าคญ : การลดความชน / ทอความรอน / ระบบปรบอากาศ / อปกรณแลกเปลยนความรอน

* Corresponding Author : [email protected] 1 นกศกษาปรญญาโทภาควชาวศวกรรมเครองกลคณะวศวกรรมศาสตร2 ศาสตราจารยภาควชาวศวกรรมเครองกลคณะวศวกรรมศาสตร

Page 2: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

268 วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

Heat pipes are a kind of heat exchanger with high ability for heat transfer, no moving parts and no electricity input. With these advantages, heat pipes are widely used for heat transfer and in an array of energy saving applications. Heat pipes have been used in various applications such as cooling of electronics devices, drying and solar water heating. One of the interesting uses of heat pipes is for enhancing the performance of an air conditioning system. The use of heat pipes results in improved performance and reduced power consumption of an air conditioning system when compared with those of a conventional one. This article presents the principles and applications of heat pipes in air conditioning systems; these include the use of heat pipes for dehumidification, exhaust cool air recovery, and heat pipes for split-type air conditioners. Guidelines for future research are also given.

Keywords : Air Conditioning / Dehumidification / Heat Pipe / Heat Exchanger

Application of Heat Pipes to Enhance Performance of Air Conditioning System

Abstract

* Corresponding Author : [email protected] Master of Engineering Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering.2 Professor, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering.

Santiphap Nakkaew1 and Somchai Wongwises2*

King Mongkut's University of Technology Thonburi, Bangmod,Thungkru, Bangkok 10140

Page 3: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

269วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

บทน�า ในปจจบนระบบปรบอากาศเปนสงทจ�าเปนในการด�าเนน ชวตของมนษย รวมถงภาคอตสาหกรรม อาท อตสาหกรรมผลต ชนสวนอเลกทรอนกส อตสาหกรรมสงทอ อตสาหกรรมอบแหง ส อตสาหกรรมสงพมพ เปนตน การพฒนาระบบปรบอากาศ ใหสามารถท�างานไดอยางเตมสมรรถนะจะสามารถลดการใช พลงงานไฟฟาลงได ดวยเหตนนกวจยหลายๆ ทานจงไดคดคน วธการทสามารถเพมสมรรถนะของระบบปรบอากาศโดยการ เพมการถายเทความรอนซงสามารถแบงได 2 วธ คอ วธทใช พลงงานจากภายนอก และวธทไมใชพลงงานจากภายนอก ทอ ความรอน (Heat pipe) เปนหนงในอปกรณทไมใชพลงงาน จากภายนอกทไดรบความนยมในการเพมสมรรถนะและการลด การใชพลงงานในระบบปรบอากาศ ทอความรอนเปนประเภท ของอปกรณแลกเปลยนความรอนทมการถายเทความรอน และ มอายการใชงานยาวนาน ดวยจดเดดงกลาวทอความรอนจงถก น�ามาประยกตใชเพมสมรรถนะของระบบปรบอากาศในรปแบบ ตางๆ การปรบปรงสมรรถนะของระบบปรบอากาศดวยทอ ความรอนใหเกดประสทธภาพสงสด จ�าเปนตองรหลกการ ท�างานของทอความรอนและการน�าทอความรอนไปใชประโยชน บทความนน�าเสนอหลกการท�างานของทอความรอน และการ ประยกตใชงานทอความรอนในการเพมสมรรถนะของระบบ ปรบอากาศ

หลกการท�างานของทอความรอน ทอความรอนเปนอปกรณทมความสามารถในการถายเท ความรอน เนองจากทอความรอนมคาความตานทานความรอน ต�ามากซงอยทประมาณไมเกน 0.25 ºC/W จดเรมตนของแนว คดเกยวกบทอความรอนครงแรกถกน�าเสนอโดย Gaugler [1] เมอ พ.ศ. 2485 หลงจากนนไดมนกวจยน�าแนวคดนมาพฒนา ทอความรอนรปแบบตางๆ จนสามารถท�างานไดถงปจจบน ทอความรอนมหลายประเภท เชน ทอความรอนเทอรโมไซฟอน ทอความรอนชนดหมน ทอความรอนชนดออสโมซส และทอ ความรอนแบบสน เปนตน ซงแตละประเภทมลกษณะทแตกตาง กนขนอยกบการใชงาน เชน เทอรโมไซฟอนและทอความรอน นนมขนาดใหญเหมาะส�าหรบการใชงานในพนทกวางๆ ในขณะ ททอความรอนแบบสนเหมาะส�าหรบอปกรณทมขนาดเลก และ พนทการท�างานทจ�ากด [2] แตหลกการท�างานของทอความรอน

ยงคงท�าหนาทเหมอนเดม โดยทวไปทอความรอนมลกษณะเปน ทอปลายปดสองดานทซงท�าจากโลหะ โดยโลหะทใชท�าทอ ความรอนจะมคณสมบตการน�าความรอนไดดและสามารถ ขนรปได เชน ทองแดง อะลมเนยม เปนตน ภายในทอความรอน ถกท�าใหมสภาวะสญญากาศ ดงแสดงในรปท 1 สารท�างาน (Working fluid) ถกบรรจอยภายในทอความรอนเพอเปน ตวกลางในการถายเทความรอน โดยทสารท�างานมหลายชนด เชน น�า สารท�าความเยน และแอมโมเนย เปนตน บรเวณผนง ดานในของทอความรอนถกเคลอบดวยวสดพรน (Wick) ตลอด ความยาวของทอ โดยวสดพรนมลกษณะเปนตาขายหรอเสนลวด ขนาดเลกทซงท�าจากวสดชนดเดยวกนกบผนงทอ วสดพรน ท�าหนาทเปนชองทางการไหลเพอแยกระหวางสารท�างานทม สถานะไอและของเหลว ทอความรอนประกอบดวย 3 สวนหลก คอ สวนท�าระเหย (Evaporator section) สวนกนความรอน (Adiabatic section) และสวนควบแนน (Condenser section) โดยท สวนท�าระเหยท�าหนาทรบความรอนจากแหลงความรอน สวนกนความรอนท�าหนาทปองกนไมใหมการระบายความรอน จากทอความรอนออกสบรรยากาศ และสวนควบแนนท�าหนาท ระบายความรอนออก ทอความรอนสามารถท�างานไดโดยอาศย หลกการเปลยนสถานะของสารท�างานทบรรจอยภายในทอ ความรอน โดยการท�างานเรมจากสวนท�าระเหยรบความรอน จากแหลงความรอนและถายเทใหกบสารท�างาน สงผลใหสาร ท�างานเดอดและเปลยนสถานะจากของเหลวกลายเปนไอ จากนนสารท�างานในสถานะไอจะเคลอนทผานสวนกนความรอน ไปยงสวนควบแนนทซงมอณหภมต�ากวาเพอระบายความรอน ท�าใหสารท�างานในสถานะไอควบแนนกลายเปนของเหลวและ ไหลกลบไปรบความรอนทสวนท�าระเหยอกครง สารท�างาน สถานะของเหลวสามารถซมผานวสดพรนทเคลอบอยบรเวณ ผนงทอดวยแรงคาพลลาร (Capillary force) ซงเปนแรงดง ตามรหรอชองทางการไหลขนาดเลก การท�างานของทอความ รอนจะด�าเนนอยางตอเนองเมอสวนท�าระเหยของทอความรอน ยงรบความรอนอย ทอความรอนเปนอปกรณทถกประยกตใช ในการระบายความรอนและแลกเปลยนความรอนในระบบตางๆ โดยทจดเดนของทอความรอนสามารถสรปไดดงน - มสภาพน�าความรอนทสงซงมคาประมาณ 100 kW/m.K - สามารถท�างานทอณหภมแตกตางระหวางบรเวณรบและ ระบายความรอนนอย

Page 4: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

270 วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

- ดแลรกษางาย และมอายการใชงานยาวนาน - ทนทานเนองจากไมมอปกรณทสามารถเคลอนไหวได - สามารถท�างานไดดวยพลงงานจากแหลงความรอนท

ตองการระบายโดยทไมใชพลงงานไฟฟาจากภายนอก ในการขบเคลอนการท�างาน

รปท 1 ลกษณะทางกายภาพของทอความรอน

การประยกตใชงานทอความรอนในระบบ ปรบอากาศ ดวยจดเดนของทอความรอนท�าใหมการประยกตใชงานท หลากหลาย เชน การระบายความรอนในระบบอเลกทรอนกส การท�าน�ารอนจากพลงงานแสงอาทตย การปรบอากาศ การ อบแหง และ การระบายความรอนบนยานอวกาศ เปนตน หนงในการใชงานทอความรอนทนาสนใจคอ การประยกตใชงาน ทอความรอนในระบบปรบอากาศ จากการทบทวนเอกสารงาน วจยจากอดตจนถงปจจบนพบวา การเพมสมรรถนะของระบบ ปรบอากาศดวยทอความรอนมอย 3 วธ คอ การใชทอความรอน ในการลดความชน การน�าความเยนของอากาศทปลอยทง กลบมาใชใหม และ การใชทอความรอนในเครองปรบอากาศ แบบแยกสวน โดยทแตละวธมรายละเอยดดงตอไปน

การใชทอความรอนส�าหรบลดความชนในระบบ ปรบอากาศ ระบบปรบอากาศท�าหนาทควบคมอณหภมของอากาศให เหมาะสมรวมถงการควบคมความชนของอากาศ ซงสภาวะ

อากาศทไมเหมาะสมน�ามาสปญหาดานสขภาพและความ เสยหายของอปกรณเครองใชตางๆ ได โดยทวไปในการควบคม ความชนของระบบปรบอากาศจะใชคอยลท�าความเยน (Cooling coil) ในการดงความชนออกจากอากาศ ซงอากาศจะคาย พลงงานความรอนทงความรอนสมผสและความรอนแฝง การดง ความชนดวยวธนจะก�าหนดใหคอยลท�าความเยนมอณหภมต�า ซงเทากบอณหภมจดน�าคาง (Dew point temperature) เมอ อากาศใหม (Fresh air) ทซงมลกษณะรอนชนไหลผานคอยล ท�าความเยน อากาศจะคายความรอนแฝงและควบแนนกลาย เปนของเหลว (Condensate) วธนท�าใหอากาศทไหลผานคอยล ท�าความเยนมอณหภมต�ามากจงไมเหมาะสมส�าหรบการสงไปยง หองปรบอากาศ ดงนนจงตองใชเครองท�าความรอน (Heater) ในการเพมอณหภมของอากาศใหสงขน เพอใหไดอณหภมท เหมาะสมกอนสงไปยงหองปรบอากาศ การลดความชนดวย วธนเปนวธทใชพลงงานสง นอกจากตองใชพลงงานในการลด อณหภมของคอยลท�าความเยนใหมสภาพเยนจดแลวยงตองใช พลงงานในการท�าใหอากาศอนขน การใชทอความรอนในการ ลดความชนเปนอกวธหนงทนาสนใจ โดยทอความรอนถกน�าไป

Page 5: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

271วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

ใชรวมกบคอยลท�าความเยนเพอลดความชน ทอความรอน ถกวางบรเวณหนาและหลงของคอยลท�าความเยนทซงแสดงใน รปท 2 สวนของทอความรอนทอยดานหนาของคอยลท�า ความเยนคอสวนท�าระเหย โดยอากาศใหมทมสภาพรอนชน จะถายเทความรอนใหกบสวนท�าระเหย ท�าใหสารท�างานท บรรจอยภายในทอความรอนเดอดและเปลยนสถานะเปนไอ จากนนไอจะเคลอนทไปยงสวนควบแนนทซงวางอยหลงคอยล ท�าความเยนเพอระบายความรอน โดยสวนท�าระเหยจะท�า หนาทลดอณหภมของอากาศใหม (Precooling) กอนไหลเขาส คอยลท�าความเยน เมออากาศไหลผานไปยงคอยลท�าความเยน ท�าใหอณหภมของอากาศต�ากวาปกต หลงจากนนอากาศถก ท�าใหมอณหภมสงขนโดยรบความรอนจากสวนควบแนนของ ทอความรอน (Reheating) ทวางอยหลงคอยลท�าความเยน ดวยเหตนสงผลใหอากาศทผานทอความรอนและคอยลท�า ความเยนมอณหภมทพอเหมาะ งานวจยทเกยวของกบการลด ความชนในระบบปรบอากาศจากอดตถงปจจบนมดงน ในป พ.ศ. 2539 Wu และคณะ [3] ไดศกษาการใชอปกรณแลก เปลยนความรอนแบบทอความรอนเพอการลดความชนใน ระบบปรบอากาศ ทอความรอนทใชในการศกษานเปนทอ ความรอนแบบเทอรโมไซฟอนทซงท�าจากทองแดง โดยมเสน ผานศนยกลางเทากบ 15.88 mm ความยาว 660 mm สาร ท�างานทใชในทอความรอนคอ R22 ผลการศกษาพบวา ความ สามารถการท�าความเยนของคอยลท�าความเยนเพมขนรอยละ 20-32.7 จากการลดอณหภมของอากาศกอนไหลเขาคอยล ท�าความเยน ท�าใหความชนสมพทธในอากาศทไหลผานสวน ควบแนนของทอความรอนลดลงจากรอยละ 92-100 เหลอ รอยละ 70-74 นอกจากนการท�าใหอากาศรอนดวยสวนควบ แนนของทอความรอนสามารถท�าไดโดยไมตองใชพลงงานจาก ภายนอก ท�านองเดยวกน ในป พ.ศ. 2550 Wan และคณะ [4] ท�าการศกษาเชงทดลองเกยวกบการท�าความเยนและการ บรโภคพลงงาน (Energy consumption) ในระบบปรบอากาศ โดยทการศกษานเปรยบเทยบระหวางระบบปรบอากาศทตดตง และไมตดตงอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอน นอกจากนในการทดลองยงศกษาผลของความชนสมพทธใน หอง ทรอยละ 40, 50 และ 60 ผลการศกษาพบวา อตราการประหยดพลงงานของระบบปรบอากาศเพมขนตามการเพมของอณหภมในหองและการลดลงของความชนสมพทธ

นอกจากนการบรโภคพลงงานของระบบปรบอากาศลดลง รอยละ 38.1-40.9 ทความชนสมพทธรอยละ 50 และชวง อณหภมในหอง 22-26 ºC ในปเดยวกน Yau [5] ไดท�าการ ศกษาผลของอณหภมกระเปาะแหง (Dry bulb temperature, DBT) ความชนสมพทธ และ ความเรวลม ตออตราสวนความรอน สมผส (Sensible heat ratio, SHR) โดยทอความรอนทใช ในการศกษานเปนทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอนจ�านวน 8 แถว สวนท�าระเหยของทอความรอนท�าหนาทลดอณหภมของ อากาศกอนเขาคอยลท�าความเยน ในขณะทสวนควบแนน ท�าหนาทเพมอณหภมของอากาศหลงออกจากคอยลท�า ความเยน ผลจากการศกษาพบวา SHR ลดลงตามการเพมขน ของอณหภมกระเปาะแหงของอากาศทางเขาสวนท�าระเหย ของทอความรอนโดยท SHR ลดลงจาก 0.688 ถง 0.188 นอกจากน SHR ลดลงจาก 0.856 ถง 0.188 ตามการเพมขน ของความชนสมพทธของอากาศทางเขาสวนท�าระเหยของทอ ความรอนนนหมายถงความชนในระบบปรบอากาศลดลงเมอ อณหภมกระเปาะแหงและความชนสมพทธของอากาศเพมขน ในปพ.ศ. 2551 Alklaibi [6] ไดประเมนความเปนไปไดในการ ใชทอความรอนแบบวงรอบ (Loop heat pipe, LHP) รวมกบ ระบบปรบอากาศ ในการศกษานทอความรอนถกตดตงทหนวย เครองสงลม (Air handling unit, AHU) ซงมต�าแหนง แตกตาง กน 3 แบบ คอ ทอความรอนถกตดตงครอมคอยลท�าความเยน โดยทสวนท�าระเหยและสวนควบแนนของทอความรอนอยหนา และหลงคอยลท�าความเยนตามล�าดบ แบบทสองคอ สวนท�า ระเหยของทอความรอนถกตดตงททอลมกลบ กอนทลมกลบ (Return air) จะผสมกบอากาศใหม แบบทสามคอ สวนท�า ระเหยของทอความรอนถกตดตงททออากาศใหม กอนทอากาศ ใหมจะผสมกบลมกลบ ผลจากการศกษาพบวา การตดตงทอ ความรอนในหนวยเครองสงลมทต�าแหนงครอมคอยลท�า ความเยนใหคา COP สงสด รองลงมาคอ แบบทสองและสาม ตามล�าดบ นนเปนเพราะวา อากาศใหมมปรมาณนอยซงเทากบ 1 ใน 4 สวน ของอากาศทงหมดทไหลในระบบปรบอากาศ ตอมาในป พ.ศ. 2559 Guo และคณะ [7] ไดศกษาผลของการ ใชอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบ pump-assisted separate heat pipe (PASHP) ตอการบรโภคพลงงานและการลดความชน ในระบบปรบอากาศ อปกรณแลกเปลยนความรอนแบบ PASHP ทใชในการศกษานมทงหมด 4 ชด ซงถกตดตงทคอยลท�าความเยน

Page 6: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

272 วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

ผลการศกษาพบวา อณหภมจดน�าคางของระบบปรบอากาศ ลดลงจาก 11.7 ºC เหลอ 8.2 ºC ภายใตเงอนไขอณหภมของ อากาศทางเขาและรอยละความชนสมพทธคงทซงเทากบ 28.5 ºC และ 60 ตามล�าดบ โดยทอณหภมจดน�าคางลดลง ตามการเพมขนของจ�านวนชดของอปกรณแลกเปลยนความรอน นอกจากน การตดตงชดทอความรอนท�าใหความสามารถในการ ลดความชนเพมขนรอยละ 30 ทจ�านวนอปกรณแลกเปลยน ความรอน 4 ชด การประหยดพลงงานในการท�าความเยน ถกแสดงในรปของอตราสวนระหวาง การลดอณหภมอากาศดวย ทอความรอนและวสยสามารถท�าใหเยนรวม (Total cooling capacity) ของระบบปรบอากาศทตดตงชดทอความรอน ทซง มคาเทากบรอยละ 40.4 ในขณะทอตราสวนระหวางการลด อณหภมอากาศดวยทอความรอนและวสยสามารถท�าใหเยนท เครองระเหยมคาเทากบรอยละ 66

จากงานวจยทผานมาพบวา ต�าแหนงทเหมาะสมในการลด ความชนดวยอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอน คอ หนาและหลงคอยลท�าความเยน อากาศทไหลผานสวนท�า ระเหยของทอความรอนมอณหภมลดลง สงผลใหภาระการท�า ความเยนของคอยลท�าความเยนลดลงโดยทการลดลงของ อณหภมอากาศทางเขาคอยลท�าความเยนท�าใหความชนสมพทธ ลดลง นอกจากนการบรโภคพลงงานในระบบปรบอากาศลดลง เนองจากสวนควบแนนของทอความรอนสามารถเพมอณหภม ของอากาศหลงจากไหลผานคอยลท�าความเยนแทนการเพม อณหภมของอากาศดวยเครองท�าความรอนไฟฟา ตวแปรทม ผลตอประสทธภาพของทอความรอนคอ รปแบบ ขนาด และ ลกษณะการจดวางของทอความรอน รวมถงผลของความชน สมพทธอตราการไหลและความดนลดของอากาศทไหลผาน อปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอนดวย

รปท 2 การลดความชนดวยทอความรอนในระบบปรบอากาศ

การใชทอความรอนส�าหรบการน�าความเยนของ อากาศทปลอยทงกลบมาใชใหม การน�าพลงงานกลบมาใชใหม เปนการน�าพลงงานทใชแลว หรอพลงงานสวนเกน ซงถกปลอยทง กลบมาใชใหม ในปจจบน มความรอนและความเยนทปลอยทงสบรรยากาศจ�านวนมาก เชน ความรอนจากหมอไอน�า ความรอนจากโรงไฟฟา และ

ความเยนจากระบบปรบอากาศ เปนตน ดงนนการน�าพลงงาน กลบมาใชใหมถอวาเปนการใชพลงงานไดอยางคมคาและสามารถ ลดคาใชจายดานพลงงานได ระบบปรบอากาศเปนหนงในระบบ ทจ�าเปนตองมการน�าพลงงานกลบมาใชใหม โดยทวไปหองปรบ อากาศเมอเวลาผานไปจะเกดมลภาวะทางอากาศขนซง ไมเหมาะส�าหรบใชงาน เชน การเพมขนของคารบอนไดออกไซด

Page 7: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

273วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

ฝนละออง สารพษ กลนทไมพงประสงค เปนตน การลดปญหา ดงกลาวสามารถท�าไดโดยวธระบายอากาศจากหองปรบอากาศ ออกบางสวนและเตมอากาศใหมจากภายนอกเขาไปแทนเพอ ใหอากาศภายในหองปรบอากาศยงคงเหมาะสมกบความตองการ อยางไรกตาม อากาศใหมทน�าเขามามอณหภมสงอย ประกอบ กบอากาศทระบายทงมอณหภมและศกยภาพสามารถน�าไปใช ประโยชนได ดงนน การน�าความเยนของอากาศทปลอยทงกลบ มาใชใหมจงเปนสงทส�าคญ การแลกเปลยนอณหภมระหวาง อากาศเยนทปลอยทงและอากาศรอนทเตมเขาสหองปรบอากาศ สามารถท�าไดโดยใชอปกรณแลกเปลยนความรอนระหวางอากาศ และอากาศ (Air to air heat exchanger) ทซงมหลายประแบบ เชน แบบวงลอ (Wheel type) แบบแผน (Plate type) แบบ คอยล (Coil type) และ แบบทอความรอน (Heat pipe) เปนตน อปกรณแลกเปลยนความรอนทมความนาสนใจคอทอความรอน โดยทจดเดนของอปกรณนคอ มความสามารถในการถายเท ความรอนสง พนทขวางการไหลของอากาศนอย สามารถปรบ ขนาดใหเหมาะกบทอสงอากาศได ราคาไมแพง และไมมการ เคลอนไหวทเปนสาเหตของการช�ารดเสยหายในอปกรณ ดวย จดเดนดงกลาวท�าใหอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอ ความรอนไดรบความนยมเมอเปรยบเทยบกบอปกรณแลกเปลยน ความรอนแบบอน ตวอยางการตดตงอปกรณแลกเปลยน ความรอนแบบทอความรอนถกแสดงในรปท 3 โดยทสวนท�า ระเหยของทอความรอนถกวางอยทางดานอากาศใหมและสวน ควบแนนถกวางอยทางดานลมถายออก (Exhaust air) หรอ ลมกลบ (Return air) ในกรณทอยในภมอากาศเขตรอน การ ท�างานของอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอน เรมจาก อากาศใหมทซงมสภาวะรอนชนถายเทความรอนใหกบ ทอความรอนบรเวณสวนท�าระเหย จากนนความรอนจะถก ถายเทออกทบรเวณสวนควบแนนโดยความรอนถกระบายออก ดวยอากาศอณหภมต�าจากการถายลมออก ดวยเหตนท�าให อากาศใหมทถกสงไปยงหองปรบอากาศมอณหภมลดลงจากเดม (Precooling) ในกรณทอยในภมอากาศเขตหนาว อปกรณแลก เปลยนความรอนจะท�าหนาทเพมอณหภมใหกบอากาศใหม (Preheating) งานวจยทเกยวของกบการน�าความเยนของอากาศ ทปลอยทงจากการปรบอากาศกลบมาใชใหมมดงน ในป พ.ศ. 2546 Martinez และคณะ [8] ออกแบบระบบ mixed energy recovery ซงประกอบดวย ทอความรอนและอปกรณ indirect

evaporative recuperators ส�าหรบระบบปรบอากาศ ตวแปร ส�าคญทถกศกษาคอ ประสทธภาพทางความรอน และ COP ผลจากการทดลองพบวา ประสทธภาพทางความรอนเพมขน รอยละ 82.49 สงผลให COP ของระบบปรบอากาศเทากบ 9.83 ในป พ.ศ. 2550 El-Baky และคณะ [9] ไดใชอปกรณแลก เปลยนความรอนแบบทอความรอนในระบบปรบอากาศ เพอ แลกเปลยนความรอนระหวางลมกลบและอากาศใหม ตวแปร ทถกศกษาคอ อตราสวนอตราการไหลของลมกลบและอากาศ ใหม ซงเทากบ 1, 1.5 และ 2.3 โดยก�าหนดใหอตราการไหล ของอากาศใหมคงทซงเทากบ 0.4 kg/m3 อณหภมทางเขาของ อากาศใหมเพมขนจาก 32 ถง 40 ºC ในขณะทอณหภมทางเขา ของลมกลบคงท ซงเทากบ 26 ºC ผลจาการทดลองพบวา การ เปลยนแปลงอณหภมของอากาศใหมและลมกลบเพมขนตามการ เพมขนของอณหภมของอากาศใหม มากไปกวานน การเพมขน ของอตราการไหลของลมกลบท�าใหการเปลยนแปลงของอณหภม ของอากาศใหมเพมขนรอยละ 20 ประสทธผลและการถายเท ความรอน ของทอความรอนเพมขนรอยละ 48 เมออณหภม ทางเขาของอากาศใหมเทากบ 40 ºC นอกจากนยงพบวา การ น�าพลงงานกลบมาเพมขนรอยละ 85 จากการใชอปกรณแลก เปลยนความรอนซงเพมตามการเพมขนของอณหภมอากาศใหม นอกจากน ในป พ.ศ. 2556 Ahmadzadehtalatapeh [10] ไดใชอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอนในระบบ ปรบอากาศของหองสมด การศกษานตองการหาจ�านวนแถวท เหมาะสมทสดของทอความรอนในอปกรณแลกเปลยนความรอน ทซงมจ�านวน 4, 6 และ 8 แถว ผลจากการศกษาพบวา การ ตดตงอปกรณแลกเปลยนความรอนทจ�านวนทอความรอน 8 แถว ท�าใหภาระท�าความเยนของระบบระบายอากาศดานซาย และดานขวาของหองสมดลดลงจาก 533.6 MWh ถง 473 MWh และ 156.3 MWh ถง 133.1 MWh ตอป ตามล�าดบ การลด อณหภมของอากาศกอนเขาคอยลท�าความเยนและการเพม อณหภมของอากาศหลงคอยลท�าความเยนดวยอปกรณแลก เปลยนความรอนแบบทอความรอน สามารถประหยดพลงงาน ได 236.9 MWh นอกจากน ในป พ.ศ. 2558 Jadhav [11] วเคราะหการประหยดพลงงานเชงทฤษฎของระบบปรบอากาศ โดยใชอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอน ส�าหรบ สภาพภมอากาศในประเทศอนเดย อปกรณแลกเปลยนความรอน แบบทอความรอนจ�านวน 6 แถว ถกใชแลกเปลยนความรอน

Page 8: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

274 วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

ระหวางอากาศใหมและลมกลบ ผลจากการศกษาพบวา ศกยภาพ การประหยดพลงงานสงสดคอ สภาพอากาศแบบรอนแหง และ อนชน การประหยดพลงงานแปรผนตามการเปลยนแปลงของ พารามเตอรตางๆ เชน ปรมาณอากาศใหม อณหภมอากาศใหม อณหภมลมกลบ ก�าลงทใชไปของเครองคอมเพรสเซอร และ ระยะเวลาการใชงาน ในป พ.ศ. 2559 Jadhav [12] ไดใช อปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอนเพอศกษาการ ประหยดพลงงานในระบบปรบอากาศ โดยทอปกรณแลกเปลยน ความรอนท�าหนาทแลกเปลยนความรอนระหวางอากาศใหม และลมกลบ ลกษณะของวสดพรนของทอความรอนตางกน 3 แบบ คอ single wick, composite wick และการรวมกน ระหวาง Single wick และ composite wick ในขณะทอปกรณ แลกเปลยนความรอนทใชตางกน 2 แบบ คอ อปกรณแลก เปลยนความรอนแบบทอความรอน และอปกรณแลกเปลยน ความรอนแบบทอความรอนรวมกบการท�าความเยนแบบระเหย อปกรณแลกเปลยนความรอนถกตดตงทเมองตางๆ ในประเทศ อนเดยโดยแตละเมองมภมอากาศทแตกตางกน ผลการทดลอง พบวา อปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอนทวสด พรนแบบ Single wick ใชไดดใน สภาพภมอากาศแบบอน และชน และสภาพภมอากาศแบบหนาวของประเทศอนเดย นอกจากนยงพบวา อปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอ ความรอนทวสดพรนแบบ composite wick ใชไดดในสภาพ ภมอากาศแบบรอนและแหง ในปเดยวกน Wang และคณะ [13] ศกษาเชงทดลองโดยใชอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอ ความรอนในระบบปรบอากาศ โดยศกษาตามสภาวะอากาศ ตามฤดหนาวและฤดรอน ผลจากการทดลองพบวาประสทธภาพ การน�าพลงงานกลบมาเฉลยเทากบรอยละ 21.8 และ 39.2 ใน ฤดหนาวและฤดรอนตามล�าดบ ในป พ.ศ. 2559 Monirimanesh และคณะ [14] ใชอปกรณแลกเปลยนความรอนในการอนรกษ พลงงานของระบบปรบอากาศ โดยทอความรอนทใชศกษาเปน แบบเทอรโมไซฟอน ทซงม 2 และ 4 แถว สารท�างานทใชในทอ ความรอนคอ ไททาเนยมได-ออกไซดผสมกบเมทานอล ทความ เขมขน 0-4 wt% การทดลองนศกษาผลของอณหภมและความ ชนสมพทธตอประสทธผลของอปกรณแลกเปลยนความรอน ผลจากการทดลองพบวา การเพมขนของแถวอปกรณแลก เปลยนความรอนสงผลใหการประหยดพลงงานในระบบปรบ

อากาศมากขน ซงทอณหภมของอากาศทางเขาเทากบ 45 ºC และรอยละของความชนสมพทธ 50-74 ความเขมขน 3 wt% ระบบปรบอากาศสามารถประหยดพลงงานไดสงสดทรอยละ 30.6-32.8 นอกจากน ทอณหภมของอากาศทางเขาในชวง 35-50 ºC และอตราสวนความชนเทากบ 38 gwater/kgdry air ระบบปรบอากาศสามารถประหยดพลงงานไดสงสดทรอยละ 26.1-43.7 ในป พ.ศ. 2560 Mahajan และคณะ[15] ศกษา เกยวกบพลงงานและการประหยดคาใชจายโดยการตดตงทอ ความรอนแบบสนในระบบปรบอากาศ อปกรณแลกเปลยน ความรอนแบบทอความรอนถกตดตงระหวางอากาศใหมและ ลมถายออก ผลการทดลองพบวา การตดตงอปกรณแลกเปลยน ความรอนสามารถลดอณหภมของอากาศใหมได 8 ºC โดยท ประสทธผลของอปกรณแลกเปลยนความรอนเทากบ 0.48 และ ความดนลดประมาณ 40 Pa การตดตงทอความรอนสามารถ ลดการบรโภคพลงงานในระบบปรบอากาศไดรอยละ 16 ตอป การน�าพลงงานกลบมาใชใหมเปนการใชพลงงานอยางคมคา และสามารถลดการใชพลงงานไฟฟาไดมาก เนองจากรอยละ 50-60 ของภาระการความเยน (Cooling load) ในระบบ ปรบอากาศเกดจากการเตมอากาศใหมทซงเปนอากาศรอน ดงนน การลดอณหภมของอากาศใหมดวยอปกรณแลกเปลยน ความรอนแบบทอความรอนสามารถชวยประหยดพลงงานใน ระบบปรบอากาศได สวนใหญทอความรอนถกใชในการถายเท ความรอน ระหวางอากาศใหมและลมกลบของระบบปรบอากาศ ขอไดเปรยบของอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอน คอสามารถท�างานไดโดยไมใชพลงงานจากภายนอก ตวแปรท มผลตอการเพมขนของประสทธผลของอปกรณแลกเปลยน ความรอนแบบทอความรอนคออตราการไหลของลมกลบ นอกจากน การเพมขนของจ�านวนแถวของทอความรอนท�าให พนทในการถายเทความรอนเพมขน ดวยเหตนจงสงผลใหภาระ การท�าความเยนในหองปรบอากาศลดลง ส�าหรบตวแปรทควร ศกษาเพมเตมในเชงทดลอง เชน ประเภทของสารท�างานของ ทอความรอน ผลของความดนลดของอากาศทเกดจากการ ตดตงอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอน ก�าลงท ใชไปของพดลมและระยะเวลาคนทน

Page 9: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

275วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

รปท 3 การใชทอความรอนส�าหรบการน�าความเยนของอากาศทปลอยทงกลบมาใชใหม

การใชทอความรอนในเครองปรบอากาศ แบบแยกสวน ทอความรอนนอกจากใชในระบบปรบอากาศขนาดใหญแลว ยงสามารถประยกตใชในเครองปรบอากาศแบบแยกสวน (Split type air conditioner) การเพมสมรรถนะของเครอง ปรบอากาศทใชทอความรอนมหลายแบบ เชน การใชทอ ความรอนในการลดอณหภมของอากาศทางเขาเครองควบแนน การใชทอความรอนในการลดความชน และการใชทอความรอน ในการลดอณหภมสารท�าความเยนบรเวณทอทางออกของ คอมเพรสเซอร เปนตน ในป พ.ศ. 2551 Alklaibi [6] ได ประเมนความเปนไปไดในการตดตงทอความรอนแบบวงรอบ ในเครองปรบอากาศแบบแยกสวน ในการศกษานทอความรอน ถกตดตงในเครองปรบอากาศแบบแยกสวนซงม 2 แบบ คอ ทอความรอนถกตดตงครอมเครองระเหย (Evaporator) โดยท สวนท�าระเหยและสวนควบแนนของทอความรอนอยหนาและ หลงเครองระเหย ตามล�าดบ แบบทสองคอ สวนควบแนนของ ทอความรอนอยหลงเครองระเหยและสวนท�าระเหยของทอ

ความรอนอยหนาเครองควบแนนของเครองปรบอากาศ ผลการ ศกษาพบวา การตดตงทอความรอนทง 2 แบบ ในเครองปรบ อากาศแบบแยกสวนท�าใหสมประสทธสมรรถนะ (Coefficient of performance, COP) เพมขนเทากน อยางไรกตาม คา COP ของเครองปรบอากาศทตดตงทอความรอนมคาสงกวาเครอง ปรบอากาศทวไปประมาณ 2.1 เทา ทอตราสวนความรอน สมผสของหอง (Room sensible heat ratio, RSHR) เทากบ 0.55 โดย COP ลดลงเมอ RSHR เพมขน นอกจากนแนวคด เกยวกบการใชทอความรอนเพอลดอณหภมของอากาศทางเขา เครองควบแนนถกน�าเสนอโดย Naphon [16] เมอป พ.ศ. 2553 เครองปรบอากาศทใชในการศกษานมขนาดการท�าความเยน เทากบ 12,000 Btu/h ชดทอความรอนทใชศกษาม 3 แบบ คอ 1, 2 และ 3 แถว ซงถกตดตงทบรเวณชองอากาศทางเขาเครอง ควบแนนของเครองปรบอากาศแบบแยกสวนดงรปแสดงท 4 อากาศทมสภาวะรอนชนจะถายเทความรอนใหกบทอความรอน ทสวนท�าระเหย และถายเทความรอนออกทสวนควบแนน โดยทสวนควบแนนถกระบายความรอนออกดวยน�าทซงถก

Page 10: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

276 วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

ก�าหนดใหมอณหภมเทากบอณหภมของของเหลวผลควบแนน (Condensate) จากคอยลเครองระเหย (Evaporator coil) ทอความรอนท�าหนาทลดอณหภมของอากาศ กอนไหลเขาไป ระบายความรอนทเครองควบแนน ผลจากการศกษาพบวา ก�าลงทใชไปของเครองปรบอากาศทตดตงชดทอความรอน นอยกวาเครองปรบอากาศทไมตดตงชดทอความรอนเนองจาก ผลท�าความเยน (Refrigerating effect) ของเครองปรบอากาศ ทตดตงชดทอความรอนสงกวาเมอเทยบกบเครองปรบอากาศ ทไมตดตงชดทอความรอน นอกจากนยงพบวา การตดตงชด ทอความรอนท�าให COP และประสทธภาพการใหความเยน (Energy efficiency ratio, EER) ของเครองปรบอากาศเพมขน โดยททอความรอนจ�านวน 3 แถวมคา COP และ EER สงสด เนองจากการลดอณหภมของอากาศทางเขาเครองควบแนน ท�าใหความแตกตางของอณหภมระหวางอากาศทางเขาและ คอยลเครองควบแนนเพมขน ดวยเหตนสงผลใหเครองควบแนน สามารถระบายความรอนไดดขน การลดอณหภมของอากาศ ทางเขาเครองควบแนนดวยทอความรอนสงผลใหคา COP และ EER ของเครองปรบอากาศเพมขนรอยละ 6.4 และ 17.5 ตามล�าดบ นอกจากนในป พ.ศ. 2554 ทอความรอนถกใชเพม สมรรถนะเครองปรบอากาศแบบแยกสวนซงน�าเสนอโดย Supirattanakul และคณะ [17] ทอความรอนทใชเปนทอ ความรอนชนดสนวงรอบทตดตงวาลวกนกลบ เพอศกษาการ บรโภคพลงงานในเครองปรบอากาศ ทอความรอนทใชมขนาด เสนผานศนยกลางเทากบ 2.03 mm สารท�าความเยน R134a, R22 และ R502 ถกใชเปนสารท�างานในทอความรอน ทอ ความรอนถกตดตงทต�าแหนงกอนและหลงคอยลเครองระเหย ผลการศกษาพบวา การตดตงทอความรอนท�าใหภาระการท�า ความเยนของเครองปรบอากาศลดลง สงผลให COP และ EER ของเครองปรบอากาศเพมขนรอยละ 14.9 และ 17.6 ตามล�าดบ นอกจากนยงพบวา ฟลกสความรอนของทอความรอนเพมขน เมออณหภมใชงานของอากาศเพมขน โดยสารท�างานทมฟลกส ความรอนสงสดคอ R134a ซงมคาเทากบ 5.19 kW/m2

ดวยเหตนท�าใหการบรโภคพลงงานของเครองปรบอากาศท ตดตงทอความรอนลดนอยลงเมอเทยบกบเครองปรบอากาศ ทไมตดตงทอความรอน การใชทอความรอนในการลดอณหภม สารท�าความเยน เปนอกหนงวธทสามารถเพมสมรรถนะเครอง ปรบอากาศได โดยในป 2556 Siricharoenpanich และคณะ

[18] ไดใชอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอนชนด สนวงรอบทตดตงวาลวกนกลบในการลดอณหภมสารท�าความเยน ททางออกคอมเพรสเซอรของเครองปรบอากาศแบบแยกสวน ทอความรอนในการศกษานมสารท�างานแตกตางกน 3 แบบ คอ R134a, R123 และ เอททานอล ตวแปรทเขาศกษาคอ COP, EER และ ก�าลงทใชไปของเครองปรบอากาศทตดตงทอ ความรอน ผลจากการศกษาพบวา อณหภมของสารท�าความเยน กอนเขาเครองควบแนนลดลง 8.5 ºC สงผลให COP ของ เครองปรบอากาศทตดตงอปกรณแลกเปลยนความรอนมคา เพมขน เนองจาก การลดลงของอณหภมสารท�าความเยนกอน เขาเครองควบแนนท�าใหภาระการระบายความรอนของเครอง ควบแนนลดลง ดวยเหตนสงผลใหเครองควบแนนสามารถ ระบายความรอนไดดขน มากไปกวานนการลดอณหภมสารท�า ความเยนยงสงผลใหอตราการไหลเชงมวลของสารท�าความเยน ในระบบเพมขนท�าใหผลท�าความเยนของเครองปรบอากาศ เพมขน โดยท COP และ EER ของเครองปรบอากาศททอ ความรอนม R134a เปนสารท�างาน เพมขนรอยละ 21.98 และ 20.72 ตามล�าดบ นอกจากนก�าลงทใชไปของเครองปรบอากาศ ลดลงรอยละ 5.6 เนองจาก อณหภมของสารท�าความเยนและ ความดนของระบบมคาลดลง สงผลใหการใชก�าลงไฟฟาของ เครองปรบอากาศลดลง ในป พ.ศ. 2560 Nethaji [19] ได ศกษาการลดความชนในเครองปรบอากาศแบบแยกสวน ทอ ความรอนทใชในการทดลองนคอ ทอความรอนแบบวงรอบซง ท�าจากวสดทองแดง จ�านวน 1, 2 และ 3 ชด ตามล�าดบ โดย ทอความรอนถกตดตงทต�าแหนงกอนและหลงคอยลเครองระเหย การทดลองนถกด�าเนนภายใตเงอนไข อณหภมกระเปาะแหง และรอยละความชนสมพทธของอากาศโดยรอบเทากบ 29 และ 72 ตามล�าดบ ในขณะทชวงอณหภมอากาศในหองเทากบ 22-26 ºC และความชนสมพทธรอยละ 50 การทดลองนก�าหนด ใหอตราการไหลของอากาศคงท ผลจากการทดลองแสดงให เหนวา เครองปรบอากาศทตดตงทอความรอน จ�านวน 3 ชด มคา COP สงสด ซงเพมขนจากเดมรอยละ 18-20 นอกจากน ยงพบวา อณหภมจดน�าคางลดลงจาก 11.8 ºC ถง 8.9 ºC เนองจากอณหภมของลมกลบลดลง ดวยเหตนสงผลใหความ สามารถในการลดความชนของเครองปรบอากาศเพมขนรอยละ 30 โดยทการลดความชนเพมขนตามการเพมขนของจ�านวน ทอความรอน มากไปกวานน วสยสามารถท�าใหเยนของเครอง

Page 11: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

277วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

ปรบอากาศเพมขนจากเดมรอยละ 23.5 การตดตงชดทอความรอนรวมกบเครองปรบอากาศแบบ แยกสวนชใหเหนวาต�าแหนงทมการตดตงทอความรอนม 2 สวน คอ เครองระเหยและเครองควบแนน จากงานวจยทผานมา การตดตงทอความรอนทเครองระเหยถกใชในการลดภาระการ ท�าความเยนซงทอความรอนถกตดตงทกอนและหลงคอยล เครองระเหย ในสวนของการตดตงทอความรอนทเครอง ควบแนน พบวา ทอความรอนถกใชในการลดอณหภมของ อากาศทางเขาเครองควบแนนและลดอณหภมของสารท�า ความเยน จากการตดตงทอความรอนทเครองควบแนนท�าให

ผลท�าความเยนของเครองปรบอากาศเพมขนเนองจากเมอ เครองควบแนนระบายความรอนดขนสงผลใหอตราการไหล เชงมวลของสารท�าความเยนเพมขน นอกจากนก�าลงไฟฟาทใช ไปของเครองปรบอากาศมคาลดลง เนองจากอณหภมและ ความดนของสารท�าความเยนลดลงสงผลใหภาระงานของ คอมเพรสเซอรลดลง ส�าหรบตวแปรทมความส�าคญและควร ศกษาเพมเตม คอ จ�านวนทอความรอน ขนาดทอความรอน ประเภทของสารท�างานภายในทอความรอน และ ประเภทของ ทอความรอน

สรป ทอความรอนเปนอปกรณทมความโดดเดนดานการถายเท ความรอน ซงสามารถประยกตใชงานไดหลากหลาย ทอความ รอนเปนอปกรณทชวยใหระบบปรบอากาศท�างานไดดขน เชน คอยลท�าความเยนสามารถลดความชนเพมมากขน รวมถงการ บรโภคพลงงานในระบบปรบอากาศลดลง ดงนน การประยกต ใชทอความรอนอยางเหมาะสมสามารถเพมสมรรถนะของระบบ ปรบอากาศได

รปท 4 การใชอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอนเพอลดอณหภมของอากาศทางเขาเครองควบแนน ในเครองปรบอากาศแบบแยกสวน

ทศทางการไหลของอากาศ

ชดทอความรอน

เครองควบแนน

วาลวระเหยสารทาความเยน

คอมเพรสเซอรของเหลวผลควบแนน

กตตกรรมประกาศ ขอขอบคณมหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร (มจธ.) และส�านกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลย แหงชาต (สวทช.) ทใหการสนบสนนการท�าวจย

เอกสารอางอง 1. Gaugler, R.S., 1944, Heat Transfer Device, US Patent 2350348.

Page 12: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

278 วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

2. Pipatpaiboon, N., Rittidech, S. and Paramattha- nuwat, T., 2013, “Heat Transfer Characteristics of Oscillating Heat Pipes,” KMUTT Research and Deve-lopment Journal, 36 (2), pp. 259-270. 3. Wu, X.P., Johnson, P. and Akbarzadeh, A., 1997, “Application of Heat Pipe Heat Exchangers to Humidity Control in Air-conditioning Systems,” Applied Thermal Engineering, 17 (6), pp. 561-568. 4. Wan, J. W., Zhang, J.L. and Zhang, W.M., 2007 “The Effect of Heat-Pipe Air-handling Coil on Energy Consumption in Central Air-conditioning System,” Energy and Buildings, 39 (9), pp. 1035-1040. 5. Yau, Y. H., 2007, “Application of a Heat Pipe Heat Exchanger to Dehumidification Enhancement in a HVAC System for Tropical Climates-a baseline Performance Characteristics Study,” International Journal of Thermal Sciences, 46, pp. 164–171. 6. Alklaibi, A.M., 2008 “Evaluating the Possible Configurations of Incorporating the Loop Heat Pipe into the Air-conditioning Systems,” International Journal of Refrigeration, 31 (5), pp. 807-815. 7. Guo, Z.J., Shao, J., Li, X.H., Wang, W. and Tian, X.L., 2016, “Application of Pump-assisted Separate Heat Pipe on Dehumidifying Enhancement in Air Conditioning System,” Applied Thermal Engineering, 98, pp. 374-379. 8. Matinez, F.J.R., Plasencia, M.A. A.G., Gómez, E.V., D´ıez, F.V. and Mart´ın, R.H., 2003, “Design and Experimental Study of a Mixed Energy Recovery System, Heat Pipes and Indirect Evaporative Equipment for Air Conditioning,” Energy and Buildings, 35, pp. 1021–1030. 9. El-Baky, M.A.A. and Mohamed, M.M., 2007, “Heat Pipe Heat Exchanger for Heat Recovery in Air Conditioning,” Applied Thermal Engineering, 27 (4), pp. 795-801. 10. Ahmadzadehtalatapeh, M., 2013, “An Air-

conditioning System Performance Enhancement by Using Heat Pipe Based Heat Recovery Technology,” Scientia Iranica, 20 (2), pp. 329-336. 11. Jadhav, T.S. and Lele, M.M., 2015, “Theoretical Energy Saving Analysis of Air Conditioning System Using Heat Pipe Heat Exchanger for Indian Climatic Zones,” Engineering Science and Technology, an International Journal, 18, pp. 669-673. 12. Jadhav, T.S. and Lele, M.M., 2016, “Analysis of Annual Energy Savings in Air Conditioning Using Different Heat Pipe Heat Exchanger Configurations Integrated with and Without Evaporative Cooling,” Energy, 109, pp. 876-885. 13. Wang, H., Zhou, S. and Ren wang, Z.W., 2016, “A Study of Secondary Heat Recovery Efficiency of a Heat Pipe Heat Exchanger Air Conditioning System,” Energy and Buildings, 133, pp. 206-216. 14. Monirimanesh, N., Nowee, S.M., Khayyami, S. and Abrishamchi, I., 2016, “Performance Enhancement of an Experimental Air Conditioning System by Using TiO2/methanol Nanofluid in Heat Pipe Heat Exchangers,” Heat Mass Transfer, 52, pp. 1025–1035. 15. Mahajan, G., Thompson, S.M. and Cho, H., 2017, “Energy and Cost Savings Potential of Oscillating Heat Pipes for Waste Heat Recovery Ventilation,” Energy Reports, 3, pp. 46–53. 16. Naphon, P., 2010, “On the Performance of Air Conditioner with Heat pipe for cooling air in the condenser,” Energy Conversion and Management, 51 (11), pp. 2362-2366. 17. Supirattanakul, P., Rittidech, S. and Bubphachot, B., 2011, “Application of a Closed-loop Oscillating Heat Pipe with Check Valves (CLOHP/CV) on Performance Enhancement in Air Conditioning System,” Energy and Buildings, 43 (7), pp. 1531-1535. 18. Siricharoenpanich, A., Rittidech, S. and Bubphachot, B., 2014, “Performance Improvement

Page 13: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่

279วารสารวจยและพฒนา มจธ. ปท 41 ฉบบท 3 กรกฎาคม - กนยายน 2561

of Air Conditioner by Using Closed-loop Oscillating Heat Pipe with Check Valve,” Journal of Science and Technology Mahasarakham University, 33 (3), pp. 294-299.

19. Nethaji, N. and Mohideen, S.T., 2017, “Energy Conservation Studies on a Split Airconditioner Using Loopheat Pipes,” Energy and Buildings, 155, pp. 215–224.

Page 14: การประยุกต์ใช้ท่อความร้อนใน ... · 2018-09-26 · 268 วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่