ซ่อม ขายและติดตั้ง Heat Pump ชนิดปรับความเร็วรอบ

การออกแบบและซ่อม ขายและติดตั้ง Heat Pump ชนิดปรับความเร็วรอบเพื่อการอุ่นอากาศจ่าย ในกระบวนการปรับสภาวะอากาศที่มีความต้องการในการควบคุมความชื้นนั้น  อากาศจ่ายจากเครื่องส่งลมเย็น มีความจำเป็นที่จะต้องได้รับการอุ่น (Reheat) ก่อนจ่ายเข้าสู่พื้นที่ปรับอากาศ ในอดีตการอุ่นอากาศนี้มักใช้ขดลวดต้านทานไฟฟ้า (Electric Heater) เพราะมีราคาถูกและง่ายต่อการใช้งาน แต่มีข้อเสียที่สำคัญคือสิ้นเปลืองพลังงานมาก ระบบฮีทปั้มเป็นเทคโนโลยีที่ให้ผลในการประหยัดในการทำความร้อน (ในลักษณะนี้) สูงสุด  ประกอบกับในปัจจุบันสมรรถนะของคอมเพรสเซอร์ชนิดปรับเปลี่ยนความเร็วรอบ เริ่มมีความคุ้มทุนทางเศรษฐกิจ จำหน่ายโซล่าไฮบริดฮีตปั๊ม สำหรับสระว่ายน้ำ ดังนั้นการนำเอาคอมเพรสเซอร์ชนิดนี้มาประยุกต์เข้ากับหลักการทำงานของระบบฮีทปั้ม อาจทำให้เราได้เครื่องอุ่นอากาศที่มีความสามารถในการประหยัดพลังงานมากยิ่งขึ้น และอาจมีผลค้างเคียงในทางบวกในเรื่องอื่นๆ อีกด้วย จุดเด่นที่สำคัญของฮีทปั๊มแบบนี้คือ ความสามารถในการปรับเปลี่ยนปริมาณการอุ่นอากาศได้ตามต้องการอย่างแม่นยำ โดยการปรับความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร์ คอยล์ระเหย (Evaporator Coil) ของระบบฮีทปั๊ม สามารถช่วยในการลดอุณหภูมิจุดน้ำค้างของอากาศให้ต่ำลงได้อีก ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการควบคุมความชื้นทำได้ดียิ่งขึ้น ซ่อม ขายและติดตั้ง Heat Pump การออกแบบซ่อม ขายและติดตั้ง Heat Pump ชนิดปรับความเร็วรอบได้เพื่อการอุ่นอากาศจ่ายนี้ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วน คือ การคำนวณหาปริมาณความร้อนสำหรับการอุ่นอากาศ และการเลือกอุปกรณ์ภายในเครื่อง รายละเอียดของแต่ละส่วนมีดังต่อไปนี้คือ

• การคำนวณหาปริมาณความร้อนสำหรับการอุ่นอากาศ

โดยปกติคอยล์น้ำเย็น (Chilled Water Coil) ของเครื่องส่งลมเย็นจะจ่ายอากาศออกมาที่อุณหภูมิประมาณ 10°C และความต้องการในการอุ่นอากาศจะอยู่ที่ราว 16°C ถึง 22°C ขึ้นอยู่กับสภาวะโหลดของห้องปรับอากาศ (ในสภาวะ Full Load ความต้องการในการอุ่นอากาศจะมีน้อย คือประมาณ 16°C ส่วนในสภาวะ Part Load ความต้องการในการอุ่นอากาศจะมีมาก คือประมาณ 22°C

• การเลือกขนาดของอุปกรณ์ภายในเครื่อง

การออกแบบและเลือกขนาดอุปกรณ์ของระบบฮีทปั๊มนี้ก็เหมือนกับการออกแบบระบบเครื่องทำความเย็น/ร้อน ทั่วไป กล่าวคือต้องพิจารณากำหนดอุณหภูมิและความดันของวัฏจักรบนแผนภาพ P-h ไดอะแกรม ของสารทำความเย็นที่ใช้ในระบบ แล้วทำการเลือกอุปกรณ์ต่างๆให้สัมพันธ์กัน เพื่อให้สามารถคายความร้อนได้ตามที่ต้องการ Condensing Temperature (TC) เนื่องจากอุณหภูมิของอากาศจ่ายที่ต้องการมีค่าสูงสุดอยู่ที่ 22°C ดังนั้นค่าของ TC จึงต้องมีค่าสูงกว่า 22°C พอสมควร แต่ก็ไม่ควรสูงมากกว่าจนเกินไป ในทางปฏิบัตินิยมออกแบบให้ค่า TC สูงกว่าอุณหภูมิอากาศขาเข้าอยู่ราว 10°C ดังนั้นในที่นี้ จึงกำหนดให้ TC = 32°C ที่สภาวะ Full Load และคอยล์ควบแน่นต้องสามารถคายความร้อนได้อย่างน้อย 86 kW ที่ค่า TC นี้ Evaporating Temperature (TE) เนื่องจากค่าของ TE ต้องมีค่าต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศจ่ายของเครื่องส่งลมเย็น (ต่ำกว่า 10°C) แต่ก็ไม่ควรต่ำกว่าจุดเยือกแข็งเพื่อป้องกันไม่ให้คอยล์ระเหยเกิดเป็นน้ำแข็งในช่วงของ Part Load ดังนั้น TE ควรมีค่าอยู่ที่ประมาณ 5°C ที่สภาวะ Part Load และ 0°C ที่สภาวะ Full Load ดังนั้นคอยล์ระเหยของระบบฮีทปั๊มจึงควรออกแบบให้สามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิ 0 ถึง 5°C

• คอยล์ควบแน่น (Condenser Coil)

จากการคำนวณในสมการ คอยล์ควบแน่นต้องมีความสามารถในการคายความร้อนให้กับอากาศได้ไม่ต่ำกว่า 4.86 kW ที่ TC เท่ากับ 32°C ตามแผนภาพ P-h ไดอะแกรม ดังแสดงในภาพที่ 5 โดยมีอัตราการไหลของสารทำความเย็น R410A เท่ากับ 86.4 kg/hr และมีอุณหภูมิ Superheat เท่ากับ 6°C ที่สภาวะอากาศเข้าคอยล์เท่ากับ 5.8°C ความชื้นสัมพัทธ์ 90%RH การเลือกหาขนาดของคอยล์ที่เหมาะสมทำได้หลายวิธี โดยในงานวิจัยนี้จะใช้โปรแกรม EVAP-CON [2] ช่วยในการออกแบบหาขนาดที่เหมาะสม ผลลัพธ์ที่ได้คือคอยล์จะเป็นแบบ Finned-tube ทำด้วยท่อทองแดงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3/8″ กว้าง 24″ สูง 16″ ลึก 3 แถว มีค่า FPI เท่ากับ 12 และมีความสามารถในการคายความร้อนให้กับอากาศเท่ากับ 4.96 kW

• คอยล์ระเหย (Evaporator Coil)

ความสามารถในการดึงความร้อนของคอยล์ระเหยหาได้โดยตรง จากวัฏจักรการทำงานของระบบฮีทปั๊มบน P-h ไดอะแกรม ขนาดของคอยล์ระเหยที่ต้องการจะมีค่าอยู่ที่ 3.88 kW ที่ TE เท่ากับ 0°C โดยมีอัตราการไหลของสารทำความเย็น R410A เท่ากับ 86.4 kg/hr และสัดส่วนของไอผสม(x) เท่ากับ 0.12 ที่อุณหภูมิจุดน้ำค้างอากาศขาเข้าเท่ากับ 10 °C การเลือกหาขนาดของคอยล์ที่เหมาะสมทำได้หลายวิธี โดยในงานวิจัยนี้จะใช้โปรแกรม EVAP-CON ช่วยในการออกแบบหาขนาดที่เหมาะสม เช่นเดียวกันกับคอยล์ควบแน่น ผลลัพธ์ที่ได้คือคอยล์จะเป็นแบบ Finned-tube ทำด้วยท่อทองแดงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3/8″ กว้าง 24″ สูง 16″ ลึก 2 แถว มีค่า FPI เท่ากับ 12 และมีความสามารถในการคายความร้อนให้กับอากาศเท่ากับ 4.16 kW

• คอมเพรสเซอร์ชนิดปรับความเร็วรอบได้ (Variable Speed Drive Compressor)

จากการใช้โปรแกรม CoolPack ทำการวิเคราะห์การทำงานของระบบฮีทปั๊มที่สภาวะ Full Load และ Part Load โดยสมมติให้ค่าของ Adiabatic Compression Efficiency มีค่าเท่ากับ 80% ทำให้ทราบว่าคอมเพรสเซอร์ที่ต้องการมีปริมาณการใช้ไฟฟ้าประมาณ 0.97 kW ที่สภาวะ Full Load และ 0.49 kW ที่สภาวะ Part Load และมีความสามารถในการทำความเย็นและการคายความร้อนได้ตามที่คอยล์ระเหยและคอยล์ควบแน่นต้องการ

• วาล์วปรับแรงดัน (Expansion valve)

วาล์วปรับแรงดันเป็นอุปกรณ์ควบคุมอัตราการไหลของสารทำความเย็น ให้มีความเหมาะสมกับปริมาณภาระความร้อนของคอยล์ระเหย จำหน่ายโซล่าไฮบริดฮีตปั๊ม โดยถ้าทราบอัตราการไหลสูงสุดและแรงดันตกคร่อมของวาล์วที่สภาวะ Full Load ก็จะสามารถเลือกขนาดของวาล์วปรับแรงดันให้เหมาะสมกับระบบฮีทปั๊มที่ออกแบบได้ จากรายการคำนวณค่าอัตราการไหลสูงสุดของสารทำความเย็น R410A ผ่านวาล์วปรับแรงดันที่ความดันตกคร่อม 11.7 bar พบว่าวาล์วปรับแรงดันแบบอิเล็กทรอนิกส์ยี่ห้อ “คาเรล” รุ่น E2V18SSF00 มีความเหมาะสมกับการนำมาใช้งานเพราะสามารถรองรับปริมาณโหลดทางความเย็นได้สูงถึง 11.8 kW ที่สภาวะ TC = 38°C และ TE = 4.4°C