chiller หรือ ชิลเลอร์ คือ เครื่องทำความเย็น เป็นเครื่องที่มีหน้าที่ผลิตความเย็น
โดยที่เอาความร้อนจากสารทำความเย็นหรือ (น้ำยาแอร์) ที่ผ่านการอัดหรือเพิ่มแรงดันโดยเป็นสถานะไอ และ การดูดซึมของ วงจรการทำความเย็น ในระบบ (absorption chiller) ไปทิ้ง และนำ ความเย็นที่ได้จากวงจรทำความเย็น หรือระบบ ทำความเย็น มาใช้งานในงานทำความเย็นหรืองานปรับอากาศ
ประเภทของ ชิลเลอร์ เครื่อง chiller ที่ใช้ในอุตสาหกรรม (Industrial chiller)
โดยส่วนใหญ่เครื่อง chiller ชิลเลอร์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ
1.ระบายความร้อนด้วยน้ำ (water cool chiller)
การระบายความร้อนของระบบทำความเย็นแบบรวมศูนย์ หรือระบบชิลเลอร์ เครื่อง chiller แบบการระบายความร้อนด้วยน้ำ water cool นั้นใช้น้ำเป็นตัวกลางในการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างชุดระบายความร้อนของเครื่อง ชิลเลอร์ คือ คอนเดนเซอร์ ( Condenser ) แล้วนำความร้อนไปทิ้งที่หอผึ่งเย็น ( cooling tower ) โดยการใช้พัดลมในการลดอุณหภูมิของน้ำให้น้ำเย็นลงและถูกส่งมาระบายความร้อนที่ชุด คอนเดนเซอร์ ( Condenser ) อีกครั้ง
2.ระบายความร้อนด้วยอากาศ (air cool chiller)
การระบายความร้อนอีกแบบของระบบทำความเย็นแบบรวมศูนย์ หรือระบบชิลเลอร์ เครื่อง chiller ที่นิยมใช้คือแบบการระบายความร้อนด้วยอากาศ air cool ใช้อากาศเป็นตัวกลางในการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างชุดระบายความร้อนของเครื่อง ชิลเลอร์ คือ คอยล์ร้อน คอนเดนเซอร์ ( Condenser ) หรืออีกชื่อที่คุ้นหู คือ คอนเดนซิ่ง ( condensing ) โดยใช้พัดลมระบายความร้อนออกจากแผงรังผึ้งของชุดคอยล์ร้อนเพื่อลดอุณหภูมิ โดยส่วนมากอุณหภูมิที่แตกต่างระหว่างเข้าและออกของชุดคอยล์ร้อนนั้นจะต่างกันประมาณ 5 องศาเชลเซียส หรือประมาณ 10 องศาฟาร์เรนไฮน์ ทั้งนี้อุณหภูมิเข้าและออกอาจไม่ตรงตามที่กล่าวมาข้างต้น อาจขึ้นอยู่กับผู้ออกแบบระบบระบายความร้อน และ สภาพอากาศในห้วงนั้นๆ
การประยุกต์ใช้ระบบชิลเลอร์ เครื่อง chiller ในอุตสาหกรรมนั้น เครื่องชิลเลอร์ มีประโยชน์ในงานอุตสาหกรรมเป็นอย่างมาก นอกจากการทำน้ำเย็นเพื่อใช้ในระบบปรับอากาศขนาดใหญ่แล้ว ยังใช้สำหรับการระบายความร้อนของผลิตภัณฑ์ ระบายความร้อนของเครื่องจักร งานหล่อเย็นหลายประเภท ส่วนมากมักจะนำมาใช้ในอุตสาหกรรมผลิตพลาสติก ฉีดและเป่าขึ้นรูปโลหะ อุตสาหกรรมผลิตยางหล่อ อุตสาหกรรมอาหาร อาคารสูง โรงพยาบาล ห้างสรรพสินค้า โรงแรมและมหาวิทยาลัย
ชิลเลอร์สำหรับงานอุตสาหกรรม Industrial chiller
คือเครื่องชิลเลอร์ที่ออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการการระบายความร้อน หลายประเภทในงานอุตสาหกรรม หรือให้เข้าใจง่ายๆ คือ ออกแบบให้เหมาะกับสภาพในโรงงานอุตสาหกรรม ชิลเลอร์ในงานอุตสาหกรรม Industrial chiller นั้น มักจะมีขนาดเล็กกระทักรัดสามารถประยุกต์ใช้ได้หลายรูปแบบ เคลื่อนที่ได้ ขนาดและความสามารถในการทำเย็นมักจะเริ่มที่ 0.5-30 ton ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการของเครื่องจักรแต่ล่ะประเภท โดยชิลเลอร์อุตสาหกรรม Industrial chiller นั้น จะแตกต่างจากชิลเลอร์แบบรวมศูนย์ที่ใช้ในการทำความเย็นระบบใหญ่ โดยระบบใหญ่จะเริ่มแต่ 10 ton ไปถึงเป็นร้อยหรือหลายพันton
สารทำความเย็น Refrigerant
ประเภทและชนิดของสารทำความเย็น Refrigerant ที่ใช้ในระบบชิลเลอร์ ส่วนมากจะเรียกเป็นเบอร์ของสารทำความเย็นนั้นๆ เช่น เครื่องชิลเลอร์ใช้สารทำความเย็นชนิด R134a ก็จะเรียกว่าใช้น้ำยา R134a
เบอร์หรือชื่อเรียกของสารทำความเย็น Refrigerant มีดังนี้
R12
R123
R134a
R22
R290 (โพรเพน)
R32
R401a
R404A
R407a
R407C
R408a
R409a
R410A
R500
R502
R600a
R744 (CO2) คาร์บอนไดออกไซด์
R717 (แอมโมเนีย)
R718 (H2O) (น้ำ) ส่วนมากใช้ในระบบ absorption chiller
สารทำความเย็นที่นิยมใช้ในชิลเลอร์ส่วนใหญ่จะเป็น R12 R123 R134a R22 R410A R407C R502 R717 R744 แต่ปัจจุบันจะลดเหลือไม่กี่ชนิดเนื่องจากการยกเลิกใช้สารทำความเย็นชนิดนั้นๆ ตามกฎข้อบังคับการใช้สารทำความเย็นเพื่อลดโลกร้อน
Chiller ชิลเลอร์ หรือ เครื่องทำน้ำเย็นขนาดใหญ่ ส่วนมากจะมีการระบายความร้อนของคอนเดนเซอร์ ( Condenser ) ด้วยน้ำ และน้ำร้อนที่ออกจาก คอนเดนเซอร์ ( Condenser ) จะถูกระบายความร้อนออกโดย คูลลิ่งทาวเวอร์ ( cooling tower ) อีกที เพื่อส่งมาระบายความร้อนของชุด คอนเดนเซอร์ ( Condenser ) อีกครั้งและจะวนเวียนทำงานแบบนี้ต่อเนื่องจนกว่าจะหยุดหรือปิดระบบทำงาน
Chiller ชิลเลอร์ หรือ เครื่องทำน้ำเย็นขนาดใหญ่ การระบายความเย็น ของชุด อีเวปโปเรเตอร์ ( evaporator ) การระบายความเย็นจะใช้น้ำระบายความเย็นจากชุด อีเวปโปเรเตอร์ ( evaporator ) น้ำที่ไหลผ่านชุด อีเวปโปเรเตอร์ ( evaporator ) จะเป็นน้ำที่เย็นแล้วถูกส่งต่อไปใช้งานเพื่อลดอุณหภูมิของโหลด หรือ ถูกส่งไปเข้าเครื่องแอร์ AHU,FCU เพื่อการปรับอากาศในอาคาร
ประเภทของ คอมเพลสเซอร์ ( compressor ) ที่ใช้ใน ชิลเลอร์ หรือ Chiller
คอมเพรสเซอร์ ( Compressor ) คือ หัวใจหลักของระบบทำความเย็น ซึ่งมีหน้าที่ เพิ่มแรงดันให้กับสารทำความเย็น ( Refrigerant ) ดูดและส่งต่อสารทำความเย็นเข้าไปในวงจรทำความเย็น หรือ ระบบทำความเย็น โดยการทำงาน คอมเพรสเซอร์ ( Compressor ) จะทำหน้าที่ดูดสารทำความเย็น ( Refrigerant ) ที่ออกมาจากมาจากอุปกรณ์ อีเวปโปเรเตอร์ ( Evaporator ) ในสถานะที่สารทำความเย็นเป็นก๊าซหรือไอ ( vapor ) ***เพราะไม่สามารถดูดและอัดสารทำความเย็นในสถานะของเหลวได้เนื่องจากจะทำให้อุปกรณ์ภายใน คอมเพรสเซอร์ ( Compressor ) เสียหาย เข้ามาผ่านชุดใบพัดหรือจะเป็นอุปกรณ์อื่นตามชนิดของ คอมเพรสเซอร์ ( Compressor ) โดยแบ่งกันไปตามประเภทและขนาดของ คอมเพรสเซอร์ ( Compressor ) และลักษณะการใช้งาน
แบ่งชนิดตามลักษณะของคอมเพลสเซอร์ได้ดังนี้
1.แบบลูกสูบ ( Reciprocating Compressor
)
2.แบบโรตารี่ ( Rotary Compressor )
3.แบบสกรู ( Screw Compressor )
4..แบบสโคล ( Scooll Compressor )
5.แบบใบพัดหรือหอยโข่ง ( Centrifugal Compressor )
6.แบบใบพัดหรือหอยโข่งประสิทธิภาพสูง (Magnetic Bearing Compressor )
การทำงานของ คอมเพรสเซอร์ ( Compressor ) ชนิดต่าง ๆ
1.แบบลูกสูบ ( Reciprocating Compressor )
จะใช้การเคลื่นที่ขึ้น-ลงตัวลูกสูบ ในการทำหน้าที่ดูดและอัดสารทำความเย็น ( Refrigerant )
2.แบบโรตารี่ ( Rotary Compressor )
จะใช้การหมุนของชุดโรตารี่ในลักษณะการเหวี่ยงหนีศูนย์ ในการทำหน้าที่ดูดและอัดสารทำความเย็น ( Refrigerant )
3.แบบสกรู ( Screw Compressor )
จะใช้การเหมุนของชุดแกนขับสกรูในลักษณะรีดเข้าหากัน ในการทำหน้าที่ดูดและอัดสารทำความเย็น ( Refrigerant )
4..แบบสโคล ( Scooll Compressor )
จะคล้ายกับแบบ โรตารี่ ( Rotary Compressor ) และ แบบสกรู ( Screw Compressor ) โดยเอาข้อดีของทั้ง 2 แบบมาพัฒนา เป็นแบบ แบบสโคล ( Scooll Compressor ) จะใช้การหมุนการเหวี่ยงหนีศูนย์และใช้ใบแกนขับ 2 ใบของชุด สโคล ( Scooll Compressor ) ในลักษณะรีดเข้าหากัน ในการทำหน้าที่ดูดและอัดสารทำความเย็น ( Refrigerant )
5.แบบใบพัดหรือหอยโข่ง ( Centrifugal Compressor )
จะใช้การหมุนของชุดใบพัด ลักษณะใกล้เคียงกับใบพัดปั๊มน้ำ ในการทำหน้าที่ดูดและอัดสารทำความเย็น ( Refrigerant )
6.แบบใบพัดหรือหอยโข่งประสิทธิภาพสูง (Magnetic Bearing Compressor )
จะใช้การหมุนของชุดใบพัด ลักษณะใกล้เคียงกับใบพัดปั๊มน้ำ ในการทำหน้าที่ดูดและอัดสารทำความเย็น ( Refrigerant ) โดยจะมีลักษณะดีและเด่นขึ้นมาจาก แบบใบพัดหรือหอยโข่ง ( Centrifugal Compressor ) คือ ใช้พลังงานต่ำ ควบคุมรอบและลดความเร็วรอบได้ ไม่ต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นในระบบทำความเย็น ( เพราะไม่มีชุดลูกปืน ) จึงทำให้มีประสิทธิภาพสูงการ และเป็น การ ประหยัดพลังงาน
VSD ในระบบ Chiller ชิลเลอร์
ครั้งแรก VSD ถูกนำไปใช้ในคอมเพรสเซอร์ของชิลเลอร์ แบบแรงเหวี่ยงในช่วงปลายปี 1970 และได้กลายเป็นบรรทัดฐานของเรื่องค่าใช้จ่าย และของการลดใช้พลังงาน ตอนนี้ VSD จะถูกนำไปใช้กับ แบบโรตารี่ ( Rotary Compressor ) แบบสกรู ( Screw Compressor ) แบบสโคล ( Scooll Compressor ) แบบใบพัดหรือหอยโข่ง ( Centrifugal Compressor ) และได้พัฒนามาจนเป็นแบบ คอมเพลสเซอร์ใบพัดหรือหอยโข่งประสิทธิภาพสูง ( Magnetic Bearing Compressor )
ในปีที่ 2004 ทาง Danfoss ได้ผลิต คอมเพลสเซอร์แบบใบพัดหรือหอยโข่งประสิทธิภาพสูง ( Magnetic Bearing Compressor )ออกมาวางตลาดเป็นครั้งแรก ได้ประยุกต์ใช้เทคโนโลยีไดรฟ์ความเร็วตัวแปร (VSD) บวกเข้ากับชุด Magnetic Bearing จึงทำให้เกิดเป็น คอมเพลสเซอร์ประสิทธิภาพสูง (Magnetic Bearing Compressor ) ขึ้นมา และได้เพิ่มขึ้นประสิทธิภาพของเครื่องชิลเลอร์แบบอัดไอ โดยใช้เทคโนโลยี มาเป็นตัวช่วยในการสร้างคอมเพลสเซอร์ชนิดนี้ขึ้นมา โดยคอมเพลสเซอร์ชนิดนี้ไม่ต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นในระบบทำความเย็น เพราะไม่มีชุดลูกปืนของคอมเพลสเซอร์ จึงทำให้การถ่ายเทความร้อนและความเย็นมีประสิทธิภาพสูงขึ้น เพราะไม่มีฟิล์มน้ำมันในการเป็นฉนวน ใช้พลังงานต่ำ ควบคุมรอบและลดความเร็วรอบได้ การสตาร์ทที่จุดใช้ไฟฟ้าต่ำมาก จึงทำให้มีประสิทธิภาพสูงและเป็น การ ประหยัดพลังงาน และ ลดการใช้พลังงาน ในระบบปรับอากาศได้เป็นอย่างมาก
ค่า C.O.P.ใน ระบบปรับอากาศ และ ระบบทำความเย็น คืออะไร
C.O.P มาจาก คำว่า COEFFICIENT OF PERFORMANCE หรือเรียกในภาษาไทยว่า ค่าสัมประสิทธิ์ของสมรรถนะ หรือประสิทธิภาพการทำงานของเครื่อง
C.O.P. เป็นสมรรถนะของเครื่องทำความเย็นที่สำคัญ
ตัวหนึ่ง หมายถึงปริมาณความเย็นที่สามารถทำได้ มาเปรียบเทียบกับพลังงานที่ใช้จริง ในการทำงานของคอมเพรสเซอร์ ความเย็นที่ประหยัดพลังงานจะมีค่า C.O.P. สูง ค่า C.O.P แปรเปลี่ยนตาม สภาวะการทำงานของเครื่องชิลเลอร์ Chiller
มีวิธีคำนวณ คือ
COP = Cooling power / Power input
จะได้ค่า C.O.P. ออกมา
ยกตัวอย่าง
เครื่องปรับอากาศขนาด 20,472 บีทียูจะมี
C.O.P. =COOLING CAPACITY 6 KW / POWER INPUT 1.85 KW
แทนค่า 6 / 1.85 จะได้ C.O.P. = 3.24
แต่ถ้าต้องการหาค่า E.E.R ให้คูณด้วย 3.412 เพราะ 1 WATT = 3.412 BTU
การหาค่า EER
EER ย่อมาจาก energy efficiency rating คือ อัตราส่วนของ บีทียู กับ กำลังวัตต์
สูตร EER = Output / Input (Btu/hr) / Watt
อีกสูตร COP = EER / 3.142
เมื่อเรามีค่า C.O.P.อยู่แล้วเราก็หาค่า EER ได้เลย
จากสูตร
COP = EER / 3.142 แทนค่า 3.24 = EER / 3.142
จะได้
EER = COP x 3.412
EER = 3.24 x 3.412
EER = 11.05
ตัวอย่าง
C.O.P. = 3.24 ต้องการหาค่า E.E.R จะได้
C.O.P. x 3.412 = EER แทนค่า 3.24 x 3.412 = 11.05
จะได้ EER 11.05 ซึ่งการกำหนดมาตฐานเครื่องปรับอากาศเบอร์ 5 ในปี 2007 นั้น จะต้อง ได้ EER. ไม่น้อยกว่า 11.0 ขึ้นไป แท้ที่จริง COP ก็คือ EER นั่นเอง แต่การผลิตเครื่องปรับอากาศไปจำหน่ายต่างประเทศนั้น จะไม่ใช้ EER เนื่องจากต่างประเทศจะไม่รู้จักมาตฐานเบอร์ 5 จะกำหนดใช้เฉพาะในประเทศไทยเท่านั้น
วิธีหา Kw./ton RT (USRT) หรือ Kw./RTของระบบชิลเลอร์ เครื่อง CHILLER
ก่อนอื่นต้องหาค่าปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทใน 1 ชั่วโมงก่อน
จะได้สูตรหาค่าถ่ายเทปริมาณความร้อน มีหน่วยเป็น kcal/hr ดังนี้
สูตร Q = R x 1,000 x △T x C
Q = ปริมาณค่าความร้อน , kcal/hr
R = ปริมาณน้ำที่ไหลผ่าน Evaporator หน่วยเป็น m3/hr
△T = ค่าความแตกต่างของอุณหภูมิที่ผ่านเข้า-ออก Evaporator องศาเชลเซียส
C = ค่าความร้อนจำเพาะของน้ำ หน่วยเป็น kcal/kg องศาเชลเซียส
(0.998 kcal/kg องศาเชลเซียส ที่อุณหภูมิ 40 องศาเชลเซียส)
~ 1 kcal/kg องศาเชลเซียส
ตัวอย่าง Chiller ขนาด 500 ตัน RT (USRT)
จากสูตร Q = R x 1,000 x △T x C
ห้องหาค่า R , △T , C ให้ครบก่อนแล้วเริ่มการคำนวณแล้วจะได้ค่า Q
ขั้นตอนที่ 1 หาค่า R
จากการตรวจวัดหน้างานค่า R ที่ได้คือ 300 m3/hr ( R = 300 m3/hr )
ขั้นตอนที่ 2 หาค่า △T
อุณหภูมิน้ำเย็นเข้า Evaporator 12 องศาเชลเซียส
อุณหภูมิน้ำเย็นออกจาก Evaporator 7 องศาเชลเซียส
จากการตรวจวัดหน้างานค่า △T ที่ได้คือ 5 องศาเชลเซียส (△T = 5)
ขั้นตอนที่ 3 หาค่า C
C = ค่าความร้อนจำเพาะของน้ำ หน่วยเป็น kcal/kg องศาเชลเซียส
ค่า C อยู่ประมาณ 1 kcal/hr
จากนั้นมาแทนค่าตามสูตร
R = 300
△T = 5
C = 1
Q = R x 1,000 x △T x C แทนค่าได้ Q = 300 x 1,000 x 5 x 1
Q = 1,500,000 kcal/hr
จากนั้นนำค่า Q ที่ได้มาแปลงเป็น BTU มีหน่วยเป็น ton (USRT)
โดยมีที่มาดังนี้
1 ตันความเย็น (Refrigerator ton , RT) (USRT)
1 USRT = 3,024 kcal/hr = 12,000 Btu
คำนวณจาก น้ำ 1 ตัน = 2,000 lb
คือปริมาณน้ำ 2,000 lb ( 0 องศาเชลเซียส )
ที่ทำให้น้ำแข็ง 2,000 lb ( 0 องศาเชลเซียส ) ละลายได้ใน 24 Hr.
ค่าความร้อนแฝง = 144 BTU/lb
1 USRT = (2,000×144)/24 = 12,000 Btu
1 USRT = 3,024 kcal
1 Btu = 0.252 kcal
12,000 Btu = 3,024 kcal
ดังนั้นจะแทนค่าได้ดังนี้
RT (USRT) = Q / 3,024 kcal
Q = ค่าปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทใน 1 ชั่วโมง = 1,500,000 RT (USRT) / 3,024 kcal = 496.03 RT
จากนั้นเมื่อได้ค่าความสามารถของชิลเลอร์ เครื่อง Chiller แล้ว
ให้หาค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการทำความเย็นของชิลเลอร์ เครื่อง Chiller มาเป็นตัวหาร จะได้ผลลัพท์ของ kw/RT
เครื่องชิลเลอร์ Chiller ขนาด 500 ตัน RT (USRT) ที่ผู้เขียนยกตัวอย่างมานี้มีการใช้พลังงานไฟฟ้าอยู่ที่ 285 kw
ดังนั้นค่า kw/RT ของ chiller 500 RT คือ
285 / 496.03 = 0.57 kw/RT
สนใจรายละเอียดสินค้า และสอบถามข้อมูลต่างๆ เพิ่มเติม ติดต่อได้ที่ 094-182-8636
หรือส่งอีเมลมาที่ chillerinnovations@gmail.com
ข้อมูลและรายละเอียดเพิ่มเติมสามารถเข้าไปดูได้ที่นี้>>>www.chillerinnovations.com
Home