เครื่องทำน้ำเย็นชนิดปรับความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์ (VSD Chiller)

การใช้พลังงานของระบบปรับอากาศขนาดใหญ่ โดยปกติจะมีสัดส่วนการใช้พลังงานในปริมาณมากที่เครื่องทำน้ำเย็น (Chiller) เป็นหลัก ซึ่งคอมเพรสเซอร์ของเครื่องทำน้ำเย็นถือเป็นอุปกรณ์หลักที่ใช้ในการอัดน้ำยา สารทำความเย็นให้ไหลผ่านอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบทำความเย็นวัฏจักรแบบอัดไอ (Vapor Compression Cycle) ซึ่งเครื่องทำน้ำเย็นชนิดปรับความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์มีหลักการทำงานดังนี้

หลักการทำงานของเทคโนโลยี

เครื่องทำน้ำเย็นชนิดปรับความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์ (VSD Chiller) เป็นอุปกรณ์อีกประเภทหนึ่งที่อาศัยหลักการทำงานของ VFD (Variable Frequency Drive) ในการปรับความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์มอเตอร์ในการดูดอัดสารทำความเย็นตามภาระโหลดที่ต้องการ ซึ่งจะทำการปรับความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์โดยการปรับความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์ตามภาระโหลดที่เกิดขึ้นจริง ครอบคลุมลักษณะการใช้งานของเครื่องทำน้ำเย็นที่ภาระการทำความเย็นเต็มตามพิกัดที่ออกแบบไว้หรือเรียกว่า “Full Load” และการใช้งานที่ภาระการทำความเย็นไม่เต็มพิกัดหรือน้อยกว่าตามที่การออกแบบไว้ หรือเรียกว่า “Part Load” โดยเครื่องทำน้ำเย็นชนิดปรับความเร็วรอบคอมเพรสเซอร์ (VSD Chiller) นี้จะมีสมรรถนะที่ Part Load ดีกว่า เครื่องทำน้ำเย็นแบบเดิม (Centrifugal , Screw Chiller) โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้งานเครื่องทำน้ำเย็นหลายชุดพร้อมกัน อาจส่งผลให้ภาระของเครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้งานแต่ละตัวอยู่ที่ 30-50% เป็นต้น ซึ่งเป็นการสูญเสียการใช้พลังงานในระบบทำน้ำเย็นของระบบปรับอากาศ (Chilled water system) เป็นอย่างมาก

รูปแสดง VSD Chiller

กราฟแสดงค่าประสิทธิภาพ VSD Chiller ขนาดต่างๆ

การใช้ทดแทนเทคโนโลยีเดิม

 เทคโนโลยีเครื่องทำน้ำเย็นชนิดปรับความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์ สามารถใช้ได้กับระบบปรับอากาศแบบรวมศูนย์เดิมที่ใช้เครื่องทำน้ำเย็นแบบลูกสูบ สกรู และ หอยโข่ง สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมและอาคารธุรกิจขนาดใหญ่ทั่วไปโดยมีรายละเอียดเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีเดิม ดังนี้

• ใช้ Motor ที่มีประสิทธิภาพสูง (กรณีรุ่นที่ใช้ DC Motor ประสิทธิภาพมอเตอร์ประมาณ 98% เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีคอมเพรสเซอร์แบบเดิมที่ใช้ AC Induction Motor ที่มีประสิทธิภาพประมาณ 96%)
• ประหยัดพลังงานสูง – เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีเก่าอย่างเช่นเทคโนโลยีแบบลูกสูบ, สกรูเทคโนโลยีเก่าและหอยโข่ง สามารถประหยัดพลังงานได้ถึง 20-40% ตามประสิทธิภาพ IPLV ตามมาตรฐาน ARI (Air-Conditioning and Refrigeration Institute) ทั้งนี้เนื่องจากเทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์ (VFD) ซึ่งประกอบอยู่ในชุดคอมเพรสเซอร์ที่ช่วยลดการทำงานในช่วงโหลดการทำงานต่ำๆ

ศักยภาพการประหยัดพลังงาน

ศักยภาพในการประหยัดพลังงานขั้นต้นอยู่ที่ประมาณ 20-40% โดยพลังงานไฟฟ้าที่ลดลงขึ้นอยู่กับภาระการทำงานของเครื่องทำน้ำเย็นเป็นหลัก

กราฟแสดงศักยภาพในการประหยัดพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็น
ที่มา : Danfoss Turbocor Compressor Inc.

สภาพที่เหมาะสมกับการใช้เทคโนโลยี

เทคโนโลยีนี้เหมาะสำหรับการใช้งานเครื่องทำน้ำเย็นสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมและอาคารประเภทต่างๆ ที่มีการใช้งานที่ภาระการทำความเย็นต่ำกว่าพิกัด (Part load) โดยส่วนใหญ่  ที่การใช้งาน 24 ชั่วโมงต่อวัน และมากกว่า 300 วันต่อปี

กลุ่มเป้าหมายการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี

กลุ่มของโรงงานอุตสาหกรรมและอาคารที่สามารถประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ ได้แก่

• โรงงานผลิตอาหารและเครื่องดื่ม
• โรงงานผลิตชิ้นส่วนโลหะ
• โรงงานผลิตยาและชีวเคมี
• โรงงานสิ่งทอ
• โรงแรม
• โรงพยาบาล

ฯลฯ

ความคุ้มค่าในการลงทุน

ราคาของเครื่องทำน้ำเย็นชนิดปรับความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์ จะขึ้นอยู่กับขนาดการทำความเย็น โดยราคาเฉลี่ยของระบบจะอยู่ที่ประมาณ 23,000 บาทต่อตันความเย็น ระยะเวลาในการคืนทุนประมาณ 4 – 5 ปี

ที่มา : กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. (2557). บทที่ 6 แนวทางการอนุรักษ์พลังงานด้วยการปรับเปลี่ยนด้านเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมสิ่งทอ. In คู่มือพัฒนาบุคลากรด้านการอนุรักษ์พลังงานจากกรณีตัวอย่างที่ประสบผลสำเร็จ อุตสาหกรรมสิ่งทอ (pp. 6-23 - 6-25).

เครื่องทำน้ำเย็นชนิดปรับความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์ (VSD Chiller)