Article
“Heat Pump หรือปั๊มความร้อน” เป็นเทคโนโลยีที่เราดึงเอา พลังงานความร้อนจากอากาศรอบตัวเรา เรียกว่า เป็น Renewable Energy เป็นพลังงานที่ฟรีมาใช้ประโยชน์ เพื่อให้เป็น แหล่งพลังงานป้อนให้กับ Heat Pump ในประเทศไทย เทคโนโลยีปั๊มความร้อนที่ใช้กันแพร่หลาย เราใช้พลังงานความร้อนจาก อากาศเกือบทั้งหมดเลย ประเทศเราอยู่ในเขตโซนที่มีอากาศร้อนชื้น เมื่อเรานำเอาความร้อนจากอากาศมาใช้สามารถมาผลิตน้ำร้อนได้สูงถึงอุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส และผลพลอยได้ที่ยิ่งใหญ่ของระบบปั๊มความร้อนคือ การคืนลมเย็นสู่สิ่งแวดล้อม ทำให้บรรยากาศของเราเย็นลง และไม่มีมลภาวะ CO2 ปลดปล่อยออกมา ซึ่งได้ประโยชน์ทั้งการประหยัดพลังงานและได้ประโยชน์ในเชิงสิ่งแวดล้อมด้วย ก่อให้เกิดการปฏิวัติวงการออกแบบการใช้ระบบน้ำร้อนในประเทศไทย โดยเฉพาะในวงการอุตสาหกรรมบริการ ด้านโรงแรมและโรงพยาบาล ถือได้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงที่ยิ่งใหญ่ของภาคการผลิตน้ำร้อน นับเป็นความสำเร็จของประเทศชาติ ในเชิงวิศวกรรมการประหยัดพลังงานในระดับหนึ่ง คือในช่วงที่ ผ่านมานั้นค่าใช้จ่ายพลังงานเพิ่มขึ้นสูงมาก พอเราได้นำระบบ Heat Pump เข้ามาใช้งานในอตุสาหกรรมท่องเที่ยวและโรงแรม ทำให้อุตสาหกรรมท่องเที่ยวและโรงแรม ลดการใช้พลังงานต่ำลง กลายเป็นโรงแรมสีเขียว Green Hotel เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อุตสาหกรรมโรงพยาบาล เริ่มมองเห็นประโยชน์ ก็นำไปประยุกต์ใช้งาน มลภาวะที่เคยเห็น ในเรื่องของการผลิตที่ใช้ในหม้อไอน้ำ ซึ่งต้องใช้พลังงานฟอสซิล เผาไหม้และมี CO2 ปล่อยออกมา ก่อให้เกิดปัญหาภาวะโลกร้อน ปัญหามลภาวะนี้เริ่มลดน้อยหายไป
Article
พอเรานึกถึงสินค้านวัตกรรม เรามักจะมีความคิดที่ว่า 1.ราคาสูง 2.แพง 3.ไม่คุ้มค่า 4. ยุ่งยาก สุดท้ายผู้ประกอบการมักจะตัดสินใจเลือกใช้เทคโนโลยีแบบเดิม ไม่แปลกครับ แต่วันนี้เราลองมาทบทวน และวิเคราะห์กันดูนะครับ เช่น ถ้าธุรกิจเรามีความจำเป็นต้องผลิตน้ำร้อน อุณหภูมิ 60 องศาเซสเซียส ปริมาณ 10 ลูกบาศก์เมตร ต่อวัน ค่าพลังงานความร้อนที่ใช้งานจะเป็นเท่าไหร่? เรามาเริ่มหากันครับ
เริ่มแรกเราหาค่า ปริมาณความร้อน คิดได้จาก สูตร Q = mcp∆t , เมื่อ
Q คือ ปริมาณความร้อนที่ได้รับหรือสูญเสียไปมีหน่วยเป็นแคลอรี (cal )
m คือ มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็นกรัม (kg)
cp คือ ความจุความร้อนจำเพาะของวัตถุมีหน่วยเป็นแคลอรีต่อกรัมองศาเซลเซียส (kJ/kg°C)
∆t คือ อุณหภูมิที่เปลี่ยนไปมีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส ( °C )
ดังนั้น ปริมาณความร้อน (KW)
ปริมาณน้ำ = 10,000 ลิตร/วัน = 10,000 kg
Q = 10,000 (kg/day) x 4.18 (kJ/kg.๐C) x 60-30 (๐C)
Q = 1,254,000 (KJ/day)
ดังนั้น พลังงานความร้อนที่ใช้ Q = 1,254,000 (KJ/day)/ 60 (min/h)/ 60 (s/min)/ 24 (h/day)
Q = 348.3 (kW/day)
Q = 14.51 (kWh)
แสดงว่า ถ้าเราต้องผลิตน้ำร้อน ปริมาณ 10,000 ลิตร ต่อวัน เราจะต้องใช้พลังงานความร้อน สูงถึง 1,255,500 kJ/day หรือเท่ากับ 348.3 kW คิดเป็นชั่วโมง = 14.51 kWh
ในเชื้อเพลิงที่แตกต่างกัน เราจะพบว่า
- ถ้าเราใช้ไฟฟ้า คิดที่ทำงาน 12 ชม. จะใช้ไฟฟ้าสูงถึง 63,570 kWh ต่อปี คิดเป็น 254,283.33 บาท/ปี
- ถ้าเราใช้แก๊ส LPG จะใช้แก๊สสูงถึง 10,585 กิโลกรัม ต่อปี
(ค่าพลังงานของ LPG 49.57 MJ/kg)*
- ถ้าเราใช้น้ำมันดีเซล จะใช้ปริมาณดีเซลสูงถึง 14,785 ลิตรต่อปี
(ค่าพลังงานของดีเซล 36.42 MJ/l)*
- ถ้าเราใช้น้ำมันเตา จะใช้ปริมาณน้ำมันเตาสูงถึง 13,540 ลิตรต่อปี
(ค่าพลังงานของดีเซล 39.77 MJ/l)*
*คิดประสิทธิภาพของหม้อน้ำที่ 85%
- ถ้าเราใช้ heat pump ที่ใช้ผลิตน้ำร้อนต่อวัน 348.3 kWh/day เราสามารถเลือกใช้ heat pump ขนาด 60 kWความร้อน ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเพียง 18 kW จะทำงานให้ได้ความร้อนขนาด 348.3 kWh/day จะต้องเสียค่าใช้จ่ายเท่าไร
การหาค่าใช้จ่ายของปั๊มความร้อนขนาดเพื่อใช้พลังงานให้เพียงพอต่อวัน ที่ = 348.3 kWh/day
= 348.3 kWh/day/ 60 kWheat
= 5.81 h/day
= 5.81 h/day x 18 kWele
= 104.58 kWh/day
= 38,143 kWh/year
คิดเป็นจำนวนเงิน = 152,570 บาท/ปี
คิดค่าพลังงานไฟฟ้า 4 บาท/kWh
จากผลการวิเคราะห์ทั้งหมดพบว่า การใช้พลังงานของปั๊มความร้อนใช้พลังงานน้อยที่สุด ดังแสดงในตารางที่ 1 และ 2
คำถามนี้น่าจะตอบได้จากตารางเปรียบเทียบนี้ จะเห็นถึงความคุ้มค่าทั้งในด้านงบประมาณค่าใช้จ่ายและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ผู้ที่ได้รับฉลากประสิทธิภาพสูง (ฉลากเบอร์ 5) ต้องผ่านการทดสอบหาค่าประสิทธิภาพพลังงานของปั๊มความร้อน โดยวัดค่าประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน (COPt) ต้องมากกว่า หรือเท่ากับ 3.0 มาตรฐานของประเทศไทย ได้มีการพัฒนาปรับปรุง จนปัจจุบันได้ทำการพัฒนาปรับปรุง โดยอ้างอิงวิธีการทดสอบจากมาตรฐานของยุโรปเลขที่ EN255-3 โดยคิดประสิทธิภาพการดึงน้ำร้อนที่ผลิตเสร็จแล้วออกไปใช้งาน (COP for tapping) และ ควบคุมสภาวะอากาศขณะทดสอบ ให้เหมาะสมกับประเทศไทย ที่อุณหภูมิ 35°C 40 %RH ตามสภาวะการทดสอบ ตารางที่1
ตารางที่ 1 สภาวะการทดสอบ ตามมาตรฐาน EN 255-3 มีดังนี้
สภาวะการทดสอบ | มาตรฐาน EN 255-3 | การทดสอบปั๊มความร้อนในประเทศไทย |
อุณหภูมิการเปาะแห้งในห้องทดสอบ (Tdrybulb) | 15 ๐C | 35 ๐C |
อุณหภูมิการเปาะเปียกในห้องทดสอบ (Twetbulb) | 12 ๐C | 24 ๐C |
อุณหภูมิการเปาะแห้งของอากาศที่ออกจากเครื่องปั๊มความร้อน | ไม่กำหนด | น้อยกว่า 30 ๐C |
อุณหภูมิน้ำป้อนเข้าถังพักน้ำร้อน | 15 ๐C | 25 ๐C |
อุณหภูมิน้ำที่ตั้งไว้ให้เครื่องปั๊มความร้อนตัดการทำงาน | ตามข้อกำหนดของเครื่อง | 55 ๐C |
อุณหภูมิน้ำที่ตั้งไว้ให้เครื่องปั๊มความร้อนต่อการทำงาน | ตามข้อกำหนดของเครื่อง | 50 ๐C |
อัตราไหลเมื่อมีการดึงน้ำไปใช้งาน | 0.2 L/s เมื่อ Vn<=400 L 0.0005*Vn เมื่อ Vn>400 L | 0.2 L/s เมื่อ Vn <=400 L 0.0005*Vn เมื่อ Vn>400 L |
Article
COP = Coefficient of Performance คือ การคำนวณหาค่าประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน โดย คำนวณจาก ค่าพลังงานความร้อนที่ได้ / ค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไป
COP = Heating Capacity /
Power Consumption
ในบางบริษัท จะคิด ค่าพลังงานที่ได้ จาก เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (plate heat exchanger) / ค่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้กับคอมเพรซเซอร์ ซึ่งใช่ครับ นั่นคือ ประสิทธิภาพ แต่เป็นประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ไม่ใช่ของปั๊มความร้อน
แต่การคำนวณหา ค่าประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน จะแตกต่างกันครับ โดยมาตรฐานของยุโรปภายใต้ มาตรฐาน EN255-3 การหาค่าประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน เรียกว่า Coefficient of Performance for tapping (COPt) นั่นคือ การทดสอบหาค่าสัมประสิทธิสมรรถนะของเครื่องปั๊มความร้อน ในขณะที่ดึงน้ำร้อนของทั้งระบบไปใช้งาน โดยคำนวณได้จาก
ค่าพลังงานของน้ำร้อน ที่ผลิตได้เก็บไว้ในถังแล้วพร้อมนำไปใช้งาน / (พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไป x การสูญเสียความร้อนของทั้งระบบ)
COPt = Q hot water system /
Power total x Loss system
จะเห็นชัดเจนครับว่า การคำนวณหา ค่าประสิทธิภาพของปั้มความร้อน ด้วย COP ทั่วไป และ COPt แตกต่างกันครับ
การคำนวณโดยใช้ค่า COPt จะได้ค่าประสิทธิภาพ ที่ใกล้เคียงกับการใช้งานของระบบงานน้ำร้อนมากที่สุด
ซึ่งผู้ที่ได้รับฉลากประสิทธิภาพสูง (ฉลากเบอร์ 5) ต้องผ่านการทดสอบประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน วิธีเดียวกับมาตรฐาน EN255-3 (แต่ปรับปรุงสภาพอากาศให้เหมาะสมกับประเทศไทย)
ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการทดสอบด้วยมาตรฐานนี้
ทำให้ผู้ประกอบการทุกท่านมั่นใจว่า ประหยัดพลังงาน ประสิทธิภาพสูงจริง!