เครื่องทำความเย็นแบบดูดซึม
(Vapour absorption Chillers)
ในระบบทำความเย็นและระบบปรับอากาศเดิมที่ใช้กันมาจนถึงปัจจุบันจะอาศัยหลักการของเครื่องกลด้วยระบบแบบอัดไอ
ระบบดงกล่าวต้องการปริมาณพลังงานในรูปของพลังงานกล
เพื่อไปขับเคลื่อนให้เกิดการทำงาน โดยผ่านทางเครื่องอัดน้ำยา
(compressor)
ดังนั้นจึงได้มีการคิดค้นวิธีการใหม่เพื่อลดการใช้พลังงาน
ระบบดังกล่าวคือ ระบบแบบดูดซึม
(Absorption)
พลังงานที่ต้องการใช้ในระบบเพื่อให้เกิดการทำงานจะอยู่ในรูปของพลังงานความร้อนเป็นส่วนใหญ่ระบบนี้นอกจากจะเป็นการประหยัดพลังงานแล้ว
ยังช่วยป้องกันและรักษาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
หลักการทำงานของระบบทำความเย็นแบบดูดซึมเบื้องต้น
|
|
หลักการทำงานเบื้องต้นของระบบทำความเย็นแบบดูดซึม จะเริ่มต้นจากไอของสารทำความเย็นที่เกิดจากการเดือดในอิวาเพอร์เรเตอร์ (Evaporator) ที่อุณหภูมิ 50C และความดัน 6 mmHg จะถูกดูดซึมด้วยสารดูดซึมผสมเป็นของเหลวในตัวดูดซึม (Absorber) จากนั้นจะถูกสูบโดยปั๊มเพื่อให้ความดันสูงขึ้นเป็น 75 mmHg ไปยังเจนเนอเรเตอร์ (Generator) เพื่อรับความร้อนจากแหล่งกำเนิดความร้อนในรูปแบบต่าง ๆ เช่น น้ำร้อน ไอน้ำ หรือไอความร้อนเหลือจากการเผาไหม้ ที่มีอุณหภูมิสูงประมาณ 1000 C 2000 C เพื่อทำให้สารทำความเย็นออกมาแล้ว จะหมุนเวียนกลับมาใช้ใหม่ที่ตัวดูดซึมและความร้อนที่คลายออกมาก็จะระบายสู่สิ่งแวดล้อม (ดังรูป) |
ประเภทของระบบทำความเย็น
ในปัจจุบันระบบทำความเย็นแบบดูดซึมที่มีการผลิตออกมาสู่ผุ้ใช้จะประกอบด้วย
2 ประเภท
ได้แก่
1.
ระบบทำความเย็นแบบดูดซึมขั้นเดียว (รูปที่ 2)
2.
ระบบทำความเย็นแบบดูดซึมสองขั้น (รูปที่ 3)
แหล่งพลังความร้อนที่กล่าวมาแล้วถึงรูปแบบพลังงานความร้อนที่นำมาใช้ในระบบ
คือ ไอน้ำและน้ำร้อน ส่วนแหล่งพลังงานที่จะนำมาใช้เพื่อผลิตพลังงานในรูปแบบดังกล่าวจะมาจากหลายแหล่งต่าง
ๆ ดังนี้
1.
หม้อไอน้ำที่ใช้ในปัจจุบัน ที่ยังมีปริมาณไอน้ำเหลือเพียงพอ ที่จะนำมาใช้ในระบบ
นอกจากที่ใช้กระบวนการผลิตปกติ
2.
หม้อไอน้ำใหม่ที่มีการติดตั้งเพื่อนำมาใช้กับระบบทำความเย็นโดยเฉพาะ
3.
การนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่ (Waste Heat Recovery)
จากก๊าซที่ปล่อยทิ้งไว้ระบบเครื่องยนต์ก๊าซ หรือกังหันก๊าซ (Gas Engines or
Gas Turbines) ระบบดังกล่าวมักจะใช้ในโรงงานไฟฟ้า คือ
โรงงานอุตสาหกรรมที่ติดตั้งระบบผลิตความร้อนและไฟฟ้าร่วม (Cogeneration)
4.
ไอน้ำความดันต่ำจากการปล่อยทิ้งของกังหันไอน้ำ (Steam Turbines)
5.
น้ำร้อนจากการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ หรือน้ำร้อนที่เหลือทิ้งจากขบวนการผลิต
ของเหลวที่ใช้ในระบบทำความเย็นแบบดูดซึมประกอบด้วยสารทำความเย็นและสารดูดซึมในปัจจุบันที่นิยมมาใช้สำหรับทำความเย็น คือ น้ำกลั่น ส่วนสารดูดซึม คือ ลิเธียมโบร์ไมด์ (LiBr)
ข้อเปรียบเทียบระหว่างระบบทำความเย็นแบบอัดไอและแบบดูดซึม
เมื่อเปรียบเทียบการทำงานของระบบทำความเย็น 2 แบบ ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน คือ แบบอัดไอ และแบบดูดซึมพบว่าระบบดูดซึมจำเป็นต้องใช้แหล่งความร้อนที่มีอุณหภูมิ เพื่อให้เพียงพอที่จะแยกสารความเย็นออกจากสารดูดซึมได้ ดังนั้นปริมาณพลังงานที่ต้องการทำงานจึงมีปริมาณมากกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับระบบอัดไอ ดังแสดงในรูปที่ 4 ซึ่งเป็นการเปรียบเทียบการทำงานของระบบทำความเย็นทั้ง 2 ระบบ ปริมาณความร้อนส่วนนี้ในที่สุดก็จะถูกระบายออกที่ตัวควบแน่น ดังนั้นจึงทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ดังนั้นเมื่อพิจารณาปริมาณความร้อนในเชิงเทอร์โมไดนามิกส์ของทั้ง 2 แบบแล้ว วิเคราะห์ค่าประสิทธิภาพ COP ประมาณ 3.5 ในขณะที่ระบบดูดซึมมีค่า COP ประมาณ 1.2 แต่ระบบดูดซึมจะมีข้อได้เปรียบกว่าระบบอัดไอในเรื่องของพลังงาน ซึ่งก็คือแหล่งพลังความร้อนที่สามารถใช้ร่วมกับระบบหรือกระบวนหรือกระบวนการผลิตอื่น ๆ ได้ตามที่กล่าวมาแล้วในหัวข้อแหล่งพลังงานความร้อนและจะได้กล่าวต่อไปในหัวข้อจุดเด่นของระบบทำความเย็นแบบดูดซึม
จุดเด่นของระบบทำความเย็น
สำหรับจุดเดินของระบบทำความเย็นแบบดูดซึม มีหัวข้อที่สำคัญ ดังนี้
1.
การใช้พลังงานไฟฟ้าจะน้อยมากเมื่อเปรียบเทียบกับระบบอัดไอ เช่น
เมื่อเปรียบเทียบกับแบบอัดชนิดหอยโข่งจะใช้พลังงาน ไฟฟ้าเพียง 3 % - 5 %
เป็นต้น
2.
ไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะกับโอโซนในชั้นบรรยากาศ
เนื่องจากสารทำความเย็นที่ใช้ คือ น้ำในขณะที่แบบอัดไอใช้
CFC
3.
มีการสั่นสะเทือนและเสียงดังในขณะปฏิบัติงานต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับระบบอัดไอ
4.
ค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงต่ำ
5.
สามารถใช้ความร้อนเหลือทิ้งกลังมาใช้ประโยชน์จากที่ได้กล่าวมาแล้ว
6.
ระบบนี้สามารถเลือกที่จะให้ป้อนน้ำเย็นหรือน้ำร้อนได้ตามต้องการ