อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบทำความเย็นกัน

อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบทำความเย็นกัน (Refrigeration Equipment)

คอมเพรสเซอร์ ( Compressors )

คอมเพรสเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดของระบบการทำควาเย็น ทาหน้าที่เพิ่มความดันของสารทาความเย็นที่อยู่ในสถานะที่เป็นก๊าซ โดยคอมเพรสเซอร์จะดูดสารทาความเย็นที่เป็นก๊าซความดันต่ำและอุณหภูมิต่างจากอิแวบโพเรเตอร์ที่ผ่านเข้ามาทางท่อซักชั่นเข้ายังทางดูดของคอมเพรสเซอร์และอัดก๊าซนี้ให้มีความดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้น ส่งเข้าไปยังคอนเดนเซอร์โดยผ่านเข้าทางท่อบรรจุ เพื่อส่งไปกลั่นตัวเป็นของเหลวในคอนเดนเซอร์ด้วยการระบายความร้อนออกจากสารความเย็นอีกทีหนึ่ง จะเห็นได้ว่าคอมเพรสเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่แบ่งความดันระบบระหว่างด้านความดันสูงและความดันต่ำ สารทาความเย็นจะถูกดูดเข้ามาในคอมเพรสเซอร์จะมีสถานะเป็นก๊าซความดันต่ำ และสารความเย็นที่อัดออกส่งออกจากคอมเพรสเซอร์จะมีสถานะเป็นก๊าซที่มีความดันสูง

คอมเพรสเซอร์สามารถจำแนกออกเป็น 2 ลักษณะ คือ

1. จำแนกตามลักษณะโครงสร้าง การแบ่งประเภทแบบนี้จะพิจารณาตามโครงสร้างของคอมเพรสเซอร์และอุปกรณ์ขับเคลื่อน แบ่งออกได้เป็น 3 แบบ คือ

1.คอมเพรสเซอร์แบบเปิด (Open type Compressor)  คือ คอมเพรสเซอร์แบบที่ตัวขับซึ่งอาจเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์และตัวคอมเพรสเซอร์ถูกแยกเป็นอิสระต่อกัน กำลังขับจะถูกส่งผ่านสายพาน หรือต่อกับเพลาโดยตรง แต่เนื่องจากต้องมีอุปกรณ์ป้องกันการรั่วที่เพลา (Shaft Seal) ซึ่งเป็นข้อเสีย ที่หลังจากใช้งานไปแล้วอาจเกิดการรั่วของน้ำยา หรือน้ำมันหล่อลื่นได้ รวมทั้งขณะทำงานอาจมีเสียงดัง และเปลืองเนื้อที่ในการติดตั้งมาก แต่มีข้อดีคือ เมื่อมีปัญหาสามารถแยกเฉพาะส่วนของตัวขับ หรือคอมเพรสเซอร์ที่เสียมาซ่อมได้

 

2.คอมเพรสเซอร์แบบกึ่งปิด (Semi- Hermetic Compressor) คือแบบที่ตัวคอมเพรสเซอร์และตัวขับจะถูกประกอบอยู่ในโครงสร้างเดียวกัน โดยใช้สลักเกลียว (Bolts) เป็นตัวยึด ดังนั้นเมื่อเกิดการเสียหาย สามารถถอดออกมาตรวจซ่อมได้โดยโครงสร้างไม่เสียหาย และเนื่องจากไม่มีการต่อแกนเพลาออกมาภายนอกจึงไม่ต้องมีอุปกรณ์ป้องกันการรั่วที่เพลา ทำให้ปัญหาการรั่วของน้ำยา หรือน้ำมันหล่อลื่นที่คอเพลา หมดไป

 

3.คอมเพรสเซอร์แบบหุ้มปิด (Hermetic Compressor) คือแบบที่ตัวคอมเพรสเซอร์และตัวขับจะถูกประกอบอยู่ในโครงสร้างเดียวกัน และถูกเชื่อมปิดสนิท ซึ่งมีข้อดีคือการป้องกันการรั่วได้ดี มีขนาดเล็ก ทำงานได้เงียบ มีการสั่นสะเทือนน้อย จึงนิยมใช้กับเครื่องทำความเย็นที่บ้าน แต่มีข้อเสียคือไม่สามารถแยกตัวขับและคอมเพรสเซอร์ส่วนที่เสียออกมาซ่อมได้ โดยเฉพาะการถอดออกเพื่อตรวจซ่อมยากเพราะถูกประกอบไว้โดยวิธีการเชื่อม

2. จำแนกตามวิธีการอัด การจำแนกคอมเพรสเซอร์ตามวิธีการอัดนี้แบ่งออกได้เป็นการอัดเชิงปริมาตร เช่นแบบลูกสูบ แบบโรตารี่ แบบก้นหอย แบบเกลียว แบบการอัดแบบใช้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง แบบอัดครั้งเดียวและแบบอัดหลายครั้งดังมีรายละเอียดดังนี้

1. คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ (Reciprocating Type) อาศัยการทำงานของเพลาข้อเหวี่ยง (Crank Shaft) ขับลูกสูบให้เกิดการดูดอัด มีใช้กับเครื่องทำความเย็นขนาดเล็กต่ำกว่า 1 แรงม้า จนถึงมีขนาดใหญ่มากกว่า 100 แรงม้า เป็นแบบที่นิยมใช้มากที่สุดในปัจจุบัน

2.คอมเพรสเซอร์แบบสกรู (Screw Type) ทำงานโดยอาศัยสกรู 2 ตัว คือสกรูตัวเมีย (Female Rotor) และสกรูตัวผู้ (Male Rotor) โดยสกรูตัวเมียจะอาศัยช่องเกลียวเป็นช่องเก็บน้ำยา ส่วนสกรูตัวผู้จะใช้สันเกลียวรีดน้ำยาออกตามแกนของสกรูทั้งสอง และเนื่องจากต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นทำหน้าที่ป้องกันการรั่วระหว่างช่องว่างของเกลียวทั้งสองขณะทำงานจึงมีน้ำมันหล่อลื่นไหลไปกับน้ำยาจำนวนมาก ที่ทางออกของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูจึงต้องติดอุปกรณ์แยกน้ำมัน (Oil Separator)  ไว้ด้วยเสมอ

 

3. คอมเพรสเซอร์แบบก้นหอยหรือแบบสโครล์ (Scroll Type) เป็นคอมเพรสเซอร์แบบใหม่ล่าสุดที่ออกแบบมาใช้งานในระบบทำความเย็นแบบอัดไอ การทำงานจะประกอบไปด้วยชิ้นส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือส่วนที่มีลักษณะเป็นก้นหอยอยู่กับที่และส่วนที่เคลื่อนที่ ซึ่งจะเคลื่อนที่ในลักษณะเยื้องศูนย์ โดยไม่มีการเคลื่อนที่ในลักษณะหมุนรอบแกน (Not Rotate) โดยความดันจะเพิ่มจากภายนอกและถูกอัดมากสุดเมื่ออยู่ที่แกนกลาง ลักษณะเคลื่นไหวเทียบได้กับพายุทอร์นาโด (Tornado) ปัจจุบันนำมาใช้กับระบบปรับอากาศที่ใช้ในที่พักอาศัย ในสำนักงาน รวมทั้งระบบปรับอากาศในรถยนต์ เนื่องจากการทำงานมีการเคลื่อนไหวน้อย ไม่ต้องใช้ลิ้นทางดูด ทางส่ง จึงทำงานได้เรียบและเงียบกว่า

 

คอนเดนเซอร์ ( Condenser )

คอนเดนเซอร์ หรืออุปกรณ์ควบแน่นเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของระบบทำความเย็น ทำหน้าที่ระบายความร้อนในสถานะก๊าซที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูงที่ถูกอัดตัวส่งมาจากคอมเพรสเซอร์เพื่อให้กลั่นตัวเป็นน้ำเหลวในคอนเดนเซอร์ด้วยการระเหยความร้อนออกแต่ยังคงมีความดันและอุณหภูมิสูงอยู่เช่นเดิม คอนเดนเซอร์แบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะคือ

1. การจำแนกตามวิธีระบายความร้อน แบ่งคอนเดนเซอร์ออกเป็น 3 ชนิดคือ

1. การระบายความร้อนด้วยอากาศ (Air Cooled Condenser) คอนเดนเซอร์ชนิดนี้จะใช้อากาศเป็นตัวกลางในการระบายความร้อนออกจากน้ำยาเพื่อให้น้ำยาในสถานะก๊าซกลั่นตัวเป็นของเหลว ตามปกติแล้วคอนเดนเซอร์ชนิดนี้มักจะทำด้วยท่อทองแดงหรือท่อเหล็กมีครีบเป็นตัวช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวในการระบายความร้อนออกจากน้ำยา ภายในคอนเดนเซอร์แบ่งออกได้เป็น

- แบบใช้อากาศหมุนเวียน อากาศโดยรอบคอนเดนเซอร์จะมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศปกติจึงลอยตัวสูงขึ้น ส่วนอากาศที่เย็นกว่าจะไหลเข้ามาแทนที่จึงระบายความร้อนออกจากผิวของคอนเดนเซอร์

- แบบมีพัดลมช่วย คอนเดนเซอร์ชนิดนี้จะใช้พัดลมหรือโบลเวอร์ช่วยในการเพิ่มปริมาณลมที่ผ่านผิวของคอนเดนเซอร์จึงช่วยลดขนาดรูปร่างของคอนเดนเซอร์ลงได้มากขึ้น

2. การระบายความร้อนด้วยน้ำ (Water Cooled Condenser) คอนเดนเซอร์ชนิดนี้จะใช้น้ำเป็นตัวกลางในการระบายความร้อนออกจากน้ำยา เพื่อให้น้ายากลั่นตัวเป็นน้ำยาเหลว และก็เช่นเดียวกันคอนเดนเซอร์ทั้งสองชนิดนี้จะรับความร้อนที่ถูกคายออกจากน้ำยาในสถานะก๊าซเพื่อการกลั่นตัวเป็นน้ำยาเหลว ทาให้อุณหภูมิของอากาศหรือน้ำที่ใช้เป็นตัวกลางมีอุณหภูมิสูงขึ้น

3. การระบายด้วยน้ำและอากาศ (Water and Air Cooled Condenser) คอนเดนเซอร์ชนิดนี้จะใช้ทั้งอากาศและน้ำเป็นตัวกลางในการระบายความร้อนออกจากน้ำยาเพื่อให้น้ายาในสถานะก๊าซในคอนเดนเซอร์กลั่นตัวเป็นน้ำยาเหลว โดยการฉีดน้ำเย็นให้เป็นฝอยผ่านลงบนคอนเดนเซอร์ อากาศนี้จะสวนทางกับสเปรย์น้ำตกลงมาผ่านอิลิมิเนเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ป้องกันไม่ให้สเปรย์ติดอกไปกับอากาศ ซึ่งน้ำบางส่วนจะระเหยตัวขณะที่ได้รับความร้อนจากแผงคอนเดนเซอร์ ทาให้สเปรย์น้ำที่ตกกลับลงมาในถังนั้นมีอุณหภูมิลดต่ำลง

2. การจำแนกตามลักษณะโครงสร้าง แบ่งคอนเดนเซอร์ออกเป็น 2 ชนิดคือ

1. คอนเดนเซอร์ชนิดท่อและครีบ (Finned-Tube Condenser) เป็นคอนเดนเซอร์ชนิดใช้อากาศระบายความร้อนทำจากท่อทองแดงรูปตัวยู มีแผ่นอลูมิเนียมบางอัดเป็นครีบช่วยเพิ่มพื้นที่ในการระบายความร้อน

2. คอนเดนเซอร์ชนิดเปลือกและท่อ (Shell and Tube Condenser) เป็นคอนเดนเซอร์ชนิดระบายความร้อนด้วยน้า ประกอบด้วยเปลือกนอกและท่อเล็กสอดอยู่ภายใน 

เครื่องระเหย (Evaporator )

เครื่องระเหย เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของระบบทำความเย็นทำหน้าที่ดูดปรับปริมาณความร้อนจากในบริเวณหรือในเนื้อที่ที่ต้องการทำความเย็น ขณะที่สารทำความเย็นภายในระบบนี้เดือดจะเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซก็จะดูดรับปริมาณความร้อนผ่านผิวท่อทางเดินสารความเย็นเข้าไปยังสารความเย็นในระบบ ทำให้อุณหภูมิโดยรอบคอยล์เย็นลดลง เครื่องระเหย โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 2 ลักษณะคือ

1.       เครื่องระเหยชนิดท่อและครีบ (Finned-Tube Evaporator) มีโครงสร้างและหลักการทางานเหมือนกันกับคอนเดนเซอร์ คือมีท่อและครีบอะลูมิเนียมบางเป็นโครงสร้างหลักทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) แต่ทำงานในลักษณะตรงข้ามกัน คือคอนเดนเซอร์ทำหน้าที่ระบายความร้อนให้กับอากาศ แต่เครื่องระเหยดูดความร้อนจากอากาศที่ผ่าน

2.       เครื่องระเหยชนิดเปลือกและท่อ (Shell and Tube Evaporator) มีโครงสร้างและหลักการทำงานเหมือนกับที่ใช้เป็นคอนเดนเซอร์ นิยมใช้กับระบบปรับอากาศแบบใช้น้ำเย็น โดยเรียกเครื่องระเหย ชนิดนี้ว่า ชิลเลอร์ (Chiller) ซึ่งมีทั้งที่เป็นชิลเลอร์แบบแห้งและแบบเปียก

อุปกรณ์ลดแรงดัน (Expansion Valve )

อุปกรณ์ลดแรงดัน เป็นอุปกรณ์ลิ้นควบคุมอัตราการไหลของสารทำความเย็นที่ไหลไปยังเครื่องระเหย มาก หรือ น้อย ตามต้องการซึ่งจะควบคุมโดยการรับสัญญาณอุณหภูมิที่ท่อทางออกของเครื่องระเหย

                1.   แบบทำงานโดยใช้ความดันภายในเครื่องระเหย (Internal Equalizing)

2.       แบบทำงานโดยใช้ความดันภายนอกเครื่องระเหย (External Equalizing)

Vibration Absorber

ข้ออ่อนกันสะเทือน  ถูกออกแบบสำหรับใช้ในระบบ Air Conditioning and Refrigeration ในท่อด้านส่งและด้านดูด เพื่อช่วยลดการสั่นของคอมเพรสเซอร์ที่ส่งไปยังระบบท่อน้ำยา โครงสร้างถูกสร้างจากท่อที่มีความหนาลักษณะเป็นลอน เพื่อเพิ่มความยึดหยุ่น และซึมซับแรงสั่นสะเทือน ทั้งฝังหุ้มด้วยโลหะใยเหนียวถักเป็นลอน เพื่อความแข็งแรงอย่างสูงสุด โดยที่ท่อ Absorber นี้จะถูกเชื่อมกับ Female Copper Tube ด้วยโลหะอัลลอยด์อุณหภูมิสูง

 

ถังแยกไอสารทำความเย็น ( Suction Line Accumulator)

 

ในระบบทำความเย็นนั้นไอของสารทำความเย็นที่ถูกทำให้ระเหยที่บริเวณเครื่องระเหยก่อนกลับเข้าสู่คอมเพรสเซอร์นั้นอาจมีสารทำความเย็นเหลวปะปนอยู่ เพื่อเป็นการรักษาให้คอมเพรสเซอร์ทำงานได้อย่างปกตินั้นจำเป็นต้องมีถังแยกไอสารทำความเย็นไว้คอยดักจับสารทำความเย็นเหลวที่ปะปนมาไม่ให้ไหลเข้าสู่คอมเพรสเซอร์ ด้วยหลักการดีไซน์แบบใช้ท่อตัวยูในถังแยกไอสารทำความเย็นจึงช่วยทำให้คอมเพรสเซอร์ไม่เกิดความเสียหายจากการทำงาน

ลักษณะการใช้งาน (Application)

·     แยกไอของสารทำความเย็นออกจากสารทำความเย็นเหลวก่อนเข้าสู่คอมเพรสเซอร์

·     ป้องกันสารทำความเย็นเหลวที่ระเหยไม่หมดจากเครื่องระเหยกลับเข้าสู่คอมเพรสเซอร์

ประโยชน์ของการใช้งาน (Advantage)

      ช่วยป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับคอมเพรสเซอร์เนื่องจากมีสารทำความเย็นเหลว ไหลกลับเข้าสู่คอมเพรสเซอร์

ข้อควรระวังในการใช้งาน (Recommendation)

·     ควรติดตั้งถังแยกไอสารทำความเย็นในบริเวณใกล้กับคอมเพรสเซอร์มากที่สุดที่เป็นไปได้และจะต้องวางอยู่ในแนวระดับเดียวกัน

·     การเลือกขนาดความจุของถังแยกไอสารทำความเย็นจะต้องมีขนาดไม่น้อยกว่า 50 % ของสารทำความเย็นทั้งหมดที่อยู่ในระบบ

·     การติดตั้งถังแยกไอสารทำความเย็นจะต้องอยู่ในแนวตั้งเสมอ

·     การติดตั้งท่อทางเข้าถังแยกไอสารทำความเย็นจะต้องมาจากเครื่องระเหย และท่อทางออกจะต้องเชื่อมต่อกับคอมเพรสเซอร์

·     ค่าความดันสูงสุดที่รองรับได้เท่ากับ 45 ปอนด์ / ตารางนิ้ว

ถังแยกน้ำมัน (Oil Separator)

 

ในระบบทำความเย็นนั้นปริมาณของน้ำมันหล่อลื่นจะถูกนำออกมาทางท่อทางออกของคอมเพรสเซอร์ไปกับไอของสารทำความเย็นเสมอ  การแยกน้ำมันหล่อลื่นออกจากไอของสารทำความเย็นแล้วนำกลับเข้ามาสู่ห้องเครื่องของคอมเพรสเซอร์จึงเป็นการทำให้ระบบทำความเย็นยังคงประสิทธิภาพที่ดีดังเดิม  ถังแยกน้ำมันจึงเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ทำหน้าที่แยกน้ำมันหล่อลื่นแล้วออกจากสารทำความเย็นและนำกลับเข้าสู่คอมเพรสเซอร์ก่อนที่น้ำมันหล่อลื่นจะไหลเข้าไปในส่วนประกอบอื่นๆ ของระบบทำความเย็น

ลักษณะการใช้งาน (Application)

·     แยกน้ำมันหล่อลื่นคอมเพรสเซอร์ออกจากไอน้ำยาบริเวณท่อทางออก

·     พักน้ำมันหล่อลื่นที่แยกออกมาก่อนนำกลับมาเติมเข้าห้องเครื่องของคอมเพรสเซอร์

 ประโยชน์ของการใช้งาน (Advantage)

·     ช่วยลดปริมาณน้ำมันหล่อลื่นที่ไหลไปในระบบทำความเย็น ทำให้คงค่าประสิทธิภาพที่ดีของการทำความเย็น

·     ช่วยลดระยะเวลาในการทำงานของคอมเพรสเซอร์เนื่องจากค่าประสิทธิภาพในการทำความเย็นที่ดี ทำให้ลดค่าใช้จ่ายในการทำความเย็น

ข้อควรระวังในการใช้งาน (Recommendation)

·     ในกรณีของการติดตั้งคอมเพรสเซอร์มากกว่า 1 เครื่องแบบขนานกัน  การเลือกขนาดของถังแยกน้ำมันจะต้องคำนวณจากผลรวมของค่าการทำความเย็นสูงสุด (Maximum Capacity) ของคอมเพรสเซอร์แต่ละเครื่อง

·     ขนาดของท่อเชื่อมต่อ (ทางเข้าและทางออก) ของถังแยกน้ำยาจะต้องมีขนาดเดียวกันหรือใหญ่กว่าท่อทางออกของคอมเพรสเซอร์

·     ถังแยกน้ำมันจะต้องถูกติดตั้งในแนวตั้ง  ในทิศทางของท่อทางออกของคอมเพรสเซอร์

·     เพื่อป้องกันการควบแน่นของไอน้ำยาทำความเย็น ไม่ควรติดตั้งถังแยกน้ำมันในทิศทางเดียวกับพัดลม

·     ค่าความดันสูงสุดที่รองรับได้เท่ากับ 45 ปอนด์ / ตารางนิ้ว

ถังรับสารทำความเย็นเหลว ( Liquid Receiver)

 

ในระบบทำความเย็นนั้นปริมาณของสารทำความเย็นเหลวที่ถูกส่งเข้าสู่เครื่องระเหยนั้นมีปริมาณไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับปริมาณของภาระโหลดความร้อนในห้องทำความเย็น ถังรับสารทำความเย็นเหลวที่ถูกควบแน่นจากเครื่องควบแน่นจึงมีหน้าที่สำคัญในการพักสารทำความเย็นเหลวก่อนถูกส่งไปยังเครื่องระเหยผ่านวาล์วลดความดัน อีกทั้งยังสามารถแยกสถานะสารทำความเย็นเหลวและไอสารทำความเย็นที่ควบแน่นไม่หมดจากเครื่องควบแน่นเพื่อประสิทธิภาพที่ดีในการทำความเย็นในเครื่องระเหย

ลักษณะการใช้งาน (Application)

·     สะสมสารทำความเย็นเหลวที่ถูกควบแน่นมาจากเครื่องควบแน่น

·      พักสารทำความเย็นเหลวก่อนนำเข้าสู่เครื่องระเหย

ประโยชน์ของการใช้งาน (Advantage)

·     ช่วยเป็นถังพักสารทำความเย็นเหลวก่อนนำเข้าสู่เครื่องระเหย

·     ช่วยแยกสถานะสารทำความเย็นเหลวกับไอสารทำความเย็นที่อาจจะควบแน่นไม่หมดจากเครื่องควบแน่นเพื่อ

ประสิทธิภาพในการทำความเย็นที่ดีของเครื่องระเหย

ข้อควรระวังในการใช้งาน (Recommendation)

·     การติดตั้งถังรับสารทำความเย็นเหลวแบบนอนนั้นจะต้องติดตั้งขนานกับพื้นราบเสมอ

·     การติดตั้งถังรับสารทำความเย็นเหลวแบบตั้งนั้นจะต้องติดตั้งแบบตั้งฉากกับพื้นราบเสมอ

·     ค่าความดันสูงสุดที่รองรับได้เท่ากับ 500 ปอนด์ / ตารางนิ้ว

อุปกรณ์อื่นๆที่ใช้ในระบบทำความเย็น

 

ระบบทำความเย็นแบบอัดไอ

ระบบทำความเย็นแบบอัดไอ (Vapor Compression System)

หลักการทำความเย็นเป็นกระบวนการถ่ายเทความร้อนออกจากพื้นที่หนึ่ง ซึ่งต้องการทำความเย็นโดยความร้อนจะถูกส่งผ่านน้ำยาจากนั้นน้ำยาจะถ่ายเทความร้อนให้กับอากาศภายนอกพื้นที่น้ำยาจะเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนโดยอาศัย

กระบวนการอัดน้ำยาให้เป็นไอ กระบวนการควบแน่นกระบวนการขยายตัวและกระบวนการระเหย ซึ่งกระบวนการเหล่านี้จะเกิดตามส่วนต่าง ๆ ของระบบ เช่น ที่คอมเพรสเซอร์ ที่คอนเดนเซอร์ที่อุปกรณ์ควบคุมการไหล เป็นต้นดังนั้นการเรียนรู้เกี่ยวกับหลักการทำความเย็นใน ที่นี้จึงเป็นสิ่งจำเป็น ทั้งนี้เพื่อให้สามารถวิเคราะห์ระบบทำความเย็นได้ถูกต้อง และสามารถซ่อมบำรุงระบบให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

การทำความเย็น (Refrigeration) คือกระบวนการถ่ายเทความร้อนออกจากพื้นที่หรือ วัตถุที่ต้องการทำความเย็น หรือเป็นกระบวนการลดอุณหภูมิ และรักษาอุณหภูมิของพื้นที่หรือวัตถุ ที่ต้องการทำ ความเย็นให้ต่ำ กว่าอุณหภูมิรอบๆ

ระบบทำความเย็นแบบอัดไอ (Vapor Compression System)

ระบบทำความเย็นและ ปรับอากาศที่ใช้ในปัจจุบันอาศัยการทำงานแบบอัดไอน้ำยาทำความเย็นด้วยคอมเพรสเซอร์เพื่อนำน้ำยาที่ทำความเย็นแล้วกลับมาใช้อีก น้ำยาทำความเย็นจะไหลเวียนภายในระบบปิดอยู่ตลอดเวลา ในระบบทำความเย็นแบบอัดไอ  ประกอบไปด้วยอุปกรณ์หลัก คือ คอยล์เย็น คอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ และอุปกรณ์ควบคุมการไหล ซึ่งอุปกรณ์แต่ละส่วนมีหน้าที่ดังนี้

คอยล์เย็น (Evaporator) ทา หน้าที่ดูดความร้อนจากพื้นที่ หรือวัตถุที่ต้องการทำความ เย็น ไปใช้ในการเดือดกลายเป็นไอของน้ำยา

คอมเพรสเซอร์ (Compressor) ทำหน้าที่ ดูดน้ำยาให้ไหลเวียนภายในระบบพร้อมกับอัดไอน้ำยาที่มีความดันต่ำ ให้เป็นไอน้ำยาที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูง

คอนเดนเซอร์ (Condenser) ทำหน้าที่ระบายความร้อนให้กับไอน้ำยาที่มี อุณหภูมิสูง ออกสู่อากาศภายนอกระบบ เมื่อไอน้ำยาได้รับการระบายความร้อนจะเกิดการควบแน่นเป็นน้ำยาเหลว

อุปกรณ์ควบคุมการไหล (Expansion Valve) ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของน้ำยาที่ไหลเข้าคอยล์เย็น

 

อุปกรณ์หลักในระบบทำความเย็น

วัฎจักรของการทำความเย็น (Refrigeration Cycle) ในระบบทำความเย็นแบบอัดไอน้ำยาทำความเย็นจะไหลเวียนผ่านส่วนต่าง ๆ ของระบบอยู่ตลอดเวลา ในแต่ละรอบน้ำยาจะต้องผ่าน กระบวนการต่อไปนี้ คือ

การขยายตัว (Expansion) เกิดที่อุปกรณ์ควบคุมการไหล

การกลายเป็นไอ (Vaporization) เกิดที่คอยล์เย็น

การอัดไอ (Compression) เกิดที่คอมเพรสเซอร์

การควบแน่น (Condensation) เกิดที่คอนเดนเซอร์

การทำงานของระบบทำความเย็น

ระบบทำความเย็นจะทำความเย็นได้ น้ำยาภายในระบบจะต้องไหลเวียนอุปกรณ์ที่ทำให้ น้ำยาไหลเวียนในระบบคือ คอมเพรสเซอร์ซึ่งเปรียบเสมือนเครื่องสูบที่สูบน้ำยาให้ไหลเวียนอยู่ ตลอดที่ระบบทำงาน

 น้ำยาที่ไหลเข้าอุปกรณ์ควบคุมการไหล จะอยู่ในสถานะของเหลวที่มีความดันสูง อุณหภูมิสูงอุปกรณ์ควบคุมการไหลจะลดความดันของน้ำยาลง ทำให้จุดเดือดของน้ำยาลดต่ำลง น้ำยาที่ออกจากอุปกรณ์ควบคุมการไหล จะไหลเข้าคอยล์เย็นเป็นละอองน้ำยา โดยน้ำยาจะมีจุดเดือดต่ำกว่าอุณหภูมิของวัตถุที่แช่อยู่ในห้องทำความเย็น ทำให้เกิดการถ่ายเทความ ร้อนจากวัตถุที่แช่ไปให้น้ำยา ๆ เกิดการเดือดกลายเป็นไอโดยที่อุณหภูมิและความดันของน้า ยาคงที่ ความร้อนที่ใช้ในการเดือดกลายเป็นไอคือ ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ

น้ำยาที่ออกจากคอยล์เย็นจะอยู่ในสถานะไอที่ความดันต่ำ อุณหภูมิต่ำจะถูกส่งผ่านทางท่อดูด เข้าคอมเพรสเซอร์ขณะที่ผ่านท่อดูดไอของน้ำยาจะได้รับความร้อนจากอากาศ รอบ ๆ ทา ให้ไอน้ำยามีอุณหภูมิสูงขึ้นแต่ความดันยังคงที่ ความร้อนช่วงนี้คือความร้อนยิ่งยวด

น้ายาที่เข้าคอมเพรสเซอร์จะอยู่ในสถานะไอที่ความดันต่ำ อุณหภูมิต่ำ จากนั้น คอมเพรสเซอร์จะอัดไอน้ำยาให้มีปริมาตรลดลง ทำให้ความดันและอุณหภูมิสูงขึ้นโดยอุณหภูมิของ ไอจะสูงกว่าอุณหภูมิไออิ่มตัว

ไอน้ำที่ออกจากคอมเพรสเซอร์จะมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศรอบๆทำให้เกิดการระบาย ความร้อนให้กับอากาศขณะถูกส่งผ่านท่อจ่ายไปยังคอนเดนเซอร์ทำให้อุณหภูมิของไอน้ำยาลดลง เท่ากับอุณหภูมิไอน้ำอิ่มตัวแต่ยังคงสูงกว่าอุณหภูมิของอากาศรอบคอนเดนเซอร์

                ไอน้ำที่เข้าคอนเดนเซอร์จะมีความดันสูงอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิอิ่มตัวแต่สูงกว่า อุณหภูมิของอากาศรอบ ๆ คอนเดนเซอร์ทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อน จากไอน้ำให้กับอากาศ รอบ ๆ คอนเดนเซอร์ ผ่านพื้นผิวคอนเดนเซอร์ ไอน้ำเกิดการควบแน่นเป็นของเหลว โดยที่ความดันและอุณหภูมิยังคงที่ ความร้อนที่ถ่ายเทให้กับอากาศคือ ความร้อนแฝงของการควบแน่น

น้ำยาที่ออกจากคอนเดนเซอร์ จะอยู่ในสถานะของเหลวอุณหภูมิสูง, ความดันสูงจะ ไหลเข้าถังรับน้ำยา ภายในถังรับน้ำยาจะประกอบด้วยน้ำยาที่อยู่ในสถานะของเหลวกับน้ำยาที่อยู่ใน สถานะไอซึ่งยังไม่ควบแน่นลอยอยู่ด้านบน

 น้ำยาเหลวจะถูกปล่อยออกจากถังรับน้ำยาส่งผ่านทางท่อของเหลวเข้าอุปกรณ์ ควบคุมการไหล ระหว่างทางน้ำยาซึ่งเป็นของเหลวอิ่มตัวจะมีอุณหภูมิอิ่มตัวสูงกว่าอากาศรอบ ๆ ท่อ ทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนจากน้ำยาไปยังอากาศทำให้อุณหภูมิของน้ำยาลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิ อิ่มตัว ซึ่งกระบวนการนี้คือการซับคูลล์ และเรียกของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำ กว่าอุณหภูมิอิ่มตัวว่า ของเหลวซับคูลล์  ต่อจากนี้การไหลเวียนของน้ำ ยาทำความเย็นก็จะเริ่มรอบใหม่ซึ่งจะ ผ่านกระบวนการขยายตัวกระบวนการเดือดเป็นไอ กระบวนการอัดไอและกระบวนการควบแน่น กลับเป็นของเหลวตามเดิมโดยจะหมุนเวียนไปเรื่อย ๆ ตลอดเวลาของการทำงาน

ระบบทำความเย็นแบบอัดไอ (Vapor Compression System) แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

1.       ระบบอัดน้ำยาชั้นเดียว (Single Stage)

 

ระบบอัดน้ำยาชั้นเดียว (Single Stage) เหมาะสำหรับห้องอุณหภูมิ ตั้งแต่ -25 C ขึ้นไป หรือใช้ทำน้ำเย็น คอมเพรสเซอร์ที่ใช้ เช่น Bitzer รุ่น4G.2, 6G.2, 6F.2  เป็นต้น

หลักการทำงาน

                เมื่อคอมเพรสเซอร์ทำงาน จะดูดไอน้ำยามาทางท่อทางดูดจากคอยล์เย็น และอัดไอน้ำยาออกทางท่อส่งผ่านหม้อดักน้ำมัน (Oil Separator) เข้าสู่คอนเดนเซอร์ หม้อดักน้ำมัน จะแยกน้ำมันออกจากไอน้ำยา แล้วส่งน้ำมันกลับเข้าคอมเพรสเซอร์ เพื่อใช้หล่อลื่นในคอมเพรสเซอร์ ส่วนของน้ำมันที่ดักไว้ไม่หมดจะไปกับน้ำยา และค้างตามท่อ น้ำยาจะเป็นตัวพาน้ำมันส่วนนี้ไหลกลับคืนเข้าคอมเพรสเซอร์ต่อไป

ไอน้ำยาร้อนจะถูกอัดเข้าคอนเดนเซอร์ และถูกน้ำทะเลระบายความร้อนออก จนกลายเป็นน้ำยาเหลว และไหลผ่านไส้กรองเพื่อดูดความชื้นและกรองสิ่งสกปรกออกจากน้ำยาและน้ำมันเครื่อง น้ำยาจะถูกดันไปที่วาล์วเอ็กแปนชั่น (Expansion Valve) ซึ่งจะมีรูเล็กๆ ที่ปรับขนาดได้ คอยปล่อยให้น้ำยาผ่านเข้าไประเหยในคอยล์เย็น (Evaporator) ในปริมาณที่พอเหมาะที่จะระเหยได้หมดพอดี ก่อนที่จะถูกดูดผ่าน Accumulator  แล้วดูดเข้าคอมเพรสเซอร์ แล้วอัดออกต่อไป

1.       ระบบอัดน้ำยา 2 ชั้น (Two Stage)

 

ระบบอัดน้ำยา 2 ชั้น (Two Stage) เหมาะสำหรับใช้งานห้องที่เย็นจัด (ฟรีส) อุณหภูมิตั้งแต่ -25 C ลงไป  คอมเพรสเซอร์ที่ใช้ เช่น Bitzer รุ่นS6G.2, S6F.2  เป็นต้น

หลักการทำงาน

                ทำงานเช่นเดียวกับระบบอัดน้ำยาชั้นเดียว (Single Stage)แต่เนื่องจากคอมเพรสเซอร์เริ่มอัดน้ำยาตั้งแต่ความดันต่ำ ทำให้การอัดเพียงครั้งเดียวได้ความดันไม่ถึง ทำให้น้ำยาไม่ร้อน และไม่มีแรงดันพอที่จะทำให้ไอร้อนน้ำยากลั่นตัวกลับมาเป็นของเหลว มาใช้งานใหม่ได้อีกครั้ง จึงต้องมีการอัดน้ำยาครั้งที่ 2 (Stage 2^nd) เพื่อที่จะให้น้ำยาเหลวกลั่นตัวกลับมาใช้ใหม่ที่คอนเดนเซอร์ แต่เนื่องจากความดันเริ่มต้นของการอัดครั้งที่สองอาจสูงเกินไป และร้อนเกินไป จะเป็นอันตรายต่อคอมเพรสเซอร์ จึงจำเป็นต้องมี Expansion Valve ฉีดน้ำยาเข้ามาผสมกับไอน้ำยาที่อัดจาก Stage 1^st  เพื่อไม่ให้ไอน้ำยาก่อนอัด Stage 2^nd ร้อนจัดหรือแห้งเกินไป ขณะเดียวกันเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำยาเหลวที่ฉีดเข้ามา มีสภาพของเหลวปนอยู่ จึงใช้ Plate Heat Exchanger เป็นตัวแลกเปลี่ยนความร้อนกับน้ำยาเหลวที่จะจ่ายให้ Expansion Valve ที่คอยล์เย็น ทำให้น้ำยาที่จ่ายไปคอยล์เย็นมีอุณหภูมิลดลง (Sub Cool) ทำให้ทำความเย็นได้มากขึ้นด้วย