ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน
(split type)
1. อุปกรณ์หลักของเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน (split type) นั้นมีอยู่ 4 ส่วน ดังนี้
|
คอมเพรสเซอร์ของเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน (split type) ภาพจาก : www.cmrefrig-acpart.com/ |
คอมเพรสเซอร์ เป็นหัวใจหลักของการทำงานในระบบอัดไอ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับเพิ่มความดันของสารทำความเย็น ทำให้สารทำความเย็นสามารถไหลเวียนได้ครบวงจรของระบบอัดไอ และเป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานมากที่สุด คือประมาณ 80% ของพลังงานทั้งหมดที่ใช้สำหรับเครื่องปรับอากาศ |
|
อุปกรณ์ควบแน่น (Condenser) ภาพจาก : www.diytrade.com/ |
คอยล์ร้อน คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการทำให้สารทำความเย็นเปลี่ยนสถานะจากไอเป็นของเหลว โดยการใช้พัดลมดูดอากาศมาระบายความร้อนให้กับสารทำความเย็นในแผงคอยล์ร้อน ซึ่งอุปกรณ์นี้มีการใช้พลังงานประมาณ 10% ไปกับพัดลมระบายความร้อน |
|
วาล์วลดความดัน (Expansion Valve) ภาพจาก: www.bestbuyheatingandairconditioning.com/ |
วาล์วลดความดัน เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่ลดความดันของสารทำความเย็นหลังจากผ่านคอยล์ร้อน ซึ่งทำให้สารทำความเย็นเปลี่ยนสถานะจากของเหลวความดันสูงเป็นของเหลวผสมไอ (Mixture หรือ 2-Phases) ที่มีความดันต่ำ |
|
อุปกรณ์ระเหย (Evaporator) ภาพจาก : www.qualityairservices.com/ |
คอยล์เย็น คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการทำให้สารทำความเย็นเปลี่ยนสถานะจากของเหลวผสมไอ ให้กลายเป็นไออย่างสมบูรณ์ (ไออิ่มตัว) โดยการใช้พัดลมดูดอากาศจากภายในห้องปรับอากาศผ่านแผงคอยล์เย็น ซึ่งทำให้สารทำความเย็นรับความร้อนจากอากาศและเดือดกลายเป็นไอ ซึ่งอุปกรณ์นี้จะมีการใช้พลังงานประมาณ 10% ไปกับพัดลมคอยล์เย็น |
2. หลักการทำงาน
รูปที่ 2 แสดงวัฏจักรการทำงานแบบอัดไอของเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน
ใช้หลักการทำงานของกระบวนการอัดไอ ซึ่งมีหน้าที่หลักในการลดอุณหภูมิของอากาศในพื้นที่ โดยการใช้สารทำความเย็นหรือน้ำยาแอร์เป็นตัวกลางในการรับความร้อนจากอากาศภายในห้อง ออกไประบายทิ้งทางด้านนอกห้องปรับอากาศ ซึ่งส่งผลให้อากาศภายในห้องเย็นลง และมีความชื้นที่ลดลง โดยสามารถแสดงวัฏจักรการทำงานแบบอัดไอของเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน แสดงในรูปที่ 2
3. แผนภาพความดันเอนทัลปี (P-h Diagram)
เมื่อได้ทราบถึงอุปกรณ์หลักที่มีในเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนแล้วนั้น ในลำดับถัดไปจะกล่าวถึงหลักการทำงานของระบบปรับอากาศแบบอัดไอ โดยสามารถอธิบายร่วมกับ รูปที่ 3 แผนภาพความดัน-เอนทาลปี (P-h Diagram) ได้ดังต่อไปนี้
รูปที่ 3 แผนภาพความดัน-เอนทาลปี (P-h Diagram)
จากแผนภาพ จะเห็นได้ว่ากระบวนการทำงานในระบบอัดไอนั้นมีอยู่ทั้งสิ้น 4 กระบวนการ ซึ่งสามารถอธิบายถึงรายละเอียดของแต่ละกระบวนการในแผนภาพได้ดังนี้
| กระบวนการอัดเพิ่มความดัน
|
จุดที่ 1 สารทำความเย็นที่ออกจากคอยล์เย็นในสถานะไออิ่มตัว ถูกดูดกลับเข้าไปยังคอมเพรสเซอร์เพื่ออัดสารทำความเย็นให้มีความดันสูงขึ้น ตามเส้น 1-2 |
| กระบวนการควบแน่น
|
สารทำความเย็น จุดที่ 2 ถูกส่งเข้าไปยังแผงคอยล์ร้อนเพื่อผ่านกระบวนการควบแน่น โดยพัดลมคอยล์ร้อนจะดึงอากาศในบริเวณด้านหลังแผงคอยล์ร้อน เข้ามาผ่านแผงคอยล์ร้อน เพื่อลดอุณหภูมิ และเปลี่ยนสถานะของสารทำความเย็น จากไอร้อนยิ่งยวด จุดที่ 2 เป็นของเหลวอิ่มตัว จุด 3 ซึ่งภาระความร้อนภายในห้องปรับอากาศจะถูกนำมาระบายทิ้งในกระบวนการนี้ |
| กระบวนการลดความดัน
|
จากนั้นสารทำความเย็น จุดที่ 3 จะถูกส่งผ่านเข้าไปยังวาล์วลดความดัน เพื่อทำให้มีอุณหภูมิและความดันลดลง ตามเส้น 3-4 ซึ่งสารทำความเย็น จุดที่ 3 นี้ อยู่ในสถานะของผสม คือเป็นของเหลวผสมไอ และกระบวนการนี้ไม่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าแต่อย่างใด |
| กระบวนการระเหย
|
กระบวนการนี้เกิดขึ้นในแผงคอยล์เย็น โดยสารทำความเย็นในสถานะของผสม จุดที่ 3 จะถูกส่งเข้าไปยังแผงคอยล์เย็นเพื่อรับภาระความร้อนจากอากาศภายในห้อง และเปลี่ยนสถานะจากของผสมกลายเป็นไออิ่มตัว ก่อนที่จะถูกดูดกลับเข้าไปยังคอมเพรสเซอร์ และเข้าสู่กระบวนการอัดเพื่อเพิ่มความดันอีกครั้ง |
ประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศนั้น วิเคราะห์บนพื้นฐานของ สิ่งที่ป้อนเข้าไป (Input) กับสิ่งที่จ่ายออกมา (Output) ซึ่งสามารถเขียนในรูปของสมการทางคณิตศาสตร์ได้ ดังนี้
ประสิทธิภาพ = Output
input
สำหรับคำว่าประสิทธิภาพของระบบปรับอากาศนั้น โดยทั่วไปเรามักกล่าวแทนด้วย ค่าอัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน (EER ; Energy Efficiency Ratio) ซึ่งสามารถแสดงในเชิงของสมการได้ ดังนี้
ประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศ (EER) = ความเย็นที่ทำได้ (ฺBtu/hr)
พลังไฟฟ้าที่ใช้ (W)
หรือค่าประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศ อาจแสดงในอีกรูปแบบหนึ่งที่มักเป็นที่นิยมใช้ คือ ค่าพลังไฟฟ้าที่ใช้ต่อตันความเย็น ที่ทำได้ โดยที่ 1 ตันความเย็น เท่ากับ 12,000 บีทียู/ชั่วโมง
kW/Tr = พลังไฟฟ้าที่ใช้ (kW)
ตันความเย็นที่ทำได้ (Tr)
การกำหนดระดับประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน ด้วยค่าอัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน ของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย ได้กำหนดไว้ดังตารางที่ 1 และสามารถแสดงตัวอย่างฉลากประหยัดไฟเบอร์ 5 ของเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนได้ ดังนี้
ตารางที่ 1 ตัวเลขแสดงระดับประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน
| ระดับที่ (เบอร์) | ระดับประสิทธิภาพ | ค่า EER |
| 5 | ดีมาก | ตั้งแต่ 10.6 ขึ้นไป |
| 4 | ดี | ตั้งแต่ 9.6 ขึ้นไปแต่ไม่ถึง 10.6 |
| 3 | ปานกลาง | ตั้งแต่ 8.6 ขึ้นไปแต่ไม่ถึง 9.6 |
| 2 | พอใช้ | ตั้งแต่ 7.6 ขึ้นไปแต่ไม่ถึง 8.6 |
| 1 | ต่ำ | ตั้งแต่ 6.6 ขึ้นไปแต่ไม่ถึง 7.6 |
รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างตราสัญลักษณ์ เครื่องปรับอากาศเบอร์ 5
4. การประเมินการใช้พลังงานของเครื่องปรับอากาศ
จากที่ทราบแล้วว่า พลังงานไฟฟ้าคือผลคูณของค่าพลังไฟฟ้า กับชั่วโมงการทำงานของอุปกรณ์นั้นๆ ดังนั้น สำหรับเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน สามารถประเมินค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ได้ด้วยสมการ
พลังงานที่ใช้ = พลังไฟฟ้า x ชั่วโมงการเปิดใช้งาน x %การทำงานของคอมเพรสเซอร์
100
Bibliography
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน. (2555). การตรวจวิเคราะห์การอนุรัก์พลังงาน ระบบปรับอากาศ. In กระทรวงพลังงาน, คู่มือการตรวจวิเคราะห์การอนุรักษ์พลังงาน สำหรับวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อม (pp. 5-2 - 5-6).
