การประเมินผลประหยัดจากการหุ้มฉนวนกันความร้อนท่อที่มีผิวร้อน

ท่อเป็นอุปกรณ์สำคัญในการขนถ่ายวัตถุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง และมีใช้อยู่จำนวนมากในบางประเภทธุรกิจ เช่น อุตสาหกรรมที่มีการใช้ความร้อน จะใช้ขนถ่ายไอน้ำ, น้ำมันร้อน และน้ำร้อน เป็นต้น เนื่องจากการขนถ่ายวัตถุที่เป็นของร้อนจึงทำให้ผิวด้านนอกของท่อร้อนไปด้วย อาจก่อให้เกิดอันตรายหากได้สัมผัส ซึ่งโดยหลักแล้วจะทำการหุ้มฉนวนกันความร้อนท่อที่มีผิวร้อน เพื่อป้องกันอันตรายที่เกิดจากการสัมผัสกับผิวที่มีความร้อนและควบคุมคุณภาพในการผลิต แต่ก็มีประโยชน์ในการลดการใช้พลังงานที่ใช้ในการทำความร้อนด้วย เนื่องจากลดสูญเสียพลังงานความร้อนให้กับบรรยากาศโดยรอบ การหุ้มฉนวนกันความร้อนที่ผิวด้านนอกของท่อเป็นวิธีที่จะช่วยแก้ปัญหาที่กล่าวมาแล้วข้างต้น แต่การคำนวณผลประหยัดจากการหุ้มฉนวนท่อที่มีความร้อนนั้น มีความยุ่งยากพอสมควร เนื่องด้วยสมการที่ใช้คำนวณมีความซับซ้อน ซึ่งในบทความนี้จะนำเสนอวิธีการประเมินการสูญเสียความร้อนก่อนและหลังหุ้มฉนวนกันความร้อนในฉนวนบางประเภทอย่างง่าย รวมถึงวิเคราะห์เรื่องของการลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานและการลดการปล่อยมลพิษเทียบเป็นปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่าให้กับองค์กร

 

การคำนวณการสูญเสียความร้อนที่ผิวท่อร้อนก่อนและหลังการหุ้มฉนวนกันความร้อน จะใช้หลักการถ่ายเทความร้อน ด้วยการนำความร้อน (Conduction), การพาความร้อน (Convection) และการแผ่รังสีความร้อน (Radiation) จากผิวท่อสู่บรรยากาศโดยรอบ ซึ่งทางผู้เขียนจึงสรุปเป็นตารางและกราฟเพื่อนำไปใช้ประเมินความร้อนสูญเสียดังนี้

 

 

ตัวอย่าง 1

ในกระบวนการผลิตอาหารแห่งหนึ่ง มีท่อส่งจ่ายไอน้ำขนาด 1 นิ้ว ระยะที่ไม่ได้หุ้มฉนวนยาว 10 เมตร วัดอุณหภูมิผิวได้ 120 องศาเซลเซียส อุณหภูมิบรรยากาศโดยรอบ 35 องศาเซลเซียส จะสามารถหาความร้อนสูญเสียได้ดังนี้

จากตารางจะได้  ความร้อนสูญเสีย = 121.38 Wthermal/m
ดังนั้น ความร้อนสูญเสียรวม = 121.38 x 10
= 1,213.80 Wthermal

 

ตัวอย่าง 2

ในกระบวนการผลิตอาหารแห่งหนึ่ง มีท่อส่งจ่ายไอน้ำขนาด 1 นิ้ว ระยะที่ไม่ได้หุ้มฉนวนยาว 10 เมตร วัดอุณหภูมิผิวได้ 120 องศาเซลเซียส อุณหภูมิบรรยากาศโดยรอบ 35 องศาเซลเซียส เมื่อดำเนินการหุ้มฉนวนกันความร้อนหนา 1 นิ้ว และ 2 นิ้ว จะสามารถประเมินหาความร้อนสูญเสียที่ลดลงได้ดังนี้ (กำหนด หม้อไอน้ำประสิทธิภาพ 80% ใช้งาน 8,000 ชม./ปี ใช้น้ำมันเตา C เป็นเชื้อเพลิงที่มีค่าความร้อน 41.28 MJ/L)

 

ก่อนปรับปรุง    

ความร้อนสูญเสียรวม = 1,213.80 Wthermal

 

หลังปรับปรุง   

ดำเนินการหุ้มฉนวนกันความร้อนแบบใยแก้วที่มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนเฉลี่ย 0.035 W/m.K และหุ้มด้านนอกด้วยอลูมิเนียมขัดมัน

ความร้อนสูญเสียหลังหุ้มฉนวนกันความร้อน หนา 1 นิ้ว จากตารางจะได้
ความร้อนสูญเสีย (ฉนวน 1 นิ้ว) = 17.15 Wthermal/m
ความร้อนสูญเสียรวม (ฉนวน 1 นิ้ว) = 171.50 Wthermal
อุณหภูมิผิวหลังหุ้มฉนวนประเมิน (ฉนวน 1 นิ้ว) 48.63  oC
ความร้อนสูญเสียลดลง = 1,213.80 – 171.50  
= 1,042.30 Wthermal
ปริมาณน้ำมันเตา C ที่ลดได้ = (1,042.30 x 3.6 / 1,000)/(0.80 x 41.28)
= 0.11 L/hr
สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงได้ = 0.11 x 8,000
= 880 L/y
สามารถลดค่าใช้จ่ายได้ (ราคาน้ำมันเตา C 18.00 บาท/ลิตร)
= 880.00 x 18.00
= 15,840 บาท/ปี
ลงทุนหุ้มฉนวนกันความร้อน = 20,000 บาท
ระยะเวลาคืนทุน = 1.26 ปี
สามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกคิดเป็นปริมาณ CO2 เทียบเท่า เท่ากับ
= 880.00 x 3.2457
= 2,856.22 kgCO2eq/ปี
และหากความร้อนสูญเสียหลังหุ้มฉนวนกันความร้อน หนา 2 นิ้ว จากตารางจะได้
ความร้อนสูญเสีย (ฉนวน 2 นิ้ว) = 12.31 Wthermal/m
ความร้อนสูญเสียรวม (ฉนวน 2 นิ้ว) = 123.10 Wthermal
อุณหภูมิผิวหลังหุ้มฉนวนประเมิน (ฉนวน 2 นิ้ว)     42.48   oC
ความร้อนสูญเสียลดลง = 1,213.80 – 123.10
= 1,090.70 Wthermal
ปริมาณน้ำมันเตา C ที่ลดได้ = (1,090.70 x 3.6 / 1,000)/(0.80 x 41.28)
= 0.12 L/hr
สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงได้ = 0.12 x 8,000.00
= 960.00 L/y
สามารถลดค่าใช้จ่ายได้ (ราคาน้ำมันเตา C 18.00 บาท/ลิตร)
= 960.00 x 18.00
= 17,280 บาท/ปี
ลงทุนหุ้มฉนวนกันความร้อน = 25,000 บาท
ระยะเวลาคืนทุน = 1.45 ปี
สามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกคิดเป็นปริมาณ CO2 เทียบเท่า เท่ากับ
= 960.00 x 3.2457
= 3,115.87 kgCO2eq/ปี

สรุป

การหุ้มฉนวนกันความร้อนท่อที่มีผิวร้อน จะสามารถลดอันตรายที่จะเกิดขึ้น ควบคุมความร้อนในการผลิตได้ดีขึ้น และลดการสูญเสียความร้อนและค่าใช้จ่ายลงได้ ซึ่งชนิดและความหนาของฉนวนกันความร้อนมีผลต่อการป้องกันความร้อน สำหรับความเหมาะสมในการเลือกใช้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายๆ อย่าง เช่น ข้อบังคับในการใช้วัสดุในพื้นที่ทำงาน (เช่น พื้นที่ทำงานในส่วนของอาหารจะไม่สามารถใช้วัสดุได้ในบางประเภท เป็นต้น), พื้นที่ติดตั้ง, งบประมาณและระยะเวลาคืนทุนที่เหมาะสม เป็นต้น

 

แปลและเรียบเรียงโดย นายปรีชา โขธนพงศ์ ทีมงาน iEnergyGuru

Reference:

  • Fundamentals of Heat and Mass Transfer FRANK P. INCROPERA / DAVID P. DEWITT / THEODORE L. BERGMAN / ADRIENNE S. LAVINE.
  • ค่า Emission Factor จาก http://thaicarbonlabel.tgo.or.th/

 

 

 

1 Review

5

Write a Review

0 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *