รับออกแบบติดตั้งระบบปรับอากาศ
  ( Air Conditioning and Design )
 ระบบควบคุมมลภาวะ
 ( Controls the contamination system )
More


-------
--------------------------------

 


  

หลักการทำงานของเครื่องปรับอากาศ
เครื่องปรับอากาศทุกชนิด มีหลักการทำงานเหมือนๆกัน คือใฃ้คุณสมบัติในการระเหยของของเหลว และความร้อนแฝงจากการระเหยนี้ เช่น น้ำ เมื่อระเหยกลายเป็นไอ ตัวเองก็จะเย็นลง เนื่องจากได้ใช้ความร้อนแฝงไปในการระเหย ความเย็นลักษณะนี้ ก็คือความเย็นที่เราสามารถนำมาใช้ในการปรับอากาศ น้ำก็เป็นสารทำความเย็น โดยเรียกว่า R-718 แต่เนื่องจากน้ำมีคุณสมบัติในการระเหยช้าเกินไป ไม่สามารถนำมาใช้เป็นสารทำความเย็นที่ มีประสิทธิภาพได้โดยตรง (มีการนำน้ำมาใช้เป็นสารทำความเย็น ในเครื่องทำความเย็นที่เรียกว่า Absorption แต่ต้องเพิ่มส่วนผสมของสารเคมี เช่น ลิเธียมโบรไมด์ การทำงานของเครื่องแบบ Absorption อาศัยความร้อนจากไอน้ำ หรือความร้อนที่เหลือจากขบวนการผลิตในอุตสาหกรรม)


เครื่องทำน้ำเย็น

นักเคมีจึงได้คิดค้นหาสารทำความเย็นตัวใหม่ที่ระเหยได้เร็ว และมีค่าความร้อนแฝงมาก จะได้ความเย็นมากๆ ในเวลาที่สั้นลง ในที่สุดก็พบว่าสารที่ประกอบด้วย คาร์บอน, ฟลูออรีน, คลอรีน และไฮโดรเจน เป็นหลัก มีคุณสมบัติที่ว่านี้ จึงได้มีการสังเคราะห์สารทำความเย็นออกมา ที่ชาวบ้านเรียกว่า น้ำยาแอร์ หรือ สารทำความเย็น (Refrigerant) หรือบางคนเรียกว่า ฟรีออน (Freeon - เป็นชื่อเรียกทางการค้าของผู้ผลิตคือ ดูปองท์) มีชื่อเรียกต่างๆกัน ตามองค์ประกอบที่ต่างกัน เช่น R-11, R-12, R-22, R-502 โดย R-11, R-12 มีใช้อยู่ในเครื่องปรับอากาศขนาดใหญ่ R-12 ใช้ในเครื่องปรับอากาศติดรถยนต์ ส่วน R-22 ใช้ในเครื่องปรับอากาศขนาดเล็ก และ R-502 ใช้ในเครื่องเย็น ปัจจุบันมีการพบว่าสารเหล่านี้ ก่อให้เกิดปัญหากับโอโซนในชั้นบรรยากาศ ซึ่งห่อหุ้มโลกนี้ให้พ้นจากรังสีอุลตราไวโอเลต เป็นช่องโหว่ทางขั้งโลก จึงมีข้อตกลงระหว่างประเทศที่เรียกว่า Montreal Protocal เพื่อจำกัดปริมาณการใช้สารนี้ โดยเฉพาะสารที่มีองค์ประกอบของคลอรีน (Cl), ฟลูออรีน (F) และ คาร์บอน (C) หรือที่เรียกกันว่า CFC (Chlorofluoro Carbon) เนื่องจากสารตัวนี้สามารถตกค้างอยู่ในชั้นบรรยากาศได้ยาวนาน ในขณะเดียวกันก็จะทำลายโอโซนไปได้เรื่อยๆ นอกจากนี้ยังกล่าวกันว่าทำให้แสงอาทิตย์ที่เข้ามายังโลกสะท้อนกลับออกไปสู่นอกโลกได้น้อยลง ทำให้บรรยากาศของโลกมีอุณหภูมิสูงขึ้น การกำหนดค่าความสามารถในการทำลายโอโซน เรียกว่า ODP (Ozone Depletion Potential) และความสามารถในการทำให้โลกร้อนขึ้น เรียกว่า GWP (Global Warming Potential)

ตารางแสดงค่าดัชนี ODP และ GWP ของสารทำความเย็น
R-11
(CFC-11)
R-12
(CFC-12)
R-22
(HCFC-22)
R-502
(CFC-502)
R-123
(HCFC-123)
R-134a
(HFC-134a)
ODP
1.0
1.0
0.05
0.23
0.02
0.0
GWP
1.0
2.8
0.34
3.75
0.02
0.26

สาร CFC ที่จะต้องถูกกำจัดให้หมดไปได้แก่ R-11, R-12 และ R-502 เป็นต้น

ส่วน R-22 เป็นพวกที่มีองค์ประกอบของไฮโดรเจน (H) เป็นหลักด้วย จึงอยู่ในพวกที่เรียกว่า HCFC (Hydrochlorofluoro Cabon) ซึ่งมีค่า ODP และ GWP ต่ำกว่า และเนื่องจากใช้อยู่กับเครื่องปรับอากาศขนาดเล็กที่มีจำนวนมหาศาล จึงยังคงให้ใช้อยู่ได้อีกต่อไปอีกระยะหนึ่ง หรือไม่เกินปี ค.ศ. 2030 และมีแนวโน้มว่าอาจถูกกำจัดไปเร็วกว่านี้ จากเรื่อง CFC นี้ ทำให้เกิดปฏิวัติในวงการปรับอากาศขนานใหญ่ กล่าวคือ ผู้ผลิตเครื่องปรับอากาศต้องวิจัย และออกแบบเครื่องปรับอากาศใหม่ เพื่อให้เหมาะสมกับสารทำความเย็นใหม่ที่ไม่ใช่ CFC รวมทั้งผู้ผลิตสารทำความเย็น ต้องพัฒนาผลิตสารทำความเย็นตัวใหม่ ที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยลง สารทำความเย็นที่พูดถึงมากที่สุดขณะนี้ก็คือ R-123 และ R-134a โดยการสร้างโรงงานใหม่ เพื่อผลิตสารทำความเย็นนี้


เครื่องทำน้ำเย็น

สารทำความเย็นนี้ ไม่สามารถนำไปใช้กับเครื่องปรับอากาศทีมีอยู่เดิมได้โดยตรง เนื่องจากปัญหาการกัดกร่อน, ปัญหาน้ำมันหล่อลื่นในระบบ และประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลง เครื่องปรับอากาศขนาดใหญ่ อาจนำมาปรับปรุง (Retrofit) ได้แต่ก็มีค่าใช้จ่ายสูง ส่วนเครื่องปรับอากาศขนาดเล็ก คงจะต้องใช้จนหมดสภาพและในอนาคตอันใกล้ก็คงจะมิเครื่องปรับอากาศรุ่นใหม่ที่ใช้สารทำความเย็น R-134a มาแทนที่ แอมโมเนีย หรือ R-717 ก็เป็นสารทำความเย็นที่ใช้ได้ และนิยมใช้ในโรงงานผลิตอาหารแช่แข็ง และโรงน้ำแข็งขนาดกลาง และขนาดใหญ่ แต่มักจะเป็นห่วงกันเรื่องความปลอดภัย จากการรั่วของสารแอมโมเนีย หรือ การที่อาจเกิดโอกาสระเบิดของแอมโมเนียได้ จึงยังไม่แพร่หลาย ถึงสารแอมโมเนียจะไม่ใช่สาร CFC ก็ตาม ผู้ผลิตสารทำความเย็นรายใหญ่ของโลก คือ ดูปองท์ ยังได้ผลิตสารทำความเย็นอีกหลายชนิดเข้าสู่ตลาด โดยส่วนมากจะเป็นสารทำความเย็นผสม หรือ Blended Refrigerant มีชื่อทางการค้าว่า SUVA เพื่อทดแทน R-11, R-12, R-22, R-502 สารทำความเย็นบางตัวสามารถใช้กับอุปกรณ์เครื่องปรับอากาศเดิมได้ แต่สารทำความเย็นบางตัวจะต้องออกแบบเครื่องใหม่เลย สาเหตุที่ตัองออกแบบใหม่ เพราะหากใช้เครื่องเดิมกับสารทำความเย็นทดแทนเหล่านี้ มักจะมีความสามารถในการทำความเย็นลดลง หรือประสิทธิภาพลดลง นอกจากนี้ ในการพิจารณาเลือกใช้สารทำความเย็นยังมีมาตรฐานกำหนดเกี่ยวกับอันตรายเมื่อหายใจเอาสารนี้เข้าไป เมื่อเกิดการรั่วของสารนี้ด้วย


เครื่องทำน้ำเย็น

การทำความเย็นของระบบปรับอากาศ จะอาศัยหลักการระเหยของสารทำความเย็น และ เนื่องจากสารทำความเย็นมีราคาแพง ประกอบกับการให้ระเหยทิ้งไปจะทำให้เกิดผลกับสภาพแวดล้อม เมื่อสารทำความเย็นระเหยและทำความเย็นแล้ว จึงต้องนำไปควบแน่นเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ หลักการควบแน่นอาศัยการเพิ่มความดันให้กับไอระเหย หรืออัด (Press) ไอ โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า คอมเพรสเซอร์ (Compressor) จนไอระเหยนั้นกลายเป็นของเหลวอีกครั้งหนึ่ง ในขณะที่อัดนี้ ไอระเหยก็จะคายความร้อนออกมาด้วย เราก็ต้องมีวิธีการในการระบายความร้อนนี้ออกไป โดยอาจจะใช้อากาศ (Air-cooled) หรือ น้ำ (Water-cooled) ในการระบายความร้อนก็ได้ เมื่อสารทำความเย็นกลายเป็นของเหลวแล้ว การทำให้ของเหลวระเหยเพื่อทำความเย็นอีกครั้ง จะอาศัยการลดความดันลง โดยผ่านอุปกรณ์ลดความดัน สำหรับเครื่องปรับอากาศขนาดเล็ก มักจะใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า วาล์วลดความดัน (Thermal Expansion Valve) หรือบางทีการใช้ขดท่อทองแดงเล็กๆ (Capillary Tube) ที่ให้ค่าแรงเสียดทานที่พอเหมาะ ก็ใช้ในการปรับลดความดันนี้ได้ดี ซึ่งจากที่เล่ามานี้สามารถแสดงด้วยวงจรการทำความเย็น (Refrigeration Cycle) ดังนี้


วงจรทำความเย็น

คอนเดนเซอร์ : หรือบางทีเรียกว่าคอยล์ร้อน คือ อุปกรณ์ทีใฃ้ในการให้สารทำความเย็นระบายความร้อน เป็นที่ที่สารทำความเย็นควบแน่นเป็นของเหลว คอยล์ร้อนมีทั้งชนิดระบายความร้อนด้วยอากาศ (Air-cooled) และระบายความร้อนด้วยน้ำ (Water-cooled)
อีวาโปเรเตอร์ :
คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการทำความเย็น เป็นที่ที่สารทำความเย็นระเหย
อุปกรณ์ลดความดัน : เช่น Thermal Expansion Valve หรือ Capillary Tube
คอมเพรสเซอร์ : เป็นเครื่องขับเคลื่อนสารทำความเย็น และอัดเพื่อให้เกิดการควบแน่น มีทั้งชนิดที่เป็นแบบลูกสูบ (Reciprocating Compressor), แบบโรตารี่ (Rotary Compressor) ,หรือในเครืองขนาดใหญ่อาจจะเป็นแบบหอยโข่ง (Centrifugal Compressor) หรือ แบบสกรู (Screw Compressor) ขอย้ำอีกครั้งว่า เครื่องปรับอากาศทุกชนิดอาศัยหลักการเดียวกันนี้ทั้งสิ้น การเรียกชื่อเครื่องปรับอากาศต่างๆนานา เป็นการเรียกตามลักษณะของผลิตภัณฑ์ และการใช้งาน เช่น เครื่องปรับอากาศแบบหน้าต่าง (Window Type) คือ เครื่องที่ผลิตมาเพื่อติดตั้งที่หน้าต่างได้, เครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน (Split Type) เป็นเครื่องที่ผู้ผลิต ผลิตให้ส่วนของคอนเดนเซอร์ และอีวาโปเรเตอร์แยกออกจากกัน โดยให้ส่วนที่มีเสียงดัง และต้องระบายความร้อนอยู่นอกห้อง จะได้ไม่รบกวนภายในห้อง เป็นต้น