บทท่ี 1
หลกั การของเครื่องทาํ ความเยน็ และปรับอากาศ
ส่ือชุดน้ีเป็นลิขสิทธ์ิของสาํ นกั พิมพว์ งั อกั ษรใชป้ ระโยชนเ์ พ่ือการศึกษาเท่าน้นั
ววิ ฒั นาการของการทาํ ความเยน็
การทาํ ความเย็นในสมยั โบราณ จะใช้ความเยน็ ของน้ําแข็งหรือหิมะจาก
ธรรมชาติ ตอ่ มามีผคู้ ิดคน้ วธิ ีการผลิตน้าํ แขง็ เพ่ือทดแทนน้าํ แขง็ และหิมะท่ีไดจ้ าก
ธรรมชาติ จนกระทง่ั ในปี พ.ศ. 2377 ไดป้ ระดิษฐ์เครื่องทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอ
(Vapor Compression System) โดยวิศวกรชาวอเมริกนั ช่ือ Jacob Perkins
หลังจากน้ันในปี พ.ศ. 2398 มีการประดิษฐ์เคร่ืองทาํ ความเย็นระบบดูดซึม
(Absorption Refrigeration System) ซ่ึงเป็นที่นิยมใชก้ นั ทวั่ ไปในอดีต
อุตสาหกรรมเครื่ องเย็นได้รับการพัฒนา จนสามารถผลิตตู้เย็นท่ีมี
คอมเพรสเซอร์แบบเช่ือมปิ ดมิดชิด (Hermetic Compressor) หมายถึง รวมเอาตวั
คอมเพรสเซอร์ และตวั มอเตอร์ไวใ้ นชุดเดียวกนั
หลกั การทาํ ความเยน็
หลักการเบือ้ งต้นของการทําความเยน็ คือ การทาํ ให้น้าํ ยาหรือสารทาํ ความ
เยน็ (Refrigerant) ซ่ึงเป็นตวั กลางในการทาํ ความเยน็ เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะ
เพราะว่าการเปลี่ยนแปลงสถานะ ของสารทาํ ความเยน็ ตอ้ งการความร้อนแฝง
(Latent Heat) เขา้ มาดดู รับความร้อน ดงั น้นั ถา้ หากทาํ ให้ ของเหลวเปล่ียนสถานะ
กลายไปเป็ นไอจะเกิดการดูดความร้อนจากบริเวณขา้ งเคียง จึงทาํ ให้ บริเวณน้นั มี
อุณหภมู ิลดลงหรือเกิดความเยน็ ข้ึนนนั่ เอง
หลกั การ ของการทาํ ความเยน็ ที่ควรทราบมี 2 ระบบ คือ เคร่ืองทาํ ความ
เยน็ ระบบดดู ซึม และเคร่ืองทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอ
เคร่ืองทาํ ความเยน็ ระบบดูดซึม
ส่วนประกอบท่ีสาํ คญั ไดแ้ ก่
1. Generator
2. อุปกรณ์แยกน้าํ
3. คอนเดนเซอร์
4. อีแวปปอเรเตอร์
5. อุปกรณ์ดูดซึม (Absorber)
อุปกรณ์สนบั สนุน เพ่ือเพิม่ ประสิทธิภาพ
การทาํ ความเยน็ ประกอบดว้ ย
1. Analyzer
2. Rectifier
3. อุปกรณ์แลกเปล่ียนความร้อน
ระบบทาํ ความเยน็ แบบอดั ไอ
การทําความเยน็ ระบบอดั ไอ (Vapor Compression System) เป็นระบบที่
นิยมแพร่หลาย และใชก้ นั ทวั่ ไป อุปกรณ์หลกั ท่ีสําคญั ในระบบอดั ไอมี 5 ชนิด
ไดแ้ ก่ คอมเพรสเซอร์ คอนแดนเซอร์ ถงั พกั น้าํ ยาเหลว เอกซ์แพนชนั วาลว์ และ
อีแวปปอเรเตอร์ ซ่ึงทาํ งานร่วมกนั เป็ นวฏั จกั ร และทาํ ให้เกิดความเยน็ ข้ึนมาได้
แต่ถา้ หากเป็ นเคร่ืองทาํ ความเยน็ ขนาดเล็ก เช่น ตูเ้ ยน็ ตูแ้ ช่ ไม่จาํ เป็ นตอ้ งติดต้งั
ถงั พกั น้าํ ยาเหลว
หน้าทกี่ ารทาํ งานของอุปกรณ์ในระบบอดั ไอ
1. คอมเพรสเซอร์ (Compressor) ทาํ หนา้ ท่ีดูดและอดั น้าํ ยาในสถานะที่เป็น
แก๊ส
2. คอนเดนเซอร์ (Condenser) ทาํ หนา้ ที่ระบายความร้อนออกจากน้าํ ยา เพ่ือ
ควบแน่นให้น้าํ ยาที่เป็ นแก๊ส กลน่ั ตวั กลายเป็ นของเหลว ก่อนส่งไปถงั พกั น้าํ ยา
3. ถงั พกั น้าํ ยาเหลว (Liquid Receiver หรือ Receiver Tank) ทาํ หนา้ ท่ี
สะสมหรือใชเ้ ป็ นท่ีพกั น้าํ ยาเหลวที่กลน่ั ตวั แลว้ จากคอนเดนเซอร์ เพ่ือจ่ายให้กบั
เอกซ์แพนชนั วาลว์ ไดอ้ ยา่ งเพยี งพอ
4. เอกซ์แพนชนั วาลว์ (Expansion Valve) ทาํ หนา้ ท่ีควบคุมการไหลของ
น้าํ ยาเหลวที่จะผา่ นเขา้ ไปยงั อีแวปปอเรเตอร์
5. อีแวปปอเรเตอร์ (Evaporator) ทาํ หนา้ ท่ีรับน้าํ ยา เหลวความดนั ต่าํ ซ่ึงถูก
ลดความดนั แลว้ จากเอกซ์แพนชนั วาลว์
นอกจากน้ียงั มีอุปกรณ์และส่วนประกอบอยา่ งอ่ืน ท่ีช่วยให้การทาํ งานของ
ระบบเคร่ืองทาํ ความเยน็ มีประสิทธิภาพยิ่งข้ึน ไดแ้ ก่ ตวั แยกน้าํ มนั ไดรเออร์
ที่ดนู ้าํ ยา ตวั ระเหยน้าํ ยา ท่อซกั ชนั่ ท่อดิสชาร์จ ท่อลิควดิ
ตัวแยกนํา้ มัน (Oil Seperator) จะติดต้งั ไวร้ ะหวา่ งคอมเพรสเซอร์กบั ท่อ
ดิสชาร์จ (ท่อทางอดั ) ทาํ หนา้ ที่แยกน้าํ มนั ออกจากน้าํ ยา เพ่ือส่งกลบั เขา้ ไปหล่อ
ล่ืนให้กบั คอมเพรสเซอร์ โดยทว่ั ไปตวั แยกน้าํ มนั จะติดต้งั เขา้ กบั ระบบ เคร่ืองทาํ
ความเยน็ ขนาดใหญ่เท่าน้นั
ตวั แยกน้าํ มนั
ไดรเออร์ - ฟิ ลเตอร์ (Drier Filter) ติดต้งั ไวท้ ี่ท่อ ทางออกจาก
คอนเดนเซอร์กับท่อแคปทิ้ว ความเย็นที่ใช้แคปทิ้วเป็ นตัวควบคุมน้ํายา จะ
ตอ้ งการระบบท่ีสะอาดปราศจากส่ิงสกปรกและความช้ืน (Moisture) ดงั น้นั จึง
ตอ้ งติดต้งั ตวั กรองความช้ืน หรือไดเออร์ - ฟิ ลเตอร์ เพื่อดูดจบั ความช้ืน และ
กรองเศษข้ีผงต่าง ๆ ออกจากน้าํ ยา สารเคมีท่ีใชด้ ูดความช้ืนภายในไดรเออร์ -
ฟิ ลเตอร์ คือ สารซิลิกาเยล (Silica Gel) สาํ หรับขอ้ ควรคาํ นึง กค็ ือไม่ควรเปิ ดฝา
ครอบทิ้งไว้ และเม่ือซ่อมระบบเครื่องเยน็ ควรเปล่ียนไดรเออร์ - ฟิ ลเตอร์ตวั ใหม่
ทุกคร้ัง
ทดี่ ูนํา้ ยา (Sight Glass) จะติดต้งั ไวท้ ี่ท่อทางออก จากคอนเดนเซอร์ เพื่อ
ตรวจสอบดูวา่ ในระบบมีน้าํ ยาเตม็ พอดีหรือไม่
- ถา้ มีน้าํ ยาไม่เพียงพอ จะปรากฏเห็นฟองอากาศไหลคูไ่ ปกบั น้าํ ยา
- ถา้ ปริมาณน้าํ ยาในระบบเพียงพอ จะไม่มีฟองอากาศแต่จะมองเห็นเป็นน้าํ
ใส ๆ ไหลผา่ นช่องกระจก
- ถา้ มีปริมาณน้าํ ยาในระบบมากเกินไป จะไม่มีฟองอากาศเกิดข้ึนให้เห็น
เช่นกนั กรณีน้ี ใหต้ รวจสอบความดนั ในท่อดา้ นความดนั สูงและดา้ นความดนั ต่าํ
ที่ดนู ้าํ ยาบางชนิดจะบอกสภาพความช้ืนของระบบได้ เช่น ถา้ มีสีเขียวแสดง
วา่ ในระบบ ไม่มีความช้ืน แตถ่ า้ มีสีเหลืองแสดงวา่ มีความช้ืนในระบบ
ตัวระเหยนํ้ายา (Accumulator) จะติดต้งั ไวท้ ่ีท่อทางออกของ อีแวปปอเร
เตอร์ก่อนจะเขา้ คอมเพรสเซอร์ ทาํ หนา้ ที่เป็ นตวั ระเหยน้าํ ยาซ่ึงเป็ นของเหลวท่ียงั
หลงเหลือจากการเดือด ไม่หมดภายในอีแวปปอเรเตอร์ใหก้ ลายเป็นแก๊ส
ท่อซักซั่น (Suction Line) เป็ นท่อดูดน้าํ ยากลบั เขา้ สู่คอมเพรสเซอร์ จึง
นิยมเรียก อีกอยา่ งวา่ ท่อทางดูด น้าํ ยาที่ไหลผ่านจะมีสถานะเป็ นแก๊สความดนั ต่าํ
ในทางปฏิบตั ิจึงใชฉ้ นวน ห่อหุม้ ท่อซกั ซน่ั น้ีไว้
ท่อดิสชาร์จ (Discharge Line) เป็ นท่อน้าํ ยาออกจากคอมเพรสเซอร์ จึง
นิ ยมเรี ยกอีกอย่างว่า ท่อทางอัด น้ํายาที่ไหลผ่านจะถูกอัดออกมาจาก
คอมเพรสเซอร์ มีสถานะเป็นแกส๊ ความดนั สูง อุณหภมู ิสูง
ท่อลคิ วิด (Liquid Line) เป็นท่อทางเดินน้าํ ยาระหวา่ งถงั พกั น้าํ ยากบั เอกซ์
แพนชนั วาล์ว น้าํ ยาที่ไหลผ่านท่อลิควิดจะมีสถานะเป็ นของเหลว อุณหภูมิสูง
ความดนั สูง
ความดนั ในระบบอดั ไอ
1. ด้านความดันสูง เร่ิมจากลิ้น
ทางอัดของคอมเพรสเซอร์ ท่อ
ดิสชาร์จ คอนเดนเซอร์ ถงั พกั น้าํ ยา
เหลว ท่อลิควิดจนถึงทางเข้าลิ้นลด
ความดนั หรือ เอกซ์แพนชนั วาลว์
2. ด้านความดันตํ่า เร่ิ มจาก
ท า ง อ อ ก ข อ ง เ อ ก ซ์ แ พ น ชั น ว า ล์ ว
อีแวปปอเรเตอร์ ท่อซกั ชน่ั จนถึงลิ้น
ทางดดู ของคอมเพรสเซอร์
ประโยชน์ของการทาํ ความเยน็
การทาํ ความเยน็ เป็ นกระบวนการถ่ายเทความร้อนออกจากวตั ถุ หรือภาชนะปิ ดใด ๆ
จนกระทง่ั มีอุณหภูมิลดต่าํ ลง สาํ หรับการอาศยั ระบบการทาํ ความเยน็ เพ่ือใชง้ านในดา้ นต่าง ๆ
สรุปไดด้ งั น้ี
การผลติ อาหาร ขบวนการท่ีอาศยั ความเยน็ ในการผลิตอาหารมีหลายชนิด เช่น การผลิต
ไอศกรีม การผลิตนม หรือเบียร์
การเก็บรักษาอาหาร การเก็บรักษาอาหาร พืชผกั ต่าง ๆ ให้อยู่ได้นานหลายวนั
การใช้งานโดยเฉพาะ เช่น ใชใ้ นวงการแพทย์ การกีฬาประเภทลานสเกต็ เป็นตน้
การปรับอากาศ เป็ นการนาํ ความเยน็ มาใช้เพ่ือให้เกิดความสบาย เหมาะสมกบั สภาพ
ร่างกายของมนุษย์ ตอ้ งสามารถปรับอุณหภูมิให้สูงหรือต่าํ ได้ การควบคุมความช้ืน การกรอง
อากาศ ระบบการถ่ายเทของอากาศ ระบบการส่งแรงลม รวมถึงการกาํ จดั ฝ่ ุนละออง และกล่ิน
อบั ช้ืนต่าง ๆ