การหาประสิทธิภาพระบบ เครื่องทำความเย็น (Chiller)

ชนิดรูปแบบของเครื่องทำความเย็น

ชนิดที่ 1 Cooling tower – Chiller – Chilled Water Compressor Cooling coil Condenser Evaporator Chilled water Cooling Water Coolant

ชนิดที่ 2 Cooling tower – Chiller Compressor Condenser Evaporator Cooling water Coolant

ชนิดที่ 3 Evaporative Condenser – Chiller-Chilled Water Compressor Evaporative condenser Evaporator Cooling coil water Cooling water Coolant Chilled water

ชนิดที่ 4 Evaporative Condenser – Chiller Compressor Evaporator water Cooling Coolant

ชนิดที่ 5 Air Cool Condenser – Chiller- Chilled water Compressor Cooling coil Air cool Condenser Evaporator Air Chilled water Coolant

ชนิดที่ 6 Air Cool Condenser – Chiller Compressor Air cool Condenser Evaporator Air Coolant

ชนิดที่ 7 Absorption Chiller

ระบบทำความเย็นชนิด Cooling tower – Chiller – Chilled Water ลม M Compressor Cooling coil Condenser Evaporator ลม B/D Chilled water Cooling Water Coolant

ลำดับการถ่ายเทความร้อน ถ่ายเทผ่าน ความร้อนในห้องทำงาน Cooling Coil ให้ Chilled Water ความร้อนจาก Chilled Water Evaporator ให้ Coolant ความร้อนจาก Coolant Condenser ให้ Cooling Water ความร้อนใน Cooling Water Cooling Tower ให้อากาศภายนอก ถ่ายเทผ่าน ถ่ายเทผ่าน ถ่ายเทผ่าน

เปรียบเทียบกำลังไฟฟ้าของระบบทำความเย็น ตัวอย่าง Compressor 264-277 Kw/hr ไม่คงที่ Chilled Water Pump 45.3 Kw/hr คงที่ Cooling Water Pump 16.4 Kw/hr คงที่ พัดลม Cooling Tower 5 Kw/hr คงที่ กำลังไฟฟ้าของ Compressor มากกว่าตัวอื่นมาก และ ไม่คงที่ (แปรผันตามสภาวะการทำงาน)

ตัวแปร ปริมาณความร้อน , พลังงานไฟฟ้า ตัวแปร ปริมาณความร้อน , พลังงานไฟฟ้า ตัวชี้วัด คือ ค่าพลังงานไฟฟ้าต่อตันความเย็น = ค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้โดย Compressor ที่ภาระเต็มพิกัด (Full load) หรือ ค่าปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทออกมา ที่ภาระใช้งานจริง (Actual load) = Kw/hr RT(/hr) การวัดค่าปริมาณความร้อนและค่าพลังงานไฟฟ้า ให้ใช้ค่าเฉลี่ยต่อชั่วโมง

1 USRT = (2,000x144)/24 = 12,000 Btu 1 Btu = 0.252 kcal = 3,024 kcal 1 ตันความเย็น (Refrigerator ton , RT) (USRT) 1 USRT = 3,024 kcal = 12,000 Btu คำนวณจาก น้ำ 1 ตัน = 2,000 lb น้ำ 2,000 lb 0 oC น้ำแข็ง 2,000 lb 0 oC ค่าความร้อนแฝง 144 BTU/lb 1 USRT = (2,000x144)/24 = 12,000 Btu 1 Btu = 0.252 kcal = 3,024 kcal 24 ชั่วโมง

1 ตันความเย็นของ Cooling tower (RT) Cooling tower (RT) = 3,900 kcal อัตราการไหลของน้ำ 13 l/min △T 5 oC 1 RT = 13 x 60 x 5 = 3,900 kcal/hr

1 JRT (Japanese RT) = 3,320 kcal 24 = ชั่วโมง น้ำ 1,000 kg O oC น้ำแข็ง 1,000 kg 0 oC ค่าความร้อนแฝง 79.68 kcal/kg 1 JRT = (1,000 x 79.68) / 24 = 3,320 kcal

ค่าพลังงานไฟฟ้าที่ถูกใช้โดย Compressor หาได้จากการติดตั้งมิเตอร์ไฟฟ้าวัดค่าเฉลี่ยต่อชั่วโมงทำงาน ค่าปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทต่อชั่วโมง หาได้จากปริมาณความร้อนที่ Chilled Water ถ่ายเทให้กับ Coolant

สูตร Q = R x 1,000 x △T x C Q = ปริมาณค่าความร้อน , kcal/hr R = ปริมาณน้ำที่ไหลผ่าน Evaporator, m3/hr △T = ค่าความต่างของอุณหภูมิที่ผ่านเข้า-ออก Evaporator , oC C = ค่าความร้อนจำเพาะของน้ำ, kcal/kgoC (0.998 kcal/kgoC ที่อุณหภูมิ 40 oC) ~ 1 kcal/kg oC

ตัวอย่าง Chiller ขนาด 950 ตัน ขนาดท่อน้ำเย็น (Chilled water pipe) 10 นิ้ว ความเร็วของน้ำในท่อ 1.95 m/s อุณหภูมิน้ำเย็นเข้า Evaporator 13.42 oC อุณหภูมิน้ำเย็นออกจาก Evaporator 8.58 oC กำลังไฟฟ้าของ Compressor 481 kw/hr

การคำนวณ อุณหภูมิความแตกต่างของน้ำเย็นที่ผ่านส่วนทำน้ำเย็น △T = 4.84 oC ปริมาณน้ำเย็นที่ไหลผ่านส่วนที่ทำน้ำเย็น R = ¶/4 (10 in x 0.0254 m/in)2 x 1.95 m/s x 3,600 s/hr = 355.71 m3/hr Q = 355.71 x 1,000 x 4.84 x 1 kcal/hr = 1,721,636.4 kcal/hr

ความสามารถในการทำความเย็นจริง = 1,721,636.4 RT (Actual load) 3,024 = 569.32 RT ค่าพลังงานไฟฟ้าต่อตันความเย็น = 481 kw/RT (Actual load) 569.32 = 0.845 kw/RT

ค่าพลังงานไฟฟ้าต่อตันความเย็นที่สภาวะมาตรฐาน ค่าพลังงานไฟฟ้าต่อตันความเย็นที่ Actual load เป็นการระบุถึงสถานะ การใช้งานจริงของ Chiller นั้นๆ

ถ้าสถานะเปลี่ยนไป - อุณหภูมิน้ำเข้า-ออกของ Cooling tower เปลี่ยน - อุณหภูมิน้ำเย็นเข้า-ออกของ Evaporator เปลี่ยน - อุณหภูมิของอากาศข้างนอกเปลี่ยน - ความชื้นของอากาศข้างนอกเปลี่ยน

ส่งผลให้ค่าพลังงานไฟฟ้าต่อตันความเย็นที่ Actual load เปลี่ยน ดังนั้น Chiller 2 เครื่อง ทำงานที่สถานะต่างกันจะเปรียบเทียบกันด้วยค่าพลังงานไฟฟ้าต่อตันความเย็นที่ Actual load ไม่ได้

การเปรียบเทียบ Chiller 2 เครื่องต้องเปรียบเทียบกันด้วยค่าพลังงานไฟฟ้าต่อ ตันความเย็นที่สภาวะมาตรฐาน

ที่สภาวะมาตรฐาน Standard Condition กำหนดให้ อุณหภูมิน้ำร้อนเข้า Cooling tower = 32.2 oC อุณหภูมิน้ำเย็นออกจาก Evaporator = 7.2 oC

ตัวอย่าง Chiller ขนาด 450 ตัน ชนิด Centrifugal น้ำยา (Refrigerant) ชนิด 134 A อุณหภูมิน้ำเย็นเข้าCooling tower 38.05oC ออก 32.72oC อุณหภูมิน้ำเย็นเข้า Evaporator 13.89oC ออก 9.11oC ปริมาณน้ำเย็นไหลผ่าน Evaporator 4,649 l/min กำลังไฟฟ้าของ Compressor 270 kw/hr

การคำนวณ อุณหภูมิแตกต่างของน้ำเย็นที่ผ่านส่วนทำน้ำเย็น △T = 4.78 oC ปริมาณน้ำเย็นที่ไหลผ่านส่วนทำน้ำเย็น R = 4,649 l/min = 278.94 m3/hr ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทใน 1 ชั่วโมง Q = 278.94 x 1,000 x 4.78 x 1 kcal/hr = 1,333,333.2 kcal/hr

ความสามารถในการทำความเย็นจริง (Actual load) = 1,333,333.2 = 440.9 RT 3,024 ดังนั้นค่าพลังไฟฟ้าต่อตันความเย็นจริง (Actual load) = 270 = 0.61 kw/RT 440.9

ที่สภาวะมาตรฐาน อุณหภูมิน้ำเข้า Cooling tower 32.2 oC อุณหภูมิน้ำเย็นออกจาก Chiller 7.2 oC แก้ไขค่า RT อุณหภูมิน้ำร้อนเข้า Cooling tower 38.05 oC อุณหภูมิน้ำเย็นออกจาก Chiller 9.11 oC

ค่า Correction Factor ของ RT ที่ 35 oC , 9 oC = 0.98 ที่ 40 oC , 9 oC = 1.04 ดังนั้นที่ 38 oC , 9 oC = {[(1.04-0.9)/5] x 3} + 0.98 = 1.016 ค่าตันความเย็นเฉลี่ยเทียบที่สภาวะมาตรฐาน = 440.9 x 1.016 = 447.95 RT

ค่า Correction Factor ของ ค่าพลังไฟฟ้า ที่ 35 oC , 9 oC = 0.94 ที่ 40 oC , 9 oC = 0.88 ดังนั้นที่ 38 oC , 9 oC = {[(0.94-0.88/5] x 2} + 0.88 = 0.904 ค่าพลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่สภาวะมาตรฐาน = 270 x 0.904 = 244 RT

ค่าพลังไฟฟ้าต่อตันความเย็นที่สภาวะมาตรฐาน = 244 / 447.95 = 0.545 kw/RT

ค่ามาตรฐาน (Bench Mark) = ? ค่าแนะนำ “โครงการ Building Chiller Replacement”ของ กรมโรงงานอุตสาหกรรม บริษัท เงินทุนอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย และ World Bank เมื่อปี พ.ศ. 2543 CFC-Chiller < 0.8 – 1.0 kw/RT Non CFC Chiller < 0.63 kw/RT

มาตรฐานการปรับอากาศภายในอาคาร

ประโยชน์ เพื่อที่จะรู้สถานะของเครื่องทำความเย็นเครื่องนั้นว่าอยู่ที่เท่าใด เพื่อใช้เปรียบเทียบควบคุม เมื่อเวลาเปลี่ยนไป ใช้เปรียบเทียบว่าควรล้างหรือไม่ (คุ้มค่าล้างหรือไม่) ใช้เปรียบเทียบว่าควรซื้อเครื่องใหม่หรือยัง (ดูเวลาคืนทุน) ใช้เปรียบเทียบกับค่ามาตรฐานหรือของคนอื่น

พลังงานไฟฟ้าต่อตันความเย็น = ? Chiller ของท่านมีค่า พลังงานไฟฟ้าต่อตันความเย็น = ? ขอบคุณครับ