รายงานผลการวิจัย...

รายงานผลการวจย

มหาวทยาลยแมโจ

เร�อง

วเคราะหสมรรถนะระบบทาความเยนแบบระเหยน �าเม�อใชระบบดง

ความเยนกลบคนรวมกบระบบน �ารอนและน �าเยนในโรงเรอนเล �ยงสตว

PERFORMANCE ANALYSIS OF EVAPORATIVE COOLING WITH

COOLNESS RECOVERY SYSTEM AND HEATING COOLING

WATER ASSISTED IN ANIMAL HOUSES

โดย

ณฐวฒ ดษฎ อตพงศ นนทพนธ ประภากร ธาราฉาย ชรตน ธารารกษ

ทนงเกยรต เกยรตศรโรจน

2551

รายงานผลการวจย


เร�อง วเคราะหสมรรถนะระบบทาความเยนแบบระเหยน �าเม�อใชระบบดง


PERFORMANCE ANALYSIS OF EVAPORATIVE COOLING WITH COOLNESS

RECOVERY SYSTEM AND HEATING COOLING WATER ASSISTED IN ANIMAL

HOUSES

ไดรบการจดสรรงบประมาณวจย ประจาป 2549

จานวน 550,000 บาท

หวหนาโครงการ นายณฐวฒ ดษฎ

ผ รวมโครงการ นายอตพงศ นนทพนธ

นายประภากร ธาราฉาย

ท�ปรกษาโครงการ นายชรตน ธารารกษ

นายทนงเกยรต เกยรตศรโรจน

งานวจยเสรจส �นสมบรณ

29 ธนวาคม 2551

กตตกรรมประกาศ

ในการศกษาโครงการวจยเร�อง การวเคราะหสมรรถนะระบบทาความเยนแบบระเหยน �า

เม�อใชระบบดงความเยนกลบคนรวมกบระบบน �ารอนและน �าเยนในโรงเรอนเล �ยงสตว ทาง

คณะผวจยตองขอขอบคณทนอดหนนการวจยจากสานกงานวจยและสงเสรมวชาการเกษตร

มหาวทยาลยแมโจ ประจาปงบประมาณ 2549 และตองขอขอบพระคณหนวยงานท�ใหการ

สนบสนนและใหความอนเคราะหสถานท�ในการจดเกบขอมลดงตอไปน �

โรงเรอนฟารมไกของบรษทรงเรองฟารม ต.แมแฝก อ.สนทราย จ.เชยงใหม

โรงเรอนฟารมไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ อ.สนทราย จ.เชยงใหม

โรงเรอนฟารมไกไข มหาวทยาลยแมโจ อ.สนทราย จ.เชยงใหม

โรงเรอนฟารมสตวปก สาขาสตวปก ภาควชาเทคโนโลยทางสตว


สดทายน � คณะผวจยตองขอขอบพระคณหนวยงานตาง ๆ ท�ไมไดกลาวถง และขอขอบคณภาควชา

พชไร คณะผลตกรรมการเกษตร มหาวทยาลยแมโจ ท�สนบสนนพ �นท�ในการดาเนนงานของ

คณะผวจยในโครงการน �

คณะผวจย

ณฐวฒ ดษฎ หวหนาโครงการ

อตพงษ นนทพนธ ผ รวมโครงการ

ประภากร ธาราฉาย ผ รวมโครงการ

ชรตน ธารารกษ ท�ปรกษาโครงการ

ทนงเกยรต เกยรตศรโรจน ท�ปรกษาโครงการ

ก

สารบญเร�อง

หนา

สารบญเร�อง ก

สารบญตาราง ง

สารบญรป จ

บทคดยอ i

Abstract ii

อกษรยอและสญลกษณ iv

บทท� 1 บทนา

1.1 ความสาคญและท�มาของปญหา 1

1.1.1 การเพ�มประสทธภาพระบบการความเยนแบบ Evaporative cooling 3

ของโรงเรอนเล �ยงสตว

1.1.2 การผลตน �ารอนรวมกบน �าเยนโดยใชตวรบรงสแบบทอความรอนสาหรบ 4

โรงเรอนเล �ยงสตว

1.1.3 การประหยดพลงงานโดยใช Coolness recovery system ของ 6


1.2 วตถประสงคของการวจย 6

1.3 ประโยชนท�จะไดรบ 8

1.4 เอกสารและงานวจยท�เก�ยวของ 8

1.4.1 งานวจยเก�ยวกบระบบการทาความเยนแบบ Evaporative Cooling 8


1.4.2 งานวจยเก�ยวกบระบบการดงความเยนท �งกลบคน 13

1.4.3 งานวจยเก�ยวกบระบบทอความรอน 13

บทท� 2 หลกการและทฤษฎ

2.1 ระบบการทาความเยนแบบ Evaporative Cooling 17

2.2 กรอบแนวความคดพฒนาระบบโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปดแบบประหยด 21

พลงงานไฟฟา

ข


หนา

2.3 การประเมนสมรรถนะทอความรอนของระบบผลตน �าเยน และน �ารอน 21

2.3.1 สมรรถนะทอความรอนระบบผลตน �าเยน 21

2.3.2 สมรรถนะทอความรอนระบบผลตน �ารอนแสงอาทตย 24

2.3.3 สมรรถนะของเคร�องแลกเปล�ยนความรอนแบบทอความรอน 25

บทท� 3 วธการวจย

3.1 วธการดาเนนการวจย 26

3.1.1 การตรวจวเคราะหการใชพลงงานของระบบทาความเยนแบบ 26

Evaporative Cooling โรงเรอนเล �ยงสตว

3.1.2 การออกแบบและสรางตวรบรงสดวงอาทตยแบบทอความรอน 26

สาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยนสาหรบโรงเรอนเล �ยงสตว

3.1.3 การเลอกสภาวะการทางานท�เหมาะสมของอทธพลของตวแปร 28

ตาง ๆ จากการทดสอบสมรรถนของโรงเรอนจรง

3.1.4 พฒนาและปรบปรงระบบผลตน �ารอนและน �าเยนตนแบบสาหรบ 28

ใชงานจรง โดยใชขอมลเบ �องตนจากข �นตอนท� 3.1.1 - 3.1.3

3.1.5 ตดต �งอปกรณระบบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน โดยใชทอความรอน 29

ชนดเทอรโมไซฟอน และระบบดงความเยนกลบคนกลบโรงเรอน

เล �ยงสตวระบบปด

3.1.6 การทดสอบระบบประหยดพลงงาน 29

3.1.7 สรปผลการศกษา และเขยนรายงาน เผยแพรผลงานทางดานวชาการ 29

3.2 อปกรณและเคร�องมอวด 29

3.2.1 ลกษณะของโรงเรอนเล �ยงสตวท�ใชในงานวจย 29

3.2.2 เคร�องมอวดสาหรบงานวจย 30

ค


หนา บทท� 4 ผลการทดลองและวจารณ

4.1 การประเมนสมรรถนะโรงเรอนเล �ยงสตวแบบเดมท�ทาความเยนแบบระเหย 32

4.1.1 คณลกษณะของโรงเรอนเล �ยงสตวท�ทดสอบ 32

4.1.2 ผลการทดสอบสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตว 33

4.2 การพฒนาระบบตวรบรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอนสาหรบผลต 42

น �ารอนรวมกบน �าเยน

4.2.1 ลกษณะตวรบรงสดวงอาทตยแบบทอความรอน 42

4.2.2 ผลการทดสอบการตวรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอนสาหรบ 43

ผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน

4.2.3 การทดสอบสมรรถนะของการถายเทความรอนของมานเปยก 44

(Wetted media)

4.2.4 การประเมนอตราการถายเทความรอนของทอความรอน 46

4.3 การพฒนาโรงเรอนเล �ยงสตวท�ตดต �งระบบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน 48

4.3.1 การพฒนาโรงเรอนเล �ยงสตว 48

4.3.2 การตดต �งระบบผลตน �ารอนและน �าเยนใชทอความรอนชนดเทอรโมไซฟอน 51

4.4 การทดสอบสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตวเม�อตดต �งระบบผลตน �ารอนและน �าเยน 53

4.4.1 การเปรยบเทยบสมรรถนะของระบบระบบทาความเยนใน 53

โรงเรอนเล �ยงสตวโดยไมมและมระบบหมนเวยนน �าท�พ �นโรงเรอน

4.4.2 การเปรยบเทยบสมรรถนะของระบบระบบทาความเยนในโรงเรอน 54

เล �ยงสตวท�ใชระบบน �ารอนจากแสงอาทตย

บทท� 5 สรปและขอเสนอแนะ

5.1 สรป 55

5.1 ขอเสนอแนะ 56

เอกสารอางอง 57

ง

สารบญตาราง

หนา

ตารางท� 1.1 แสดงชวงอณหภมของอากาศท�สกรอยสบาย 2

ตารางท� 1.2 เปรยบเทยบคณประโยชนการเล �ยงไกในโรงเรอนปดและโรงเรอนเปด 10

ตารางท� 1.3 อตราเรวลมผาน Wetted media 12

ตารางท� 1.4 อตราการปอนน �า Wetted media และขนาดของถงเกบน �าท�เหมาะสม 12

ตารางท� 2.1 สมรรถนะของการทาความเยนแบบ Evaporative cooling 20

ตารางท� 4.1 คณลกษณะของโรงเรอนเล �ยงสตว 3 แหงท�ใชประเมนสมรรถนะ 33

ตารางท� 4.2 เปรยบเทยบผลการทดสอบโรงเรอนตางๆ 35

ตารางท� 4.3 คณลกษณะของตวรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอนสาหรบผลต 43

น �ารอนรวมกบน �าเยน

ตารางท� 4.4 คณลกษณะโรงเรอนเล �ยงสตวท�ทาตดต �งระบบผลตน �ารอนรวมกบ 49

น �าเยนโดยใชทอความรอนชนดเทอรโมไซฟอน

จ

สารบญภาพ หนา

ภาพท� 1.1 อณหภมเฉล�ยท �งปของจงหวดเชยงใหม ป 2542 3

ภาพท� 1.2 ระบบการทาความเยนแบบ Evaporative cooling โดยปอน 4

น �าเยนให Wetted media ในเวลากลางวน และปอนน �ารอนในชวงกลางคน

ภาพท� 1.3 ลกษณะการทางานของทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอน 5

ภาพท� 1.4 ตวรบรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอนสาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน 5

ภาพท� 1.5 แนวคดการทางานของโรงเรอนเล �ยงสตวแบบประหยดพลงงาน โดยใชระบบ 7

น �าเยน-น �ารอนและระบบดงความรอนท �งกลบคน

ภาพท� 1.6 โรงเรอนเล �ยงสตวระบบ Evaporative cooling 9

ภาพท� 1.7 การเปรยบเทยบอณหภมภายในโรงเรอนเปดและโรงเรอนปด 11

ภาพท� 1.8 การเปรยบเทยบความช �นสมพทธภายในโรงเรอนเปดและโรงเรอนปด 11

ภาพท� 1.9 การดงความรอนจากดนโดยใชทอความรอนสาหรบทาหองเยนเกบผลผลต 14

ทางการเกษตร

ภาพท� 1.10 การดงความรอนสะสมในขาวเปลอกโดยใชทอความรอน 15

ภาพท� 2.1 ระบบทาความเยนแบบ direct evaporative cooling 17

ภาพท� 2.2 ระบบทาความเยนแบบ Indirect evaporative cooling 18

ภาพท� 2.3 การทาความเยนแบบ Direct / indirect Evaporative cooling 19

บนแผนภมอากาศช �น

ภาพท� 2.4 ระบบทาความเยนแบบ Indirect/direct evaporative cooling 19

ภาพท� 2.5 อณหภมน �าเยนตามลกษณะการแลกเปล�ยนความรอน 23

ภาพท� 2.6 กระบวนการแลกเปล�ยนความรอนท�เกดข �น 25

ภาพท� 3.1 อปกรณสาหรบหาสมรรถนะของเทอรโมไซฟอนสาหรบผลตน �ารอน 27

รวมกบน �าเยน

ภาพท� 3.2 อปกรณทดสอบ Wetted media เม�อปอนน �าเยน และน �าอน 28

ภาพท� 3.3 อปกรณทดสอบเคร�องแลกเปล�ยนความรอนสาหรบดงความเยนกลบคน 28

ภาพท� 3.4 โรงเรอนท�ใชทดสอบ 30

ภาพท� 3.5 เทอรโมคปเปลชนด K 30

ภาพท� 3.6 เคร�องบนทกอณหภม Memmert รน DO 6057 31

ฉ

สารบญภาพ หนา

ภาพท� 3.7 เคร�องวดกระแสไฟฟาแบบคลองสาย 31

ภาพท� 3.8 เคร�องวดความเรวลม 31

ภาพท� 4.1 แสดงลกษณะการไหลของอากาศภายในโรงเรอนมหาวทยาลยแมโจ 34

ภาพท� 4.2 อณหภมน �ากอนและหลงผานมานเปยกของโรงเรอน 36

ภาพท� 4.3 ความสมพนธระหวางอณหภมอากาศภายในโรงเรอน 37

ภาพท� 4.4 การเปรยบเทยบอณหภมอากาศภายในโรงเรอนท�ทดสอบ 38

ภาพท� 4.5 การเปรยบเทยบความช �นสมพทธอากาศภายในโรงเรอน 39

ภาพท� 4.6 การเปรยบเทยบความช �นสมพทธของโรงเรอนไกพอแมพนธ 40


ภาพท� 4.7 ตวรบรงสดวงอาทตยแบบทอความรอนสาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน 43

ภาพท� 4.8 ผลการทดสอบการผลตน �าเยนโดยใชตวรบรงสแสงอาทตยแบบ 44

เทอรไมไซฟอน

ภาพท� 4.9 อปกรณและและการทางานของอโมงคลมท�ใชทดสอบ 45

ภาพท� 4.10 อตราการถายเทความรอนของมานเปยก (Wetted media) 46

ภาพท� 4.11 อตราการถายเทความรอนของเคร�องแลกเปล�ยนความรอน 47

ภาพท� 4.12 ประสทธผลของเคร�องแลกเปล�ยนความรอน 47

ภาพท� 4.13 คาสมประสทธ�การถายเทความรอนรวมพ �นท�ของเคร�องแลกเปล�ยนความรอน 48

ภาพท� 4.14 ฟารมสตวปก คณะผลตกรรมการเกษตร มหาวทยาลยแมโจ 49

ภาพท� 4.15 โรงเรอนเล �ยงสตวแบบใหมท�มการตดต �งระบบผลตน �ารอนและน �าเยน 50

ภาพท� 4.16 ลกษณะแผง Condenser และ Evaporator 51

ภาพท� 4.17 การทางานของโรงเรอนเม�อตดต �งระบบน �ารอนและน �าเยน 52

ภาพท� 4.18 การเปรยบเทยบอณหภมอากาศภายในโรงเรอนระบบไหลเวยนน �า 53

ท�พ �นโรงเรอน

ภาพท� 4.19 อณหภมภายในโรงเรอนเล �ยงสตวเม�อใชระบบน �ารอนหมนเวยนพ �นโรงเรอน 54

ช






โดย

ณฐวฒ ดษฎ อตพงศ นนทพนธ ประภากร ธาราฉาย ชรตน ธารารกษ

ทนงเกยรต เกยรตศรโรจน NATTHAWUD DUSSADEE, ATIPONG NANTAPHAN, PRAPAKORN

TARACHAI, CHURAT TARARUK AND TANONGKIAT KIATSIRIROAT

ศนยวจยพลงงาน มหาวทยาลยแมโจ

ตาบลหนองหาร อาเภอสนทราย จงหวดเชยงใหม

--------------------------------------------------------------------

บทคดยอ

งานวจยน �วตถประสงคเพ�อศกษาสมรรถนะของระบบทาความเยนแบบระเหยท�ใชระบบ

น �ารอนและน �าเยนโดยใชระบบผลตน �ารอนและน �าเยนพลงงานแสงอาทตยโดยใชทอความรอน

โดยกลางวนระบบจะทาหนาท�ในการผลตน �ารอนและกลางคนจะผลตน �าเยน การวจยแบงออกเปน

2 สวน คอ สวนท� 1 เปนการศกษาสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตวท�มอยแลวเพ�อหาตวแปรในการ

ออกแบบโรงเรอนท�จะใชกบระบบน �ารอนและน �าเยน สวนท� 2 เปนการพฒนาระบบผลตน �ารอน

และน �าเยนโดยใชทอความรอน ตดต �งและทดสอบสมรรถนะกบโรงเรอนเล �ยงสตว ท�มการเดนระบบ

ทอน �าท�พ �นโรงเรอนเพ�อเพ�มประสทธภาพการถายเทความรอนและกระจายอณหภมภายใน

โรงเรอน

ซ

การวจยในสวนท� 1 ไดทดสอบกบโรงเรอนเล �ยงไกไขของเอกชนเปรยบเทยบกบโรงเรอน

เล �ยงไกของฟารมมหาวทยาลยแมโจ พบวาระบบทาความเยนแบบระเหยน �าสามารถควบคม

อณหภมอากาศภายในโรงเรอนอยในชวง 26.7-28.8 oC ความช �นสมพทธ 76.2-85.1 %โรงเรอน

ของเอกชนจะควบคมความช �นสมพทธของอากาศต�ากวาโรงเรอนของมหาวทยาลยประมาณ

8.9 % และมการส �นเปลองการใชพลงงานไฟฟาต�ากวา 50.6 % โรงเรอนมการตดต �งพ �นท�มาน

เปยกตอพ �นท�โรงเรอน 0.021-0.036 m2/m2 อตราการไหลอากาศจาเพาะตอพ �นท�โรงเรอน 28.3-

58.3 m3/h/m2 จากการทดสอบพบวามประสทธภาพการทาความเยน 85.1-87.3 % ผล

การศกษาในสวนท� 2 พบวาระบบผลตน �ารอนและน �าเยนโดยใชทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอน

ใช R22 เปนสารทางาน สามารถลดอณหภมน �าปรมาตรถงเกบ 1,000 ลตร จากอณหภม 30 oC

เหลอ 26 oC ภายใน 12 ช�วโมง (ชวงกลางคน) สามารถลดอณหภมน �าไดต�ากวาอณหภมน �าปกต

ประมาณ 2.6 oC และผลตน �ารอนไดในชวงอณหภม 48-52 oC ภายในชวงเวลา 8-10 ช�วโมง

(กลางวน)

ผลการทดสอบอตราการถายเทความรอนของมานเปยกพบวาเม�อลดอณหภมน �าเยนจาก

24.8 oC เหลอ 14.8 oC คาอตราการถายเทความรอนของมานเปยกจะเพ�มข �น 27.8 % ผลการ

ตดต �งระบบหมนเวยนน �าท�พ �นโรงเรอน พบวาระบบท�มการหมนเวยนน �าสามารถลดอณหภม

โรงเรอนไดต�ากวาโรงเรอนท�ไมมการหมนเวยนน �าและควบคมความช �นสมพทธไดต�ากวา ม

ประสทธภาพการทาความเยนสงกวา 8.6 % ซ�งความช �นสมพทธอากาศในโรงเรอนท�ต�ากวาจะม

ความเหมาะสมตอการเล �ยงสตวมากกวา และประสทธภาพโรงเรอนท�สงกวาทาใหสามารถลด

คาใชจายทางดานพลงงานไฟฟาของโรงเรอนลงได

Abstract

The main objective of this research was to study the performance of evaporative

cooling that used heating cooling water produced by solar energy which functioned to

produce heat during midday and coolness during midnight. This study was divided into

two parts: (1) study of the performance of existing animal houses in order to determine

the variables in designing animal houses utilizing heating cooling water; and (2) to

develop the production system for heating cooling water through heating pipes

constructed and tested for their performance in animal houses using ground water pipes

ฌ

to increase the efficiency of heat conveyance and distribution of temperature within the

animal house.

Experiment 1. This trial was conducted in private chicken laying houses in

comparison with poultry houses of Maejo University Farm. Results showed that

evaporative cooling was able to control the atmospheric temperature in animal houses at

26.7-28.8oC, relative humidity at 76.2-85.1%. Further results indicated that private animal

houses were less able to control the relative humidity than the animal houses in MJU

Farm at about 8.9% and had lower energy consumption at 50.6%. The animal houses

constructed wet screen per area at 0.021-0.036 m2/m2. Rate of expelled air per house

area was 28.3-58.3 m3/h/m2. In addition, it was found that the efficiency for cooling was

85.1-87.3%.

Experiment 2. Results indicated that production of heating cooling water

through heating pipes by using thermosiphon R22 as working substance, was able to

reduce the temperature of 1,000 liter water tank from 30oC to 26oC within a period of 12

hours (during midnight). It was able to reduce the water temperature from normal level at

about 2.6oC and produce hot water at 48-52oC within a period of 8-10 hours (midday).

Test results on the rate of heat conveyance of wet sheet showed that when the

temperature of cool water from 24.8oC to 14.8oC, the conveyance rate was increased at

27.8%. The installation of rotation system for ground water in the animal house showed

that the water rotation system was less able reduce the temperature of animal houses as

compared with animal houses having no such system and was also less able to control

the relative humidity. In addition, it has cooling efficiency of more than 8.6%, in which the

low relative humidity of air in the animal houses was more appropriate for raising animals

and the high efficiency of the animal houses was able to reduce the expenses on

electrical energy.

i






โดย

ณฐวฒ ดษฎ อตพงษ นนทพนธ ประภากร ธาราฉาย ชรตน ธารารกษ ทนงเกยรต เกยรตศรโรจน

ศนยวจยพลงงาน มหาวทยาลยแมโจ

ตาบลหนองหาร อาเภอสนทราย จงหวดเชยงใหม

--------------------------------------------------------------------

บทคดยอ

งานวจยน �วตถประสงคเพ�อศกษาสมรรถนะของระบบทาความเยนแบบระเหยท�ใชระบบ

น �ารอนและน �าเยนโดยใชระบบผลตน �ารอนและน �าเยนพลงงานแสงอาทตยโดยใชทอความรอน

โดยกลางวนระบบจะทาหนาท�ในการผลตน �ารอนและกลางคนจะผลตน �าเยน การวจยแบงออกเปน

2 สวน คอ สวนท� 1 เปนการศกษาสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตวท�มอยแลวเพ�อหาตวแปรในการ

ออกแบบโรงเรอนท�จะใชกบระบบน �ารอนและน �าเยน สวนท� 2 เปนการพฒนาระบบผลตน �ารอน

และน �าเยนโดยใชทอความรอน ตดต �งและทดสอบสมรรถนะกบโรงเรอนเล �ยงสตว ท�มการเดนระบบ

ทอน �าท�พ �นโรงเรอนเพ�อเพ�มประสทธภาพการถายเทความรอนและกระจายอณหภมภายใน


ii

การวจยในสวนท� 1 ไดทดสอบกบโรงเรอนเล �ยงไกไขของเอกชนเปรยบเทยบกบโรงเรอน

เล �ยงไกของฟารมมหาวทยาลยแมโจ พบวาระบบทาความเยนแบบระเหยน �าสามารถควบคม

อณหภมอากาศภายในโรงเรอนอยในชวง 26.7-28.8 oC ความช �นสมพทธ 76.2-85.1 %โรงเรอน

ของเอกชนจะควบคมความช �นสมพทธของอากาศต�ากวาโรงเรอนของมหาวทยาลยประมาณ 8.9

% และมการส �นเปลองการใชพลงงานไฟฟาต�ากวา 50.6 % โรงเรอนมการตดต �งพ �นท�มานเปยกตอ

พ �นท�โรงเรอน 0.021-0.036 m2/m2 อตราการไหลอากาศจาเพาะตอพ �นท�โรงเรอน 28.3-58.3

m3/h/m2 จากการทดสอบพบวามประสทธภาพการทาความเยน 85.1-87.3 % ผลการศกษาใน

สวนท� 2 พบวาระบบผลตน �ารอนและน �าเยนโดยใชทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอน ใช R22 เปน

สารทางาน สามารถลดอณหภมน �าปรมาตรถงเกบ 1,000 ลตร จากอณหภม 30 oC เหลอ 26 oC

ภายใน 12 ช�วโมง (ชวงกลางคน) สามารถลดอณหภมน �าไดต�ากวาอณหภมน �าปกตประมาณ

2.6 oC และผลตน �ารอนไดในชวงอณหภม 48-52 oC ภายในชวงเวลา 8-10 ช�วโมง (กลางวน)

ผลการทดสอบอตราการถายเทความรอนของมานเปยกพบวาเม�อลดอณหภมน �าเยนจาก

24.8 oC เหลอ 14.8 oC คาอตราการถายเทความรอนของมานเปยกจะเพ�มข �น 27.8 % ผลการ

ตดต �งระบบหมนเวยนน �าท�พ �นโรงเรอน พบวาระบบท�มการหมนเวยนน �าสามารถลดอณหภม

โรงเรอนไดต�ากวาโรงเรอนท�ไมมการหมนเวยนน �าและควบคมความช �นสมพทธไดต�ากวา ม

ประสทธภาพการทาความเยนสงกวา 8.6 % ซ�งความช �นสมพทธอากาศในโรงเรอนท�ต�ากวาจะม

ความเหมาะสมตอการเล �ยงสตวมากกวา และประสทธภาพโรงเรอนท�สงกวาทาใหสามารถลด

คาใชจายทางดานพลงงานไฟฟาของโรงเรอนลงได

Abstract

- 1 -

บทท� 1

บทนา

1.1 ความสาคญและท�มาของปญหา

โรงเรอนเล �ยงสตวระบบระเหยน �า หรอระบบปด (Evaporative cooling) เปนเทคโนโลยท�ม

การนามาใชสาหรบเล �ยงสตวในประเทศไทยอยางแพรหลาย ซ�งเทคโนโลยดงกลาวมอตราการ

ส �นเปลองพลงงานไฟฟาท�ใชในระบบดงอากาศในอตราท�สง โดยในโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปด 1

โรงตองใชพดลมดดอากาศถง 5-8 ตว โดย 3 ตวแรกเปดทางานตลอดเวลา ตวท� 4 จะเปดเม�อ

อณหภมถง 80 oF และตวท� 5 จะเปดเม�ออณหภมภายในโรงเรอนถง 82 oF (ประภากร, 2538) ใน

กรณท�ใชพดลม 8 ตวจะต �งอณหภมทางานของเทอรโมสตสดงน � 62 72 74 76 78 80 82 และ

84 oF ตามลาดบ สาหรบโรงเรอนปดสาหรบเล �ยงไกไขความจ 4,800 ตว จะส �นเปลองพลงงาน

ไฟฟาถง 2,719.72 หนวย/เดอน (ปยธดาและสชรา, 2542)

โรงเรอนเล �ยงสตวระบบปดตองสามารถควบคมคณสมบตอากาศใหเหมาะสมสาหรบการ

เล �ยงสตวตลอดเวลา สาหรบไกไขอณหภมท�เหมาะสมชวงการปลดไขจะอยในระหวาง 21-24 oC

และความช �นอยในชวง 60-80 % ความเรวลมเฉล�ยในโรงเรอนควรอยในชวง 0.76-1.27 m/s

(ประภากร, 2538) อณหภมท�สงหรอต�ากวาคาดงกลาวจะทาใหมผลกระทบตอการปลดไขของไก

ถาอณหภมท�ต�าเกนไปจะเกดปรากฏการณ Cooling effect และถาอณหภมท�สงเกนไปจะทาใหไก

เกดความเครยด สาหรบสตวประเภทอ�นๆ ท�เล �ยงโดยใชโรงเรอนระบบปดสภาพอากาศท�เหมาะสม

แสดงในตารางท� 1

- 2 -

ตารางท� 1.1 แสดงชวงอณหภมของอากาศท�สกรอยสบาย

ประเภทสกร อณหภมท�เหมาะสม (oC)

อณหภมวกฤตต�าสด (oC)

ลกสกรดดนม

สองสปดาหแรกหลงหยา (4.5-6.8 กก)

สปดาหท� 3 และ 4 (6.8-11.3 กก.)

สองสปดาหแรกของการขน (11.3-22.7 กก)

สปดาหท� 3 และ 4 ของการขน (22.7-27.2 กก)

สกรรน (22.7-68.0 กก)

แมพนธอมทอง

แมพนธเล �ยงลก

32-35

29-32

24-29

21-27

18-24

15.6-21

15.6-24

15.6-18

29

27

21

18

15.6

12

12

12

ท�มา: สพล (2544)

สาหรบประเทศไทยโดยเฉพาะภาคเหนออณหภมอากาศแวดลอมในชวงกลางคนจะต�า

และกลางวนจะสงโดยจะมความแตกตางกนในชวงกลางวนและกลางคน 10-15 oC ดงแสดงใน

ภาพท� 1.1 ดงน �นในชวงเวลากลางวนควรลดอณหภมอากาศภายในโรงเรอน แตในชวงกลางคน

อากาศเยนเกนไปโดยเฉพาะอยางย�งในชวงฤดหนาวไมเหมาะสมกบการเล �ยงสตวโดยเฉพาะกรณ

ท�เปนสตวออน หรอไกไขในชวงปลดไข

ดงน �นจะเหนวาการควบคมอณหภมใหอยในเง�อนไขท�เหมาะสมสาหรบการเล �ยงสตวเปน

ส�งท�จาเปนแตระบบการเล �ยงสตวดวยโรงเรอนปดดงกลาวมความส �นเปลองพลงงานไฟฟาสง

นอกจากน �นแลวบางชวงเวลายงไมสามารถท�จะควบคมสภาวะอากาศใหเหมะสมไดเชนใน

ชวงเวลากลางคนสาหรบโรงเรอนสตวออนท�ตองการอณหภมสงแตอากาศแวดลอมมอณหภมต�า

เปนตน

- 3 -

0

10

20

30

40

50

60

Jan F e b M a r A pr M a y Ju n Ju l A ug Se p O c t

เด อน

อณหภ

มอาก

าศแว

ดลอม

(C)

M e anM e an ma x.M e an min.

ภาพท� 1.1 อณหภมเฉล�ยท �งปของจงหวดเชยงใหม ป 2542

ท�มา : อตนยมวทยาภาคเหนอ

1.1.1 การเพ�มประสทธภาพระบบการความเยนแบบ Evaporative cooling ของ โรงเรอนเล �ยงสตว

แนวทางหน�งท�จะควบคมสภาวะอากาศภายในโรงเรอนเล �ยงสตวแบบปดให

เหมาะสมกบการเล �ยงสตว คอการลดอณหภมน �าสาหรบปอน Wetted media ของระบบ

Evaporative Cooling สาหรบชวงเวลากลางวนท�อณหภมอากาศแวดลอมสง และในชวงเวลา

กลางคนซ�งอากาศเยนมากๆ กใชการพนน �าอนอากาศกอนผาน Wetted media จะสามารถทาให

ควบคมสภาวะอากาศภายในโรงเรอนไดเหมาะสมย�งข �นสาหรบการเล �ยงสตวท �งชวงอณหภมสง

และอณหภมต�า ดงแสดงในภาพท� 1.2

- 4 -

ถงน�าเยน

น� าเยน

Wettedmedia

ป�มน�า

อากาศเยนลงเหมาะสมสาหรบการเล�ยงสตว

เวลากลางวน

- อตราการไหลอากาศลดลง- ใชพดลมนอยลง- ประหยดพลงงานไฟฟา

ก. กลางวน

ถงน�าอน

น�าอน

Wettedmedia

ป�มน�า

อากาศอนข�นเหมาะสมสาหรบการเล�ยงสตว

เวลากลางคน

อากาศอนข�น

ข. กลางคน

ภาพท� 1.2 ระบบการทาความเยนแบบ Evaporative cooling โดยปอนน �าเยน

ให Wetted mediaในเวลากลางวน และปอนน �ารอนในชวงกลางคน

1.1.2 การผลตน �ารอนรวมกบน �าเยนโดยใชตวรบรงสแบบทอความรอนสาหรบโรงเรอนเล �ยงสตว

แนวทางหน�งท�เปนไปไดในการผลตน �าเยนและน �ารอนสาหรบใชในโรงเรอนเล �ยง

สตวคอการผลตน �าเยนในเวลากลางคนและน �ารอนในเวลากลางวน โดยการใชตวรบรงส

แสงอาทตยแบบทอความรอนชนดเทอรโมไซฟอนเปนอปกรณดงความรอนในเวลากลางคนจากถง

!!! ขอดของการปอนน�าเยน

!!! ขอดของการปอนน�าอน

- 5 -

เกบน �ากอนปอนใหกบ wetted media ในเวลากลางวน และเปนตวอนน �ารอนในเวลากลางวน ซ�ง

ขอดของเทอรโมไซฟอนคอการทางานจะเกดข �นโดยไมจาเปนตองอาศยแหลงพลงงานจาก

ภายนอกในการดงความรอน ดงน �นจงประหยดพลงงาน ทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอนดง

แสดงในภาพท� 1.3 แบงไดเปน 3 สวนคอ สวนอวาปอเรเตอร (Evaporator ) อะเดยเบตก

(Adiabatic) และคอนเดนเซอร (Condenser) ภายในเทอรโมไซฟอนจะบรรจสารทางานท�ภายใน

จะมสภาพเปน 2 เฟส ตลอดเวลา เม�ออวาปอเรเตอรรบความรอนสารทางานภายในเทอรโมไซฟอน

กจะกลายเปนไอและลอยตามทอข �นดานบนซ�งตดกบดานคอนเดนเซอรซ�งสมผสกบอากาศซ�งม

อณหภมท�ต�ากวา เกดการแลกเปล�ยนความรอนระหวางอากาศและสารทางานทาใหสารทางาน

กลบเปนของเหลวอกคร �งหน�ง และจะไหลกบสดานอวาปอเรเตอรดวยแรงดงดดของโลก ซ�ง

ขบวนการดงกลาวจะเกดข �นโดยอตโนมตเม�ออณหภมดาน Condenser ต�ากวาดาน Evaporator

h e a t s in k

h e a t s o u r c e

l iq u id

v a p o u r

c o n d e n s e rs e c t io n

a d ia b a t ics e c t io n

E v a p o r a to rs e c t io n

ภาพท� 1.3 ลกษณะการทางานของทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอน

Cooling water tank

Heating water tank

Day as evaporator Night as condenser

Day as condenser

Night as evaporator

Thermosyphon solar collector

ภาพท�1.4 ตวรบรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอนสาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน

- 6 -

ภาพท� 1.4 แสดงแนวคดสาหรบตวรบรงสแสงอาทตยแบบทอความรอนสาหรบผลตน �า

รอนรวมกบน �าเยน ซ�งระบบจะประกอบดวยทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอน 2 ชดประกอบอย

ดวยกน ซ�งมขอดคอจะสามารถผลตไดท �งน �ารอนและน �าเยน ซ�งสวน Evaporator ของทอความรอน

ชดบนและ Condenser ของทอความรอนชดลางท�ประกอบรวมกนเปนตวรบรงสน �นจะทาใหพ �นท�

การถายเทความรอนของสวนดงกลาวเพ�มข �นในขณะทางาน ในเวลากลางคนทอความรอนชดลาง

จะทางานโดยตวรบรงสจะทาหนาท�เปนตว Condenser ระบายความรอนในถงน �าเยนท �งสอากาศ

ทาใหน �าในถงลางเยนลง ในชวงเวลากลางวนทอความรอนชดบนจะทางาน โดยตวรบรงสจะทา

หนาท�เปน Evaporator รบความรอนจากรงสแสงอาทตย โดย Condenser ของทอความรอนชด

บนจะอยในถงน �ารอน เม�อสารทางานภายในทอความรอนสวน Evaporator รบความรอนจากรงส

ดวงอาทตยกจะเดอดกลายเปนไอลอยตวข �นดานบนส Condenser และแลกเปล�ยนความรอนกบ

น �ากลายสภาพเปนของเหลว และน �าภายในถงน �าอนจะมอณหภมท�สงข �น ทอความรอนชดลางจะ

หยดทางานอตโนมตในเวลากลางวน (อณหภมน �าเยนต�ากวาอณหภมอากาศ) เชนเดยวกบทอ

ความรอนชดบนจะหยดทางานเชนกนในเวลากลางคน (อณหภมน �ารอนสงกวาอณหภมอากาศ)

ดงน �นจะเหนวาระบบดงกลาวสามารถผลตน �ารอนและน �าเยนไดโดยไมตองอาศยพลงงานภายนอก

ทาใหประหยดพลงงาน

1.1.3 การประหยดพลงงานโดยใช Coolness Recovery ของโรงเรอนเล �ยงสตว

ระบบ Evaporative cooling ของโรงเรอนเล �ยงสตว อากาศท�ระบายท �งโดยพดลม

น �น เปนอากาศท�มอณหภมต�า แตมความช �นสมพทธสง สาหรบโรงเรอนปดสาหรบเล �ยงไกไขของ

ฟารมมหาวทยาลยแมโจ พบวาอณหภมอากาศท �งอยในชวง 20-27 oC ซ�งมคาต�ากวาอากาศ

แวดลอมประมาณ 6-7 oC ในชวงเวลากลางวน ดงน �นจงมศกยภาพท�จะนามาลดอณหภมอากาศ

แวดลอมกอนปอนเขาส Wetted media แทนการปอนดวยอากาศแวดลอมซ�งจะทาใหประหยด

พลงงาน นอกจากน �นแลวยงสามารถจะลดอณหภมภายในโรงเรอนเล �ยงสตวลงไดอก อากาศท �ง

จากโรงเรอนเล �ยงสตวมความช �นสมพทธคอนขางสงในชวง 70-87 % และมกาซบางอยางผสมอย

ดวย ดงน �นจงไมเหมาะท�จะดงกลบมาใชโดยตรง จาเปนตองใชเคร�องแลกเปล�ยนความรอน

(Coolness recovery system) ชวยเพ�อไมใหมผลกระทบตอประสทธภาพการเล �ยงสตวในโรงเรอน

ปด

งานวจยน �มเปาหมายท�จะเพ�มประสทธภาพและประหยดพลงงานของการทา

ความเยนของระบบ Evaporative cooling ของโรงเรอนเล �ยงสตว โดยการผลตน �าเยนในเวลา

กลางคนและผลตน �ารอนในเวลากลางวนโดยใชตวรบรงสแสงอาทตยแบบทอความรอน และการ

- 7 -

ดงความเยนท �งกลบคนมาใชใหม (Coolness Recovery System) ตวรบรงสแบบทอความรอน

สามารถผลตน �ารอนรวมกบน �าเยนไดโดยไมจาเปนตองอาศยพลงงานภายนอกชวยและนาน �าเยน

ปอนผาน Wetted media ของระบบ Evaporative cooling ในเวลากลางวน ซ�งจะทาใหสามารถ

เพ�มประสทธภาพการทาความเยนโรงเรอนเล �ยงสตวในเวลากลาง วนได ในเวลากลางคนท�

อณหภมอากาศแวดลอมต�าๆ กใชน �าอนท�ผลตไดในเวลากลางวนสเปยรผานอากาศกอนเขา

Wetted media กจะสามารถทาใหเพ�มอณหภมอากาศภายในโรงเรอนเล �ยงสตวได โดยเฉพาะ

โรงเรอนสาหรบเล �ยงสตวออน สาหรบระบบดงความเยนท �งกลบคนมาใชรวมกบการปอนน �าเยน

เปนการลดการใชพลงงานไฟฟาของระบบพดลม การดงความเยนกลบมาใชใหมสามารถลด

จานวนจานวนพดลมลงได นอกจากน �นแลวยงประหยดพลงงานน �าท�ปอนใหกบ Wetted media

อกดวย ดงแสดงเปนแนวคดในภาพท� 1.5

ดงน �นจะเหนไดวาโรงเรอนเล �ยงสตวแบบปดโดยใชการทาความเยนแบบระเหย

โดยใชระบบน �ารอนและน �าเยนพลงงานแสงอาทตย จะเปนประโยชนกบเกษตรกรหรอประกอบการ

เล �ยงสตวท�จะสามารถลดตนทนทางดานพลงงานโรงเรอนเล �ยงสตวได และสามารถควบคมสภาพ

อากาศภายในโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปดใหมความเหมาะสมกบการเล �ยงสตวมากข �น จง

ศกษาวจยในเร�องน �

Cooling water

Heating water

Coolingwater tank

Heatingwater tank


Animal house

Wettedmedia

Heatingspace

Coolnessrecoverysystem

Ambientair

Coolingair

pump

pump

ภาพท� 1.5 แนวคดการทางานของโรงเรอนเล �ยงสตวแบบประหยดพลงงาน โดยใชระบบ

น �าเยน-น �ารอนและระบบดงความรอนท �งกลบคน

- 8 -

1.2 วตถประสงคของการวจย

1.2.1 เพ�อหาแนวทางในการประหยดพลงงานไฟฟาของโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปด

1.2.2 เพ�อหาแนวทางเพ�มสมรรถนะทางความเยนโรงเรอนสาหรบการเล �ยงสตวระบบปด

1.2.3 เพ�อพฒนาเทคโนโลยจากตางประเทศใหมความเหมาะสมกบการนามาใชงานใน

ประเทศไทย

1.3 ประโยชนท�จะไดรบ

1.3.1 ไดเทคโนโลยระบบทอความรอนตนแบบท�นามาใชในการผลตน �ารอนรวมกบน �า

เยนสาหรบโรงเรอนเล �ยงสตว ซ�งเปนระบบท�ประหยดพลงงานสามารถนาไป

ถายทอดเทคโนโลยสกลมเปาหมายได

1.3.2 ไดเทคโนโลยระบบเคร�องแลกเปล�ยนความรอนตนแบบสาหรบดงความเยน

กลบคนจากอากาศท �งของโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปด ซ�งสามารถนาไปประยกต

กบระบบดงความเยนกลบคนจากระบบอ�นๆ ได

1.3.3 สามารถสรางเทคโนโลยท�เหมาะสมกบประเทศไทยใชไดเองโดยไมตองพ�งพา

ตางประเทศ

1.3.4 เพ�อเพ�มศกยภาพการแขงขนทางการคาและเพ�มมลคาของสนคาเกษตรของ

ประเทศไทย

1.3.5 ประหยดการใชพลงงานในภาคเกษตรกรรมอยางเปนรปธรรม

1.4 เอกสารและงานวจยท�เก�ยวของ

1.4.1 งานวจยเก�ยวกบระบบการทาความเยนแบบ Evaporative Cooling โรงเรอนเล �ยงสตว

การทาความเยนโดยอาศยหลกการระเหยน �าโดยใช Wetted media จะตองใชน �าว�งผาน

Wetted media ดวยความเรวต�า ๆ และตองใชพดลมท�มขนาดใหญเพ�อใหอากาศผาน Wetted

media โดยพดลมมกจะตดต �งอยตรงกนขามกบ Wetted media ดงแสดงในรปท� 6 ซ�งจะสามารถ

ลดอณหภมของอากาศท�ผาน Wetted media อากาศท�ถกลดอณหภมแลวจะรบความรอนจาก

ภายในโรงเรอน อณหภมโรงเรอนท�ลดไดประมาณ 3-12 oC (Mastalerz, 1977) และพลงงาน

ความรอนจะถกดดในอตรา 1.88 kJ/cm3 ของน �าท�หายไป (Williams and Shumack, 1983)

- 9 -

ภาพท� 1.6 โรงเรอนเล �ยงสตวระบบ Evaporative cooling

การทาความเยนดวยระบบ Evaporative cooling สาหรบโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปดน �นม

ขอดหลายประการ ศรสวรรณ (2543) แสดงเปรยบเทยบคณประโยชนของการเล �ยงไกในโรงเรอน

ปดและโรงเรอนเปดแบบมาตรฐานดงแสดงในตารางท� 1.2 ซ�งจะพบวาการเล �ยงสตวในโรงเรอน

ปดจะสามารถประหยดตนทนในการเล �ยงดานโดยสรปการเล �ยงสตวในโรงเรอนปดจะมขอดคอ(ศร

สวรรณ ก(2543), ศรสวรรณ ข(2544), สาสไก (2542), ปยธดา และสชรา (2544), ประภากร

(2538))

เพ�มความจของการเล �ยงตอตารางเมตร

ลดการกนอาหาร

เพ�มรอบการเล �ยงตอป

ลดคายาในการรกษา

เปอรเซนตสตวตายลดลง

เพ�มปรมาณน �านมในสตวท�ใหนม

เพ�มปรมาณการปลดไขในไกไข

- 10 -

ตารางท� 1.2 เปรยบเทยบคณประโยชนการเล �ยงไกในโรงเรอนปดและโรงเรอนเปด

ลกษณะ โรงเรอนเปด โรงเรอน ปด ความแตกตาง หมายเหต

ความจ 7-8 ตว/ตร.ม 12-14 ตว/

ตร.ม

5 ตว

อณหภม อณหภมแวดลอม ต�ากวา 6-9 oC 7 oC

อาหารท�กน/ตว 3.95 กก. 3.62 กก. 0.33 กก. ท�น �าหนกไกออก 2 กก.

คายา/กก 0.80 บาท 0.40 บาท 0.40 บาท

เปอรเซนตไกตาย 4-6 % 2-4 % 2 %

จานวนวนเล �ยง 47 วน 40 วน 7 วน ท�น �าหนกไกออก 2 กก.

รอบการผลต 5.88 รอบ/ป 6.63 รอบ/ป 0.75 รอบ/ป

ปยธดา และสชรา (2542) ศกษาการกระจายอณหภม ความช �นสมพทธ ในโรงเรอนเล �ยง

สตวระบบปดและโรงเรอนเล �ยงสตวระบบเปด ของฟารมมหาวทยาลยแมโจ อณหภมและความช �น

สมพทธอากาศภายในโรงเรอนแสดงไดดงภาพท� 1.7 และภาพท� 1.8 ซ�งในโรงเรอนปดจะม

อณหภมสงสด 27.1 oC และต�าสด 20.5 oC สวนโรงเรอนเปดมคาอณหภมสงสดประมาณ 30.5 oC

และต�าสดประมาณ 19 oC (เปนการทดสอบในฤดหนาว) แตจากประภากร (2538) อณหภม

เหมาะสมในการปลดไขอยในชวง 21 oC –24 oC ดงน �นจะเหนวาในชวงกลางวนท�อากาศรอน

ถามการปอนน �าเยนเสรมเขาไปในระบบกจะสามารถลดอณหภมอากาศภายในโรงเรอนปดลงได

อก ซ�งกจะทาใหสามารถควบคมอณหภมใหใกลเคยงอณหภมท�เหมาะสมมากข �น สาหรบน �ารอนก

ใชปอนในชวงท�อากาศแวดลอมในชวงกลางคนอณหภมต�ามาก กจะสามารถควบคมสภาพอากาศ

ใหเหมาะสมย�งข �น

- 11 -

ภาพท�1.7 การเปรยบเทยบอณหภมภายในโรงเรอนเปดและโรงเรอนปด

ท�มา: ปยธดา และสชรา (2542)

ภาพท� 1.8 การเปรยบเทยบความช �นสมพทธภายในโรงเรอนเปดและโรงเรอนปด

ท�มา: ปยธดา และสชรา (2542)

Hellickson and Walker (1983) แนะนาการออกแบบระบบทาความเยนแบบ

Evaporative cooling อตราเรวลมผาน Wetted media ในกรณ Wetted media เปน

Corrugated cellulose หนา 6 น �วคอ1.75 m/s สาหรบในกรณอ�นๆ แสดงไดในตารางท� 1.3

นอกจากน �นยงแนะนาอตราการปอนน �าสาหรบ Wetted media ชนดเดยวกนคอ 10 L/min-m

ปรมาณน �าท�มากข �นจะไปลดพ �นท�สมผสของ Wetted media ดงน �นควรมการออกแบบท�เหมาะสม

สาหรบในกรณอ�นๆ Wetted media อ�นๆแสดงไดในตารางท� 1.4

- 12 -

ตารางท� 1.3 อตราเรวลมผาน Wetted media

ตารางท� 1.4 อตราการปอนน �า Wetted media และขนาดของถงเกบน �าท�เหมาะสม

Watt (1963) แนะนาขนาดของป�มน �าสาหรบระบบ Evaporative cooling ตองสามารถ

จายน �าได 7.5 เทาของปรมาณน �าท�ระเหย หรอ 2.4 L/min-m2 of Wetted media (Wiersma and

Benham, 1974)

จากการศกษาการทาความเยนแบบ Evaporative Cooling ของโรงเรอนเล �ยงสตวท�ผาน

มาการเพ�มประสทธภาพโดยใชหลกการของการผลตน �าเยนในเวลากลางคนและน �ารอนในเวลา

กลางวน โดยใชตวรบรงสแสงอาทตยแบบทอความรอน นาน �าเยนท�ผลตไดปอน Wetted

media ของทาความเยนแบบ Evaporative Cooling ของโรงเรอนเล �ยงสตวในเวลากลางวน และ

นาน �ารอนท�ผลตไดในเวลากลางวนใชในชวงท�อากาศแวดลอมมอณหภมต�ามาก ๆ หรอใชใน

โรงเรอนสตวออน ตลอดจนการประยกตการดงความเยนจากอากาศท �งของโรงเรอนเล �ยงสตวแบบ

ปดกลบคนโดยใชเคร�องแลกเปล�ยนความรอนแบบทอความรอน ยงไมมการศกษาในประเทศไทย

และจากงานวจยเบ �องตนระบบดงกลาวมศกยภาพท�จะนามาประยกตใชงานได

- 13 -

1.4.2 งานวจยเก�ยวกบระบบการดงความเยนท �งกลบคน

การดงความเยนท �งกลบคนสาหรบระบบอากาศกบอากาศน �น กรมพฒนาพลงงานทดแทน

และอนรกษพลงงาน (2545) แนะนาใหใชเคร�องแลกเปล�ยนความรอนแบบทอความรอน

(Thermosyphon Heat Exchanger) หรอเคร�องแลกเปล�ยนความรอนแบบแผน (Plate Heat

Exchanger)

การดงความเยนกลบคนในกระบวนการทาความเยนแบบระเหยน �าสาหรบโรงเรอนเล �ยง

สตวแบบปดน �น ในประเทศไทยยงไมพบรายงานการศกษา แตสามารถท�จะประยกตเคร�อง

แลกเปล�ยนความรอนสาหรบดงความรอนท �งกลบคนมาใชไดเชนกน ซ�งมรายงานการศกษาการดง

ความรอนท �งในระบบตางๆ พอสมควรเชน การดงความรอนท �งกลบคนจากแกสรอนท �งในระบบ

หมอไอน �า วจตร (2542) ไดศกษาเคร�องอนอากาศแบบทอความรอนสาหรบหมอไอน �าสาเรจรป

ขนาดกาลงผลตไอน �า 1 ตนช�วโมง จากการศกษาพบวามความเหมาะสมทางเศรษฐศาสตรโดยม

ผลตอบแทนภายใน (Internal Rate of Return, IRR) 27.89 % นอกจากน �นยงมการศกษาการดง

ความรอนท �งจากอากาศท�ผานการอบแหงกลบมาใชใหมโดยใชเคร�องแลกเปล�ยนความรอนแบบ

ทอความรอนเชนกนเชนการศกษาของ กรองวทย, สชน และอจฉราวรรณ (2542) และ พฤกษ ,

สราวธ และ อนรตน (2544) ซ�งจากการศกษาพบวาเคร�องแลกเปล�ยนความรอนแบบทอความรอน

มศกยภาพท�จะใชในระบบการดงความรอนท �งกลบคนเชนกน

สาหรบในงานวจยน �จะศกษาการดงความเยนจากอากาศท �งของโรงเรอนเล �ยงสตวระบบ

ปดโดยใชเคร�องแลกเปล�ยนความรอนแบบทอความรอนชนดเทอรโมไซฟอน ซ�งเปนเทคโนโลยท�ทม

งานวจยมความชานาญอยแลว

1.4.3 งานวจยเก�ยวกบระบบทอความรอน

Fukada et al. (1993) ประยกตใชเทอรโมไซฟอนในการดงความรอนจากดนเพ�อทาหอง

เยนสาหรบเกบรกษาผกสด โดยการทางานน �นจะใชเทอรโมไซฟอนดงความรอนจากดนในชวงฤด

หนาว ซ�งอากาศแวดลอมอณหภมต�ากวาดนมากทาใหดนโดยรอบหองเยนแขงตวและจะคาย

ความเยนใหหองเยนในชวงฤดรอน จากการวจยพบวาสามารถทาใหหองเยนคงอณหภมในฤดรอน

อยในชวง 3-4oC. ซ�งหลกการทางานของระบบแสดงในภาพท� 1.9 นอกจากน �นแลว Kiatsiriroat, et

a.l (1998) ไดศกษาการใชประโยชนจากความรอนท�สะสมในดนสาหรบทาน �าอนโดยใชทอความ

รอน โดยใชน �าเปนตวระบายความรอนท�คอนเดนเซอรของเทอรโมไซฟอน จากการวจยพบวา

- 14 -

สามารถเพ�มอณหภมน �าไดสงกวาอากาศแวดลอมถง 9oC ในฤดหนาว Lee, et al. (1993) ศกษา

การระบายความรอนสะสมท�เกดข �นในขณะบมคอนกรตโดยใชเทอรโมไซฟอน ซ�งพบวาสามรถใช

งานไดด Vasiliev.L.L, et al. (1993) ประยกตใชเทอรโมไซฟอนกบระบบระบายความรอนใน

อปกรณอเลคทรอนคส พบวาระบบดงกลาวสามารถควบคมอณหภมการใชงานอปกรณ

อเลคทรอนกสไดในระดบท�นาพอใจ ซ�งในการวจยใชแอมโมเนยเปนสารทางาน

ภาพท� 1.9 การดงความรอนจากดนโดยใชทอความรอนสาหรบทาหองเยนเกบผลผลตทาง

การเกษตร ท�มา : Fukada et al. (1993)

Dussadee (2002) ศกษาการดงความรอนสะสมเน�องจากการหายใจของขาวเปลอกโดย

ใชระบบทอความรอน ดงแสดงในภาพท� 10 โดยทดสอบท�มหาวทยาลยแมโจ จงหวดเชยงใหม

จากการศกษาพบวาระบบสามารถดงความรอนจากขาวเปลอกในไซโลไดเปนอยางดท�ขาวเปลอก

ระดบความช �น 26.9%wb ซ�งเปนขาวเปลอกท�เกบเก�ยวใหมเพ�อชะลอการอบแหงในฤดกาลเกบ

เก�ยวซ�งเคร�องอบขาวมไมเพยงพอ จากการวจยพบวาทอความรอนสามารถลดอณหภมขาวเปลอก

ความจ 1 ตน ไดถงเกอบ 30 oC กลาวคอระบบท�ไมตดต �งทอความรอนขาวเปลอกมอณหภมสงถง

65 oC เม�อตดต �งทอความรอนเขากบไซโลขาวเปลอกสามารถควบคมอณหภมขาวเปลอกอยท�

ระดบเพยง 37-38 oC

- 15 -

ภาพท� 1.10 การดงความรอนสะสมในขาวเปลอกโดยใชทอความรอน

ท�มา : Dussadee (2002)

พรพล และ สมภพ (2546) ออกแบบและทดสอบระบบทาน �าเยนโดยใชทอความรอนแบบ

เทอรโมไซฟอน สาหรบใชกบถง PE บรรจน �า 2,000 ลตร ทอความรอนท�ทดสอบดดแปลงมาจาก

คอรยเยนตดครบ ท �งหมดจานวน 4 แผง แผงละ 20 ทอจานวน 2 แผง และแผงละ 16 ทอจานวน 2

แผงโดยมพ �นท�ถายเทความรอนรวมประมาณ 4.8 ตารางเมตร ใชน �ายา R-134a เปนสารทางาน

โดยทาการตดต �งทอความรอนบนถง PE หมฉนวนดวยโฟมหนา 2 น �ว แลวฝงถงในดน จากการ

ทดสอบการทาความเยนน �าพบวาสามารถลดอณหภมน �าจาก 32 oC ถง 19 oC ภายในเวลา 110

ช�วโมง

การประยกตใชทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอนในผลตน �ารอนดวยพลงงานแสงอาทตย

ในประเทศไทยน �นไดมการศกษากนบางเชน การศกษาของ มรกต และ อวรทธ (2538) ซ�งสามารถ

ผลตน �ารอนไดอณหภมใกลเคยงกบการตวรบรงสแบบแผนเรยบท�วไป

ศรชย และคณะ (2526 ) ศกษาการวดอณหภมทองฟาและความเปนไปไดของการทา

ความเยนและการปรบอากาศโดย radiative cooling โดยการศกษาการสญเสยความรอนในเวลา

กลางคน จากการแผรงสแผนท�มลกษณะเหมอนกน 2 แผนขนาด 30.4 x 243.8 ตารางเซนตเมตร

ปอนน �ารอนเขาสแผงในอตราการไหลเทากบ 5 และ 10 มลลเมตรตอวนาท ท�อณหภมแวดลอม

22, 26 , และ 28 oC จากการศกษาพบวาอณหภมทองฟาข �นอยกบความช �นสมพทธอากาศ

แวดลอม โดยอณหภมทองฟาจะมคาต�าลงเลกนอยเม�อความช �นสมพทธอากาศต�าลงหรออณหภม

Paddy storage

ทอความรอน

- 16 -

อากาศแวดลอมต�าลง ท�อณหภมแวดลอม 22, 26, และ 28 OC อณหภมทองฟามคาประมาณ -

14 , 5, 25 oC ตามลาดบ สาหรบการสญเสยความรอนโดยการแผรงส พบวาข �นอยกบสภาพ

อากาศของทองฟากระจางหรอไม ท�เวลา 24.00 น ของวนท�ฟากระจาง และวนท�ทองฟามเมฆปก

คลมมคาการสญเสยความรอนสทองฟาประมาณ 184 W/m2 , 122 W/m2 ตามลาดบ จาก

การศกษาถงงานวจยท�ผานมามความเปนไปไดสงท�จะใชตวรบรงสแบบทอความรอนผลตน �ารอน

รวมกบน �าเยนและนาน �าเยนปอน Wetted media ของระบบทาความเยนแบบ Evaporative

cooling ของโรงเรอนเล �ยงสตวในเวลากลางวน และนาน �ารอนท�ผลตไดในเวลากลางวนสเปยรให

อากาศกอนปอนเขา Wetted media ในเวลากลางวนสาหรบโรงเรอนเล �ยงสตวออนท�ตองการ

สภาพอากาศรอน ซ�งระบบน �จะสามารถควบคมโรงเรอนเลยงสตวไดท �งสภาวะรอนและเยน ซ�งจะ

ทาใหโรงเรอนอยในสภาพวะท�เหมาะสมตอการเล �ยงสตวไดมากกวาระบบเดม

ดงน �นคณะผวจยเหนวาปญหาการส �นเปลองพลงงานไฟฟาสาหรบของโรงเรอนเล �ยงสตว

และการควบคมสภาวะอากาศโรงเรอนเล �ยงสตวใหอยในสภาวะท�เหมาะสาหรบการเล �ยงสตวใน

ประเทศไทยน �น เปนปญหาเรงดวนท�ควรจะมการศกษาและวจย ซ�งจะเปนการเพ�มศกยภาพการ

แขงขนของสนคาเกษตรของประเทศไทย รวมท �งเปนการประหยดพลงงานในภาคเกษตรกรรมท�

เปนรปธรรม

- 17 -

บทท� 2

หลกการและทฤษฎ

2.1 ระบบการทาความเยนแบบ Evaporative Cooling

การทาความเยนของ Evaporative cooling อาศยหลกการดงความรอนจากอากาศไป

ระเหยน �าทาใหอากาศเยนลง โดยปกตแลวจะใช วสดผวเปยก (Wetted media) ชวยในการเพ�ม

พ �นท�สมผสของน �ากบอากาศ ทาใหการระเหยของน �าเรวข �น โดยท�วไประบบ Evaporative cooling

จะแบงเปน 2 ชนดคอ direct evaporative cooling และ Indirect evaporative cooling ดงแสดง

ในภาพท� 2.1 และภาพท� 2.2

ภาพท� 2.1 ระบบทาความเยนแบบ direct evaporative cooling

- 18 -

ภาพท� 2.2 ระบบทาความเยนแบบ Indirect evaporative cooling

การทางานของระบบ Direct evaporating จากภาพท� 2.1 เม�ออากาศเคล�อนท�ผาน

Wetted media จากดานท� 1 (Dry side) ไปดานท� 2 (Wetted side) ทาใหน �าท�ผวของ Wetted

media ระเหยกลายเปนไอ โดยการดงความรอนจากอากาศ (Latent heat) ซ�งมอณหภมท�สงกวา

ดงน �นจงทาใหอากาศมอณหภมต�าลง แตในขณะเดยวกนกจะช �นข �น ดงแสดงในแผนภมอากาศช �น

(Psychometric) ในภาพท� 2.3

การทางานของระบบ Indirect evaporating จากภาพท� 2.3 เม�อ Primary air เคล�อนท�

ผานเคร�องแลกเปล�ยนความรอนซ�งภายในมระบบพนฝอยน �าและ Secondary air ไหลผาน น �า

ภายในทอเคร�องแลกเปล�ยนความรอนจะระเหยและ Secondary air จะเยนลงและจะไป

แลกเปล�ยนความรอนกบ Primary air (Sensible heat) ซ�งมอณหภมสงกวา ทาให Primary air

เยนลง ซ�งขอดของระบบ Indirect evaporative cooling กคอสามารถลดอณหภมอากาศโดยท�ไม

เปนการเพ�มความช �น ดงแสดงในแผนภมอากาศช �นในภาพท�2.3 เม�อเปรยบเทยบประสทธภาพของ

ระบบทาความเยนท �งสองระบบแลว ระบบ Direct evaporative cooling จะมประสทธภาพสงกวา

ระบบ Indirect evaporative cooling แตจะไดอากาศท�ความช �นสมพทธต�ากวาแบบ Direct

evaporative cooling ดงน �นจงมการนาเอาขอดของท �งสองระบบมารวมกนไดเปนระบบการทา

ความเยนแบบผสม Indirect/direct evaporative cooling ดงแสดงในภาพท� 2.4 โดยการใช

- 19 -

Indirect evaporative cooling มา Pre-cool อากาศกอนปอนเขาสระบบ Direct evaporative

cooling

ภาพท� 2.3 การทาความเยนแบบ Direct / indirect Evaporative cooling

บนแผนภมอากาศช �น

ภาพท� 2.4 ระบบทาความเยนแบบ Indirect/direct evaporative cooling

ระบบทาความเยนแบบ Direct evaporative cooling สมรรถนะหรอประสทธภาพของ

ระบบสามารถดไดดงแผนภมอากาศช �น โดยลากเสนในแผนภมอากาศช �นจากจดอากาศเขา

(อากาศภายนอก) ลากไปตามเสนเอนทาลปคงท� (Adiabatic) หรอตามเสนอณหภมกระเปาะเปยก

คงท�ไปจนถงจดความช �นสมพทธ 100 % จะหาประสทธภาพได 100 % แตในการใชงานจรง

อากาศท�ผาน Wetted media ความช �นสมพทธไมใช 100 % ดงน �นประสทธภาพของระบบ Direct

evaporative cooling คานวณไดจาก

- 20 -

100x

1wbT

1dbT

2dbT

1dbT

Eff

(2.1)

เม�อ Tdb1 และ Tdb2 คออณหภมกระเปาะแหงของอากาศกอนและหลงผาน

Wetted media , oC

Twb1 คออณหภมกระเปาะเปยกของอากาศ, oC

ตารางท� 2.1 แสดงสมรรถนะของระบบทาความเยนแบบ Evaporative cooling ท�

ประเทศตางๆ โดยคดท�ประสทธภาพ (Effectiveness) 65% และ 85% สาหรบระบบ indirect

Evaporative cooling และ Direct Evaporative cooling ตามลาดบ (Foster, 1996) จากตาราง

พบวาประสทธภาพของระบบทาความเยนแบบน �จะข �นอยกบความแตกตางของอณหภมกระเปาะ

แหงและกระเปาะเปยก ท�ความแตกตางของอณหภมกระเปาะเปยกและกระเปาะแหงของอากาศท�

ปอนมคาต�าจะใหประสทธภาพท�สงกวาท�มคาผลตางสง และท�อณหภมกระเปาะเปยกต�ากใหคา

ประสทธภาพท�สงเชนกน

ตารางท� 2.1 สมรรถนะของการทาความเยนแบบ Evaporative cooling

ท�มา: Foster (1996)

- 21 -

2.2 กรอบแนวความคดพฒนาระบบโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปดแบบประหยด

พลงงานไฟฟา

การทางานของระบบโรงเพาะเล �ยงสตวระบบปดแบบประสทธภาพสง ดงแสดงในภาพท� 2.5

น �น การทางานสามารถอธบายไดดงน � เม�อตดต �งระบบตวรบรงสแสงอาทตยแบบทอความรอน

ชนดเทอรโมไซฟอน 2 ชดกบถงเกบน �าเยนและถงเกบน �ารอนแลว ในเวลากลางคนท�อากาศม

อณหภมต�ากวาน �าภายในถงเกบน �าเยนทอความรอนชดท�ตอกบถงน �าเยนจะทางานโดยอตโนมต

โดยการดงความรอนไประบายท �งท�ตวรบรงสแสงอาทตยซ�งจะทาหนาท�เปน condenser ของทอ

ความรอนชดท� 1 ทาใหอณหภมน �าภายในถงน �าเยนลดลง โดยถงน �าเยนจาเปนตองหมฉนวนกน

ความรอนอยางด สาหรบในเวลากลางวนเม�ออากาศแวดลอมอณหภมสงกวาอณหภมน �าเยน

ภายในถงเกบ ระบบทอความรอนชดท� 1 จะหยดทางานอตโนมต

ในเวลากลางวนตวรบรงสแสงอาทตยจะทาหนาท�เปน evaporator ของทอความรอนชดท� 2 ซ�ง

ม condenser อยภายในถงเกบน �ารอนท�อยดานบน ดงน �นในเวลากลางวนน �าในถงน �ารอนจะม

อณหภมสงข �น และในทานองเดยวกนในเวลากลางคนเม�ออณหภมแผงรบรงสอณหภมต�ากวา

อณหภมน �าในถงน �ารอนทอความรอนชดท� 2 กจะไมทางานเชนกน ดงน �นดวยวธดงกลาวสามารถ

ผลตน �ารอนและน �าเยนสาหรบใชในโรงเรอนเล �ยงสตวได หลงจากน �นป�มน �าเยนไปจายใหกบ

Wetted media ของระบบ Evaporative cooling ซ�งตดต �งภายในโรงเรอนเล �ยงสตวแทนระบบเดม

ท�ปอนน �าปกต ซ�งจะทาใหโรงเรอนเล �ยงสตวอณหภมต�าลง ซ�งเปนท�ตองการของการเล �ยงสตวใน

โรงเรอนระบบปด และยงทาใหลดอตราการไหลอากาศผาน Wetted media ทาใหการใชกาลงของ

พดลมลดลง หรอจานวนพดลมลดลงน�นเอง สาหรบระบบน �ารอนกจะใชในโรงเรอนสตวออน

หรอในชวงฤดหนาวท�อากาศแวดลอมมอณหภมต�ามาก ๆ

โรงเรอนเล �ยงสตวในปจจบนไมมการตดต �งระบบดงความเยนท �งกลบคน ซ�งเม�อมการ

ตดต �งระบบน �ารอนและน �าเยนกบโรงเรอนเล �ยงสตวแลว อากาศท �งจะมอณหภมต�ากวาปกต ดงน �น

การใชระบบดงความเยนกลบคนจะชวยในการประหยดพลงงานลงไดอก ซ�งเปนการบรณาการ

ทางดานพลงงานของโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปดอยางครบวงจร

2.3 การประเมนสมรรถนะทอความรอนของระบบผลตน �าเยน และน �ารอน 2.3.1 สมรรถนะทอความรอนระบบผลตน �าเยน

สมรรถนะของเทอรโมไซฟอนสาหรบดงความรอนในระบบผลตน �าเยนสามารถประเมน

ไดจากความรอนท�ถายเทใหกบอากาศดานคอนเดนเซอรสามารถคานวณไดจาก

- 22 -

)iToT)(pCm(condQ (2.2)

เม�อ ( pCm ) คอความจความรอนของอากาศท�ไหลผาน, W/K และ To และ Tiคอ

อณหภมของอากาศออกและเขาจากสวนคอนเดนเซอรตามลาดบ นอกจากน �นยงสามารถ

คานวณหาอตราการระบายความรอนโดย

)aTcT(hAcondQ (2.3)

เม�อ h คอสมประสทธ�ในการถายเทความรอน, W/m2K และ A คอพ �นท�ผวคอนเดนเซอร

ท �งหมด, m2 คา Tc และ Ts คอ อณหภมเฉล�ยของผวทอคอนเดนเซอรและอากาศ C ตามลาดบ

ซ�งคา h ข �นอยกบลกษณะการถายเทความรอนวาเปนแบบธรรมชาตหรอแบบบงคบ

ประสทธภาพการของเทอรโมไซฟอนยงสามารถดไดจากการลดของอณหภมของน �า

ภายในถงเกบจากการวเคราะหในสภาวะไมสม�าเสมอ โดยวธ Lump capacity analysis โดยให

อณหภมน �าในถงสม�าเสมอท�วท �งถง เม�อถาสมมตใหเปนระบบอะเดยเบตกโดยใชสมดลพลงงานจะ

เขยนเปนสมการไดวา

)vTw(TeUAdt

wdTpwmC (2.4)

เม�อ m คอมวลของน �า, kg

Cpw คอความจความรอนของน �า, J/kgoC

Tw คออณหภมน �าในถงเกบ, oC

Tv คออณหภมสารทางาน, oC

Ae คอพ �นท�ของสวนอวาปอเรเตอร, m2

U คอสมประสทธ�การถายเทความรอนระหวางน �ากบสารทางาน, W/m2K

จากสมการท� (2.4) อณหภมน �าในถงเกบท�เปล�ยนตามชวงเวลาสามารถเขยนไดดงสมการ (2.5)

- 23 -

.)(t

vTwTeUApwmc

ttwT

ttwT

(2.5)

คาสมประสทธ�การถายเทความรอนระหวางน �าและสารทางานสามารถหาไดจากสมการท� (2.6)

,),,( avgvTavgwTeA

condQU

(2.6)

การแผรงสสทองฟา

กรณท� Condenser ทอความรอนอยกลางแจงการถายเทความรอนท� Condenser จะม

เทอมการแผรงสสทองฟา (Sky radiation) อกเทอมหน�ง ซ�งการแผรงสสทองฟาจะสามารถลด

อณหภมใหต�ากวาอณหภมกระเปาะเปยก (Wet bulk temperature) ได ดงแสดงในภาพท� 2.5 ซ�ง

การแผรงสสทองฟาสามารถคานวณไดดงน �

ภาพท� 2.5 อณหภมน �าเยนตามลกษณะการแลกเปล�ยนความรอน

)4sT4skyT(AradQ (2.7)

เม�อ คอ Emittance, คาสภาพการเปลงรงส

คอ คาคงท�สเตฟาน

A คอ พ �นทอความรอนสวน condenser, m2

Tsky คอ อณหภมทองฟา, K

Ts คอ อณหภมผว Condenser, K

-

- 24 -

คาอณหภมทองฟา Swimbank (1963) ไดแสดงความสมพนธของอณหภมทองฟา (Tsky)

และ อณหภมอากาศท�บรรยากาศ (Tair) ดงน �

2.10552.0 airsky TT (2.8)

นอกจากน �นแลว Whillier (1967) ไดแสดงความสมพนธของอณหภมทองฟาและอณหภม

อากาศท�บรรยากาศดงน �

6 airsky TT (2.9)

คาอณหภมทองฟาในสมการท� (2.8) เหมาะสมในชวงท�อากาศแวดลอมประมาณ 30 oC

สวนในสมการ (2.9) น �นเหมาะสมในชวงท�อากาศแวดลอมประมาณ 20oC หรอชวงฤดหนาว

2.3.2 สมรรถนะทอความรอนระบบผลตน �ารอนแสงอาทตย

ประสทธภาพของตวรบรงสแสงอาทตยแบบทอความรอนน �น จะข �นอยกบมมเอยง

ซ�งในตวรบรงสแบบแผนเรยบท�ว ๆ ไปน �นมมเอยงท�ใชจะเทากบมมละตจดของตาแหนงท�ต �ง เชนท�

กรงเทพประมาณ 14o หรอท�เชยงใหม 18o และปรมาณถงเกบน �ารอนท�เหมาะสมสาหรบประเทศ

ไทยน �นมคาในชวง 65-100 ลตร ตอตารางเมตร

ตวรบรงสแสงอาทตยแบบทอความรอนท�จะพฒนาจะใช Evaporator ของทอความ

รอนชดบน และ Condenser ของทอความรอนชดลาง เปนตวรบรงสและมครบเพ�มพ �นท�ในการ

แลกเปล�ยนความรอน ซ�งจะทาใหมพ �นท� มากกวาตวรบรงสแบบแผนเรยบธรรมดา ดงน �นจง

สามารถเพ�มขนาดถงเกบความรอนไดอก

ประสทธภาพเชงความรอนของระบบผลตน �ารอน ในกรณระบบปดประเมนไดจาก

,)(

ATG

ihiT

fhoTmCp

(2.10)

เม�อ m คอ มวลของน �า, kg

Cp คอความจความรอนจาเพาะ, kJ/kg-oC

Tho คออณหภมน �ารอนหลงการทางาน, oC

Thi คออณหภมน �ารอนกอนการทางาน, oC

A คอพ �นท�ตวรบแสง, m2

GT คอพลงงานแสงอาทตยในชวงเวลาทดสอบ, kJ/m2

- 25 -

2.3.3 สมรรถนะของเคร�องแลกเปล�ยนความรอนแบบอความรอน

สมรรถนะของเคร�องแลกเปล�ยนความรอนแบบทอความรอนชนดเทอรโมไซฟอน

สาหรบลดอณหภมน �า สามารถไดจากคาประสทธผล (Effectiveness: E ) ของเคร�องแลกเปล�ยน

ความรอน ซ�งจากภาพท� 2.6 สามารถคานวณไดดงน �

cihi

cicocc

hohihh

TTCpmQ

TTCpmQ

TTCpmQ

Q

QE

minmax

max

(2.11)

โดยท� Q อตราการถายเทความรอน (W)

T อณหภม (C)

Cp คาความจความรอนจาเพาะ (J/kg C)

Subscripts

h อากาศรอน

c อากาศเยน

i ดานเขา

o ดานออก

HeatExchanger

Tco

Tho

Tci, mc

Thi, mh

ภาพท� 2.6 กระบวนการแลกเปล�ยนความรอนท�เกดข �น

- 26 -

บทท� 3

อปกรณและวธการดาเนนการวจย

งานวจยน �เปนการศกษาเพ�อหาสมรรถนะระบบทาความเยนแบบระเหยน �าเม�อใชระบบดง

ความเยนกลบคนรวมกบน �ารอนและน �าเยนในโรงเรอนเล �ยงสตว ซ�งข �นตอนในการวจยมดงน �

3.1 วธการดาเนนการวจย

3.1.1 การตรวจวเคราะหการใชพลงงานของระบบทาความเยนแบบ Evaporative Cooling โรงเรอนเล �ยงสตว ศกษาตวแปรท�มผลตอประสทธภาพของะระบบ Evaporative Cooling ของโรงเรอน

เล �ยงสตว ประกอบไปดวย

อตราการไหลของน �า และอากาศ

อณหภมของน �ากอนและหลงผาน Wetted media

อณหภมอากาศกอนและหลงผาน Wetted media

ความช �นสมพทธอากาศกอนและหลงผาน wetted media

การกระจายของอณหภมภายในโรงเรอนเล �ยงสตว

การกระจายความช �นสมพทธอากาศภายในโรงเรอนสตว

การตรวจวดอตราการส �นเปลองพลงงานไฟฟาของโรงเรอนเล �ยงสตวท�

ระบบป�มน �าและพดลมถายเทอากาศ

3.1.2 การออกแบบและสรางตวรบรงสดวงอาทตยแบบทอความรอนสาหรบผลตน �า รอนรวมกบเยนสาหรบโรงเรอนเล �ยงสตว

การทดสอบสมรรถนะของระบบทอความรอนผลตน �ารวมรวมกบน �าเยน

ในหองปฏบตการ

อปกรณทดสอบสมรรถนะเทอรโมไซฟอน แสดงในภาพท� 3.1 ตวแปรท�จะศกษา

คอ

ชนดของสารทางานท�เหมาะสม

ลกษณะตวรบรงสดวงอาทตยแบบทอความรอน

อณหภมอากาศและอตราการไหลอากาศ

- 27 -

ทดสอบประสทธภาพตวรบรงสเม�อผลตน �ารอนและผลตน �าเยน

ถงน�าเยน

ถงน�ารอน

ระบบควบคมอณหภม

ทอความรอน

พดลม

ภาพท� 3.1 อปกรณสาหรบหาสมรรถนะของเทอรโมไซฟอนสาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน

การทดสอบสมรรถนะ Wetted Media Evaporative Cooling เม�อใชน �าเยน

อปกรณทดสอบสมรรถนะ Wetted media ดงแสดงในรปท� 3.2 และตวแปรท�จะ

ศกษา ไดแก

อตราการไหลของน �าเยน และน �าอน

อตราการไหลของอากาศ

อณหภมน �าเขาและออก Wetted media

อณหภมอากาศเขาและออก Wetted media

- 28 -

การวเคราะหขอมล จากขอมลท�ตรวจวด คานวณประสทธภาพของการระเหยน �า

ตาแหนงวดความช�นสมพทธ

ตาแหนงวดอณภมอากาศ

ตาแหนงวดอตราการไหลอากาศ

wettedmedia

Flowmeter

ตาแหนงวดอณหภมน�าเขา

ตาแหนงวดอณหภมน�าออก

ระบบควบคมอณหภมน�า

pump

ภาพท� 3.2 อปกรณทดสอบ Wetted media เม�อปอนน �าเยน และน �าอน

orifice plate

T

P

T

P

T

P

T

P

radiator

blower

flow mixer

T

P

temperature measurement

pressure measurement

s

heater

flow mixer

P T

ภาพท� 3.3 อปกรณทดสอบเคร�องแลกเปล�ยนความรอนสาหรบดงความเยนกลบคน

3.1.3 การเลอกสภาวะการทางานท�เหมาะสมของอทธพลของตวแปรตาง ๆ จากการ

ทดสอบสมรรถนของโรงเรอนจรง

3.1.4 พฒนาและปรบปรงระบบผลตน �ารอนและน �าเยนตนแบบสาหรบใชงานจรง โดยใชขอมลเบ �องตนจากข �นตอนท� 3.1.1 - 3.1.3

- 29 -

3.1.5 ตดต �งอปกรณระบบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน โดยใชทอความรอนชนดเทอร

โมไซฟอน และระบบดงความเยนกลบคนกลบโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปด

3.1.6 การทดสอบระบบประหยดพลงงาน

ทดสอบสมรรถนะของระบบทอความรอนผลตน �ารอนและน �าเยนเม�อใชงานใน

สภาวะจรง เปรยบเทยบอณหภมของโรงเรอนเล �ยงสตวกอนและหลงตดต �งระบบ

น �าเยน

ทดสอบสมรรถนะของระบบดงความเยนกลบคนในสภาวะจรง เปรยบเทยบ

อณหภมของโรงเรอนเล �ยงสตวกอนและหลงตดต �งระบบดงความเยนกลบคน

ทดสอบสมรรถนะของโรงเรอนท �งระบบเม�อตดต �งท �งระบบน �ารอนรวมกบน �าเยน

และระบบดงความเยนกลบคน

เปรยบเทยบอตราการส �นเปลองพลงงานไฟฟากอนและหลงระบบประหยด

พลงงานท �งหมด

3.1.7 สรปผลการศกษา และเขยนรายงาน เผยแพรผลงานทางดานวชาการ

3.2 อปกรณและเคร�องมอวด

3.2.1 ลกษณะของโรงเรอนเล �ยงสตวท�ใชในงานวจย

ในงานวจยน � ไดทาการศกษาการตรวจวเคราะหการใชพลงงาน (Energy Auditing) ของ

ระบบทาความเยนแบบ Evaporative Cooling สาหรบโรงเรอนเล �ยงสตว และทาการทดสอบ

สมรรถนะเคร�องแลกเปล�ยนความรอนสาหรบดงความเยนท �งกลบคน โดยไดทาการทดสอบ

โรงเรอนจานวน 3 แหงดงน �

โรงเรอนฟารมไกไขของบรษทรงเรองฟารม เลขท� 76 ตาบลแมแฝก

อาเภอสนทราย จงหวดเชยงใหม

โรงเรอนฟารมไกไข มหาวทยาลยแมโจ อาเภอสนทราย จงหวดเชยงใหม

โรงเรอนฟารมไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ อาเภอสนทราย จงหวด

เชยงใหม

- 30 -

โรงเรอนเล �ยงไกไข คณะผลตกรรมการเกษตร มหาวทยาลยแมโจ

โรงเรอนเล �ยงไกพนธ คณะผลตกรรมการเกษตร มหาวทยาลยแมโจ

ภาพท�3.4 โรงเรอนท�ใชทดสอบ

3.2.2 เคร�องมอวดสาหรบงานวจย

1. เทอรโมคปเปล

การวดอณหภมภายในโรงเรอน และตามตาแหนงตาง ๆ จะใชสายวดเทอรโมคปเปล

รวมกบเคร�องบนทกอณหภมอยางตอเน�อง ซ�งเทอรโมคปเปลท�ใชเปนชนด K ท�มความละเอยด

0.1°C

ภาพท� 3.5 เทอรโมคปเปลชนด K

- 31 -

2. เคร�องบนทกอณหภม (Data logger)

เคร�องบนทกอณหภมใชย�หอ Memmert รน DO 6057 ความละเอยด 1 oC

ภาพท� 3.6 เคร�องบนทกอณหภม Memmert รน DO 6057

3 เคร�องวดกระแสไฟฟา (Digital AC Clamp Meter)

ใชวดปรมาณกระแสไฟฟาของระบบป�มน �า และพดลมดดอากาศ

ภาพท� 3.7 เคร�องวดกระแสไฟฟาแบบคลองสาย

4 เคร�องวดความเรวลม

ใชสาหรบวดความเรวลมบรเวณหนามานเปยกและพดลมดดอากาศ ย�หอ Testo 425

ความละเอยด 0.1 เมตรตอวนาท

ภาพท� 3.8 เคร�องวดความเรวลม

- 32 -

บทท� 4

ผลการวจยและวจารณผล

การศกษางานวจยน �เปนการประเมนสรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตวท�มการตดต �งระบบทา

น �ารอนและน �าเยน โดยแบงการวจยออกเปน 3 สวน ดวยกนคอ

สวนท� 1 การประเมนสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตวแบบเดมท�ทาความเยนแบบระเหย

สวนท� 2 การพฒนาระบบตวรบรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอนสาหรบผลตน �ารอน

รวมกบน �าเยนสาหรบโรงเรอนเล �ยงสตว

สวนท� 3 การทดสอบโรงเรอนเล �ยงสตวท�ระบบตวรบรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอน

สาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยนสาหรบโรงเรอนเล �ยงสตว สวนท� 1 การประเมนสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตวแบบเดมท�ทาความเยนแบบระเหย

4.1 การประเมนสมรรถนะโรงเรอนเล �ยงสตวแบบเดมท�ทาความเยนแบบระเหย

4.1.1 คณลกษณะของโรงเรอนเล �ยงสตวท�ทดสอบ

การประเมนสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตวแบบเดมท�ทาความเยนแบบระเหย เพ�อใช

เปนขอมลเปรยบเทยบกบโรงเรอนเล �ยงสตวแบบใหมท�จะมการพฒนาดวยการตดต �งระบบทาน �า

รอนและน �าเยนน �น โครงการไดทาการตรวจวเคราะหสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงไกจานวน 3 แหง

ดงน �

โรงเรอนฟารมไกของบรษทรงเรองฟารม

เลขท� 76 ตาบลแมแฝก อาเภอสนทราย จงหวดเชยงใหม

โรงเรอนฟารมไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ


โรงเรอนฟารมไกไข มหาวทยาลยแมโจ


จากตารางท� 4.1 ในสวนของลกษณะโดยท�วไปของโรงเรอนพบวาโรงเรอนท �ง 3 แหง ม

ขนาดโรงเรอนเทากน แตพ �นท�มานเปยกของโรงเรอนแตละแหงไมเทากน การตดต �งมานเปยกม 2

แบบ คอ แบบตดต �งทายโรงเรอนและแบบดานขางโรงเรอน และจานวนสตวในแตละโรงเรอนม

- 33 -

จานวนไมเทากน ในสวนของอปกรณไฟฟาภายในโรงเรอนท �ง 3 แหง พบวามกาลงไฟฟาและ

จานวนใกลเคยงกน ยกเวนฟารมไกไข มหาวทยาลยแมโจ ท�มพดลมมากกวาโรงเรอนอ�นอย 1 ตว

ตารางท� 4.1 คณลกษณะของโรงเรอนเล �ยงสตว 3 แหงท�ใชประเมนสมรรถนะ

รายการ ฟารมไกไข

รงเรองฟารม

ฟารมไกไข


ฟารมไกพอแมพนธ


ขนาดโรงเรอน 50 x 10 m2 50 x 10 m2 50 x 10 m2

พดลม 4 ตว ,120 cm ,

1 hp/ตว

5 ตว , 120 cm ,

1 hp/ตว

4 ตว , 120 cm ,

1 hp/ตว

ป�มน �า 1 ตว , 1 hp 2 ตว,0.5 hp/ตว 2 ตว,0.5 hp/ตว

พ �นท�มานเปยก 1.8 x 10 m2 1.8 x 3.9 m2/ดาน 1.75 x 3 m2/ดาน

จานวนสตว 6,400 ตว 4,608 ตว 1,141 ตว

ชนดมานเปยก เย�อเซลลโลส เย�อเซลลโลส เย�อเซลลโลส

การตดต �งมานเปยก ทายโรงเรอน ดานขางโรงเรอน ดานขางโรงเรอน

4.1.2 ผลการทดสอบสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตว

กาลงการตดต �งพ �นท�มานเปยก

จากการศกษาพบวาโรงเรอนท�ทดสอบมการตดต �งพ �นท�มานเปยกตอพ �นท�

โรงเรอนประมาณ 0.021-0.036 m2/m2 โดยโรงเรอนของเอกชนจะมกาลงตดต �งสงท�สด ดงแสดง

ในตารางท� 4.2 ซ�งคาดงกลาวน �จะใชในการออกแบบโรงเรอนตนแบบตอไป

ปรมาณอากาศภายในโรงเรอน

จากการศกษาอตราการไหลอากาศภายในโรงเรอนตอพ �นท�ของโรงเรอพบวา

โรงเรอนไกไข รงเรองฟารม มความเรวอากาศแตละตวมคาเฉล�ยประมาณ

3.58 m/s หรอประเมนเปนอตราการไหลอากาศไดประมาณ 14,575.98 m3/h-ตว ซ�งขณะทดสอบ

พดลมทางาน 2 ตว คดเปนอตราการไหลอากาศรวมได 29,151.96 m3/h ซ�งคดเปนอตราการไหล

อากาศจาเพาะสงสดเทยบกบพ �นท�โรงเรอน 58.30 m3/h-m2

- 34 -

โรงเรอนไกไข มหาวทยาลยแมโจ มอตราการไหลอากาศประมาณ 7,082.50

m3/h-ตว ซ�งขณะทดสอบพดลมทางาน 2 ตว คดเปนอตราการไหลอากาศ 14,165 m3/h ซ�งคดเปน

อตราการไหลอากาศจาเพาะสงสดเทยบกบพ �นท�โรงเรอน 28.33 m3/h/m2

โรงเรอนไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ มอตราการไหลอากาศประมาณ

10,715 m3/h-ตว ซ�งขณะทดสอบพดลมทางาน 2 ตว คดเปนอตราการไหลอากาศ 21,430 m3/h

ซ�งคดเปนอตราการไหลอากาศจาเพาะสงสดเทยบกบพ �นท�โรงเรอน 42.86 m3/h-m2

เม�อเปรยบเทยบปรมาณการเล �ยงไกตอพ �นท�พบวา โรงเรอนเล �ยงไกของ

รงเรองฟารมจะมความหนาแนนสงกวาโรงเรอนเล �ยงไกไขของมหาวทยาลยประมาณ 28 %

ภาพท� 4.1 แสดงลกษณะการไหลของอากาศภายในโรงเรอนมหาวทยาลยแมโจ

อณหภมน �า

อณหภมน �าในบอพกกอนปอนผานมานเปยก และน �าท�ผานมานเปยก พบวาทกโรงเรอน

ในชวงทดสอบน �ามอณหภมอยชวง 24-25 oC และหลงผานมานเปยกจะมคาลดลงเลกนอย โดยน �า

ท�ผานมานเปยกจะวนกลบมาเกบท�บอพกน �าตามเดม ดงแสดงภาพท� 4.2

การกระจายตวอณหภมอากาศภายในโรงเรอน

จากการทดสอบในพบวาระบบทาความเยนแบบระเหยน �าของโรงเรอนเล �ยงสตวท �ง 3 โรง

สามารถควบคมอณหภมอากาศเฉล�ยภายในโรงเรอนอยในชวง 26.7 0C - 28.8 0C ดงแสดงใน

ภาพท� 4.3 โดยอณหภมอากาศแวดลอมในชวงทดสอบมคา 30.0-37.4 0C และมการกระจายตว

ของอณหภมอากาศภายในโรงเรอนในชวง 0.073-0.108 0C/m ซ�งการกระจายตวท�ต�าแสดงถง

ความสม�าเสมอของอากาศภายในโรงเรอนระหวางดานหนาและดานหลงพดลม ทาใหสตวอย

สบาย

- 35 -

ตารางท� 4.2 เปรยบเทยบผลการทดสอบโรงเรอนตางๆ

สถานท�ทดสอบ

อตราการ

ไหล

อากาศ

จาเพาะ

ตอพ �นท�


m3/h/m2

อณหภมของน �า

(มานเปยก) 0C อณหภม

อากาศ

แวดลอม

เฉล�ย 0C

อณหภมเฉล�ย

ภายในโรงเรอน 0C

การ

กระจายอณหภม

ภายใน

โรงเรอน 0C/m

ความช �น

สมพนธ

ภายใน


%

พ �นท�

มานเปยก

ตอพ �นท�


m2/m2

ประสทธ

ภาพ

มาน

เปยก

%

การใช พลงงาน

ไฟฟา kW-

h/day กอน

ผาน

หลง

ผาน ผลตาง หนา กลาง หลง เฉล�ย


รงเรองฟารม 58.30 24.3 23.3 1.0 37.4 26.3 28.4 31.7 28.5 0.108 76.2 0.036 87.3 29.54


มหาวทยาลยแมโจ 28.33 25.4 24.1 1.3 30.0 24.8 26.5 28.7 26.7 0.073 85.5 0.028 85.1 59.68

ฟารมไกพอแมพนธ

มหาวทยาลยแมโจ 42.86 24.6 24.5 0.1 34.2 25.7 26.6 28.9 27.1 0.106 85.1 0.021 86.1 52.82

- 36 -

21

212222

2323

2424

2525

26

9:00 9:40 10:20 11:00 11:40 12:20 13:00 13:40 14:20 15:00 15:40 16:20 17:00

เวลา(นาฬกา)

อณหภ

ม (0

C)

น �ากอนผานมานเปยก

น �าหลงผานมานเปยก

ก. โรงเรอนไกไข รงเรองฟารม

15171921232527293133

9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00


อณหภ

ม(0C

)

น �ากอนผานมนเปยกน �าหลงผานมานเปยก

ข.โรงเรอนไกไข มหาวทยาลยแมโจ

23.0

23.5

24.0

24.5

25.0

25.5

9:00 9:40 10:20 11:00 11:40 12:20 13:00 14:00 14:40 15:20 16:00 16:40


อณหภ

ม(0C

)

น �ากอนเขามานเปยก

น �าหลงผานมานเปยก

ค. โรงเรอนไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ

ภาพท� 4.2 อณหภมน �ากอนและหลงผานมานเปยกของโรงเรอน

- 37 -

0

5

10

15

20

25

30

35

40

9:00 9:40 10:20 11:00 11:40 12:20 13:00 13:40 14:20 15:00 15:40 16:20 17:00

เวลา

อณหภ

มอาก

าศ (0 C)

อณหภมอากาศกอนผานมานเปยกอณหภมอากาศหลงผานมานเปยกอณหภมเฉล�ยภายในโรงเรอน


05

10152025303540

9:00 9:40 10:20 11:00 11:40 12:20 13:00 13:40 14:20 15:00 15:40 16:20 17:00

เวลา

อณหภ

ม(0 C)

อณหภมกอนผานมานเปยกอณหภมหลงผานมานเปยกอณหภมเฉล�ยภายในโรงเรอน

ข. โรงเรอนไกไข มหาวทยาลยแมโจ

05

10152025303540

9:00 9:40 10:20 11:00 11:40 12:20 13:00 14:00 14:40 15:20 16:00 16:40


อณหภ

ม(0 C)

อณหภมอากาศกอนผานมานเปยก

อณหภมอากาศหลงผานมานเปยก

อณหภมเฉล�ยภายในโรงเรอน

ค. โรงเรอนไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ

ภาพท� 4.3 ความสมพนธระหวางอณหภมอากาศภายในโรงเรอน

- 38 -

โรงเรอนไกไข รงเรองฟารม เม�ออากาศแวดลอมผานมานเปยกทาใหอณหภมมคาลดลง

พบวาท�อณหภมแวดลอมสงสด 41 oC อณหภมภายในโรงเรอนเฉล�ยมคา 29.3oC สามารถลด

อณหภมลงไดประมาณ 12.8oC และอณหภมอากาศภายในโรงเรอน บรเวณทายโรงเรอนกบหนา

โรงเรอนมคาตางกนประมาณ 5.4 oC กรณพจารณาอณหภมเฉล�ยในชวงเวลากลางวน มานเปยก

สามารถลดอณหภมอากาศแวดลอมไดสงสดประมาณ 10.04 oC โดยอากาศภายในโรงเรอนเฉล�ย

จะอยในชวง 28.82oC สาหรบการกระจายอณหภมภายในโรงเรอนน �นอยในชวง 0.108 oC/m

โรงเรอนไกไข มหาวทยาลยแมโจ พบวาท�อณหภมแวดลอมสงสด 38.6 oC ณ เวลา

13:40-15:20 น. อณหภมภายในโรงเรอนเฉล�ยมคา 27.4 oC สามารถลดอณหภมลงไดประมาณ

8.25 oC และอณหภมอากาศภายในโรงเรอนบรเวณทายโรงเรอนกบหนาโรงเรอนมคาตางกน

ประมาณ 3.65 oC กรณพจารณาอณหภมเฉล�ยในชวงเวลากลางวน มานเปยกสามารถลดอณหภม

อากาศแวดลอมไดสงสดประมาณ 6.21oC โดยอากาศภายในโรงเรอนเฉล�ยจะอยในชวง 26.7oC

สาหรบการกระจายอณหภมภายในโรงเรอนน �นอยในชวง 0.073 oC/m

โรงเรอนไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ พบวาท�อณหภมแวดลอมสงสด38.1 oC ณ

เวลา 13:40 – 16:40 น. อณหภมภายในโรงเรอนเฉล�ยมคา 27.3oC สามารถลดอณหภมลงได

ประมาณ 8.27 oC และอณหภมอากาศภายในโรงเรอนบรเวณทายโรงเรอนกบหนาโรงเรอนมคา

ตางกนประมาณ 5.3oC กรณพจารณาอณหภมเฉล�ยในชวงเวลากลางวน มานเปยกสามารถลด

อณหภมอากาศแวดลอมไดสงสดประมาณ 6.4oC โดยอากาศภายในโรงเรอนเฉล�ยจะอยในชวง

27.07 oC สาหรบการกระจายอณหภมภายในโรงเรอนน �นอยในชวง 0.106 oC/m การเปรยบเทยบ

อณหภมภายในโรงเรอนแสดงในภาพท� 4.4

0

5

10

15

20

25

30

35

9:00 9:40 10:20 11:00 11:40 12:20 13:00 13:40 14:20 15:00 15:40 16:20 17:00


อณหภ

มอาก

าศภา

ยในโ

รงเร

อน (0 C)

รงเรองฟารม

ฟารมไกไข มหาวทยาลยแมโจ

ฟารมไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ

ภาพท� 4.4 การเปรยบเทยบอณหภมอากาศภายในโรงเรอนท�ทดสอบ

- 39 -

ความช �นสมพทธอากาศ

จากการทดสอบพบวาระบบทาความเยนแบบระเหยสามารถควบคมความช �นสมพทธ

อากาศหลงผานมานเปยกใดใกลเคยงกน โดยมคาเฉล�ยท� 76.2-85.1 % ดงแสดงในภาพท� 4.5

และจะมคาลดลงตามความยาวของโรงเรอนเนองจากอณหภมท�เพ�มข �นตามแนวยาวโรงเรอน

การทดสอบของโรงเรอนไกไข รงเรองฟารม พบวาปรมาณความช �นสมพทธอากาศ

แวดลอมมคาเฉล�ยอยท� 39.6 % หลงผานมานเปยกจะมคาเฉล�ยอยท� 82.9 % สาหรบคาความช �น

สมพทธเฉล�ยภายในโรงเรอนจะเฉล�ยอยท� 76.2 % ซ�งจะนอยกวาความช �นสมพทธอากาศหลงผาน

มานเปยก 6.7 % ท �งน �เน�องจากคาอณหภมอากาศท�เพ�มข �นภายในโรงเรอนจากการรบรงสดวง

อาทตย และปรมาณความรอนจากไกท�อยภายในโรงเรอนแสดงไดดงภาพท� 4.6

การทดสอบของโรงเรอนไกไข มหาวทยาลยแมโจ พบวาปรมาณความช �นสมพทธอากาศ

แวดลอมมคาเฉล�ยอยท� 59.1 % หลงผานมานเปยกจะมคาเฉล�ยอยท� 91.4 % สาหรบคาความช �น

สมพทธเฉล�ยภายในโรงเรอนจะเฉล�ยอยท� 85.5 %

การทดสอบของโรงเรอนไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ พบวาปรมาณความช �นสมพทธ

อากาศแวดลอมมคาเฉล�ยอยท� 47.14 % หลงผานมานเปยกจะมคาเฉล�ยอยท� 91.62 % สาหรบคา

ความช �นสมพทธเฉล�ยภายในโรงเรอนจะเฉล�ยอยท� 85.07 %

0

20

40

60

80

100

9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00เวลา

ความ

ช�นส

มพทธ

อากา

ศภาย

ใน

โรงเ

รอน(

%RH

)

รงเรองฟารมฟารมเล �ยงไกไข มหาวทยาลยแมโจฟารมไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ

ภาพท� 4.5 การเปรยบเทยบความช �นสมพทธอากาศภายในโรงเรอน

- 40 -

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

9:00 9:40 10:20 11:00 11:40 12:20 13:00 13:40 14:20 15:00 15:40 16:20 17:00เวลา

ความ

ช�นส

มพทธ

(RH%

)

ความช �นสมพทธอากาศภายในโรงเรอนเฉล�ยความช �นสมพทธอากาศแวดลอมความช �นสมพทธอากาศหลงผานมานเปยก


0

20

40

60

80

100

9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

เวลา

ความ

ช�นอ

ากาศ

สมพท

ธ(RH

%)

ความช �นสมพทธอากาศแวดลอมความช �นอากาศหลงผานหนามานความช �นสมพทธอากาศในโรงเรอนเฉล�ย

ข. โรงเรอนไกไข มหาวทยาลยแมโจ

0

20

40

60

80

100

9:00 9:40 10:20 11:00 11:40 12:20 13:00 14:00 14:40 15:20 16:00 16:40เวลา(นาฬกา)

ความ

ช�นส

มพทธ

(RH%

)

ความช �นสมพทธอากาศแวดลอมความช �นสมพทธอากาศหลงผานมานเปยกความช �นสมพทธอากาศเฉล�ยในโรงเรอน

ง. โรงเรอนไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ

ภาพท� 4.6 การเปรยบเทยบความช �นสมพทธของโรงเรอนไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ

- 41 -

ประสทธภาพของมานเปยก

จากการทดสอบพบวาโรงเรอนไกไข รงเรองฟารม มประสทธภาพของมานเปยกสงสด

เฉล�ยอยท�ประมาณ 87.3 % โรงเรอนไกไข และโรงเรอนไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ มาน

เปยกมประสทธภาพเฉล�ยอยท�ประมาณ 85.1 % และ 86.1 % ตามลาดบ

อตราการส �นเปลองพลงงานไฟฟา

จากการทดสอบพบวาระบบการทางานของพดลมและป�มน �าของโรงเรอนท�ทดสอบ

แยกการทางานออกเปน 2 ระบบ

1. ระบบการต �งอณหภมการทางานของพดลมและป�มน �าโดยจะต �งใหทางานตลอดเวลา

2 ตว พดลมตวท� 2 และ 3 จะเร�มทางานเม�ออณหภม 21.110C และ 25.560C สวน

ป� มน �าจะเ ร� มทางานท� 26.670C ตามลาดบ (โรง เ รอนเล �ยงไกพอแมพนธ

มหาวทยาลยแมโจ)

2. ระบบการต �งอณหภมการทางานของพดลมและป�มน �าโดยจะต �งใหทางานตลอดเวลา

2 ตว พดลมตวท� 2 3 และ 4 จะเร�มทางานเม�ออณหภม 21.110C 25.560C และ

26.670C สวนป� มน �าจะเร�มทางานท� 26.670C ตามลาดบ (โรงเรอนเล �ยงไกไข

มหาวทยาลยแมโจ)

โรงเรอนไกไข รงเรองฟารม จะใชความรสกของผ เล �ยงเปนเกณฑในการเปดปด พดลมจะ

ทางาน 2 ตว และจะหยดทางานเหลอ 1 ตวในเวลา 20:00 น. จากน �นจะทางานตอเน�องท�เวลา

8:00 น. คดเปนการทางานของพดลมเปนเวลา 24 ช�วโมง จานวน 1 ตว และเปนเวลา 12 ช�วโมง

จานวน 1 ตว โดยป�มน �าทางานประมาณ 3.6 ช�วโมง จานวน 1 ตว พบวามอตราการใชพลงงาน

ไฟฟารวมท �งส �น 29.54 kW-h/d หรอคดเปน 10,782 kW-h/y โดยคดคาพลงงานไฟฟาประมาณ

2.98 บาท/kW-h ดงน �นโรงเรอนไกไข รงเรองฟารม จะเสยคาใชจายดานพลงงานไฟฟาปละ

ประมาณ 32,130.4 บาท

โรงเรอนไกไข มหาวทยาลยแมโจ พบวามการใชพลงงานไฟฟารวมท �งส �น 59.68 kW-h/d

หรอคดเปน 21,783 kW-h/y คดเปนคาพลงงานไฟฟาประมาณ 2.98 บาท/kW-h ดงน �น จะเสย

คาใชจายดานพลงงานไฟฟาปละประมาณ 64,913.3 บาท

- 42 -

โรงเรอนไกพอแมพนธ มหาวทยาลยแมโจ พบวามการใชพลงงานไฟฟารวมท �งส �น 52.82

kW-h/d คดเปน 19,279 kW-h/y คดคาพลงงานไฟฟาประมาณ 2.98 บาท/kW-h ดงน �น จะเสย

คาใชจายดานพลงงานไฟฟาปละประมาณ 57,451.4 บาท

จากการศกษาโดยภาพรวมพบวา โรงเรอนเล �ยงสตวแบบระเหยน �าแบบเดมมอณหภม

อากาศภายในโรงเรอนเฉล�ย อยในชวง 27.1-28.5 oC (กลางวน) และมคาความช �นสมพนธ

อากาศ 76.2-85.1 % ระบบการควบคมแบบของมหาวทยาลยแมโจ จะสามารถควบคมให

อณหภมอากาศไดต�ากวาแบบของเอกชน แตในขณะเดยวกนพบวามการส �นเปลองพลงงานสงกวา

ของเอกชนถง 50.6 % และการต �งระบบแบบอตโนมตแบบของมหาวทยาลยทาใหความช �น

สมพนธอากาศภายในโรงเรอนสงกวาโรงเรอนของเอกชนประมาณ 9.3 % ซ�งอาจสงผลกระทบตอ

สตวเน�องจากความช �นสมพทธอากาศท�สงเกนไปได

สวนท� 2 การพฒนาและทดสอบสรรถนะของระบบทาความทอความรอนสาหรบผลตน �า

รอนและน �าเยน

4.2 การพฒนาระบบตวรบรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอนสาหรบผลตน �ารอนรวม กบน �าเยน

4.2.1 ลกษณะตวรบรงสดวงอาทตยแบบทอความรอน

ตวรบรงสดวงอาทตยแบบทอความรอนสาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน โดยระบบท�ใช

ในการทดสอบจะประกอบไปดวย ทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอน 2 ชด ซ�งมขอดคอสามารถผลต

น �ารอนและน �าเยน และในสวนของ Evaporator ของทอความรอนชดบนและ Condenser ของทอ

ความรอนชดลางท�ประกอบรวมกนเปนตวรบรงสน �นจะทาใหพ �นท�การถายเทความรอนของสวน

ดงกลาวเพ�มข �นในขณะทางาน

ในเวลากลางคนทอความรอนชดลางจะทางานโดยตวรบรงสจะทาหนาท� เปนตว

Condenser ระบายความรอนในถงน �าเยนท �งสอากาศ ทาใหน �าในถงลางเยนลง ในชวงเวลา

กลางวนทอความรอนชดบนจะทางาน โดยตวรบรงสจะทาหนาท�เปน Evaporator รบความรอน

จากรงสแสงอาทตยโดย Condenser ของทอความรอนชดบนจะอยในถงน �ารอน เม�อสารทางาน

ภายในทอความรอนสวน Evaporator รบความรอนจากรงสดวงอาทตยกจะทาใหสารทางานเดอด

กลายเปนไอลอยตวข �นสดานบนในสวนของ Condenser และแลกเปล�ยนความรอนกบน �ากลาย

สภาพเปนของเหลว และน �าภายในถงน �าอนจะมอณหภมสงข �น ทอความรอนชดลางจะหยดทางาน

- 43 -

อตโนมตในเวลากลางวน (อณหภมน �าเยนต�ากวาอณหภมอากาศ) เชนเดยวกบทอความรอนชดบน

จะหยดทางานเชนกน ในเวลากลางคน (อณหภมน �ารอนสงกวาอณหภมอากาศ) ดงน �นจะเหนวา

ระบบดงกลาวสามารถผลตน �ารอนและน �าเยนไดโดยไมตองอาศยพลงงานภายนอกทาใหประหยด

พลงงาน

Cooling water tank

Heating water tank

Day as evaporator Night as condenser

Day as condenser

Night as evaporator


ภาพท� 4.7 ตวรบรงสดวงอาทตยแบบทอความรอนสาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน

ตารางท� 4.3 คณลกษณะของตวรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอนสาหรบผลตน �ารอนรวม

กบน �าเยน

รายการ แผง Condenser แผง Evaporator

ขนาดแผง 1.15 x 2.15 m2 0.65 x 1.2 m2

พ �นท�แลกเปล�ยนความรอน 2.47 m2 0.78 m2

พ �นท�แผนครบ/ตารางน �ว 8 in2 8 in2

สารทางาน R22 R22

ปรมาณสารทางาน - % 50

4.2.2 ผลการทดสอบการตวรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอนสาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน

จากการทดสอบการผลตน �าเยนโดยใชตวรบรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอน ซ�ง

ในชวงท�ทดสอบเปนชวงฤดรอนท�อากาศแวดลอมมคาสงโดยมคาในชวง 24-38 oC ซ�งพบวาใน

ชวงเวลากลางคนระบบท�พฒนาสามารถอณหภมน �าท�มปรมาตร 1,000 ลตร จากอณหภม 30 oC

เหลอ 26 oC ภายใน 12 ช�วโมง โดยสามารถลดอณหภมไดต�ากวาน �าปกตท�ไมมการตดต �งทอ

- 44 -

ความรอนประมาณ 2.6 oC ซ�งแสดงวาระบบดงกลาวสามารถทางานได สาหรบการทดสอบการ

ผลตน �ารอนน �น จากการทดสอบพบวาสามารถผลตน �ารอนไดอณหภม 48-52 oC ภายในชวงเวลา

8-10 ช�วโมง (กลางวน)

20

2224

2628

30

32

34

3638

40

17:3

0:0 0

22:1

0 :00

0 2:5

0:0 0

07:3

0:00

12:1

0:00

1 6:5

0:0 0

2 1:3

0:0 0

02:1

0 :00

06:5

0:00

11:3

0:00

16:1

0:00

2 0:5

0:0 0

0 1:3

0:0 0

06:1

0 :00

10:5

0:00

1 5:3

0:0 0


อณหภ

ม(0C

)

น �าปกต อากาศ น �าเยน

ภาพท� 4.8 ผลการทดสอบการผลตน �าเยนโดยใชตวรบรงสแสงอาทตยแบบเทอรไมไซฟอน

4.2.3 การทดสอบสมรรถนะของการถายเทความรอนของมานเปยก (Wetted media)

การทดสอบสมรรถนะของการถายเทความรอนของมานเปยก โดยการนามานเปยก

ขนาด 40x40 เซนตเมตร ในอโมงคลมท�ออกแบบตามมาตรฐาน ANSI/ASHRAE ต �งอยท�การไฟฟา

ฝายผลตแมเมาะ จ.ลาปาง และขนาดของอปกรณทดสอบมรายละเอยดดงน �

- 45 -

ภาพท� 4.9 อปกรณและและการทางานของอโมงคลมท�ใชทดสอบ

จากการทดสอบอตราการสมรรถนะของการถายเทความรอนของมานเปยก พบวาอตรา

การถายเทความรอนข �นอยกบความแตกตางระหวางอณหภมของน �าเยนท�ปอนท�มานเปยกและ

อากาศแวดลอมท�ไหลผานมานเปยก จากการทดสอบโรงเรอนในสวนท� 1 ความเรวอากาศท�

เคล�อนท�ผานมานเปยกมคาในชวง 1.5-2 เมตร/วนาท ซ�งจะเหนวาอตราการถายเทความรอนของ

- 46 -

มานเปยกมคาประมาณ 500-2,000 วตต เม�อลดอณหภมน �าเยนจาก 24.8 oC เหลอ 14.8 oC ท�

อณหภมอากาศไหลผานมานเปยก 26 oC และความเรวลมอากาศ 2 m/s คาอตราการถายเท

ความรอนของมานเปยกจะเพ�มข �น (เพ�มจาก 543.3 เปน 752.5 วตต คดเปน 27.8 % และคา

สมประสทธ�การถายเทความรอนรวม(UA, W/K) จะมคาเพ�มข �นจาก 509.4 เปน 664.0 W/K

ดงน �นจงมความเปนไปไดสงเม�อลดอณหภมน �าเยนท�ปอนมานเปยกจะทาใหลดการใชพลงงาน

ไฟฟาสาหรบโรงเรอนได

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

v (m/s)

Q (W

)

Tai = 26 C, Twi = 24.8 C

Tai = 38 C, Twi = 24.8 C

Tai = 26 C, Twi = 14.8 C

ภาพท� 4.10 อตราการถายเทความรอนของมานเปยก (Wetted media)

4.2.4 การประเมนอตราการถายเทความรอนของทอความรอน

การประเมนการถายเทความรอนของทอความรอน จะใชการทดสอบในอโมงคลมเชน

เด�ยวกบการทดสอบมานเปยก ซ�งเปนการทดสอบตามมาตรฐาน ANSI/ASHRAE อปกรณทดสอบ

ทดสอบท�การไฟฟาฝายผลตแมเมาะ จ.ลาปาง

จากภาพท� 4.11 แสดงอตราการถายเทความรอนของทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอน

พบวาอตราการถายเทความรอนมคาเพ�มข �น เม�อความเรวของอากาศสงข �น แตอยางไรกตามพบวา

เม�ออณหภมของอากาศเยนเพ�มข �น อตราการถายเทความรอนจะลดลง ท �งน �เน�องมาจากการลดลง

ของผลตางของอณหภมระหวางอากาศรอนและอากาศเยนน�นเอง ภาพท� 4.12 แสดงคา

ประสทธผลของทอความรอน พบวาจะมคาลดลงเม�อมความเรวของอากาศเพ�มสงข �น และผลของ

อณหภมอากาศเยนเปนไปในทศทางเดยวกนกบคาอตราการถายเทความรอน ภาพท� 4.13 แสดง

คาสมประสทธ�การถายเทความรอนรวมพ �นท�ของทอความรอน ซ�งพบวามคาเพ�มสงข �นเม�อ

- 47 -

ความเรวของอากาศเพ�มข �น และในขณะเดยวกนคาสมประสทธ�ดงกลาวมคาลดลงเม�ออณหภม

ของอากาศเยนสงข �น

โดยท�วไปแลวคาสมประสทธ�การถายเทความรอนรวมพ �นท�จะข �นอยกบคาสมประสทธ�การ

ถายเทความรอนระหวางอากาศกบพ �นผวของทอครบ คาการนาความรอนของทอครบ และคา

สมประสทธ�การถายเทความรอนของการเดอดและการควบแนนของสารทางานภายในทอ

ภาพท� 4.11 อตราการถายเทความรอนของเคร�องแลกเปล�ยนความรอน

ภาพท� 4.12 ประสทธผลของเคร�องแลกเปล�ยนความรอน

- 48 -

ภาพท� 4.13 คาสมประสทธ�การถายเทความรอนรวมพ �นท�ของ

เคร�องแลกเปล�ยนความรอน

เน�องจากคาสมประสทธ�การถายเทความรอนของการเดอดและการควบแนนของสาร

ทางานภายในทอ และการนาความรอนของทอครบมคาสงมาก เม�อเทยบกบคาสมประสทธ�การ

ถายเทความรอนระหวางอากาศกบทอครบ ดงน �นสมรรถนะการถายเทความรอนของระบบจะ

ข �นอยกบคาสมประสทธ�การถายเทความรอนระหวางอากาศกบทอครบเปนหลก ซ�งในกรณของทอ

ความรอนท�วไป คาดงกลาว จะมคาสงข �นเม�อคาความเรวของอากาศเพ�มข �น และอทธพลของ

อณหภมจะสงผลตอคาสมประสทธ�การถายเทความรอนระหวางอากาศกบทอครบนอยมาก แต

จากการทดลองจะเหนผลของอณหภมอยางชดเจน ท �งน �เน�องจากวาผลตางของอณหภมอากาศท�

สวนควบแนนและสวนระเหย สงผลตอปรากฏการณการเดอดและการควบแนนของสารทางาน

ภายในทอ ซ�งถาหากความแตกตางดงกลาวมคามาก จะสงผลใหคาสมประสทธ�การถายเทความ

รอนภายในทอสงข �น น�นคอคาสมประสทธ�การถายเทความรอนรวมพ �นท�สงข �นตามไปดวย

สวนท� 3 การทดสอบโรงเรอนเล �ยงสตวระบบตวรบรงสแสงอาทตยแบบเทอรโมไซฟอน

สาหรบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยนสาหรบโรงเรอนเล �ยงสตว 4.3 การพฒนาโรงเรอนเล �ยงสตวท�ตดต �งระบบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยน

4.3.1 การพฒนาโรงเรอนเล �ยงสตว

จากขอมลท�ศกษาในข �นตอนท� 4.1-4.2 ไดทาการออกแบบและพฒนาโรงเรอนเล �ยงสตว

ตนแบบท�มการตดต �งระบบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยนโดยใชทอความรอนชนดเทอรโมไซฟอน โดย

ไดทาการสรางท�โรงเรอนฟารมสตวปก คณะผลตกรรมการเกษตร มหาวทยาลยแมโจ ซ�งม

- 49 -

เจาหนาท�สตวบาล และเจาหนาท�ประจาฟารมสตวปท�มความเช�ยวชาญในการเล �ยงสตวปก ซ�ง

ลกษณะโรงเรอนท�สรางแสดงไดดงตารางท� 4.4 โรงเรอนท�สรางใหมมลกษณะพเศษเพ�มเตมจาก

โรงเรอนท�วไปคอจะมระบบการเดนทอน �าสาหรบปอนน �ารอนหรอน �าเยนท�พ �นโรงเรอนซ�งจะทาให

สามารถกระจายความเยนภายในโรงเรอนไดดข �น และในเวลากลางคนหรอหนาหนาวสามารถ

ปอนน �ารอนท�พ �นโรงเรอนซ�งจะทาใหสตวอบอน มการเจรญเตบโตท�ดข �น

ตารางท� 4.4 คณลกษณะโรงเรอนเล �ยงสตวท�ทาตดต �งระบบผลตน �ารอนรวมกบน �าเยนโดยใชทอ

ความรอนชนดเทอรโมไซฟอน

รายการ หนวย

ขนาดโรงเรอน 3.5 x 9 m2

พดลม 1 ตว ,96 cm , 1 hp/ตว

ป�มน �า 1 ตว , 1 hp

พ �นท�มานเปยก 1.8 x 3 m2

ชนดมานเปยก เย�อเซลลโลส

การตดต �งมานเปยก ดานทายโรงเรอน

ภาพท� 4.14 ฟารมสตวปก คณะผลตกรรมการเกษตร มหาวทยาลยแมโจ

- 50 -

ภาพท� 4.15 โรงเรอนเล �ยงสตวแบบใหมท�มการตดต �งระบบผลตน �ารอนและน �าเยน

- 51 -

4.3.2 การตดต �งระบบผลตน �ารอนและน �าเยนใชทอความรอนชนดเทอรโมไซฟอน

ระบบผลตน �ารอนและน �าเยนชนดเทอรโมไซฟอนพลงงานแสงอาทตยท�นามาตดต �งกบ

โรงเรอนแบบใหม ในสวนของ Condenser มพ �นท�ถายเทความรอนความรอนขนาด 1.15 m. x

2.15 m. คดเปนพ �นท�ในถายเทความรอนความรอน 2.47 m2 โดยตวCondenserเปนลกษณะทอ

ความรอนแบบเทอรโมไซฟอน 2 ชด ซอนกนดานบนและดานลาง และ สวนของEvaporator ม

พ �นท�ของระบบทาความเยนทาความเยนขนาด 0.65 m. x 1.2 m. คดเปนพ �นท�ระบบทาความเยน

ทาความเยน 0.78 m2 ดงแสดงในภาพท� 4.16 ถงน �าเยนมขนาดความกวาง 0.7 m. ความยาว

1.3 m. ความสงของตวถงน �าเยนประมาณ1.10 m. และสามารถจน �าเยนไดประมาณ 1,110 ลตร

มการหมหนวนกนความรอนบรเวณผนงภายนอกของถงน �า

แผง Condenser แผง Evaporator

ภาพท� 4.16 ลกษณะแผง Condenser และ Evaporator

- 52 -

Coldwater

Hot water

Water pump

Valve

Valve

suction pump

Fan

Cooling padReturn line

Water ground tube

Temperature control box

Temp sensor

ภาพท� 4.17 การทางานของโรงเรอนเม�อตดต �งระบบน �ารอนและน �าเยน

การทางานของโรงเรอนเม�อตดต �งระบบน �ารอนและน �าเยนแบบเทอรโมไซฟอนพลงงาน

แสงอาทตย การทางานจะเร�มจากระบบควบคมอณหภมจะตรวจวดอณหภมอากาศภายใน

โรงเรอน วาสงกวาคาท�ต �งไวหรอไม ถาสงกวาจะส�งใหป�มน �าทางาน โดยท�พดลมจะเปดตลอดเวลา

เน�องจากตองระบายอากาศเสยท�เกดจากการหายใจและมลสตว อากาศ.แวดลอมจะถกดดจาก

พดลมแลกเปล�ยนความรอนกบน �าท�มานเปยก และแลกเปล�ยนความรอนกบทอน �าเยนท�พ �น ทาให

อากาศมอณหภมลดลงจนต�ากวาคาท�ต �งประมาณ 1 oC ระบบจะส�งใหป�มหยดทางาน และเร�ม

ตรวจเชคอณหภมอากาศใหม ซ�งเม�ออากาศภายในโรงเรอนเพ�มข �นเน�องจากการหายใจของสตว

หรอความรอนท�เกดจากมลสตว จนอณหภมภายในโรงเรอนสงกวาคาท�ต �งไวประมาณ 1 oC ป�มน �า

กจะทางานอกคร �งหน�ง ทาใหอณหภมโรงเรอนจะถกควบคมจากคาท�ตองการ 1 o C

- 53 -

4.4 การทดสอบสมรรถนะของโรงเรอนเล �ยงสตวเม�อตดต �งระบบผลตน �ารอนและน �าเยน

4.4.1 การเปรยบเทยบสมรรถนะของระบบระบบทาความเยนในโรงเรอนเล �ยงสตว โดยไมมและมระบบหมนเวยนน �าท�พ �นโรงเรอน

เน�องจากตองการเปรยบเทยบใหเหนวาระบบหมนเวยนน �าท�พ �นกบระบบท�มการหมนเวยน

น �าท�พ �น มผลตออณหภมภายในโรงเรอนอยางไร ในการทดสอบจงเปดใหป�มน �าทางานตลอดเวลา

และรวบคมน �าเยนท�ปอนเขาพ �นและมานเปยกท�ประมาณ 15-17 oC และความเรวลมท�ผานมาน

เปยกประมาณ 2 เมตรตอวนาท จากการทดสอบพบวา ระบบท�มการหมนเวยนน �าและไม

หมนเวยนน �าท�พ �นโรงเรอน สามารถควบคมอณหภมโรงเรอนท� 19.7 และ 20.1 oC ตามลาดบ แต

จะเหนไดชดเจนวาอตราการลดลงของอณหภมภายในโรงเรอนในชวง 4 ช�วโมงแรก ระบบท�มการ

หมนเวยนน �า จะสงกวาระบบไมหมนเวยนน �า ซ�งแสดงวาช�วโมงการทางานของพดลมจะนอยกวา

ระบบท�ไมมการหมนเวยนน �าท�พ �นโรงเรอน นอกจากน �นยงพบอกวาระบบหมนเวยนน �าจะมคา

ความช �นสมพนธอากาศเฉล�ยต�ากวาระบบท�ไมมการหมนเวยนน �าประมาณ 5.8 % ซ�งในโรงเรอน

เล �ยงสตวคาความช �นสมพทธอากาศภายในโรงเรอนท�นอยเกนไปจะไมมผลดตอสตว ซ�งแตกตาง

จากโรงเรอนปลกพชท�ตองการความช �นสมพทธอากาศสง ระบบหมนเวยนน �ามมประสทธภาพการ

ทาความเยนเฉล�ยสงกวาระบบท�ไมมการหมนเวยนน �าประมาณ 8.2% ซ�งแสดงวาระบบ

หมนเวยนน �าจะลดการใชพลงงานไฟฟาเน�องจากประสทธภาพของระบบท�สงข �นดวยน�นเอง

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

6:00

7:00

8:00

9:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

Time

Tem

pera

ture

(C)

Tw Th_without return Ta Th_with return

ภาพท� 4.18 การเปรยบเทยบอณหภมอากาศภายในโรงเรอนระบบไหลเวยนน �าท�พ �นโรงเรอน

- 54 -

4.4.2 การเปรยบเทยบสมรรถนะของระบบระบบทาความเยนในโรงเรอนเล �ยงสตวท�

ใชระบบน �ารอนจากแสงอาทตย

ระบบทาน �ารอนแสงอาทตยท�พฒนาสามารถผลตน �ารอนไดในชวง 45-50 oC ซ�งจากการ

ทดสอบการนามาใชกบโรงเรอนในชวงเวลากลางคนท�อากาศแวดลอมมคาต�า โดยต �งอณหภมการ

ทางานของป�มท�อณหภม 27 oC โดยโรงเรอนจะถกควบคมอยท�ประมาณ 27 1 o C และเปด

วาลวใหน �าไหลท� 100 ลตร/นาท พบวาระบบท�พฒนาสามารถควบคมอณหภมโรงเรอนเฉล�ยท�

27.3 o C และอณหภมสงสดภายในโรงเรอน 28.8 oC และต�าสดท� 26.2 oC ท �งน �เน�องจากระบบม

การสะสมความรอนภายในโครงสรางจงคายความรอนออกมาถงแมวาป�มน �าจะไมทางาน แต

อยางไรกตามระบบท�พฒนาสามารถใชในการควบคมอณหภมโรงเรอนเล �ยงสตวในฤดหนาวไดเปน

อยางด

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

Time

Tem

pera

ture

(C)

Ta Thouse Tset Twater

ภาพท� 4.19 อณหภมภายในโรงเรอนเล �ยงสตวเม�อใชระบบน �ารอนหมนเวยนพ �นโรงเรอน

- 55 -

บทท� 5

สรปผลการทดลอง

5.1 สรป

การสรางโรงเรอนเล �ยงสตวระบบปดท�สามารถควบคมอณหภมและความช �นสมพทธ ม

ความจาเปนมากในการเพ�มผลผลตของสตว นอกจากน �นแลวยงสามารถควบคมโรคระบาด

โดยเฉพาะไขหวดนกไดเปนอยางด

ในงานวจยน � ไดทาการศกษาและพฒนาระบบผลตน �ารอนและน �าเยนแสงอาทตยโดยใช

ทอความรอนแบบเทอรโมไซฟอน โดยใช R22 เปนสารทางาน โดยเตมสารทางานประมาณ 50 %

ของปรมาตรสวนระเหย และมการพฒนาโรงเรอนท�มระบบทอน �าสาหรบหมนวนน �ารอนและน �าเยน

ท�ผลตไดจากพลงงานแสงอาทตย โดยตดต �งทอน �าไวท�พ �นของโรงเรอน เสรมกบระบบมานเปยก

ผลของการศกษาจะแบงออกเปน 2 สวน คอ สวนท� 1 เปนการศกษาโรงเรอนเล �ยงสตวท�ม

การใชงานในปจจบน โดยใชโรงเรอนของเอกชนเปรยบเทยบกบโรงเรอนเล �ยงไกของฟารม

มหาวทยาลยแมโจ จากการศกษาพบวาโรงเรอนเล �ยงไกจะควบคมอณหภมในชวง 26.7-28.8 oC

ความช �นสมพทธ 76.2-85.1 % เปนท�นาสงเกตวาโรงเรอนของเอกชนจะควบคมความช �นสมพทธ

ของอากาศต�ากวาโรงเรอนของมหาวทยาลยประมาณ 8.9 % และมการส �นเปลองการใชพลงงาน

ไฟฟาต�ากวา 50.6 % มการตดต �งพ �นท�มานเปยกตอพ �นท�โรงเรอนในชวง 0.021-0.036 m2/m2 และ

ใชอตราการไหลอากาศจาเพาะตอพ �นท�โรงเรอนในชวง 28.3-58.3 m3/h/m2 และระบบทาความเยน

มประสทธภาพประมาณ 85.1-87.3 % สวนท� 2 จากผลการศกษาในสวนท� 1 นาไปพฒนาระบบ

ผลตน �ารอนและน �าเยนแสงอาทตยโดยใชทอความรอนและโรงเรอนท�มระบบหมนเวยนน �าท�พ �นเพ�อ

เพ�มประสทธภาพการทาความเยน จากการศกษาพบวาระบบผลตน �ารอนและน �าเยนโดยใชทอ

ความรอนแบบเทอรโมไซฟอน สามารถลดอณหภมน �า 1,000 ลตร จากอณหภม 30 oC เหลอ 26 oC ภายใน 12 ช�วโมง (ชวงกลางคน) และสามารถลดอณหภมน �าไดต�ากวาอณหภมน �าปกต

ประมาณ 2.6 oC สามารถผลตน �ารอนไดอณหภม 48-52 oC ภายในชวงเวลา 8-10 ช�วโมง

(กลางวน)

ผลการทดสอบอตราการถายเทความรอนของมานเปยกท�อณหมน �าเยนและอากาศ

แวดลอมคาตาง เม�อลดอณหภมน �าเยนจาก 24.8 oC เหลอ 14.8 oC ท�อณหภมอากาศไหลผาน

มานเปยก 26 oC และความเรวลมอากาศ 2 m/s คาอตราการถายเทความรอนของมานเปยกจะ

- 56 -

เพ�มข �น 27.8 % และคาสมประสทธ�การถายเทความรอนรวม(UA, W/K) จะมคาเพ�มข �นจาก 509.4

เปน 664.0 W/K ดงน �นจงมความเปนไปไดสงเม�อลดอณหภมน �าเยนท�ปอนมานเปยกจะทาให

สามารถลดการใชพลงงานไฟฟาสาหรบโรงเรอนได

ผลการตดต �งระบบหมนเวยนน �าท�พ �นโรงเรอนและใชระบบน �ารอนและน �าเยนท�พฒนากบ

โรงเรอนเล �ยงสตวระบบปด พบวาระบบดงกลาวสามารถใชงานไดเปนอยางด โดยระบบท�มการ

หมนเวยนน �าสามารถลดอณหภมโรงเรอนไดต�ากวาโรงเรอนท�ไมมการหมนเวยนน �าและควบคม

ความช �นสมพทธไดต�ากวาประมาณ 5.8 % และมประสทธภาพสงกวาประมาณ 8.6 % ซ�ง

ความช �นสมพทธอากาศท�ต�ากวาจะมความเหมาะสมกบการเล �ยงสตวมากกวา และประสทธภาพ

โรงเรอนท�สงกวาทาใหสามารถลดคาใชจายทางดานพลงงานไฟฟาของโรงเรอนลงในสดสวนท�

เทากนดวย

5.2 ขอเสนอแนะ

สาหรบแนวทางการศกษาตอควรมการพจารณาดงน �

1. มการศกษาการใชงานกบการเล �ยงสตวจรง เน�องจากในการเล �ยงสตวจรงจะมภาระ

ความรอนอกสวนหน�งจากการหายใจและความรอนท�เกดจากมลสตว อาจทาให

เง�อนไขการออกแบบเปล�ยนไป ได

2. หาแนวทางการใชวสดท�สามารถลดตนทนในการผลตน �ารอนและน �าเยน ซ �งใน

งานวจยน �ไมไดศกษาทางดานเศรษฐศาสตรเน�องจากตนแบบท�ผลตยงมราคาสง

3. มการพฒนาแบบจาลองทางคณตศาสตรเพ�อใชในการเปรยบเทยบกบคาจรงท�วดได

ซ�งในงานวจยไดมการศกษาตวแปรท�สาคญไดแกคาอตราการถายเทความรอนและ

สมประสทธ�การถายเทความรอนรวมของมานเปยก และของเคร�องแลกเปล�ยนความ

รอนท�ใชทาทอความรอนไวแลว

- 57 -

เอกสารอางอง

ประภากร ธาราฉาย (2538). โรงเรอนและอปกรณสตวปก. ภาควชาเทคโนโลยทางสตว.

คณะผลตกรรมการเกษตร มหาวทยาลยแมโจ เชยงใหม

ศรชย เทพา กฤษณพงศ กรตกร และทะนงเกยรต เกยรตศรโรจน (2526). การวดอณหภม

ทองฟาและความเปนไปไดของการทาความเยนและปรบอากาศโดย Radiative

Colling. การประชมวชาการคร �งท� 4 พลงงานออกแบบและการประยกต. สมาคมไทย

ญ�ป นดนแดง (ไทย-ญ�ป น) สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร. 13-16 มนาคม 2526.

หนา จ.87 – จ98

ปยธดา วไลจตต และสชรา ขยาย (2542). การศกษาโรงเรอนเล �ยงไกไขโดยใชระบบทาความ

เยนจากการระเหยน �า. ปรญญานพนธ วศวกรรมศาสตรบณฑต ภาควชาวศวกรรม

เกษตรและอาหาร. คณะวศวกรรมและอตสาหกรรมการเกษตร มหาวทยาลยแมโจ

ศรสวรรณ สมชย (2543). โรงเรอนปดควบคมโดยระบบระเหยไอน �าเยน. วารสารสตวบก. ปท�

8 ฉบบท� 90

ศรสวรรณ สมชย (2543). โรงเรอนปดควบคมโดยระบบระเหยไอน �าเยน. วารสารสตวบก. ปท�

8 ฉบบท� 89.

ศรสวรรณ สมชย (2543). โรงเรอนปดควบคมโดยระบบระเหยไอน �าเยน. วารสารสกรสานน.

ปท� 27 ฉบบท� 108.

ฑฆมพร เหลองบรณวตร และววฒน ชวนะนกล (2543). ระบบทาความเยนดวยการระเหยของ

น �าในโรงเรอนเล �ยงสกร. วารสารสกรสาสน ปท� 27 ฉบบท� 106.

สพล เล�องยศลอชากล (2544). การเล �ยงสกรในระบบควบคมสภาพแวดลอมตวสกร. วารสาร

สตวบก ปท� 8 ฉบบท� 93.

Dussadee, N. (2002). Design of Heat Pipe for Reduction of Heat Accumulation in a

Thermosyphon Paddy Bulk Storage, Ph.D. Dissertation, The Joint Graduate

School of Energy and Environment, King Mongkut's University of Technology

Thonburi.

Fukuda M., F. Tsuchiya., K.Ryokai., M. Mochizuki, and K.Mashiko. (1993). “Development

of an artificial permafrost storage using heat pipes”. Proceedings of 7th

International Heat Pipe Conference, Vol. 2, Begell House, U.S.A., pp.305-317.

- 58 -

Foster, R.E. (1996). Evaporative Air Conditioning Fundamentals: Environmental &

Economic Benefits Worldwide, Proceeding of the International Institute of

Refrigeration Conference, Denmark, pp.1.6-1.10.

Hellickson M.A and Walker J.N (1983). Ventilation of Agricultural Structures. ASAE

Kiatsiriroat T., N. Lakdee and T. Roongrojwattana., (1998). “Heat Extraction from ground

with heat pipes”. 12th Mechanical Engineering Seminar, Chulalongkorn

University, November, Bangkok, Thailand.

Lee Y. and C.Z. Wu., (1993). “Use of two-phase closed thermosyphon in concrete

curing process: comparison of analysis and experiment ”. Proceedings of 7th

International heat pipe conference, Vol. 2, Begell House, U.S.A., pp.319-325.

Mastalerz, J.W. (1977). EvaporativeCooling, P20-29. In : Mastalerz, J.W. The

Greenhouse Environment. United State of America : The Pennsylvania State

University.

Williams, G.S. and Shumack, R.L. (1983). Cooling Greenhouse. In: Williams, G.S.;

Shumack, R.L. , Greenhouse flowers and bedding plants for Agribusiness

studies. United State of American : The interstate Printer & Publishers, Inc.

Watt, JR. (1963). Evaporative Air Conditioning. The Industry Press.

Wiersma F. and S.Benham. (1974). Design Criteria for Evaporative Cooling. ASAE paper

NO. 74 – 4527, ASAE, St.Joseph, MI 4980.

Josef Tanny and Shabtai Cohen , (2002). Screenhouse Microclimate and ventilation an

Experimental

G.Desmaraisand C.Ratti,1998, Heattranfer Modelling of screenhoues ,McGill

University,Canada

Kiatsiriroat T. and N. Dussadee.,(2001). “Reduction of Heat Accumulated in

Thermosyphon-Paddy Bulk Storage”. Int. J. Ambient Energy, Vol.22, No.1,

pp.12-18.

- 59 -

Rossel H.W,1979, A New and economical screehouse for virus research in topical

areas, FAO. Plant Protect,Bull,pp.74-76

Simmons,J.D. and Lott ,B.D.,(1996). ‘Evaporative Cooling Performance Resulting From

Changes In Water Temperature” Applied Engineering in

Agriculture,Vol.12,No.4,pp.497-500

iv

อกษรยอและสญลกษณ

สญลกษณ ความหมาย หนวย

A รายไดเฉล�ยตอป บาท

pA พ �นท�หนาตดของโรงเรอน m2

paC ความจความรอนของอากาศภายในโรงเรอน kJ/kg K

wh เอนทาลปจาเพาะของไอน �าในอากาศโดยปกตใชคา hw ของไอ

LH ความรอนแฝงของอากาศ kJ/kg

th เอนทาลปของอากาศ (ช �น) KJ/kg

Lh เอนทาลปของไอน �า KJ/kg

sh เอนทาลปจาเพาะของอากาศแหง KJ/kg

i อตราดอกเบ �ย, เศษสวน

m มวลของอากาศ kg

aoutm

ปรมาตรอากาศท�ดดออกจากโรงเรอน m3/s

n อายการใชงานของอปกรณ ป

P เงนลงทน บาท

Q อตราไหลโดยปรมาตร cfm

Tdb1 อณหภมกระเปาะแหงของอากาศ 0C

Tdb2 กอนและหลงผาน Wetted media 0C

Twb1 อณหภมกระเปาะเปยกของอากาศ 0C

aT อณหภมของอากาศภายในโรงเรอน K

t เวลา วนาท

evapV ความเรวลมแผนระเหยน �า m/s

kV ความเรวเฉล�ยของอากาศท�ไหลผานชองทางไหล fpm

w อตราสวนความช �น kg/kg

aV ปรมาตรภายในโรงเรอน m 3

a ความหนาแนนของอากาศ kg/m 3

รายงานผลการวิจัย...

Documents