ระบบเครื่องทำความเย็น

ระบบเครื่องทำควำมเย็น

การทาํ ความเยน็ มีดว้ ยกนั มากมายหลายแบบ เช่นใชส้ ารทาํ ความเยน็ ระเหย,ใชน้ ้าํ แขง็ แห้ง,ใชน้ ้าํ แข็ง
,ใช้การระเหยของน้ํา,ใช้เทอร์โมอิเล็กทริก ,ระบบสตรีมเจ็ต ,ระบบอัดไอ และระบบแอบซอร์ปช่ัน
ระบบอดั ไอนิยมใชม้ ากทส่ี ุด รองลงมาคอื ระบบแอบซอร์ปชน่ั (Absorption System )
2.1 เคร่ืองทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอ (Vapor compression)

เคร่ืองทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอใช้ Compressor ในการอดั สารทาํ ความเยน็ ให้ไหลเวียนในระบบ
ประสิทธิภาพในการทาํ ความเยน็ สูงที่สุด ใช้สําหรับเคร่ืองทาํ ความเยน็ ต้งั แต่ขนาดเลก็ จนถึงขนาดใหญ่
แต่ใชพ้ ลงั งานไฟฟ้ามาก ระบบท่ตี อ้ งการอุณหภูมติ ่าํ มาก ๆ จะเป็นแบบหลายช้นั (Multi stage) และใช้
สารทาํ ความเยน็ (Refrigerant) แอมโมเนียและสารในกลุม่ ฟรีออนเป็นตวั กลางในการถา่ ยโอนความร้อน

รูปที่ 2.1 ส่วนประกอบพ้ืนฐานทางกลของเคร่ืองทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอแบบช้นั เดียว

1. เครื่องระเหย (Evaporator) ทาํ หนา้ ท่ีดูดรับความร้อนเป็นส่วนท่ที าํ ให้เกิดความเยน็
2. เคร่ืองอดั (Compressor) ทาํ หนา้ ท่ีอดั ไอสารทาํ ความเยน็ ให้อุณหภูมิสูงข้นึ และไหลเวียนในระบบ
3. เครื่องควบแน่น (Condenser) ทาํ หนา้ ที่ระบายความร้อนออกจากสารทาํ ความเยน็
4. อุปกรณค์ วบคุมการไหล (Refrierent Control) ทาํ หนา้ ท่ีลดและควบคุมการไหลสารทาํ ความเยน็
5. ท่อสารทาํ ความเยน็ ทางดดู (Suction lime) ท่อทางอดั (Discharge lime) ท่อของเหลว (Liquid lime)
6. สารทาํ ความเยน็ (Refrigerant) ทาํ หนา้ ท่รี บั และถา่ ยเทความร้อนสู่สิ่งแวดลอ้ ม

การทาํ ความเยน็ หมายถึงการทาํ ให้อุณหภูมิในบริเวณรอบ ๆ ต่าํ ลง โดยดูดความร้อนจากส่ิงของ
หรือบริเวณท่ีตอ้ งการทาํ ให้เยน็ แลว้ นําความร้อนไปคายออกสู่ส่ิงแวดลอ้ ม หลกั การทาํ งานอาศัย
คณุ สมบตั ิทางเทอร์โมไดนามิคส์สามารถทาํ ใหอ้ ณุ หภูมิลดต่าํ ลงไดด้ งั น้ี

รูปท่ี 2.2 ความสัมพนั ธ์ระหว่างความดนั และจดุ เดือดของสารทาํ ความเยน็
กราฟแสดงความสัมพนั ธ์ระหว่างความดนั และอุณหภมู ิระเหย หรืออณุ หภูมิกลน่ั ตวั ของ R-22
และ R-410A จะเห็นวา่ ความดนั ลดลงอณุ หภูมิระเหยจะลดลง เราสามารถควบคุมควบคุมจดุ เดือดได้

รูปท่ี 2.3 หลกั การทาํ งานเครื่องทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอ สารทาํ ความเยน็ R-22
เริ่มจากสารทาํ ความเยน็ ท่ีออกจากวาร์วลดความดนั ในสถานะของเหลวความดนั ต่าํ ไหลเขา้ สู่
Evaporator ณ จุดน้ีสารทาํ ความเยน็ จะมีอณุ หภูมิต่าํ กวา่ ส่ิงแวดลอ้ ม จึงดดู รบั ความร้อนจากสิ่งแวดลอ้ ม
จนน้าํ ยาระเหยกลายเป็นไอ Compressor จะดูดไอสารทาํ ความเยน็ ท่ีออกจาก Evaporator และอดั ไอ

สารทาํ ความเย็นทาํ ให้ความดันสูงข้ึน สูงกว่าอุณหภูมิของตวั กลางท่ีจะมารับความร้อนที่ Condenser
เมื่อถ่ายเทความร้อนสู่ตวั กลางที่อณุ หภูมติ ่าํ กว่า จะควบแน่นกลน่ั ตวั เป็นของเหลว แต่ยงั มคี วามดนั และ
อุณหภูมิสูงอยู่แต่เมื่อไหลผ่าน Expansion vale ความดนั จะลดลงก่อนเขา้ Evaporator อีกคร้ัง วฏั จกั ร
การทาํ งานเครื่องทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอจะวนเวียนอยา่ งน้ีตลอดไปขณะที่ Compressor ยงั ทาํ งานอยู่
2.2 เครื่องทาํ ความเยน็ แบบดูดซึม (Absorption System )

เครื่องทาํ ความเย็นระบบดูดซึมเป็ นระบบทาํ ความเย็นที่ไม่ใช้เชิงกล (Nonmechanical) อาศัย
พลงั งานความร้อนในการขบั เคร่ือนการทาํ งาน โดยความร้อนที่ป้อนให้มกั จะอยใู่ นรูปของไอน้าํ น้าํ ร้อน
หรือก๊าซร้อน ซ่ึงเป็นพลงั งานคุณภาพต่าํ ถึงแมว้ า่ ประสิทธิภาพของระบบทาํ ความเยน็ แบบดูดซึมจะต่าํ
กว่าระบบอดั ไอ แต่หากพลงั งานความร้อนที่ป้อนมาจากความร้อนเหลือทิ้ง (เช่นไอเสีย) หรือมาจาก
แหล่งพลงั งานหมุนเวยี น เช่น แสงอาทิตย์ ชีวมวล ฯลฯ จึงประหยดั ค่าใชจ้ า่ ยดา้ นไฟฟ้า

รูปที่ 2.4 วฏั จกั รเครื่องทาํ ความเยน็ แบบดูดซึม(Absorption System )
เครื่องทาํ ความเยน็ ระบบดูดซึม มีส่วนประกอบที่สําคญั คือ generator, condenser, evaporator,
absorber, expansion valve และใชส้ ารทาํ ความเยน็ ค่ผู สม เช่น น้าํ กบั ลิเทยี มโบรไมด์ (Li-Br)
หลกั การทาํ งาน สารทาํ ความเยน็ ที่ผสมกบั สารดูดซึมใน generator รับความร้อนจากภายนอก
ทาํ ให้สารทาํ ความเยน็ เดือดกลายเป็ นไอและแยกตวั จากสารดดู ซึม สารดดู ซึมจะไหลกลบั เขา้ absorber
ส่วนไอสารทาํ ความเยน็ จะส่งไปควบแน่นที่ condenser ท่ีอุณหภูมิ ∼40-50 C และเปล่ียนสถานะ
เป็นของเหลว และถกู ลดความดนั กอ่ นเขา้ evaporator สารทาํ ความเยน็ จะรับความร้อนจากสิ่งแวดลอ้ ม
จนระเหยกลายเป็นไอทีอ่ ุณหภมู ิ ∼5 C ความดนั ∼6 mm.Hg จากน้นั ไอสารทาํ ความเยน็ จะถูกดูดซึม

ดว้ ยสารดูดซึมเขา้ absorber ปฏกิ ิริยาทีเ่ กิดข้นึ เป็ นปฏกิ ิริยาคายความร้อน จากน้นั ของเหลวผสมจะถูก
สูบโดยปั๊มให้มคี วามดนั สูงข้นึ เป็น 75 mm.Hg และส่งไปยงั generator เพื่อรบั ความร้อนจากแหล่งกาํ เนิด
ความร้อนต่อไป

ประเภทของระบบทาํ ความเยน็ แบบดดู กลืน
1. Single effect absorption chiller ใช้พลังงานความร้อนในรูปของไอน้ํา ที่ความดนั ระหว่าง
0.8 – 1.5 kg/cm2g หรือน้าํ ร้อน ท่ีอณุ หภมู ริ ะหว่าง 130°C – 150 °C
2. Double effect absorption chiller ใช้พลงั งานความร้อนในรูปของไอน้าํ ท่ีความดนั ระหว่าง
8 kg/cm2g หรือน้าํ ร้อน ที่อุณหภูมิระหว่าง 180 °C - 200 °C โดยระบบน้ีจะมีประสิทธิภาพเชิงความ
ร้อนสูง กว่าระบบแรกประมาณ 65 %
3. Direct-fired absorption chiller ใช้ความร้อนจากการเผาไหมเ้ ช้ือเพลงิ ภายใน Generator หรือ
ความร้อนในรูปของก๊าซร้อน โดยท่ีอุณหภูมิของก๊าซร้อนออกจาก Generator ท่ีอุณหภูมิ 190=204 °C
โดยระบบน้ีจะมี COP อยใู่ นช่วง 0.85 - 1.14
คุณลกั ษณะสมบตั ิของ Absorption Chillers
1. ใชค้ วามร้อนเป็นแหล่งพลงั งานหลกั ประหยดั ไฟฟ้า
2. ค่าใชจ้ ่ายในการเดินเคร่ืองต่าํ ประหยดั คา่ บาํ รุงรักษา
3. ปราศจากเสียงในการทาํ งาน
4. ไม่มกี ารรว่ั ของ Refrigerant จึงปราศจากสารทาํ ลายช้นั บรรยากาศ

รูปที่ 2.5 Absorption Chillers

แบบทดสอบหลงั เรียน

1. ขอ้ ใดคอื ส่วนประกอบพ้ืนฐานทางกลของเครื่องทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอ

ก. Absorber ข. generator ค. evaporator ง. Sulution pump

2. ขอ้ ใดคอื หนา้ ทขี่ อง Condenser ในวฏั จกั รเคร่ืองทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอ

ก. อดั ไอสารทาํ ความเยน็ ข. ระบายความรอ้ นออกจากสารทาํ ความเยน็

ค. ลดความดนั สารทาํ ความเยน็ ง. ดดู รบั ความรอ้ นเขา้ สู่สารทาํ ความเยน็

3. สถานะสารทาํ ความเยน็ ทีอ่ อกจาก Compressor จะมีลกั ษณะอยา่ งไร

ก. ไออ่มิ ตวั อณุ หภมู ิต่าํ กวา่ ส่ิงแวดลอ้ ม ข. ไออุณหภมู สิ ูงกว่าส่ิงแวดลอ้ ม

ค. ของเหลวอ่มิ ตวั ความดนั สูง ง. ของเหลวความดนั ต่าํ

4. Compressor อดั ไอสารทาํ ความเยน็ ในระบบเคร่ืองทาํ ความเยน็ ให้สูงข้นึ เพอ่ื อะไร

ก. เพอ่ื ยกระดบั จุดระเหยใหส้ ูงข้ึน ข. เพอื่ บงั คบั ใหส้ ารทาํ ความเยน็ มคี วามดนั สูงข้นึ

ค. เพื่อยกระดบั จดุ กลน่ั ตวั ให้สูงข้ึน ง. เพื่อบงั คบั ใหส้ ารทาํ ความเยน็ มีความดนั ต่าํ ลง

5. ระบบเคร่ืองทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอเกิดความเยน็ ไดอ้ ยา่ งไร

ก. การลดความดนั ข. การเพิ่มความดนั

ค. การขยายตวั ง. ขอ้ ก และ ค ถูก

6. เคร่ืองทาํ ความเยน็ ระบบอดั ไอถา้ ไม่มีอปุ กรณล์ ดความดนั ผลการทาํ งานจะเป็นอยา่ งไร

ก. เคร่ืองทาํ ความเยน็ ไดต้ ามปกติ ข. เครื่องทาํ ความเยน็ ไดม้ ากเกินไป

ค. เคร่ืองทาํ งานไดแ้ ต่ไมเ่ ยน็ ง. เคร่ืองอดั เสียหายทาํ งานไม่ได้

7. ส่วนประกอบพ้นื ฐานใดท่ีไมม่ ีในระบบเคร่ืองทาํ ความเยน็ แบบ Absorption

ก. Compressor ข. Expansion vale ค. condenser ง. evaporator

8. สารทาํ ความเยน็ ใน Generator เม่ือรบั ความร้อนจากภายนอกจะเป็นอยา่ งไร

ก. ไหลเขา้ Absorber ข. ไหลเขา้ Condenser ค. ความดนั สูงข้นึ ง. ขอ้ ข ค ถกู

9. ไอสารทาํ ความเยน็ ใน evaporator เมอ่ื ระเหยแลว้ กลบั เขา้ absorber ไดอ้ ยา่ งไร

ก. ถกู ป๊ัมดูดไหลเขา้ Absorber ข. ถูกดูดดว้ ยแรงโนม้ ถ่วง

ค. ถกู ดูดซึมดว้ ยสารดูดซึม ง. ถูกดนั ดว้ ยแรงดนั ขาก Condenser

10. ขอ้ ใดไม่ใช่คณุ ลกั ษณะสมบตั ิของเคร่ืองทาํ ความเยน็ แบบดดู ซึม(Absorption Cooling)

ก. ใชค้ วามร้อนเป็นแหล่งพลงั งาน ข. ประหยดั ค่าไฟฟ้า

ข. ขนาดเล็กและน้าํ หนกั เบา ง. ไมใ่ ชส้ ารทาํ ลายช้นั บรรยากาศ

2.4 เครื่องทำควำมเยน็ เชิงพำณชิ ย์และอตุ สำหกรรม (Industrial Scale and Commercial Scale)
2.4.1 กำรปรับอำกำศ (Air conditioning )

รูปที่ 8 ปัจจยั ควบคุมหลกั ของการปรับอากาศ
การปรับอากาศคอื กระบวนการรักษาสภาวะอากาศ และปัจจยั ควบคมุ คือ อุณหภูมิ , ความช้ืน ,
กระแสลม , ความสะอาด และความดนั อากาศ ทาํ ให้เกิดความรู้สึกสบายต่อผอู้ ยอู่ าศยั
เครื่องปรับอากาศจะทาํ หนา้ ที่ในการนาํ เอาความร้อนออกจากพ้ืนท่ี โดยดูดหรือหมุนเวียนลม
ภายในห้องให้ผ่านคอยลเ์ ยน็ ดว้ ยพดั ลมก็จะขจดั อากาศร้อนออกไปภายนอก

รูปที่ 9 ระบบเคร่ืองปรบั อากาศ

รูปท่ี 10 ส่วนประกอบเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน (Split type)

รูปท่ี 11 ส่วนประกอบเครื่องปรบั อากาศแบบน้าํ เยน็ (Chiller type)

2.4.1 กำรทำควำมเย็นเชิงพำณิชย์และอตุ สำหกรรม (Commercial and Ind Scale Refrigeration)

หอ้ งเยน็ อุณหภูมิ

สาํ นกั งาน ห้องทาํ งาน 23  26 C

ห้องทาํ งานในกระบวนการการผลิต 10  12 C

ห้องเก็บไวท์ 10  15 C

หอ้ งเกบ็ ผกั ผลไม้ 10  15 C

หอ้ ง Chill 0 C

หอ้ งแซ่แข็ง -35  - 40 C

หอ้ งเก็บผลติ ภณั ฑแ์ ซ่แขง็ -20  - 25 C

ห้องเก็บไอศครีม -29  - 30 C

รูปท่ี 12 เคร่ืองทาํ ความเยน็ เชิงพาณิชย์
รูปที่ 13 เครื่องทาํ ความเยน็ เชิงอุตสาหกรรม