Home Articles Energy Conservation กรณีศึกษา การประหยัดพลังงานโดยใช้ปั๊มความร้อน (Heat Pump)

กรณีศึกษา การประหยัดพลังงานโดยใช้ปั๊มความร้อน (Heat Pump)

หน้า 1 จาก 3 ระบบทำน้ำร้อนเดิมซึ่งทำความร้อนโดยใช้หม้อไอน้ำเป็นแหล่งกำเนิดความร้อนนั้น เป็นระบบที่มีประสิทธิภาพไม่สูงและจะมีประสิทธิภาพต่ำลงเมื่อมีอายุการใช้งา นที่มากขึ้น ประกอบกับต้องมีค่าใช้จ่ายในการดูแลรักษาอุปกรณ์ที่สูงขึ้นตามไปด้วย การใช้ปั๊มความร้อนทำน้ำร้อนแทนระบบที่ใช้หม้อไอน้ำจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการ ทำน้ำร้อนลงได้ ทั้งนี้เนื่องจากปั๊มความร้อนเป็นระบบที่มีประสิทธิภาพสูง โดยทั่วไปมีค่า COP (Heating) มากกว่า 3 ขึ้นไป และยังได้ลมเย็นเป็นผลพลอยได้ ซึ่งสามารถนำไปใช้ลดภาระการทำงานของระบบปรับอากาศได้ นอกจากนี้ระบบปั๊มความร้อนยังช่วยลดปริมาณการเกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากกา รลดการใช้เชื้อเพลิงในการเผาไหม้อันเป็นตัวการทำให้เกิดสภาวะโลกร้อนลงได้อีกด้วย กลุ่มเป้าหมายหรือกระบวนการผลิตที่สามารถใช้เทคโนโลยีนี้ได้แก่อาคารหรือโรง งานที่มีการใช้น้ำร้อนที่อุณหภูมิ 50-60 oC ซึ่งอาจใช้น้ำที่มาจากชุดกำเนิดน้ำร้อน (Hot Water Generator) ที่แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำกับไอน้ำของหม้อไอน้ำ หรือระหว่างน้ำร้อนกับขดลวดทำความร้อน (Electric Heater) หลักการทำงานของปั๊มความร้อน คือการถ่ายเทความร้อน ไม่ใช่การสร้างความร้อน กล่าวคือปั๊มความร้อนทำงานโดยการดึงความร้อนจากแหล่งความร้อน แล้วนำไปถ่ายเทในบริเวณที่ต้องการความร้อน ด้วยเหตุนี้จึงถูกเรียกว่าปั๊มความร้อน เนื่องจากทำหน้าที่ในการปั๊มเอาความร้อนจากแห่งหนึ่งไปยังอีกแห่งหนึ่ง วัฏจักรการทำงานมีลักษณะเช่นเดียวกับระบบการทำความเย็นแบบอัดไอ (Mechanical Vapor Compression Refriegeration System) ดังรูปที่ 1  ต่างกันเพียงแต่ปั๊มความร้อนจะเลือกใช้ประโยชน์จากด้านความร้อนเป็นหลัก และควบคุมอุณหภูมิด้านความร้อนแทนด้านความเย็น และได้ความเย็นเป็นผลพลอยได้ของระบบ ปั๊มความร้อนจะทำหน้าที่ส่งผ่านความร้อนจากแหล่งความร้อนไปยังด้านที่รั บความร้อน ซึ่งถ้าส่งความร้อนไปเรื่อยๆ อีกฝั่งก็จะร้อนขึ้น และเมื่อสะสมมากๆ จะสามารถมีอุณหภูมิสูงขึ้นจนมากกว่าอุณหภูมิของแหล่งความร้อน ตัวอย่างเช่นอุณหภูมิของอากาศหรือความร้อนภายนอกอาคารนั้นสูงเพียง 34 oC แต่ปั๊มความร้อนซึ่งมีสารทำงานในวงจรที่สามารถดูดความร้อนจากอากาศแล้วไปถ่า ยเทให้กับบริเวณหรือตัวกลางที่ต้องการทำความร้อนเช่น น้ำ ซึ่งสามารถสะสมความร้อนได้จนอุณหภูมิสูงตามความต้องการที่ออกแบบไว้ เช่นกรณีของน้ำร้อนที่ใช้ในโรงแรม สามารถทำได้สูงถึง 60 oC รูปที่ 1 - วัฎจักรการทำความร้อนของปั๊มความร้อน วัฏจักรการทำงานด้านความเย็นกับความร้อนนั้นจะเชื่อมโยงกันด้วยสารทำงาน   (Working Substance – HCFC R22 หรือ HFC 134a) โดยเริ่มจากการทำงานของคอมเพรสเซอร์ ซึ่งสารทำงานจะถูกอัดเพื่อเพิ่มอุณหภูมิและความดัน จากนั้นสารทำงานถูกนำมากลั่นในคอนเดนเซอร์ (สารทำงานคายความร้อนออกไปให้กับน้ำ ทำให้ได้น้ำร้อน) จนได้ของเหลวความดันสูง หลังจากนั้น จะถูกลดความดันในเอ็กซ์แพนชั่นวาล์ว จนสารทำงานบางส่วนกลายเป็นไอหรือพร้อมที่จะระเหยเมื่อได้รับความร้อนจากแหล่งความร้อนในอีแวปเปอร์เรเตอร์ ดังนั้นจะเห็นได้ว่า ระบบบปั๊มความร้อนมีการใช้พลังงานเพื่อขับคอมเพรสเซอร์และพัดลมที่บริเวณอีแวปเปอร์เรเตอร์หรือคอนเดนเซอร์ และอาจมีการใช้พลังงานที่ปั๊มน้ำสำหรับระบบที่ถังน้ำ แยกเป็นคนละส่วนกับปั๊มความร้อนเท่านั้น ปั๊มความร้อนสามารถทำน้ำร้อนทดแทนการใช้น้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติในการผลิตน้ำ ร้อนได้ ปั๊มความร้อนเป็นระบบที่มีค่าสัมประสิทธิ์การทำงาน (COP) สูง โดยทั่วไปมีค่ามากกว่า 3 (คิดเฉพาะการทำความร้อน)  ทำให้ประหยัดพลังงานเมื่อเทียบกับการผลิตน้ำร้อนโดยใช้หม้อต้นน้ำที่ใช้น้ำม ันหรือก๊าซธรรมชาติซึ่งมีค่า COP ประมาณ 0.75 – 0.95  (ซึ่งหากนำลมเย็นที่ได้ไปใช้ประโยชน์ ค่า COP รวมทั้งการทำความร้อนและการทำความเย็นก็จะสูงขึ้นอีกเป็นเท่าตัว) ส่วนประกอบของปั๊มความร้อน ระบบปั๊มความร้อนตามความหมายของ ARI (Air Condition and Refriegeration Institute) จะประกอบด้วยอุปกรณ์หลักดังนี้ •    คอนเดนเซอร์ มีหน้าที่ระบายความร้อนจากสารทำงานไปสู่แหล่งระบายความร้อน •    อีแวปเปอร์เรเตอร์ ทำหน้าที่ดูดความร้อนจากแหล่งความร้อน •    คอมเพรสเซอร์ ทำหน้าที่อัดไอของสารทำงาน (Working Substance) ให้มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิรอบคอนเดนเซอร์ เพื่อจะถ่ายเทความร้อนออกจากสารทำงาน •    เอ็กซ์แพนชั่นวาล์ว หรืออาจเรียกว่าวาล์วขยายตัว ในกรณีที่ระบบมีขนาดเล็กจะใช้ท่อขนาดเล็ก (Capillary Tube) แทน มีหน้าที่ลดความดันของสารทำงาน •    อุปกรณ์เสริม ได้แก่ ถังน้ำหุ้มฉนวน มีหน้าที่สำคัญสองประการด้วยกันคือ กักเก็บน้ำเพื่อให้เพียงพอกับความต้องการของอาคาร และเพื่อแบ่งระดับอุณหภูมิน้ำในกรณีที่มีมากกว่าหนึ่งถัง นอกจากนั้นจะมีอุปกรณ์ประกอบอื่นๆ ได้แก่ ปั๊มน้ำ ชุดควบคุมและวัดความดัน ชุดควบคุมและวัดอุณหภูมิ ชุดควบคุมและตรวจวัดค่าทางไฟฟ้า การบำรุงรักษา คล้ายกับระบบปรับอากาศ ซึ่งทำได้โดยการทำความสะอาดคอนเดนเซอร์ อีแวปเปอร์เรเตอร์ และครีบระบายความร้อนเพื่อให้การถ่ายเทความร้อนมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยทั่วไปจะใช้ลมเป่า และหมั่นตรวจสอบการทำงานอย่างสม่ำเสมอ << หน้าแรก < ย้อนกลับ 1 2 3 หน้าถัดไป > หน้าสุดท้าย >>