AHU system

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรับอากาศ คูมือผรู ับผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ (Air Conditioning System) ความสําคญั การปรับอากาศมีความสําคัญอยางย่ิงตอชีวิตประจําวัน โดยเฉพาะประเทศไทยท่ีตั้งอยูในเขตซึ่งมี ภูมิอากาศแบบรอนช้ืน ภายในอาคารจําเปนตองมีการปรับอากาศ เพื่อใหเจาหนาท่ีหรือบุคลากรสามารถทํางาน ไดอยางมีประสิทธิภาพ เปนที่ทราบกันดีวาการปรับอากาศโดยระบบปรับอากาศมีการใชพลังงานและคาใชจาย ดานพลังงานทีส่ งู ระบบปรับอากาศ ประกอบดวยเคร่ืองจักรและอุปกรณจํานวนมาก อุปกรณเหลาน้ีหลายสวนสามารถ ปรับปรุงเพื่อใหมีประสิทธิภาพสูงขึ้นซึ่งจะชวยใหประหยัดพลังงานและลดคาใชจายสืบเน่ืองของระบบปรับ อากาศลงได อน่ึง การใชงานระบบปรับอากาศอยางมีประสิทธิภาพก็เปนอีกแนวทางหน่ึงที่สามารถลดการใช พลงั งานลงไดอ ยางมีประสทิ ธิผล วัตถุประสงค วัตถุประสงคหลักของบทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ ตองการใหผูเขารับการอบรมมีความรูเบื้องตนและ ทราบแนวทางการอนรุ ักษพ ลงั งานในระบบปรบั อากาศโดยวตั ถปุ ระสงคย อยของบทน้มี ดี งั ตอไปน้ี 1. รจู กั อปุ กรณและหลกั การทํางาน ของระบบปรับอากาศ 2. ทราบปจจยั ท่มี ีผลตอ การทํางานของระบบปรับอากาศ 3. เขาใจวธิ ตี รวจวดั และประเมินประสิทธภิ าพพลงั งานของระบบปรับอากาศ 4. ทราบมาตรการปรบั ปรงุ ประสิทธภิ าพการใชพลังงานของระบบปรบั อากาศ 4-1

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คูม อื ผูร บั ผิดชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 4.1 บทนาํ การปรับอากาศเปนกระบวนการควบคุมสภาวะของอากาศเพื่อใหเปนไปตามความตองการ โดยท่ัวไป ปจจัยหรือพารามิเตอรของอากาศที่ตองควบคุมประกอบดวย อุณหภูมิ ความช้ืน ความสะอาด การกระจายลม และปริมาณลม การปรับอากาศมุงใหเกิดความรูสึกสบายตอผูอยูอาศัย อยางไรก็ตามในอุตสาหกรรม การปรับ อากาศอาจใชเพื่อควบคุมภาวะอากาศในกระบวนการผลติ สําหรับประเทศไทยซึ่งมีภูมิอากาศแบบรอนชื้น หนาท่ีหลักของระบบปรับอากาศ คือ การทําความเย็น หรอื การถายเทความรอนออกจากพน้ื ท่ดี วยวธิ กี ารดึงอากาศออกไปโดยตรง หรือดว ยการหมุนเวยี นอากาศภายใน หองผานคอยลเย็นโดยใชพัดลม นํ้ายาหรือสารทําความเย็นที่อยูในระบบปรับอากาศจะทําหนาท่ีเปนตัวกลางใน การขนถายความรอ นเพื่อออกไประบายท้ิงภายนอกผานคอยลรอ น โดยปกติไมวาจะเปนอาคารพาณิชยหรือโรงงานอุตสาหกรรม ระบบปรับอากาศมีการใชพลังงานท่ีสูง มาก การเพิ่มประสิทธิภาพการใชพลังงานของระบบปรับอากาศจึงสามารถประหยัดพลังงานและลดคาใชจาย โดยรวมไดเปน อยา งมาก 4.2 หลักการทาํ งานของระบบปรบั อากาศ สําหรับโรงงานและอาคารธุรกิจขนาดใหญ ระบบปรับอากาศท่ีนิยมติดตั้งและใชมักเปนระบบปรับ อากาศแบบรวมศูนย (Central Air-conditioning System) โดยเคร่ืองทําน้ําเย็น (Chiller) เปนแบบระบายความ รอ นดว ยน้าํ ซง่ึ มีประสิทธิภาพการทาํ งานสงู กวาแบบระบายความรอนดวยอากาศ (รปู ที่ 4.1) ดังแสดงในรูปท่ี 4.1 เครื่องทํานํ้าเย็นแบบอัดไอประกอบดวย คอมเพรสเซอร (Compressor) คอนเดนเซอร (Condenser) อีวาพอเรเตอร (Evaporator) และเอ็กแพนช่ันวาลว (Expansion Valve) โดยมีสารทํา ความเยน็ เชน R22 หรอื R134 a บรรจอุ ยภู ายในวงจรสารทาํ ความเย็น เม่ือปอนไฟฟาใหคอมเพรสเซอร คอมเพรสเซอรจะดูดไอสารทําความเย็นจากอีวาพอเรเตอรแลวอัด สง ไปทค่ี อนเดนเซอร ทอี่ ีวาพอเรเตอร สารทําความเย็นจะมคี วามดนั และอณุ หภมู ิต่ํา สารทําความเย็นจะดูดความ รอนจากนํ้าเย็นที่ไหลผานอีวาพอเรเตอรและระเหยกลายเปนไอ ในขณะเดียวกันที่คอนเดนเซอร สารทําความ เย็นจะมีความดันและอุณหภูมิสูง ความรอนจากสารทําความเย็นจะถายเทใหกับนํ้าหลอเย็นทําใหสารทําความ เย็นกลั่นตัวกลายเปนของเหลวที่ความดันสูง เม่ือสารทําความเย็นไหลผานเอ็กแพนช่ันวาลวความดันก็จะลดลง เทา กบั ความดนั ตาํ่ ที่ อวี าพอเรเตอร สารทาํ ความเยน็ กจ็ ะไหลครบ วฏั จักรสารทําความเย็น นํ้าหลอ เยน็ เม่ือไดร ับความรอนจากคอนเดนเซอรจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น เม่ือถูกเครื่องสูบนํ้าหลอเย็นสงไป ที่หอทําความเย็น (Cooling Tower) ก็จะถายเทความรอนใหกับอากาศโดยการระเหยน้ํา ทําใหน้ําที่เหลือเย็นลง แลว ไหลกลับไปรบั ความรอ นท่ีคอนเดนเซอรอีกทาํ ใหครบ วฏั จกั รนํ้าหลอ เย็น นํ้าเย็นเม่ือถายเทความรอนใหกับอีวาพอเรเตอรก็มีอุณหภูมิตํ่าลง เมื่อถูกเคร่ืองสูบน้ําเย็นสงไปท่ี เคร่ืองสงลมเย็น (Air Handling Unit) ก็จะถายเทความรอนใหกับอากาศทําใหน้ํารอนข้ึนแลวไหลกลับไปถายเท ความรอ นใหกบั อีวาพอเรเตอรอ ีกทําใหครบ วฏั จกั รนาํ้ เยน็ เคร่ืองสงลมเย็นจะดูดอากาศรอนจากหองปรับอากาศผานระบบทอลมไปถายเทความรอนใหกับน้ําเย็น ทาํ ใหอ ากาศมีอุณหภมู ิต่ําลงแลว สง กลบั ไปทีห่ อ งปรบั อากาศทําใหค รบ วฏั จักรลมเยน็ 4-2

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คมู อื ผรู บั ผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 รูปที่ 4.1 แผนภาพระบบปรบั อากาศ 4.3 อุปกรณห ลกั ในระบบปรบั อากาศ 4.3.1 เครือ่ งทาํ นํ้าเยน็ (Water Chiller) เคร่อื งทาํ น้ําเย็นแบบอดั ไอ ประกอบดวย คอมเพรสเซอร (Compressor) คอนเดนเซอร (Condenser) อีวา พอเรเตอร (Evaporator) และเอ็กแพนชั่นวาลว (Expansion Valve) มีสารทําความเย็น เชน R22 หรือ R134a บรรจอุ ยภู ายใน โดยทาํ หนาท่ีผลิตนา้ํ เย็นสงไปใหกับเคร่ืองสงลมเย็น เคร่ืองทํานํ้าเย็นใชคอมเพรสเซอรไดหลาย แบบ 4-3

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คูมอื ผรู บั ผิดชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 ก) เคร่ืองทํานา้ํ เย็นขนาดใหญประมาณ 500 ตันความเยน็ (Ton) นิยมใชคอมเพรสเซอรแบบเซ็นทริฟว เกลิ (Centrifugal) ซึง่ จะมีประสิทธิภาพสงู เชน 0.6 kW/Ton ข) เครื่องทําน้ําเย็นขนาดกลางประมาณ 300 ตันความเย็น จะใชคอมเพรสเซอรแบบสกรู (Screw) ซ่ึง จะมีประสิทธิภาพปานกลาง เชน 0.8 kW/Ton และ ค) เคร่ืองทํานํ้าเย็นขนาดเล็กประมาณ 100 ตันความเย็นจะใชคอมเพรสเซอรลูกสูบ (Piston) ซ่ึงจะมี ประสทิ ธิภาพต่าํ เชน 1.0 kW/Ton ก) เครอื่ งทาํ นาํ้ เย็นแบบเซ็นทริฟว เกลิ (Centrifugal) ข) เคร่ืองทาํ น้าํ เย็นแบบสกรู (Screw) ค) เครอ่ื งทาํ นํ้าเย็นแบบลูกสูบ (Piston) รปู ที่ 4.2 เครอ่ื งทาํ นํ้าเย็นแบบตางๆ ในระบบปรบั อากาศ 4.3.2 เคร่ืองสบู นาํ้ (Water Pump) เปน อุปกรณห ลกั ในการขบั เคลอ่ื นของเหลวซ่ึงในท่ีนค้ี ือนํา้ โดยการปอ นพลังงานเชิงกลเขาไป ทําใหนํ้าที่ ถูกขับมีความดันสูงข้ึน ความดันดังกลาวจะทําหนาท่ีเอาชนะแรงเสียดทานท่ีเกิดข้ึนจากทอ ขอตอ วาลว และ อุปกรณตางๆ เพื่อใหไดอัตราการไหลตามท่ีตองการ การขับเคล่ือนเคร่ืองสูบน้ํานั้นอาจจะใชแรงจากคนหรือจะ อาศัยมอเตอรไฟฟาซ่ึงจะเปล่ียนพลังงานไฟฟาใหเปนพลังงานกล ในระบบปรับอากาศนั้นเคร่ืองสูบนํ้าจะ สามารถพบไดในทัง้ ระบบนาํ้ เยน็ และระบบนํ้าระบายความรอ น (ระบบน้ําหลอเย็น) เคร่ืองสูบนํ้าจะสามารถแบง ไดเ ปน 2 แบบใหญๆ คอื 4-4

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรบั อากาศ คมู ือผูรับผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 ก) แบบ Positive Displacement เคร่ืองสูบนํ้าแบบน้ีจะอาศัยการกักน้ําในบริเวณท่ีมีปริมาตรจํากัด แลวอาศยั แรงดนั เพอ่ื ลดปรมิ าตรน้นั ลง สง ผลใหเ กิดการไหลขึ้น ตวั อยา งไดแก แบบลูกสูบ แบบโร ตารเี วน แบบไดอะแฟรม เคร่อื งสบู น้าํ ประเภทน้จี ะใหค วามดนั สูงและอตั ราการไหลตา่ํ ข) แบบ Rotodynamic เคร่ืองสูบนํ้าแบบนี้จะอาศัยหลักการเหวี่ยงของใบพัด เพื่อใหนํ้ามีความเร็ว เพ่มิ ขึน้ และพลังงานจลนท่ไี ดจ ะถูกเปลี่ยนใหอยใู นรปู ของความดันของน้ําที่เพิ่มข้ึน ซ่ึงจะสงผลให เกิดการไหลขึ้นเชนกัน ตัวอยาง ไดแก แบบหอยโขง ซ่ึงมีใชกันอยูอยางแพรหลายในที่อยูอาศัย อาคารพาณิชยแ ละโรงงานอุตสาหกรรม เคร่ืองสูบน้ําประเภทน้ีจะใหความดันตํ่าถึงปานกลาง และ อัตราการไหลสูง ก) เครอ่ื งสบู นาํ้ แบบโรตารเี วน Impeller Rotation Volute ข) เครื่องสบู น้าํ แบบหอยโขง รูปท่ี 4.3 เครอื่ งสบู น้ํา 4.3.3 หอทําความเยน็ (Cooling Tower) หอทําความเย็นเปนอุปกรณทางดานปลายทางของระบบนํ้าหลอเย็น ซ่ึงทําหนาท่ีลดอุณหภูมิของน้ําหลอเย็นสู บรรยากาศ ดงั นน้ั ปรมิ าณของน้ําหลอเย็นท่ีผานหอทําความเย็นจะมีปริมาณลดลง จากการระเหยและ Drift Loss จึงตองมีการเติมนํ้าจากแหลงนํ้าภายนอกเขาสูตัวหอทําความเย็นเพื่อรักษาปริมาณน้ําในระบบใหคงที่ หอทํา ความเย็นนั้นสามารถแบงตามลักษณะทิศทางการไหลระหวางอากาศและนํ้าจะสามารถแบงหอทําความเย็นได เปน 2 ชนิดคือ ก) แบบการไหลสวนทาง (Counter Flow) ข) แบบการไหลต้งั ฉาก (Cross Flow) 4-5

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คูมือผูร ับผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 ก) แบบการไหลสวนทาง (Counter Flow) ข) แบบการไหลตงั้ ฉาก (Cross Flow) รูปท่ี 4.4 หอทําความเย็นจาํ แนกตามการไหลของน้ําและอากาศ 4.3.4 เคร่อื งสงลมเยน็ (Air Handling Unit) เคร่ืองสงลมเย็นเปนอุปกรณทางดานปลายทางของระบบนํ้าเย็น ซ่ึงทําหนาท่ีแลกเปล่ียนความรอน ระหวางนํ้าเย็นท่ีมาจากเครื่องทํานํ้าเย็นกับอากาศสงผลใหอากาศที่ผานออกไปมีอุณหภูมิตํ่าลงและนําไปใชเพื่อ ปรับอากาศตอไป เครื่องสงลมเย็นเปนเครื่องชุดคอยลทําลมเย็นที่ประกอบดวย พัดลม คอยลทําความเย็น แดม เปอร และแผงกรองอากาศรวมอยูในตัวเครื่องเดียวกัน เครื่องสงลมเย็นขนาดใหญมักจะนิยมเรียกส้ัน ๆ วา AHU (Air Handling Unit) สําหรับเคร่ืองขนาดเล็ก จะเรียกวา FCU ( Fan Coil Unit) การติดตั้งเคร่ืองมักจะติดตั้งอยู ภายในอาคาร โดยถาเปนเครื่องขนาดเล็ก มักจะติดต้ังโดยการแขวนใตฝาเพดาน ยึดติดกับผนัง ต้ังพ้ืน หรือซอน ในฝาเพดาน สําหรับเครื่องขนาดใหญ มักจะจัดใหมีหองเครื่อง และนําเครื่องสงลมเย็นขนาดใหญมาต้ังภายใน หองนี้ หากมีการใชระบบทอลมในการสงลมเย็น ก็จะตอทอลมมาเขากับเครื่อง ทอลมที่ออกจากเครื่องเรียกวา ทอ ลมสง (Supply Air Duct) ทอ ลมทีน่ ําลมภายในหอ งกลบั มาทีเ่ ครื่อง เรยี กวา ทอ ลมกลบั (Return Air Duct ) 4-6

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู ือผรู ับผิดชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 (ก) FCU (Fan Coil Unit) (ข) AHU (Air Handling Unit) รูปท่ี 4.5 เครอื่ งทําน้าํ เยน็ แบบตา งๆ ในระบบปรบั อากาศ 4.4 วฏั จักรการทําความเยน็ แบบอัดไอ โดยสวนใหญ ระบบปรับอากาศจะใชหนวยทําความเย็น (Refrigeration Unit) ท่ีทํางานโดยอาศัย หลักการของวัฏจักรการทําความเย็นแบบอัดไอ (Vapor Compression Cycle) จากรูปท่ี 4.6 วัฏจักรการทําความ เยน็ แบบอัดไอประกอบดว ยอุปกรณพ ้นื ฐาน 4 ตวั ไดแก 1. อีวาโปเรเตอรหรือคอยลเย็น (Evaporator) ทําหนาที่ดึงความรอนจากอากาศ (หรือนํ้าในกรณีของ เครื่องทํานํ้าเย็น) ท่ีเคล่ือนผานคอยลเย็น โดยสารทําความเย็นซ่ึงไหลอยูภายในคอยลเย็นจะเปล่ียนสถานะจาก ของผสมระหวางของเหลวและไอที่ความดันตํ่า อุณหภูมิต่ํา ไปเปนไอรอนย่ิงยวดท่ีความดันและอุณหภูมิ ใกลเคียงกนั 2. คอมเพรสเซอร (Compressor) ทําหนาท่ีเพิ่มความดันและอุณหภูมิของสารทําความเย็น คอมเพรสเซอรจะอัดไอสารทําความเย็นซ่ึงมีความดันและอุณหภูมิตํ่าใหมีความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น เพื่อสง ตอไปยังคอนเดนเซอร คอมเพรสเซอรเปนอุปกรณท่ีทําใหสารทําความเย็นเกิดการไหลเวียนในระบบ และมี อุณหภูมสิ งู พอทจี่ ะระบายความรอนท้งิ สูสง่ิ แวดลอ ม 3. คอนเดนเซอรหรือคอยลรอน (Condenser) ทําหนาที่ระบายความรอนออกจากสารทําความเย็นที่มา จากคอมเพรสเซอร โดยสารทําความเย็นจะเปล่ียนสถานะจากไอท่ีความดันสูง อุณหภูมิสูง เปนของเหลวที่ความ ดันสูง อณุ หภูมสิ งู การระบายความรอนอาจใชว ิธรี ะบายความรอ นดวยอากาศหรอื นาํ้ ก็ได 4. วาลวลดความดัน (Expansion Valve) ทําหนาท่ีลดความดันของสารทําความเย็นที่มาจาก คอนเดนเซอร สารทําความเย็นจะเปล่ียนสถานะจากของเหลวความดันสูง อุณหภูมิสูง เปนของผสมระหวาง ของเหลวและไอท่คี วามดนั ตํ่า อณุ หภมู ติ าํ่ กอนไหลเขา สอู ีวาโปเรเตอรต อไป ไมวาจะเปนเคร่ืองปรับอากาศ ฮีตปม ตูเย็น ตูแช เคร่ืองทําน้ําแข็ง และอีกหลายอยาง จะมีหลักการ เดียวกนั หมด ดังแสดงในรปู ที่ 4.6 คือ อาศัยกฎธรรมชาติทาํ ใหสารเปลยี่ นแปลงสถานะ เชน ถา เปนของเหลวที่มี ความดันสูงอยู กท็ ําใหความดันลดลงถึงคา หน่ึง สารทาํ ความเย็นจะกลายเปนไอ วิธกี ารลดความดันก็ใหไหลผาน อุปกรณลดความดัน เชน ทอทองแดงขนาดเล็กเรียกวา หลอดรูเล็ก(Capillary tube) หรือวาลวลดความดัน (Expansion Valve) มวลท่ีกลายเปนไอสวนหนึ่ง เชน ในเครื่องปรับอากาศจะประมาณ 20-30% สารทําความเย็น จะตองเอาความรอนแฝงใสตัวเองจํานวนมาก ก็โดยการดูดจากมวลสวนที่ยังเปนของเหลวอยูประมาณ 70-80% 4-7

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คมู ือผูร บั ผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 ทําใหข องเหลวเย็นลงอยา งมาก (ไอก็เย็นตามไปดวย) ของเหลวท่ีเหลือซ่ึงเย็นน้ี คือ สวนที่ใชในการทําความเย็น โดยจะใหไหลเขาไปในเครื่องระเหย (Evaporator) หรือคอยลทําความเย็น ของเหลวที่เย็นนี้จะดูดความรอน จาํ นวน QL จากส่งิ ทตี่ องการทําใหเยน็ จนตัวเองกลายเปนไอไปหมด รปู ที่ 4.6 วัฏจักรการทําความเยน็ แบบอัดไอ โดยอาศัยกฎธรรมชาติ ในทางกลับกนั คอื ถา สารนั้นเปน ไออยู เมอื่ เพิม่ ความดันถงึ คาหนึ่ง สารทําความ เยน็ ตอ งกลายเปน ของเหลว การเพ่มิ ความดนั ก็โดยใชค อมเพรสเซอรอ ัด การอัด คอื การเพิ่มพลังงานใหก บั ไอ ไอ จะรอนข้ึนมาก จะยังเปลี่ยนเปนของเหลวไมได จึงตองปลอยไอรอนน้ีเขาไประบายความรอนออกทิ้งท่ี คอนเดนเซอร จนอุณหภูมิไอรอนลดลงถึงจุดจุดหนึ่ง ธรรมชาติจะบังคับใหเปล่ียนสถานะเปนของเหลว การ เปล่ียนสถานะจากไอเปน ของเหลวได จะตอ งคายความรอ นแฝงออกมามาก ซ่งึ ความรอนทั้งหมดทค่ี อนเดนเซอร นค้ี อื ที่ตองระบายท้งิ จํานวน QH ของเหลวความดันสูงก็จะไหลผา นอุปกรณลดความดนั อีกวนเวยี นเปน วัฏจกั ร จะเห็นวาระบบทําความเย็นเกิดขึ้นจากการเปล่ียนสถานะของสารทําความเย็น คือ ความดันสูงก็จะ กลายเปนของเหลวแมจะรอน (อุณหภูมิสูง) สําหรับความดันตํ่าก็จะกลายเปนไอไดแมจะเย็น (อุณหภูมิตํ่า) นั่น คือ ในวัฏจักรทําความเย็นจะมีสวนความดันตํ่าและสวนความดันสูง ซึ่งคอมเพรสเซอร คือ หัวใจในการดูดสาร ทําความเย็นจากความดันต่ําอัดใหเปนความดันสูง ซ่ึงเปนตัวสําคัญท่ีใชพลังงานสวนใหญ ถาตองการอัดมวล จํานวนเดียวกัน ความดันดานสูงยิ่งสูงก็จะใชพลังงานในการอัดยิ่งมาก หรือความดันดานตํ่าหรือความดันระเหย ยงิ่ ต่าํ ก็จะใชพ ลงั งานในการอดั ยิง่ มากเชน กนั 4.4.1 วฏั จักรการทําความเยน็ แบบอัดไอแบบอดุ มคติ วัฏจักรเครื่องทําความเย็นอุดมคติ เปนวัฏจักรที่เปนตนแบบของเคร่ืองทําความเย็นแบบอัดไอหรือ เครื่องปรับอากาศที่ใชกันอยูทุกวันนี้ วัฏจักรน้ีประกอบดวยกระบวนการยอนกลับไดภายในเกือบหมด ยกเวน เพียงกระบวนการเดียวท่ยี อนกลบั ไมไ ด คือ กระบวนการลดความดนั 4-8

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คมู ือผูรับผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 วฏั จักรนี้ประกอบดว ยกระบวนการตางๆ คือ 1-2 การอัดแบบยอนกลับไดโ ดยไมม ีการถายเทความรอนหรือกระบวนการไอเซนโทรปก 2-3 การถายเทความรอนในคอนเดนเซอร(หรือทําความรอนกรณีใชเปนฮีตปม) ไมมีความเสียด ทานภายในระบบ ความดันจงึ คงท่ี หรอื ยอนกลบั ไดภายใน (ภายนอกยอนกลับไมไ ด) 3-4 การลดความดันโดยไมมีการทํางาน จึงเปนกระบวนการยอนกลับไมได แตไมมีการถายเท ความรอน 4-1 การถายเทความรอน (ทําความเย็น) ในเคร่ืองระเหย ไมมีความเสียดทานภายในระบบ ความ ดนั จงึ คงท่ีหรือยอนกลบั ไดภายใน (ภายนอกยอ นกลบั ไมได) (ก) (ข) รปู ที่ 4.7 T-S และ P-h ไดอะแกรมของวฏั จักรเคร่ืองทําความเยน็ อดุ มคติ สมมุติทอท่ีตอระหวางอุปกรณหรือเครื่องท้ังหมดไมมีความเสียดทาน นั่นคือ ความดันคงท่ีขณะไหล ผา นทอ และสมมุตไิ มมกี ารถา ยเทความรอน จุดมุงหมายของวัฏจักรอุดมคตินี้เพ่ือใชในการวิเคราะหประสิทธิภาพ เมื่อมีการเปล่ียนแปลงภาวะ ตางๆในวัฏจักร หรือการเปล่ียนชนิดสารทําความเย็น และเปนการบอกถึงขอบเขตของประสิทธิภาพของเคร่ือง ทําความเย็นจริงท่ีใชกนั อยู จากวัฏจักรทางอุณหพลวัต รูปที่ 4.7 (ข) จะเห็นไดวามีตัวแปรท่ีสําคัญ 2 ตัวเทานั้น คือ PC และ PE สวน อีก 2 ตัวน้นั ซง่ึ ตางก็ขน้ึ กับมนั ซึ่งมีชอ่ื เรยี กอื่น ๆ ดงั ตอ ไปนี้ PC - ความดันดา นสูงหรือความดันในคอนเดนเซอร (High/Discharge/Head/ Condensing Pressure) PE - ความดนั ดานต่ําหรอื ความดนั ในเครือ่ งระเหย (Low/Suction/Back/ Evaporating Pressure) TC - อุณหภูมิอ่ิมตัวดานความดันสูง (Condensing Temperature or Saturated Discharge Temperature) คืออณุ หภูมอิ ม่ิ ตัว (Saturated Temperature) ทต่ี รงกบั ความดนั ดา นสูง (PC) TE - อุณหภูมิอ่ิมตัวดานความดันตํ่าหรือดานดูด (Evaporating Temperature or Saturated Suction Temperature) คอื อณุ หภูมิอ่ิมตวั ทต่ี รงกบั ความดนั ดา นต่ํา (PE) 4-9

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรับอากาศ คมู อื ผรู บั ผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 ตามท่ีกลาวมาแลววา ในทางปฏิบัติจะสะดวกกวาถากลาวถึง TC และ TE แทนการกลาวถึง PC และ PE ดังนั้น ตารางไอรอนย่ิงยวดหรือไอซูเปอรฮีทบางตาราง จึงนําดวยคาอุณหภูมิอ่ิมตัวแทนความดัน โดยความดัน พมิ พไ วใ นวงเลบ็ เราสามารถคํานวณสมรรถนะการทําความเย็นของวัฏจักรความเย็นแบบอัดไอโดยใชกฎขอที่หน่ึงของ เธอรโ มไดนามิกส โดยสมมุติใหมีสารทําความเย็นไหลผาน 1 หนวยมวล เชน 1 kg (กก.) ถาตองการพลังงานตอ หนว ยเวลา (kJ/s = kW) กเ็ อาอตั ราไหลของมวลคณู กบั พลงั งานตอ หนวยมวลนน้ั จากรูปท่ี 4.7 qL = h1 – h4 และท่ีอุปกรณล ดความดัน h4 = h3 qL = h1 – h3 ถา m = อัตราไหลของมวล QL = m qL = m (h1 – h3) ขนาดกําลงั ของมอเตอรท ฉ่ี ดุ คอมเพรสเซอร wC = h1 – h2 wC =m wC =m (h1 – h2) ความรอ นทต่ี อ งระบายท้งิ ทีค่ อนเดนเซอร qH = h3 – h2 QH =mqH =m ( h3 – h2) และ QH = QL + WC ประสิทธิภาพ (Coefficient of Performance) COP = QL / WC = qL / wC = (h1 – h3)/( h1 – h2 ) 4.4.2 วฏั จกั รเครื่องทาํ ความเย็นแบบอดั ไอทางปฏิบัติ ในทางปฏิบัติคอมเพรสเซอรท่ีใชในเคร่ืองปรับอากาศ มักจะเปนแบบหุมปดชิด (Hermetic Compressor) คอื ท้งั คอมเพรสเซอรและมอเตอรขับถูกหุมมิดชิดในกลองหรือถังโลหะ โดยไอสารทําความเย็นท่ี ไหลเขาคอมเพรสเซอรจะดูดความรอนท่ีถายออกจากมอเตอรและคอมเพรสเซอรเองกลับเขาไปสูสารทําความ เยน็ นนั่ ก็เปรียบเหมือนในกระบวนการ 1-2 ไมมกี ารถา ยเทความรอ นดังแสดงในรูปท่ี 4.7 และในทางปฏิบัติจะมี ความเสยี ดทาน จึงทําใหไมส มบรู ณ เม่อื ไมสมบรู ณแ ละก็ไมมกี ารถายเทความรอ น เอนโทรปจ ะเพิ่มข้ึน เชนเดียวกับเอนทัลป น่ันก็หมายถึงวา สภาวะท่ี 2’ จะรอน (มีอุณหภูมิสูง) กวาทาง ทฤษฎีท่ีสมบูรณหรืออุดมคติ (สภาวะท่ี 2) ดังนั้นกําลังที่ตองใชจริงในทางปฏิบัติ WC-ACTUAL ท่ีวัดออกมาไดก็จะ มากกวา กําลังทางทฤษฎที ่ีสมบรู ณ หรอื WC-ACTUAL= h2’- h1 4-10

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คูมอื ผูรับผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 นิยมใหน ิยาม ประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร ηC ดงั นี้ ηC = WC/ WC-ACTUAL = (h2- h1)/ (h2’- h1) T 2 2\" P 2 2\" TC 3 PC 3 TE 4 1S PE 4 1 h (ก) (ข) รปู ท่ี 4.8 T-S และ P-h ไดอะแกรมของวฏั จักรเครอื่ งทาํ ความเยน็ ทางปฏบิ ัติ 4.5 แผนภมู ิไซโครเมตรกิ อากาศท่ีอยูโดยรอบตัวเราประกอบดวย 2 สวน คือ 1) อากาศแหงและ 2) ไอนํ้า (หรือความช้ืน) เรา สามารถทราบคาสมบัติของอากาศชน้ื ไดจากการอานแผนภูมิไซโครเมตริก (Psychrometric Chart) แผนภูมิไซโครเมตริกยังสามารถใชเพ่ือแสดงสภาวะของอากาศที่เกิดข้ึนในกระบวนการปรับอากาศ ตางๆ และสามารถใชประเมินภาระการทําความเย็น (Cooling Load) ของระบบปรับอากาศ ซึ่งจะนําไปสูการ ประเมนิ คา ของพลังงานที่ใชข องระบบปรับอากาศไดต อ ไป จากรูปที่ 4.9 แผนภูมิไซโครเมตริกสามารถแสดงคาสมบตั ิท่สี ําคญั ของอากาศชืน้ ไดดงั น้ี 1. อุณหภูมิกระเปาะแหง (Dry-bulb Temperature) แสดงบนแกนนอนของแผนภูมิ อุณหภูมิกระเปาะ แหงสามารถวดั และอา นไดดวยเทอรโ มมิเตอรแบบธรรมดา 2. อุณหภูมิกระเปาะเปยก (Wet-bulb Temperature) แสดงบนเสนแนวทแยงของแผนภูมิ อุณหภูมิ กระเปาะเปย กสามารถวัดและอานไดจากเทอรโมมิเตอรที่มผี า หรือสําลชี บุ นํา้ หุมอยทู ่กี ระเปาะ 3. อุณหภูมิจุดกลั่นตัว (Dew-point Temperature) คือ คาของอุณหภูมิที่ทําใหไอน้ําเร่ิมกล่ันตัว อุณหภูมิจุดกลั่นตัวที่ภาวะหนึ่งๆ อานไดโดยการลากเสนแนวนอนจากสภาวะนั้นๆ ไปทางซายของแผนภูมิจน ตดั เสนโคง ความช้นื สัมพัทธ 100% และคาอณุ หภมู กิ ระเปาะแหงท่ีอา นได ณ จุดนั้นคอื อุณหภมู ิจดุ กลั่นตัว 4. ความชืน้ 4.1 ความชื้นสัมบูรณ (Absolute Humidity) หมายถึง มวลของไอน้ําตอหนึ่งหนวยปริมาตรอากาศ (กรมั /ลบ.ม.) 4.2 ความช้ืนจําเพาะหรือสัดสวนความชื้น (Humidity Ratio) หมายถึง มวลของไอน้ําตอมวลของ อากาศแหง หนึง่ หนวย (g/kg) แสดงบนแกนตัง้ ของแผนภมู ิ 4-11

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คูมือผรู ับผิดชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 4.3 ความช้ืนสัมพัทธ (Relative Humidity) หมายถึง อัตราสวนของความดันไอท่ีปริมาณไอนํ้าจริง ในอากาศตอความดนั ไอทปี่ ริมาณไอนํา้ อ่มิ ตัวทอ่ี ณุ หภูมิเดียวกัน คาความชื้นสัมพัทธแสดงบน เสน โคง ของแผนภูมิ 5. เอนทาลป (Enthalpy) คือ ปริมาณพลังงานความรอนในอากาศ ซ่ึงสามารถอานไดจากเสนทแยงใน แผนภูมิที่มีความชันใกลเคียงกับเสนอุณหภูมิกระเปาะเปยก คาความรอนภายในของอากาศประกอบดวย 2 สวน คอื 5.1 ความรอนสัมผัส (Sensible Heat) การเปล่ียนแปลงอุณหภูมิกระเปาะแหงของอากาศท่ีความช้ืน จําเพาะคงท่ี 5.2 ความรอนแฝง (Latent Heat) การเปล่ียนแปลงปริมาณความช้ืนในอากาศท่ีอุณหภูมิกระเปาะ แหง คงท่ี ENTHALPY AT SATURATION GRAMS OF MOISTURE PER KILOGRAM OF DRY AIR SENSIBLE HEAT FACTOR DRY BULB ENTHALPY DEVIATION WET-BULB DEWPOINT OR SATURATION TEMP VOLUME ALIGNMENT RELATIVE HUMIDITY WET BULB CIRCLE DEWPOINT MOISTURE CONTENT DRY BULB TEMPERATURE รูปที่ 4.9 ก) คา สมบตั ขิ องอากาศช้ืนบนแผนภมู ไิ ซโครเมตริก 4-12

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ รูปที่ 4.9 ข) แผนภูมไิ ซโครเมตริกตาม กระบวนการปรบั อากาศในตารางท่ี 4.1 76 3 4-1

คูมือผรู บั ผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 2 1 5 4 13

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ 4-1

คมู อื ผูรบั ผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 14

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ 4-1

คมู อื ผูรบั ผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 15

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ 4-1

คมู อื ผูรบั ผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 16

ตอนที่ 3 บทที่ 4 ระบบปรบั อากาศ คูม ือผูรบั ผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 4.5.1 กระบวนการปรบั อากาศ กระบวนการปรับอากาศมีอยูหลายลักษณะข้ึนอยูกับจุดประสงคของการใชงาน ตารางที่ 4.1 และ แผนภมู ไิ ซโครเมตริกในรูปที่ 4.9 ข) แสดงกระบวนการปรับอากาศในลักษณะตา งๆ ตารางท่ี 4.1 กระบวนการปรับอากาศ ตาํ แหนงใน กระบวนการ วิธกี าร อุณหภมู ิกระเปาะ ความชืน้ เอนทาลป การเปลย่ี นแปลง รปู ที่ 4.9 ข แหง (oC) สมั พัทธ (%) (kJ/kg) เอนทาลป(kJ/kg) 1→2 การทาํ ความเย็น คอยลเย็น 40→30 40→70 88→78.5 9.5 2→3 การทาํ ความเย็น คอยลเ ยน็ ทําความเยน็ 30→15 70→93 78.5→40 38.5 และลดความชื้น และเกิดการกลน่ั ตวั 3+4→5 การผสมระหวาง กระเปาะแหง 35oC 27 56 59 19 อากาศ 2 สภาวะ กระเปาะเปย ก 24oC 7 อยรู ะหวาง 5 และ 6 และใชสัดสว นของ อากาศที่ไหล 5→6 การทาํ ความเย็น ตัวทําความเยน็ แบบ 27→21.5 56→90 59 0 แบบระเหย ระเหยเชิงพาณิชย (อณุ หภมู ิกระเปาะเปย ก คงท)่ี ประสิทธภิ าพ 80% 5→7 การทําความเย็น บนเสน อิ่มตัว 27→20.5 56→100 59 0 แบบระเหยและเกิด การกลั่นตัว ประโยชนสําคัญประการหน่ึงของแผนภูมิไซโครเมตริก คือ การใชคํานวณภาระการทําความเย็น หรือ ปริมาณความรอนท่ีตองดึงออกจากอากาศในพื้นท่ีปรับอากาศ ตัวอยางเชน จากตารางท่ี 4.1 อากาศที่ผาน กระบวนการทําความเย็นและลดความชื้น (2→3) ซึ่งเปนกระบวนการที่เกิดขึ้นท่ีคอยลเย็นของ เครื่องปรับอากาศ อากาศจะเปลี่ยนสภาวะจากอุณหภูมิ 30oC ความชื้นสัมพัทธ 70% เปนอากาศท่ีอุณหภูมิ 15oC ความชื้นสัมพัทธ 93% ภาระการทําความเย็นท่ีเกิดขึ้นตออากาศ 1 kg คือ คาเอนทาลปที่เปล่ียนแปลงซ่ึงเทากับ 38.5 kJ/kg หากอัตราการไหลของอากาศที่ผานคอยลเย็นมีคาเทากับ 0.1 kJ/s หมายความวา เคร่ืองปรับอากาศ สามารถทําความเย็นหรอื ดงึ ความรอนออกไดใ นอัตรา 3.85 kJ/s หรือ 3.85 kW (เทียบเทา กับ 13,136 Btuh) คาอัตราการทําความเย็นหรือความสามารถในการทําความเย็นนี้ สามารถนําไปใชคํานวณปริมาณ พลังงานทใี่ ชและประสิทธิภาพของระบบปรับอากาศตอ ไปได 4-17

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู อื ผูรับผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 4.6 การตรวจวัดและประเมินสมรรถนะของระบบปรับอากาศ ในการประเมินสมรรถนะของเครื่องปรับอากาศและระบบปรับอากาศแบบอัดไอ เราตองทราบภาระ การทาํ ความเยน็ และความตอ งการใชพ ลังไฟฟา ของเครื่องปรบั อากาศหรือระบบปรับอากาศนัน้ ๆ 4.6.1 เครือ่ งปรับอากาศแบบหนว ยเดยี ว ในทางปฏิบัติการประเมินสมรรถนะของเครื่องปรับอากาศแบบหนวยเดียว เราจะวัดภาระการทําความ เย็นจากอากาศท่หี มุนเวียนผานคอยลเ ย็น และความตองการไฟฟาของคอมเพรสเซอรรวมกับพัดลมของอีวาโพเร เตอรและคอนเดนเซอร อยางไรก็ตาม ความตองการไฟฟาของพัดลมอีวาโพเรเตอรและคอนเดนเซอรจะมีคาต่ํา เมอ่ื เทยี บกับของคอมเพรสเซอร ก) การตรวจวัดภาระการทําความเย็น ภาระการทาํ ความเย็น (Cooling Load) ในท่นี ้ีหมายถึง ปรมิ าณหรืออตั ราของพลังงานความรอนที่ดูดซับ โดยคอยลเ ยน็ หรืออวี าโปเรเตอร ในพ้ืนทีป่ รบั อากาศหนึง่ ๆ ซ่ึงประกอบดวย 1. แหลง ความรอ นภายใน (Internal Heat Source) ไดแ ก คน ระบบแสงสวาง และอปุ กรณต า งๆ 2. แหลงความรอนภายนอก (External Heat Source) ไดแก การถายเทความรอนผานกรอบอาคาร เนื่องจากความแตกตางระหวางอุณหภูมิภายนอกและภายใน และการแผรังสีความรอนโดยตรงจากแสงอาทิตย ผานกรอบอาคารท่เี ปน กระจก 3. อากาศระบายและอากาศรว่ั ไหล (Ventilation and Infiltration Air) ไดแก อากาศภายนอกที่ปอนเขา มาในพื้นท่ีปรับอากาศเพื่อรักษาคุณภาพของอากาศ และอากาศภายนอกท่ีรั่วไหลเขามาตามรอยแยกของกรอบ อาคารหรอื วงกบประตูหนา ตา ง อตั ราการทําความเยน็ ท่คี อยลเย็นสาํ หรบั เครื่องปรบั อากาศแบบแยกสวน สามารถคํานวณไดจากสมการ ที่ (4.1) Q&L = m& a (hi − he ) (4.1) เมอื่ Q&L = อตั ราการทําความเยน็ , kW m& a = อตั ราการไหลเชงิ มวลของอากาศทผ่ี า นคอยลเ ยน็ , kg/s hi = เอนทาลปของอากาศทเ่ี ขาคอยลเย็น, kJ/kg he = เอนทาลปของอากาศที่ออกจากคอยลเ ย็น, kJ/kg อตั ราการไหลเชิงมวลของอากาศผานคอยลเย็นคาํ นวณไดจ าก m& a = ρaV&a = ρava Adiff (4.2) เมื่อ ρa = ความหนาแนน ของอากาศ, kg/m3 V&a = อตั ราการไหลเชิงปรมิ าตรของอากาศท่ีผานคอยลเ ย็น, m3/s 4-18

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู อื ผรู ับผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 va = ความเรว็ ของอากาศทหี่ ัวจายลม, m/s Adiff = พ้นื ที่ของหัวจายลม, m2 และจากสมการท่ี (4.1) และ (4.2) ขนาดการทําความเย็นในหนวยตันความเย็นของเครื่องปรับอากาศ แบบหนว ยเดยี วสามารถคาํ นวณไดจากสมการท่ี (4.3) และ (4.4) Q&L = 5.707 ×10−3 ×V&a × (hi − he ) (4.3) เมื่อ Q&L = ความสามารถในการทําความเยน็ , Ton of Refrigeration (TR) V&a = ปริมาณลมหมุนเวยี นผา นคอยลเยน็ , m3/min Q&L = 4.5×V&a × (hi − he ) (4.4) เมื่อ V&a = ปริมาณลมหมุนเวียนผา นคอยลเยน็ , ft3/min หมายเหตุ Q&L มหี นว ยเปน Ton of Refrigeration โดย 1 TR = 12,000 Btu/h = 3.517 kW สําหรับสมการที่ (4.1) ถึง (4.4) สามารถใชคํานวณภาระความเย็นของพัดลม (Fan Coil Unit) และ เคร่อื งสงลมเย็น (Air Handling Unit) ของระบบปรับอากาศแบบรวมศนู ยไ ดเ ชนกนั ข) การตรวจวดั ความตองการไฟฟา เราสามารถตรวจวัดความตองการไฟฟาของคอมเพรสเซอร (Ecomp) พัดลมท่ีอีวาโพเรเตอรและ คอนเดนเซอรไดจ ากเครื่องมอื วัดทางไฟฟา โดยตรงในขณะทีเ่ ครอ่ื งปรบั อากาศกาํ ลังทํางาน ดังน้ัน ในการวิเคราะหสมรรถนะของเครื่องปรับอากาศแบบหนวยเดียว รายการเคร่ืองมือวัดท่ีจําเปน ไดแก Power Meter หรือ kW Meter, Thermometer (เคร่ืองมือวัดอุณหภูมิ), Anemometer (เคร่ืองมือวัดความเร็ว อากาศ), Hygrometer (เครื่องมือวัดความชื้นสัมพัทธ) และPsychometric Chart (แผนภูมิอากาศ) โดยมีแนว ทางการเก็บขอมูล มีดังน้ี • บันทึกคาความเร็วลมผานหนาตัดของชองลมกลับ ในหนวย m/s โดยควรวัดหลาย ๆ จุดใหทั่วท้ัง หนาตัดแลว หาเปน คา เฉลย่ี • วัดขนาดพื้นที่หนาตัดของชองลมกลับ แลวนําไปคูณกับคาความเร็วลมเฉล่ียเพื่อหาปริมาณลม หมุนเวยี นผา นคอยลเ ยน็ ได • บันทึกคาอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธของลมจาย (Supply Air) เพ่ือนําไปหาคาเอนทาลปของลม จา ย (he) จากแผนภูมิ Psychometric • บันทกึ คา อุณหภูมแิ ละความชื้นสมั พัทธข องลมกลบั (Return Air) เพ่ือนาํ ไปหาคาเอนทาลปของลม กลับ (hi) จากแผนภูมิ Psychometric • บันทึกคาการใชก าํ ลังไฟฟา ของพดั ลมเปน kW ดว ย Power Meter 4-19

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คูมือผูร ับผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 ค) สมรรถนะการทาํ ความเยน็ ประสิทธิภาพของระบบปรับอากาศแสดงในรูปของคาสมรรถนะการทําความเย็น (Coefficient of Performance, COP) ซึ่งนิยามดวย อัตราสวนของพลังงานความรอนที่ถูกดูดซับโดยคอยลเย็น (ปริมาณความเย็น ท่ีทาํ ได) ตอ พลงั งานไฟฟา ท่ีระบบใช COP = Q&L (4.5) Ecomp เมอ่ื Q&L = อัตราการทาํ ความเยน็ , kW Ecomp = ความตองการไฟฟาของเครือ่ งปรับอากาศ, kW คา COP สูงแสดงถึงประสิทธิภาพท่ีดีของระบบปรับอากาศ สําหรับคา COP ท่ีพิจารณาเฉพาะพลังงาน ที่ใชในคอมเพรสเซอร เปนเพียงคาท่ีแสดงประสิทธิภาพของการทําความเย็นเทานั้น สวนคาสมรรถนะของทั้ง ระบบ (System COP, SCOP) จะตองรวมพลังงานท่ีจายใหกับพัดลมและเคร่ืองสูบนํ้าดวย คา SCOP สูงหมายถึง ระบบปรับอากาศทีใ่ ชพลังงานนอ ย ในทางปฏิบัติ สมรรถนะของระบบปรับอากาศยังสามารถแสดงไดในรูปของ คาอัตราสวน ประสิทธิภาพพลังงาน (Energy Efficiency Ratio, EER) และคากิโลวัตตตอตันความเย็น (kW/TR) โดยคา EER ซึ่งมีหนวยเปน บีทียูตอชั่วโมง/วัตต นิยมใชแสดงคาประสิทธิภาพการทําความเย็นของเครื่องชนิดไดเร็คเอ็กส แพนช่ันหรือเครื่องปรับอากาศขนาดเล็ก สวนคากิโลวัตตตอตันความเย็น นิยมใชแสดงคาประสิทธิภาพการทํา ความเย็นของเครื่องปรบั อากาศขนาดใหญ เชน ระบบนํ้าเย็น EER = 3.415⋅COP (4.6) เม่ือ COP = สมรรถนะการทาํ ความเย็นของเครอ่ื งปรบั อากาศ ตัวอยา งที่ 1 ในการตรวจวดั เครือ่ งปรบั อากาศแบบ Split type เคร่ืองหน่ึง บันทึกคาความเร็วลมกลับเฉลี่ยบริเวณ ชองลมกลับไดเ ทา กบั 0.5 m/s วดั ขนาดของชองลมกลบั ไดพ้ืนที่เทากับ 0.9 m2 คาอุณหภูมิและความช้ืนสัมพัทธ ของลมจายเทากับ 15.8oC และ 78.7%RH สําหรับลมกลับวัดได 25.1oC และ 58.2%RH คาการใชไฟของ เครอ่ื งปรับอากาศวดั ไดเ ทา กบั 2.4 kW คํานวณหาขนาดการทาํ ความเยน็ และสมรรถนะของเครอ่ื งปรับอากาศ วิธีการคาํ นวณ จากขอมูลของลมจายและลมกลับ นําไปพล็อตในแผนภูมิอากาศ จะไดคาเอนทัลปของลมจายเทากับ 38.1 kJ/kg สว นของลมกลบั เทา กับ 54.8 kJ/kg ปริมาณลมหมนุ เวยี นผา นคอยลเ ยน็ คิดเปน 0.5*60*0.9 = 27.0 ลบ.ม./นาที ขนาดทาํ ความเยน็ ของเคร่อื งสง ลมเยน็ ตัวนจี้ ะเทากับ Q&L = 5.707 ×10−3 ×V&a × (hi − he ) 4-20

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คูมอื ผรู บั ผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 QL = 5.708 x 10-3 x 27.0 x (54.8 – 38.1) = 2.6 TR หรือ 2.6 x 12000 = 30,879 Btu/h หรอื 30,879 x 0.2928 / 1000 = 9.05 kW (1 Btu/h = 0.2928 W) ประสิทธิภาพของเครอื่ งปรับอากาศ = 12.9 EER = (30,879)/(2.4 x 1000) = 3.77 COP = (9.05)/(2.4) 4.6.2 เคร่ืองทํานํา้ เยน็ เคร่ืองทําน้ําเย็น คือ เคร่ืองปรับอากาศท่ีผลิตครบชุดในตัวจากโรงงาน โดยทํานํ้าหรือนํ้าเกลือใหเย็น กอนแลวจึงใชปมสูบนํ้าหรือน้ําเกลือที่เย็นไปทําอากาศใหเย็นอีกทอดหนึ่ง อุณหภูมิโดยประมาณท่ีใชงานดัง แสดงตามรปู ที่ 4.1 สาํ หรบั เครื่องทาํ นาํ้ เย็น อตั ราการทาํ ความเยน็ สามารถคาํ นวณไดจาก Q& L = m& wcp,w (Tw,in − Tw,out ) (4.7) เมื่อ Q&L = อตั ราการทําความเยน็ , kW m& w = อตั ราการไหลเชิงมวลของนํ้าเยน็ , kg/s cp,w = คาความจคุ วามรอ นจาํ เพาะของน้าํ , kJ/kg.K Tw,in = อุณหภูมนิ ้ําเย็นทีเ่ ขา เครื่องทาํ น้าํ เยน็ , °C Tw,out = อุณหภูมนิ ้ําเย็นท่ีออกจากเคร่อื งทาํ นาํ้ เยน็ , °C อตั ราการไหลเชงิ มวลของนา้ํ เยน็ สามารถคํานวณไดจาก m& w = ρwV&w (4.8) เมื่อ ρw = ความหนาแนนของนา้ํ , kg/m3 V&w = อัตราการไหลเชิงปริมาตรของนํ้าเยน็ , m3/s ในกรณขี องน้ํา ρW = 1000 kg/m3 (8.333 lb/gallon) และ Cp,w = 4.187 kJ/kg.oC (1 Btu/lb.oF) ภาระการทาํ ความเยน็ ในหนวยองั กฤษ ตันความเย็น สามารถคํานวณไดจ าก Q& L = V&w (Tw,in − Tw,out ) (4.9) 24 เม่อื Q&L = อตั ราการทําความเย็น, TR V&w = อัตราการไหลเชิงปริมาตรของนํ้าเย็น, gpm Tw,in = อุณหภูมนิ ํ้าเย็นท่เี ขาเคร่ืองทํานํา้ เย็น, °F Tw,out = อุณหภมู นิ าํ้ เยน็ ทอ่ี อกจากเครอ่ื งทํานาํ้ เย็น, °F 4-21

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คมู อื ผูรับผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 จากสมการขางตน ในการวิเคราะหอัตราการทําความเย็นของเครื่องทําน้ําเย็น สิ่งที่จะตองทําการ ตรวจวดั ไดแก • อัตราการไหลเชิงปริมาตรของนํ้าเย็น โดยอานจากมิเตอร หรือใชเครื่องมือวัดแบบอุลตราโซนิค เพอื่ นาํ ไปคาํ นวณหาคาอัตราการไหลเชงิ มวลของน้ําเย็น • อุณหภูมินาํ้ เยน็ ดา นเขาของเครือ่ งทําน้ําเยน็ • อณุ หภูมินาํ้ เย็นดานออกของเครอื่ งทํานาํ้ เยน็ ตัวอยางท่ี 2 จากรูปท่ี 4.1 น้ําเย็นไหลเขาเคร่ืองทําน้ําเย็นวัดไดในอัตรา 480 gpm อุณหภูมินํ้าเขา 55oF และไหล ออก 45oF และวัดความตองการไฟฟาได 120 kW จงหาขนาดทําความเย็นและสมรรถนะการทําความเย็นของ เครอ่ื งทํานํา้ เย็น วธิ กี ารคาํ นวณ ขนาดทําความเยน็ Q& L = V&w (Tw,in − Tw,out ) 24 = 480*(55-45)/24 = 200 TR = 2,400,000 Btu/h (=200 x 12000) = 702.7 kW (= 2,400,000 x 0.2928 / 1000) ประสทิ ธิภาพของเครอ่ื งทาํ น้าํ เย็น EER = (2,400,000)/(120 x 1000) = 20.0 COP = (702.7 x 1000)/(120 x 1000) = 5.85 kW/Ton = (120)/(200) = 0.6 4.7 มาตรการการอนุรกั ษพ ลงั งานในระบบปรบั อากาศ แนวทางในการประหยัดพลังงานในระบบปรับอากาศดวยการลดปริมาณการใชพลังงาน และเพิ่ม ประสิทธภิ าพของระบบปรับอากาศ สามารถทาํ ไดห ลายประการดังตอ ไปนี้ 4.7.1 การเพิ่มอุณหภูมริ ะเหยดานดูดหรอื ความดนั ดานตํ่า (TE/PE) เราสามารถใชแผนภูมิ P-h ของวัฏจักรอุดมคติวิเคราะหใหเห็นวา อุณหภูมิระเหยหรืออุณหภูมิอิ่มตัว ดา นดดู หรือความดนั ดา นตาํ่ ยิ่งมีคาสูงประสทิ ธภิ าพซโี อพีย่ิงดี จากแผนภมู ิ P-h จะเห็นวา ประสิทธภิ าพท่ี TE ตา งๆดังน้ี COP = (h1 - h3) / (h2 - h1) สาํ หรับ TE (อณุ หภมู ริ ะเหยเดิม) COP' = (h1' - h3) / (h2' - h1') สาํ หรับ T’E (อณุ หภมู ริ ะเหยเพมิ่ ขึ้น) COP\" = (h1\" - h3) / (h2\" - h1\" ) สําหรบั T”E(อณุ หภูมิระเหยเพ่มิ ข้ึนมาก) 4-22

ตอนที่ 3 บทที่ 4 ระบบปรบั อากาศ คมู ือผูร บั ผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 P 3. 2” 2 ‘ 2 4” TE” 1” 4‘ TE’ 1‘ 4 TE 1 h รปู ท่ี 4.10 การเพมิ่ อุณหภูมริ ะเหยดา นดูดหรอื ความดันดา นตํ่า จากแผนภมู จิ ะเหน็ วา (h1 - h3)< (h1' - h3) < (h1\" - h3) และ (h2 - h1) > (h2' - h1' ) > ( h2\" - h1\" ) ประสิทธิภาพดีขึน้ เพราะ COP\" > COP'> COP นอกจากนี้ จากแผนภูมิยังเห็นไดวา อุณหภูมิคอมเพรสเซอรเย็นลง T2\" < T2'< T2 และปริมาตรจําเพาะ ของไอทคี่ อมเพรสเซอรด ดู เขา เล็กลง (ความหนาแนน มากขึ้น) v1\" < v1' < v1 ขนาดคอมเพรสเซอรเล็กลงได 4.7.2 การลดอุณหภมู ิควบแนน ความดันดา นสงู เราสามารถวิเคราะหไดเชนกันวา ถาลดอุณหภูมิควบแนนหรือความดันดานสูง ประสิทธิภาพ ซีโอพีย่ิง สูงข้นึ และความสามารถในการทาํ ความเยน็ ก็เพม่ิ ข้ึน จากแผนภมู ิ P-h จะเหน็ ไดวา COP = (h1 - h3) / (h2 - h1) สําหรับ TC (อุณหภมู คิ วบแนน เดมิ ) และ COP' = (h1 - h3') / (h2' - h1) สําหรบั T’C (อุณหภูมคิ วบแนน ลดลง) ซึง่ (h1 - h3') > (h1 - h3) และ (h2' - h1) < (h2 - h1) ดงั นั้น COP' > COP P 3. TC 2 3‘. TC’ 2‘ 4‘ 4 1h รูปท่ี 4.11 การลดอณุ หภูมคิ วบแนนความดันดานสูง 4-23

ตอนที่ 3 บทที่ 4 ระบบปรบั อากาศ คูมือผรู บั ผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 4.7.3 ระบบสง นา้ํ เย็นแบบปรมิ าตรแปรเปลย่ี น (Variable Water Volume (VWV) System) ในระบบปรับอากาศขนาดใหญจะใชน้ําเย็นเปนตัวกลางในการดูดความรอนท่ีหองปรับอากาศรวมกับ การใชเ คร่อื งสงลมเย็น แลว นําความรอนกลับไประบายทิ้งท่ีเคร่ืองทําน้ําเย็น ในการหมุนเวียนน้ําเย็นจะใชเครื่อง สบู นา้ํ ขบั ดวยมอเตอรไ ฟฟา ซงึ่ จะใชก าํ ลังไฟฟาตามสมการ Pp = γ QwH (4.10) ηmηP โดย Pp = กาํ ลงั ไฟฟาทมี่ อเตอรของเครอ่ื งสบู น้าํ , W γ = นํา้ หนกั จาํ เพาะของนาํ้ , N/m3 Qw = อัตราการไหลของนา้ํ เยน็ , m3/s H = ความดันรวมของน้ํา (Total Dynamic Head), m ηm = ประสทิ ธิภาพของมอเตอร ηP = ประสิทธิภาพของเครื่องสูบน้ํา จากสมการท่ี 4.10 เมอ่ื Qw และ H มีคาสูง ระบบจะตองการกําลังไฟฟาสูง ในระบบท่ีอัตราการไหลของ น้ําเย็นจะคงท่ี โดยไมข้ึนกับภาระการทําความเย็น ระบบน้ีเรียกวา ระบบปริมาตรคงที่ และเปนระบบที่ใช พลังงานมาก สวนระบบที่ใชวาลว 2 ทาง อัตราการไหลจะเปล่ียนไปตามภาระในการทําความเย็น เรียกวา ระบบ ปริมาตรน้ําแปรเปลี่ยน (ดังแสดงในรูปท่ี 4.13) ระบบนี้จะมีระบบควบคุมการทํางานของเครื่องสูบน้ําเพ่ือปรับ ลดความเรว็ รอบของเครอื่ งสบู น้าํ และสามารถประหยัดพลังงานไดเ มอ่ื ภาระในการทําความเย็นลดลง นอกจากน้ี การออกแบบระบบทอน้ําและอุปกรณตางๆ ในระบบทอนํ้าที่ดี จะชวยลด H ของเคร่ืองสูบนํ้า ซึ่งเปนการลด พลงั งานทใี่ ชก ับเคร่ืองสบู นํา้ ดวย 4-24

ตอนที่ 3 บทที่ 4 ระบบปรับอากาศ คมู อื ผรู บั ผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 Constant Volume Flow Flow quantities Coil 1 Coil 2 Coil 3 Coil 1 100 Units Coil 2 200 Chiller Coil 3 100 Plant Total 400 Constant Diverting Valve Chiller water pump Three-way valve control to a cooling coil T Chiller Pump T Chiller Pump C NO From other NC T coils 3-way mixing Coil To other valve coils Air Flow Note: Constant chilled water flow at all conditions Must use all pumps regardless of load Difficult to keep chillers on line at light load รปู ท่ี 4.12 Three-Way Valve Control of a Coil 4-25

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรบั อากาศ คูมือผูรับผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 Variable Volume Flow Flow quantities Coil 1 Coil 2 Coil 3 Coil 1 10 Time (hrs) 18 Coil 2 90 12 14 16 70 Chiller Coil 3 160 150 Plant Simultaneous 60 100 90 80 80 flow 310 180 200 180 300 Throttling 70 80 100 Valve 350 370 360 Chiller water pump System with two-way control valves T Chiller 1 Pump 1 T Chiller 2 Pump 2 Start- Note: Stop • System chilled water flow decrease Bypass with load • Bypass valve modulates open to reduce DP Differential pressure controller P increase • Chiller #2 and pump shut down when bypass valve is nearly open T Coil 2-way Air Flow valve From other To other coils coils รูปท่ี 4.13 Two-Way Value with Pump Bypass 4-26

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คูมือผรู บั ผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 4.7.4 ระบบสง ลมเยน็ แบบปริมาตรแปรเปลี่ยน (Variable Air Volume (VAV) System) ในระบบสงลมเย็นจะใชอากาศเย็นเปนตัวกลางในการดูดความรอนในหองหรือโซนตางๆ โดยใชหัว จายลมดังแสดงในรูปที่ 4.14 จากน้ันจะนําความรอนกลับไปท้ิงท่ีเคร่ืองสงลมเย็น ในการหมุนเวียนลมเย็นจะใช พัดลมที่ขับเคล่ือนดวยมอเตอรไฟฟา เมื่อภาระการทําความเย็นของหองตางๆ ลดลง ระบบควบคุมจะปรับลด ความเร็วรอบของมอเตอรและปริมาณลมตาม ทาํ ใหเกดิ การประหยัดพลงั งาน Fan TT TT Cooling DT Coil Fan TC NC Cooling Air Reset Differential 220 Vac Controller Pressure Pickup 6-9 Vdc Hi C-1 Lo Terminal Unit VAV – Pressure Independent OP1 Zone ISA COM 24H 24G Sensor 24 Vdc T-1 รปู ท่ี 4.14 VAV System Control 4-27

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คูม ือผูร บั ผิดชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 4.7.5 การใชท อ ความรอน (Heat Pipe) งานบางประเภท เชน อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส อุตสาหกรรมยา ฯลฯ จําเปนตองมีการควบคุมทั้ง อุณหภูมิและความชื้นของอากาศไปพรอมกัน วิธีการด้ังเดิม ไดแก วิธีลดอุณหภูมิใหต่ําแลวใหความรอนซ้ํา (Overcool and Reheat) ซ่ึงมีหลักการทํางาน คือ คอยลเย็นจะลดอุณหภูมิของอากาศใหตํ่ากวาคาที่ตองการกอน เพื่อดึงความชื้นออกจนถึงระดับที่ตองการ จากนั้น จะใชขดลวดความรอนทําการเพ่ิมอุณหภูมิของอากาศเพื่อให ลมจา ยมีอุณหภมู สิ งู กลับข้นึ มาถงึ คาทต่ี อ งการ ทอความรอนเปนอุปกรณถายเทความรอนที่ไมตองใชพลังงานในการขับเคล่ือน สวนประกอบมีเพียง ทอทองแดงหรือทอโลหะอ่ืนปลายปดสองขาง ภายในบรรจุสารทําความเย็นปริมาณเล็กนอย สารทําความเย็นท่ี ปลายดานท่ีตํ่ากวาจะมีสถานะเปนของเหลว ทําหนาที่ดูดความรอนจากภายนอก ซึ่งจะทําใหสารทําความเย็น เปลี่ยนสถานะกลายเปน ไอลอยขึ้นไปสูปลายดา นทส่ี ูงกวาและคายความรอนสูภายนอก จากน้ัน สารทําความเย็น จะควบแนนกลายเปนของเหลวไหลกลบั ลงสูปลายดานทีต่ ํา่ กวา วนเวียนอยูอยา งน้ีเปน วฏั จักร เม่ือนําทอความรอนไปติดต้ังภายในเครื่องสงลมเย็น จะใชสําหรับนําความรอนจากอากาศที่เขาคอยล เย็นหรือลมกลับ (Return Air) ไปถายเทใหกับอากาศที่ออกจากคอยลเย็นหรือลมจาย (Supply Air) เพื่อควบคุม อุณหภูมิและความชื้นของอากาศในลักษณะท่ีคลายกับวิธีดั้งเดิม แตจะประหยัดพลังงานกวาเพราะไมตองลด อุณหภูมิทํางานของคอยลเย็นใหตํ่ากวาปกติ และไมตองใชขดลวดความรอนซึ่งตองการพลังงานไฟฟา ตัวอยาง การทาํ งานของทอ ความรอ นทต่ี ิดต้งั ในเครื่องสง ลมเยน็ แสดงไวในรูปท่ี 4.15 รูปที่ 4.15 การตดิ ตั้งทอความรอนในเคร่อื งสง ลมเยน็ 4.7.6 การปรบั ปรุงตัวอาคาร การปรับปรุงท่ีตัวอาคารเปนการลดภาระของการปรับอากาศลง อาจเปนการออกแบบอาคารใหมหรือ ปรับปรุงอาคารเกาโดยคํานึงถึงสิ่งตอไปน้ี (อยางไรก็ตาม การประหยัดพลังงานจะไดผลมากที่สุดถาคํานึงถึง ต้งั แตช ว งเร่ิมออกแบบ) • อาคารหนั ในทิศทางที่ถกู ตอง • ฉนวนที่ใชถูกตองและเหมาะสม • อดุ ชอ งรอยรวั่ ท้งั หมด 4-28

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู ือผูร ับผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 • ตดิ ต้งั ชุดปดประตู (Door Closer) ท่ปี ระตู • หนาตางตองมกี ารบงั แดดท่ีดี • ปรมิ าณอากาศจากภายนอกทเ่ี ขา มาในระบบปรบั อากาศตองไมเกินความตอ งการ • การออกแบบท่ีเหมาะสมจะทําใหสามารถลดขนาดของเครื่องปรับอากาศ ลดตนทุนในการติดต้ัง และลดคาใชจายในการเดนิ ระบบ 4.7.7 การเลือกใชอ ุปกรณท ่มี ปี ระสทิ ธภิ าพ การเลอื กใชอ ุปกรณท ่ีมปี ระสิทธภิ าพอาจทาํ ไดห ลายแนวทาง เชน • เลอื กประเภทและขนาดใหถกู ตองตามประเภทของงาน • ใชม อเตอรป ระสทิ ธิภาพสูง • ใชอ ุปกรณป รบั ความเรว็ รอบในการควบคมุ ภาระทเ่ี ปลย่ี นแปลงของเครอ่ื งสูบนํ้าและพัดลม • จดั อุปกรณและการควบคุมตามพ้ืนที่หรือโซนท่แี ตกตางกนั (ไมค วรใหม ีพ้นื ที่คาบเกย่ี วกนั ) 4.7.8 การควบคมุ การทาํ งานทเี่ หมาะสม แนวทางการการควบคมุ การทาํ งานใหเหมาะสมอาจทําไดห ลายประการ เชน • ตงั้ คาอุณหภูมิใหถ กู ตอ งและเหมาะสม (อยาใหเยน็ เกินไป) • อยา เดินระบบถา ไมจ ําเปน • ติดต้งั อปุ กรณส งสญั ญาณชวยในการควบคุม • ใชอปุ กรณส งสญั ญาณทมี่ คี ณุ ภาพดี • ใชโปรแกรมควบคมุ เวลา 365 วนั สําหรับอุปกรณท่ีงายหรือเลก็ • สําหรับระบบที่มีความซับซอน ใชการควบคุมท่ีมีประสิทธิภาพสูง ในการตรวจสอบ บันทึกขอมูล ของระบบพรอมรายงานผล 4.7.9 การบํารงุ รกั ษาทเี่ หมาะสม อุปกรณท้ังหมดตองทําการดูแลรักษาเปนประจํา ซ่ึงความถ่ีในการดูแลตรวจสอบจะแตกตางกันไป ขน้ึ อยูกบั อปุ กรณ การบาํ รงุ รักษาที่ดคี วรจะตอ ง • ถูกตองตามความตอ งการของอปุ กรณ • ยดื อายุการใชงาน • ปอ งกันประสทิ ธภิ าพไมใ หตํา่ ลง • ใชพลังงานนอ ย โดยทว่ั ไปการบาํ รงุ รกั ษาข้นึ อยกู ับ • ชวงระยะเวลาท่กี ําหนดตามคาํ แนะนําของผูผลิต • จาํ นวนชว่ั โมงในการทาํ งาน • ผลการตรวจสอบ 4-29

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรับอากาศ คูมอื ผูรบั ผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 4.8 กรณีศึกษา กรณีศกึ ษาท่ี 1: การปรบั เพมิ่ อุณหภูมินาํ้ เยน็ จาก 7๐C เปน 10๐C (เพิ่มความดันและอณุ หภูมิสารทําความเยน็ ใน อีวาโปเรเตอร) และลดการเดนิ เครอ่ื งทํานา้ํ เย็นและปม นํา้ เย็นลงอยา งละ 1 ชดุ ในชวง 8:00–12:00 น. (การใชพ ลงั งานอยางเหมาะสม) โรงงานแหงหน่ึงมีระบบทําน้ําเย็นสําหรับการปรับอากาศ ประกอบดวยเครื่องทําน้ําเย็นแบบระบาย ความรอนดวยอากาศ (Air cooled water chiller) 2 ชุด แตละตัวมีคาพิกัด 55 kW และปมนํ้าเย็น (Chilled water pump) ขนาด 7.5 kW จํานวน 2 ชดุ เดนิ ใชงาน 8–9 ช่วั โมง/วนั 312 วนั /ป ต้ังอณุ หภมู นิ า้ํ เยน็ ที่ 7๐C จากการตรวจวัดพบวาในชวงเวลา 8:00–12:00 น. ภาระการทําความเย็นของระบบต่ํา แตโรงงานยังทํา การเดนิ เครอ่ื งทาํ นา้ํ เยน็ ทงั้ หมดตลอดเวลา ซ่งึ ทําใหสิ้นเปลอื งพลังงานไฟฟา เปน จํานวนมาก แนวคิดและขน้ั ตอนการดําเนินการ หยดุ เดินเคร่ืองทํานา้ํ เย็นและปม นํา้ เยน็ ลงอยางละ 1 ชดุ ในชวง 8:00–12:00 น. และปรับเพ่ิมอุณหภูมินํ้า เย็นจาก 7๐C เปน 10๐C โดยทดสอบวาระบบทําน้ําเย็นยังสามารถทํางานไดหรือไม ซึ่งจากการทดสอบพบวา มาตรการขา งตนสามารถดาํ เนินการไดโ ดยไมมผี ลกระทบตอ ผใู ชอ าคารในโรงงาน กอ นปรับปรุง รายละเอียด พิกดั พลังไฟฟา พลังไฟฟา ทีใ่ ช รายละเอียด พิกัดพลงั ไฟฟา พลงั ไฟฟาที่ใช (kW) (kW) (kW) (kW) 44.20 ปม นํา้ เย็น 1 7.5 5.90 เคร่อื งทาํ น้ําเยน็ 1 55 43.60 ปมนํ้าเยน็ 2 7.5 5.97 87.80 15.0 11.87 เครือ่ งทาํ นา้ํ เย็น 2 55 รวม รวม 110 ภาพเคร่ืองทํานาํ้ เยน็ สําหรบั ปรับอากาศและการตรวจวัดคา กระแสไฟฟา 4-30

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรบั อากาศ คมู ือผูรับผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 หลงั ปรบั ปรงุ เดินเครื่องทํานํ้าเย็นเพียง 1 เครื่องในเวลา 08.00 – 12.00 น. หรือ 4 ช่ัวโมง/วัน คิดเปน 1,248 ชั่วโมง/ป ซง่ึ เคร่อื งทาํ นาํ้ เย็นและปม นํา้ ใชพ ลงั งานไฟฟา ดงั แสดงในตาราง รายละเอยี ด พิกดั พลังไฟฟา พลงั ไฟฟา ท่ใี ช รายละเอียด พกิ ัดพลังไฟฟา พลังไฟฟา ที่ใช (kW) (kW) (kW) (kW) ปม น้าํ เยน็ 1 7.5 5.97 ปมน้ําเย็น 2 7.5 0.0 เครอ่ื งทํานํ้าเย็น 1 55 64.4 15.0 5.97 รวม เครอ่ื งทํานาํ้ เยน็ 2 55 0.0 รวม 110 64.4 ภาพแสดงการตัง้ อุณหภูมนิ าํ้ เยน็ และการเดิน Comp. และ ปมนํ้าเย็นอยางละชดุ ภาพการตงั้ อณุ หภูมนิ าํ้ เย็นและการเดนิ Comp. และ ปม น้าํ เย็นอยา งละชุด 4-31

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรับอากาศ คูม ือผูรับผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 การวิเคราะหท างเทคนิค 312 วัน/ป 99.67 kW (87.80+11.87=99.67) จาํ นวนวนั ทาํ งาน = 70.37 kW (64.4+9.97=70.73) 29.30 kW (99.67-70.37=29.30) พลงั ไฟฟา ทีใ่ ชเดิม = 1,000.00 ชม/ป 248.00 ชม/ป พลังไฟฟาทใ่ี ชใ หม = 2.695 บาท/kWh 1.1914 บาท/kWh พลงั ไฟฟา ที่ประหยดั ได = 0.4683 บาท/kWh 29.30 x 1,000 ช่วั โมงใชง านทีส่ ามารถหยดุ ได On Peak = 29,300.00 kWh/ป 29.30 x 248 ชั่วโมงใชง านท่สี ามารถหยดุ ได Off Peak = 7,266.40 kWh/ป 29,300 + 7,266.40 คา พลงั งานไฟฟาชว ง On Peak = 36,566.40 kWh/ป 29,300.00 x (2.695+0.4683) คา พลงั งานไฟฟาชว ง Off Peak = 92,684.69 บาท/ป 7,266.40 x (1.1914+0.4683) คา ปรับปรงุ ตน ทนุ การผลติ Ft = 12,060.04 บาท/ป (92,684.69+12,060.04) x 0.07 พลังงานไฟฟา ทีป่ ระหยัดไดชว ง On peak = 7,332.13 บาท/ป 92,684.69+12,060.04+7,332.13 = 112,076.86 บาท/ป พลงั งานไฟฟาที่ประหยัดไดช วง Off peak = = พลังงานไฟฟา ท่ีสามารถประหยัดได = = คิดเปน เงนิ ทส่ี ามารถประหยัดได On peak = = คิดเปน เงินทส่ี ามารถประหยัดได Off peak = = ภาษีมูลคาเพ่มิ ทปี่ ระหยดั ได = = รวมเงนิ ที่สามารถประหยัดได = = การวเิ คราะหผ ลความคุมคาทางการลงทุน เงินที่ประหยัดได = 112,076.86 บาท/ป 36,566.40 kWh/ป พลงั งานท่ปี ระหยดั ได = - บาท - ป เงนิ ลงทนุ = ระยะเวลาคนื ทุน = *ไมม ีการลงทนุ 4-32

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรับอากาศ คมู ือผรู บั ผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 กรณีศกึ ษาท่ี 2: การลดการใชเครอ่ื งปรบั อากาศในอาคาร มาตรการนี้เปนการลดการใชงานของเคร่ืองปรับอากาศเม่ือไมจําเปน เชน เวลาไมมีคนอยูหรือชวงพัก รับประทานอาหารกลางวันซึ่งพนักงานสวนใหญไมอยูในหอง มาตรการดังกลาวสามารถลดการใชพลังงานไฟฟาใน สวนของสํานักงานคอนขา งมาก อีกทัง้ ยังไมม กี ารการลงทนุ บริเวณสํานักงานของโรงงานแหงหนึ่งมีการใชระบบปรับอากาศ หลังจากเริ่มโครงการอนุรักษพลังงาน ไดมีการกําหนดใหปดเคร่ืองปรับอากาศในชวงเวลาพักเท่ียงระหวาง 12.00-13.00 และปรับลดเวลาปดเครื่องให เรว็ ขึ้นอีก 1 ชั่วโมง รวมเวลาการปด 2 ช่วั โมง โรงงานมเี ครื่องปรับอากาศแบบแยกสว นจาํ นวน 29 เคร่ือง กอ นปรับปรงุ โรงงานใชเคร่ืองปรับอากาศต้ังแต 8:00 และไมมีการปดกระทั่งเลิกงานเวลา 17:30 ทําใหมีการใช พลังงานทมี่ ากเกินความจําเปน เครอ่ื งปรบั อากาศที่ใชใ นสํานักงาน จากการตรวจวัดการใชพ ลังงานของเครือ่ งปรับอากาศทั้งหมดมกี ารใชพ ลงั งานดังนี้ ขนาด (Btu/h) kW ขนาด (Btu/h) kW 10640 1 18000 1.75 12000 1.5 20000 1.3 12000 0.95 22000 1.24 12000 0.93 22000 0.94 12000 1.21 22000 2.33 12000 2.3 22000 1.58 12500 1.01 30000 2.06 13000 1.26 30000 1.61 13000 1.05 30000 2.36 4-33

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คูมือผูรบั ผิดชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 ขนาด (Btu/h) kW ขนาด (Btu/h) kW 13000 1.46 30000 4.34 13000 3.99 36000 2.66 18000 2.11 36000 3.15 18000 1.94 36000 2.3 18000 1.21 36000 3.66 48000 2.37 พลงั ไฟฟารวม 55.57 หลังปรับปรงุ การดําเนินการทําไดทันทีโดยการออกระเบียบใหมีการปดเครื่องปรับอากาศทั้ง 29 ชุดในชวงเวลาเท่ียง ถึงบา ยโมงและในชวงเย็นจะมีการปด เครอื่ งตอน 16:30 รวมเวลาปดเครอ่ื ง 2 ช่ัวโมงครึ่งตอ วัน การกาํ หนดใหป ด เคร่อื งท้ัง 29 เคร่ือง ลดการใชพ ลังงานรวม 55.57 kW การวิเคราะห = (พลังไฟฟารวมของเครอ่ื ง) x (ชวั่ โมงทาํ งานตอ ป) x พลังงานไฟฟา ท่ีใชของเครอ่ื งปรบั อากาศ (เปอรเ ซน็ ตก ารทํางานของเครอ่ื ง) เปอรเซน็ ตการทาํ งานของเคร่ือง = 0.8 x (ขอ มลู จากการตรวจวดั เครอ่ื งปรบั อากาศ) ช่วั โมงการหยุดทาํ งานของเคร่อื ง = 297 x 2.5 พลังงานไฟฟา ใชของเครื่องปรับอากาศ ผลประหยดั ตอ ป = 742.5 ช่ัวโมง/ป = 55.7 kW x 742.5 ช่วั โมง/ป x 0.8 = 33,085.8 kWh/ป = 33,085.8 kWh/ป x 2.5 บาท/kWh = 82,714.5 บาท/ป ความคมุ คาทางการลงทุน = 82,714.5 บาท/ป เงนิ ทป่ี ระหยดั ได = 33,085.8 kWh/ป พลังงานที่ประหยัดได = บาท เงินลงทนุ = - ป ระยะเวลาคืนทุน - *ไมมกี ารลงทนุ 4-34

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู ือผรู บั ผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 กรณศี กึ ษาท่ี 3: การปรับปรุงการทาํ งานของเคร่อื งทาํ นาํ้ เยน็ ของระบบปรับอากาศ จากการสาํ รวจโรงงานแหง หน่งึ พบวา โรงงานมีระบบทํานา้ํ เย็นซึง่ ประกอบดวยเครอ่ื งสง ลม 6 ชุด หอ ระบายความรอ น 2 ชดุ เครอ่ื งสูบน้าํ เยน็ 2 ชุด เครื่องสบู นํา้ ระบายความรอน 2 ชุด เคร่ืองทําน้ําเยน็ 2 ชดุ ซึ่งปกติ เปด ใชงานทั้งหมด โรงงานนีท้ าํ งาน 8 ชว่ั โมงตอวนั 25 วนั ตอ เดอื น และ 300 วันตอป กอ นปรบั ปรุง เครอ่ื งทาํ นาํ้ เยน็ ยงั ทาํ งานไดไมเหมาะสมเทาที่ควร เพราะ ขาดการบํารุงรักษาท่ีดี ทอมีการร่ัวและอุดตัน อณุ หภมู นิ ้าํ ทอ่ี อกจากเครื่องทาํ นํา้ เย็นตํ่าเกินไป แผนภาพการทํางานของระบบปรบั อากาศ (กอ นปรับปรงุ ) หลังปรับปรุง เพ่ือลดการสูญเสียพลังงานของเคร่ืองทํานํ้าเย็น ควรมีการปรับเพิ่มอุณหภูมินํ้าเย็นจากเคร่ืองทําน้ําเย็น ใหสูงขึ้นอีก จากการเก็บขอมูลพบวาเครื่องทํานํ้าเย็นสามารถลดการใชพลังงานลงไดจาก 121,080 kWh เหลือ 106,680 kWh ภายใน 15 วัน ซ่ึงเกิดจากการหยุดเคร่ืองทําน้ําเย็น 1 ชุด ต้ังแต 17:00 น. จนถึง 7:00 น. ของอีกวัน และปรับเพ่ิมอุณหภูมิน้ํา จาก 44°F เปน 46°F ดังน้ัน สามารถลดการใชพลังงานไฟฟาลงได 28,800 kWh / เดือน (เปน ขอมูลจากการวัดไฟฟาจริงของโรงงาน เนื่องจากมีการใชระบบการวัดแสดงปริมาณการใชไฟฟาผาน เครอ่ื งคอมพิวเตอรตรวจวัดไวต ลอดเวลา) 4-35

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู ือผูร บั ผดิ ชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 แผนภาพแสดงระบบการทํางานของ Air Chiller (หลงั ปรบั ปรงุ ) แสดงดังรูปขางลาง คาพลังงานไฟฟาที่ลดลงจากการปรับปรุงการทํางานของระบบปรับอากาศเทากับ 28,800 kWh/เดือน [(121,080-106,680) x 2] = 28,800 kWh กอนทาํ การปรับปรงุ หลังทาํ การปรับปรุง 140000 121080 120000 106680106680104280 106680 100000 84120 90000 K w .h 80000 60000 เฉลยี่ ใช = 102,140/เดอื น = 3,404.67/day 40000 20000 0 feb mar apr may june july aug sep oct nov dec การใชพ ลังงานไฟฟาของระบบปรับอากาศ Air Chiller หลังปรับปรุง 15 วนั มาตรการนี้เปนมาตรการบํารุงรักษาเครื่องทําน้ําเย็นใหมีประสิทธิภาพดีและลดการใชไฟฟาของระบบ ปรับอากาศ พลงั งานไฟฟา ทล่ี ดลง = พลังไฟฟาทร่ี ะบบ Chillerใช ตอเดอื น x 12 เดอื น = 28,800 kWh / เดอื น x 12 เดือน /ป = 345,600 kWh / ป 4-36

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู อื ผรู ับผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 คิดเปนคาไฟฟา (หนว ยละ 3 บาท) = 345,600 x 3 = 1,036,800 บาท/ป สามารถประหยดั พลังงานได = 345,600 / 11,628 x103 = 0.0297 ktoe/ป การวเิ คราะหผลความคมุ คา ทางการลงทนุ เงินท่ปี ระหยัดได = 1,036,800 บาท/ป พลังงานทป่ี ระหยดั ได = 345,600 kWh/ป เงินลงทนุ =- บาท ระยะเวลาคืนทุน =- ป *ไมมีการลงทนุ เน่ืองจากใชบ ุคลากรของทางโรงงานดาํ เนินการ บทสรปุ ระบบปรับอากาศเปนระบบที่มีใชงานท่ีแทบทุกสถานประกอบการไมวาจะเปนโรงงานหรืออาคาร อีก ท้ังเปนระบบที่มีสัดสวนการใชพลังงานท่ีสูง ระบบปรับอากาศมีหลากหลายประเภทและรูปแบบ ข้ึนอยูกับการ ออกแบบของวิศวกรผูออกแบบ สําหรับหนังสือเลมนี้ใหความสําคัญกับระบบปรับอากาศแบบรวมศูนยซ่ึงเปน ระบบปรบั อากาศขนาดใหญ ระบบปรับอากาศแบบรวมศูนยชนิดระบายความรอนดวยนํ้า ประกอบดวยอุปกรณหลักดังน้ี เคร่ืองทํา นํ้าเย็น เครื่องสงลมเย็น (AHU และ FCU) หอผึ่งลมเย็น เครื่องสูบน้ําเย็นและเคร่ืองสูบน้ําระบายความรอน ดัง แสดงในรปู ท่ี 4.1 ในระบบปรบั อากาศ อปุ กรณท่ีมีการใชพลังงานสงู ไดแ ก เคร่ืองทําน้ําเย็น เครื่องทํานํ้าเย็นทําหนาท่ีผลิต น้ําเย็น เพ่ือสงจายไปยังพ้ืนท่ีปรับอากาศตางๆ โดยเคร่ืองสูบน้ําเย็น การทําความเย็นของเคร่ืองทํานํ้าเย็นอาศัย หลักการวัฏจักรทําความเย็นแบบอัดไอ ดังแสดงในรูปที่ 4.7 และ 4.8 กระบวนการทํางานของวัฏจักร ประกอบดว ย 1-2 การอัดแบบยอนกลับไดโดยไมม ีการถา ยเทความรอ นหรอื กระบวนการไอเซนโทรปก 2-3 การถายเทความรอนในคอนเดนเซอร(หรือทําความรอนกรณีใชเปนฮีตปม) ไมมีความเสียด ทานภายในระบบ ความดนั จงึ คงที่ หรือยอ นกลบั ไดภายใน (ภายนอกยอ นกลับไมไ ด) 3-4 การลดความดันโดยไมมีการทํางาน จึงเปนกระบวนการยอนกลับไมได แตไมมีการถายเท ความรอ น 4-1 การถายเทความรอน (ทําความเย็น) ในเครื่องระเหย ไมมีความเสียดทานภายในระบบ ความ ดนั จึงคงท่หี รอื ยอ นกลับไดภายใน (ภายนอกยอนกลบั ไมไ ด) 4-37

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คูมือผรู ับผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 การประเมินสมรรถนะการทําความเย็นของเคร่ืองทํานํ้าเย็นที่ใชงานอยูจําเปนตองมีการจัดเก็บขอมูล โดยขอ มูลท่ตี อ งการประกอบดว ย อตั ราการไหลของน้าํ เยน็ ผา นเคร่ืองทํานํ้าเย็น และอุณหภูมิเขาและออกของน้ํา เยน็ ขอมูลทั้ง 3 คาน้ีสามารถใชคํานวณอัตราการทําความเย็นของเคร่ืองทํานํ้าเย็น (โดยใชสมการที่ 4.7 และ 4.8) ขอมูลท่ีตองการอีกตัวหนึ่งคือกําลังไฟฟาที่ใชในขณะนั้นๆ ของเคร่ืองทําน้ําเย็น ขอมูลทั้งหมดนี้มักมีการ แสดงผลผานจอแสดงผลของเครื่องทําน้ําเย็นรุนใหม เมื่อทราบอัตราการทําความเย็นและกําลังไฟฟาท่ีใชใน ขณะนั้นๆ เราสามารถคํานวณคา COP ของเคร่อื งทาํ นา้ํ เย็นได มาตรการอนุรกั ษพ ลงั งานในระบบปรบั อากาศมีมากมายหลายวิธี ซึ่งสามารถปรับใชใหเหมาะกับแตละ สถานะการณโดยพอสรปุ ไดดังน้ี - การเพมิ่ อุณหภูมินํ้าเย็นจา ยออกจากเครื่องทาํ น้ําเย็น (การเพ่ิมอณุ หภูมิระเหยของสารทําความเย็น) - การลดอุณหภูมินํ้าระบายความรอนเขาเครื่องทําน้ําเย็น (การลดอุณหภูมิควบแนนของสารทําความ เย็น) - การใชร ะบบสงนาํ้ เยน็ แบบปริมาตรแปรเปลยี่ น (Variable Water Volume: VWV) - การใชระบบสง ลมเย็นแบบปรมิ าตรแปรเปลยี่ น (Variable Air Volume: VAV) - การใชทอ ความรอ น (Heat Pipe) - การปรับปรุงตวั อาคาร - การเลือกใชอ ปุ กรณท ม่ี ีประสิทธิภาพสูง - การควบคุมการทาํ งานท่ีเหมาะสม - การบาํ รุงรักษาที่เหมาะสม 4-38

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรบั อากาศ คูมือผูรับผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 4.9 เทคโนโลยีการอนรุ ักษพลงั งาน เทคโนโลยีการลดความช้ืนดวยฮที ไปป (Heat Pipe Dehumidification) 1. หลกั การทํางานของเทคโนโลยี (1) ฮที ไปป คือ อะไร ฮที ไปปคอื อุปกรณท ่ใี ชในการแลกเปลยี่ นความรอนหรือสงถายความรอนไดโดยไมต องใชพ ลงั งานจากภายนอก สว นประกอบของฮีทไปปจะเปนทอ โลหะท่ปี ดหัวทายภายในเปนสญุ ญากาศท่มี ีสารทํางาน (Working Fluid) บรรจอุ ยู ภายใน ซ่ึงมักจะเปน สารทาํ ความเย็น (Refrigerant) ฟรอี อน 22 หรอื 134a การทํางานของฮที ไปปอาศยั หลักการเปลีย่ น สถานะจากการระเหยและควบแนนรว มกับแรงโนมถวงของสารทาํ งาน โดยไมใ ชพลังงานจากภายนอก (Passive) กลาวคอื สารทํางานในทอดา นท่ีตํ่ากวาเมือ่ ไดรบั ความรอนกจ็ ะระเหยเปน ไอลอยข้ึนอกี ดานทีส่ งู กวาแลวคายความรอน ออก ทําใหไอของสารทํางานมอี ุณหภมู ลิ ดลงถึงจุดควบแนน แลวกลายเปน ของเหลวตกลงสดู า นทตี่ า่ํ กวาอกี ครั้ง และ ดวยเหตุนีจ้ งึ เรียกดา นที่อยูต่ํากวาวาดา นระเหย (Evaporation Section) และเรียกดานท่ีอยูส งู กวาวาดา นควบแนน (Condensation Section) ดังแสดงในรูปท่ี 1.1 A traditional heat pipe is a hollow C D cylinder filled with a vaporizable A B liquid. A. Heat is absorbed in the evaporating section. B. Fluid boils to vapor phase. C. Heat is released from the upper part of cylinder to the environment; vapor condenses to liquid phase. D. Liquid returns by gravity to the lower part of cylinder (evaporating section). รูปท่ี 1.1: แสดงโครงสรา งภายในของฮีทไปป (1) การใชฮที ไปปในการลดความช้ืน ฮที ไปปสามารถใชใ นการลดความชนื้ ในระบบปรบั อากาศ โดยการติดตั้งฮที ไปปครอมคอยลเ ย็น (Cooling Coil) ของ ระบบปรับอากาศ ฮีทไปปท ่ีติดตั้งจะแบงเปน 2 สวน สว นแรก เรยี กวา สว นใหค วามเยน็ เบ้ืองตน (Precool Heat Pipe Section) ซึง่ อยูทางชองลมเขากอนทท่ี ีจ่ ะผา นคอยลเย็น เมอ่ื อากาศรอนผานฮีทไปปส ว นนี้ อากาศรอนกจ็ ะถา ยเทความ รอ นใหแกฮที ไปป อากาศทีผ่ านไปยังคอยลเ ย็นจึงมีอุณหภูมลิ ดลงกวาปกติ ทําใหค อยลเ ย็นทาํ งานไดอยา งมี 4-39

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู อื ผรู ับผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 ประสทิ ธภิ าพเน่ืองจากไอนา้ํ กล่ันตวั ไดมาก อุณหภมู ิของอากาศท่ีผา นคอยลเย็นจะเย็นกวาเคร่อื งปรับอากาศท่ัวไป (Overcooled Air) ในขณะท่ฮี ีทไปปส วนแรกรบั พลงั งานจากลมรอน สารทาํ ความเยน็ ภายในตวั ฮีทไปปจะระเหยและพาความรอ นท่ีไดรับ จากอากาศรอนน้นั ไปยังฮีทไปปส วนทีส่ อง (Reheat Heat Pipe Section) เมอื่ อากาศจากคอยลเย็นผา นฮีทไปปส วนทสี่ อง กจ็ ะไดร บั ความรอ นจากฮีทไปปสว นน้ี ทําใหอากาศทผ่ี านระบบมีอณุ หภมู ิที่พอเหมาะ ขนั้ ตอนท้ังหมดเกดิ ขึ้นโดยไมอาศัยพลังงานจากภายนอก และผลท่ไี ดคอื เครอ่ื งปรบั อากาศสามารถดงึ เอาความชน้ื จาก อากาศไดสูงถึง 50%-100% กวาปกติ Precool Reheat Increased Condensate รปู ท่ี 1.2: ระบบลดความชนื้ ดวยฮีทไปป (1) 2. การใชทดแทนเทคโนโลยเี ดมิ การควบคมุ ความช้นื ในระบบปรบั อากาศโดยทั่วไปจะใชค อยลเ ยน็ เพือ่ ทาํ หนา ที่ในการดึงความช้ืนออกจากอากาศ โดย อากาศภายนอกทร่ี อ นชื้นเม่ือผานคอยลเ ย็นกจ็ ะคายความรอ นสัมผัส (Sensible Heat) ทําใหอ ุณหภูมติ ่ําลง ถา คอยลเ ย็นมี อณุ หภูมิต่าํ กวาจุดกลนั่ ตัวของไอน้าํ (Dew Point) ไอนํ้าบางสวนจะคายความรอนแฝง (Latent Heat) พรอมทง้ั ควบแนน เปนหยดน้ํา ในกรณีน้ีอากาศท่ีผานการดึงความชื้นออกแลวจะเย็นจดั (Overcooled Air) ไมเหมาะสมท่ีจะสง ผา นเขา ไป ยังพื้นที่ทํางานได จึงตอ งใชขดลวดไฟฟาหรือทอ แกส รอนทําใหอุณหภมู ิสงู ขึน้ กวาเดมิ เพ่ือใหไ ดอากาศทอ่ี ุณหภมู ิสบาย (Comfortable Air) ทําใหตองใชพลงั งานสงู เพอ่ื ทาํ ใหอ ากาศเย็นและรอ นในภายหลงั ดังแสดงในรปู ที่ 2.1 และแผนภูมิ Psychrometric ในรูป 2.2 4-40

ตอนที่ 3 บทที่ 4 ระบบปรับอากาศ คูมือผูรับผดิ ชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 Oversized Cooling Coil Reheating Coil Hot & Over- Comfortable Very Humid Air Cooled Air Air 80°F 50°F/95%RH 60°F/65%RH Moisture Removed รปู ท่ี 2.1: แสดงการลดความช้ืนในระบบปรับอากาศทวั่ ไป (1) CCOONNVVEENNTTIIOONNAALL CCOOOOLLIINNGG WWIITTHH RREEHHEEAATTIINNGG 90% 80% 70% 60% 50% 80 COOLING COIL Δh 70 REHEAT Δh 40% 50 30% LA 40 60 EA 20% MOISTURE SA REMOVED Relative Humidity (%) BY COOLING SYSTEM WITH ELECTRIC HEATER 10% 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Dry Bulb Temperature (°F) รูปที่ 2.2: แผนภมู ิ Psychrometric ของการลดความชื้นในระบบปรับอากาศทวั่ ไป (2) เมอื่ เปรียบเทียบกบั ระบบเดมิ การตดิ ต้ังฮที ไปปจึงสามารถลดความชน้ื ของอากาศ โดยไมต องใชพลังงานในการลด อณุ หภูมอิ ากาศใหเ ย็นกวาปกตเิ พ่ือดงึ ความชนื้ (Overcool) และไมตองใชไฟฟาหรือพลังงานความรอนในการเพม่ิ อณุ หภมู ขิ องอากาศ (Reheat) ใหเ ปน ไปตามทต่ี องการ ดงั แสดงในรูปที่ 2.3 และแผนภมู ิ Psychrometric ในรูป 2.4 4-41

ตอนท่ี 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู ือผรู บั ผิดชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 60°F/65%RH 50°F/95%RH Over- Cooled Air Hot & 70°F Very Humid Air 80°F Standard Moisture Cooling Coil Removed รูปที่ 2.3: แสดงการลดความช้ืนดวยฮที ไปป (1) CCOOOOLLIINNGG WWIITTHH HHEEAATT PPIIPPEESS 90% 80% 70% 60% 50% 80 PRECOOL HEAT COOLING COIL Δh 40% PIPE Δh 70 30% REHEAT HEAT PIPE Δh 60 EA 20% MOISTURE 10% REMOVED 50 Relative Humidity (%) BY COOLING SYSTEM WITH HEAT PIPES LA SA 40 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Dry Bulb Temperature (°F) รปู ท่ี 2.4: แผนภมู ิ Psychrometric ของการลดความช้นื ดวยฮีทไปป (2) 4-42

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คูมอื ผูรับผิดชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 3. ศกั ยภาพการประหยัดพลงั งาน จากขอ มูลกรณีศึกษาการตดิ ตั้งในตางประเทศ (3) และกรณีศึกษาในประเทศไทย (4) การลดความช้ืนดว ยฮที ไปปส ามารถ ลดการใชพลังงานทใ่ี ชในกระบวนการลดความช้ืนของอากาศท่เี ติมเขาสูระบบปรบั อากาศ ไดประมาณ 30%-50% เมื่อ เทยี บกับระบบลดความชน้ื เดิมทที่ าํ ใหอากาศเย็นลงกวา ปกติ (Overcool) และใชพ ลังงานไฟฟา หรือพลังงานความรอ นใน การเพิม่ อุณหภมู ิของอากาศในภายหลงั (Reheat) ท้งั นศ้ี กั ยภาพการประหยัดพลงั งานสามารถแสดงใหเ ห็นไดดังกรณีตัวอยางการติดตงั้ ระบบลดความชื้นดว ยฮที ไปปกบั ระบบปรับอากาศของโรงพยาบาล (6) เพ่ือตอ งการควบคมุ สภาวะอากาศในพ้ืนทหี่ องผาตดั ใหอยทู ่ี 22 oC 50% RH โดย ระบบลดความชื้นดวยฮีทไปปสามารถใหผลประหยดั เมอ่ื เทยี บกับระบบเดมิ ที่ใชการทําความเย็นและการใชขดลวดให ความรอ นดวยไฟฟาขนาด 3.5 kW ดังนี้ Cooling Coil Cooling Coil Heat Pipe 5.5 ตนั 4.6 ตัน Electric Heater หอ งผา ตัด 3.5 kW 22 oC / 50% RH หอ งผา ตดั 22 oC / 50% RH 60.8/54.1 51/50 C 80.2/69.6 60.8/54.1 51/50 C 70.5/66.6 80.2/69.6 C C Reheat Reheat Precooled ระบบเดมิ ทใี่ ช Electric Heater ระบบทต่ี ดิ ตงั้ Heat Pipe 4-43

ตอนที่ 3 บทท่ี 4 ระบบปรับอากาศ คมู อื ผูรับผิดชอบดา นพลังงาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 รายละเอียด การปรับอากาศและควบคุมความช้ืน อากาศเขา (oFDB/oFWB) ระบบเดมิ ทีต่ ดิ ตั้ง Heater ระบบท่ตี ดิ ตง้ั Heat Pipe PRECOOL อากาศออก (oFDB/oFWB) - 80.2 / 69.6 ปรมิ าณการถา ยเทความรอน (Btu/h) กําลังไฟฟา ทใี่ ช (kW) - 70.5 / 66.6 อากาศเขา (oFDB/oFWB) COOLING COIL อากาศออก (oFDB/oFWB) - 11,807 (0.98 Ton) ขนาดทาํ ความเย็น (Btu/h) กาํ ลังไฟฟา ท่ใี ช (kW) -- อากาศเขา (oFDB/oFWB) REHEAT อากาศออก (oFDB/oFWB) 80.2 / 69.6 70.5 / 66.6 ขนาดทาํ ความรอน (Btu/h) กาํ ลงั ไฟฟา ทใ่ี ช (kW) 51 / 50 51 / 50 กําลังไฟฟา ท่ีใชร วม (kW) กาํ ลังไฟฟา ที่ประหยดั ได (kW) 66,511 (5.5 Ton) 54,704 (4.6 Ton) 6.6 5.5 51 / 50 51 / 50 60.8 / 54.1 60.8 / 54.1 11,807 (0.98 Ton) 11,807 (0.98 Ton) 3.5 - 10.1 5.5 - 4.6 (46%) พลงั งานที่ประหยดั ไดเทากับพลังงานที่ลดลงในการทําความเย็นและพลังงานทลี่ ดลงในการใหค วามรอนกบั อากาศ ซึ่ง รวมกันไดเทา กับ 4.6 kW หรือคิดเปนประมาณ 46% เมอ่ื เทยี บกับระบบเดิม 4. สภาพที่เหมาะสมกับการใชเทคโนโลยี เทคโนโลยีการลดความช้ืนดวยฮีทไปปเหมาะสาํ หรับโรงงานอุตสาหกรรมหรอื อาคารปรบั อากาศที่ตอ งการควบคุม ความชื้นในพ้นื ท่ีหรอื กระบวนการผลิตใหอยูใ นชวงความช้ืนสัมพทั ธ 40%-60%RH เพือ่ ทดแทนระบบควบคุมความชื้น เดิมทม่ี ีการใชพ ลงั งานสูง โดยสามารถออกแบบตดิ ตั้งฮีทไปปเ ขากับคอยลเ ยน็ ของเครอ่ื งเติมอากาศ (Fresh Air Unit) หรอื เคร่อื งสงลมเยน็ (Air Handling Unit) ระบบปรับอากาศไดท ันที่ และยกเลิกการใชข ดลวดความรอ นในการเพิ่ม อณุ หภมู ขิ องอากาศ ในกรณอี อกแบบตดิ ต้ังระบบปรับอากาศใหมการใชระบบฮที ไปปในการลดความชนื้ กจ็ ะชวยใหลดขนาดคอยลเย็นลงได เนอ่ื งจาก Cooling Load ทลี่ ดลง จากการ Precool อากาศดวยฮที ไปป 4-44

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรบั อากาศ คมู อื ผูรับผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 รปู ที่ 4.1: แสดงการตดิ ตง้ั ฮีทไปปกบั คอยลเ ยน็ ของเคร่อื งเตมิ อากาศ (1) 5. กลมุ เปา หมายการประยุกตใชเ ทคโนโลยี (3) (5) (6) กลุมของโรงงานอุตสาหกรรมและอาคารท่สี ามารถประยุกตใชเทคโนโลยนี ้ี ไดแก • โรงงานผลติ ชน้ิ สว นเครื่องจกั ร • โรงงานผลิตชน้ิ สวนอิเลก็ ทรอนิกส • โรงงานผลติ อาหาร • โรงงานผลติ ยา • หอ งเกบ็ ผลิตภัณฑ • หองควบคมุ กระบวนการผลิต (Control Room) • หองเครื่องมือส่อื สาร (Communication Room) • หอ งผา ตดั ในโรงพยาบาล • หอ งพักของโรงแรม • ฯลฯ 6. ราคาของเทคโนโลยี จากขอมลู ของผูจาํ หนายในประเทศไทย ราคาเฉลย่ี ของอุปกรณรวมการติดตั้งของฮีทไปปซงึ่ ติดต้ังกบั คอยลเย็นของ เครื่องสง ลมเยน็ หรอื เคร่อื งเติมอากาศของระบบปรบั อากาศ จะอยทู ป่ี ระมาณ 15,000 บาทตอ ตนั ความเยน็ โดยมีอายุใช งานประมาณ 20 ป 4-45

ตอนท่ี 3 บทที่ 4 ระบบปรับอากาศ คูม ือผรู บั ผิดชอบดา นพลงั งาน (อาคาร) พ.ศ. 2553 7. ระยะเวลาคนื ทุนของเทคโนโลยี จากขอมลู จากกรณศี กึ ษาในตางประเทศ (3) และกรณศี กึ ษาการติดตงั้ ใชระบบลดความชื้นดวยฮีทไปปใ นประเทศไทย (4) เทคโนโลยีการลดความช้ืนดวยฮีทไปปสามารถใหผ ลประหยดั ซ่งึ มีระยะเวลาคืนทุนประมาณไมเกิน 1 ป 8. ผลกระทบตอ สง่ิ แวดลอ ม เนอ่ื งจากฮที ไปปเปน ทอปดและไมม สี วนเคล่อื นที่ มโี อกาสนอยมากที่จะเกิดการรั่วไหลของสารทําความเยน็ ออกสู สงิ่ แวดลอ ม อยางไรก็ตามผูผลติ สวนใหญในปจจุบนั ไดเปล่ยี นมาใชสารทําความเย็น R-134a ทดแทน R-22 ในการผลติ ฮที ไปป เพ่อื ใหเ ปน ไปตามพธิ สี ารมอนทรีออลในการควบคุมปรมิ าณการใชส ารทําความเยน็ ท่ีมีผลตอ การทําลายโอโซน ในช้ันบรรยากาศ 9. ความแพรห ลายและศักยภาพการขยายผลในประเทศไทย จากการตรวจสอบกบั ผูจาํ หนายและฐานขอ มลู โรงงานอาคารควบคมุ ของ พพ. ประมาณการวา มีการนาํ เทคโนโลยีการลด ความชื้นดวยฮีทไปปไ ปประยุกตใชแ ลวกบั สถานประกอบการประมาณไมเ กิน 4% ของจํานวนสถานประกอบการท่ี สามารถประยุกตใชเทคโนโลยีน้ไี ด (ประมาณ 101 แหงจาก 2,223 แหง) โดยเมอื่ พิจารณากลมุ เปา หมายการใชเทคโนโลยีนี้ ในกลมุ อุตสาหกรรมและอาคารทีม่ ศี กั ยภาพแลวพบวา เทคโนโลยีนี้ สามารถขยายผลในสถานประกอบการทีม่ กี ารใชพลังงานรวมกนั ประมาณ 472 ktoe ตามขอมลู การใชพ ลังงานของ ประเทศในป 2549 (7) และจากการประมาณการในกรณที ่ี 20% ของสถานประกอบการทีม่ ีศักยภาพเหลา นี้นาํ เทคโนโลยี ไปประยุกตใชจ ะทําใหเกดิ ผลประหยดั พลังงานใหก ับประเทศไดปล ะประมาณ 756 ลานบาท 10. ตัวอยา งกรณศี ึกษา (4) กรณีศกึ ษา: โรงงานบรษิ ัท กุลธร เคอรบ ี้ จํากัด (มหาชน) ประเภทโรงงาน: ผลิตคอมเพรสเซอร การใชเ ทคโนโลยี: ติดตั้งฮที ไปปทดแทนเคร่ืองลดความชื้นเดิมแบบ Desiccant ซ่ึงใช Steam Coil ในระบบ เตมิ อากาศเขาสรู ะบบปรับอากาศแบบสวนกลางในหองประกอบคอมเพรสเซอร เงนิ ลงทุน: 750,000 บาท (เครื่องเติมอากาศใหมพรอ มฮีทไปปขนาด 84,000 Btu/hr) ผลประหยัดพลังงาน: ไฟฟา 548,424 kWh/ป คาพลงั งานที่ประหยดั ได: 1,371,060 บาท/ป คาใชจ ายอื่นทปี่ ระหยดั ได: - ระยะเวลาคืนทุน: 0.55 ป 4-46