การเพิ่มคุณภาพความร้อนแสงอาทิตย์อุณหภูมิต่ำ โดยใช้ปั๊มความร้อนแบบอัดไอและแบบดูดกลืนในรูปแบบคาสเคด

บทคัดย่อ

โครงการฯ นี้มีวัตถุประสงค์ในการศึกษาแนวทางการนำความร้อนอุณหภูมิต่ำจากพลังงานแสงอาทิตย์ มาเพิ่มคุณภาพให้สูงขึ้นโดยระบบปั๊มความร้อนแบบอัดไอ ที่ทำงานร่วมกับระบบปั๊มความร้อนแบบดูดกลืนในรูปแบบคาสเคด ซึ่งระบบดังกล่าวสามารถนำมาทดแทนการผลิตความร้อนที่อุณหภูมิสูง เช่นการผลิตน้ำร้อนทดแทนหม้อไอน้ำใช้ในการซักผ้า ในโรงแรม โรงพยาบาล และในอุตสาหกรรม เป็นต้น โดยการนำพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นพลังงานสะอาดมาใช้ในการผลิตความร้อนอุณหภูมิสูง ช่วยลดปัญหาด้านพลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการใช้พลังงานได้อีกด้วย การดำเนินงานของโครงการฯ ประกอบไปด้วย การออกแบบและสร้างระบบผลิตน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar water heating system) ที่ใช้ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบ (Flat-plate solar collector) ขนาดพื้นที่รับแสง 2 ตารางเมตร จำนวน 10 แผงต่อร่วมกันแบบขนาน เพื่อผลิตน้ำร้อนอุณหภูมิ 40-60 oC(ระบบสามารถเพิ่มอุณหภูมิได้ประมาณ 20-30 oC)และเก็บสะสมไว้ในถังเก็บน้ำร้อนขนาด 1,500 liter ก่อนที่จะจ่ายต่อไปยังปั๊มความร้อนแบบอัดไอขนาด 10 kW จำนวน 2 ชุด ที่ใช้สารทำงานในระบบ คือ R-123 ในการเพิ่มคุณภาพความร้อนเป็นน้ำร้อนอุณหภูมิ 60-80 oC (ระบบสามารถเพิ่มอุณหภูมิได้ประมาณ 20 oC)และเก็บสะสมไว้ในถังเก็บน้ำร้อนขนาด 200 liter โดยน้ำร้อนดังกล่าวจะถูกจ่ายให้แก่ระบบปั๊มความร้อนแบบดูดกลืนขนาด 10 kW จำนวน 1 ชุด เพื่อเพิ่มคุณภาพความร้อนให้แก่สารละลาย Glycol-water ความเข้มข้น 40% โดยปริมาตรของ Glycol (การเพิ่มจุดเดือดของน้ำให้สูงขึ้นประมาณ 120 oC) ให้มีอุณหภูมิ 90-110 oC(ระบบสามารถเพิ่มอุณหภูมิได้ประมาณ 20-30 oC)และเก็บสะสมความร้อนไว้ในถังเก็บขนาด 200 liter ปั๊มความร้อนแบบดูดกลืนใช้สารทำงานในระบบ คือ สารละลาย water-Libr ผลการทดสอบจะถูกนำมาสร้างสมการทางคณิตศาสตร์แสดงความสัมพันธ์ของพารามิเตอร์ต่างๆ ที่ใช้ทำนายพฤติกรรมการทำงานของระบบหรือสมการสมรรถนะ (Performance curve) ซึ่งสามารถนำไปใช้ประเมินสมรรถนะของระบบภายใต้สภาพการทำงานต่างๆ ได้ ผลลัพธ์ที่ได้จากแบบจำลองดังกล่าว ได้แก่ค่า EER อุณหภูมิน้ำร้อนที่ผลิตได้ พบว่ามีความถูกต้องแม่นยำเมื่อนำไปเปรียบเทียบกับผลการทดสอบจริง โดยระบบร่วมสามารถเพิ่มอุณหภูมิได้สูงสุด 115 oC ในการประเมินผลทางด้านเศรษฐศาสตร์ เมื่อมีการการนำระบบที่พัฒนาขึ้นมา ไปใช้ในการผลิตน้ำร้อนร่วมกับหม้อไอน้ำ พบว่า ระบบดังกล่าวมีศักยภาพในการผลิตน้ำร้อนที่อุณหภูมิสูง แต่มีความเหมาะสมในการผลิตน้ำร้อนบางส่วนร่วมกับหม้อไอน้ำ ไม่ควรใช้ผลิตน้ำร้อนทดแทนหม้อไอน้ำทั้งหมด ในการใช้ระบบร่วมผลิตน้ำร้อนปริมาณ 5 Ton/dayร่วมกับหม้อไอน้ำผลิตไอน้ำ30 Ton/dayสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ 2,675,434 Baht/yearมีระยะเวลาการคืนทุนประมาณ 1 ปี 2 เดือน ซึ่งเมื่อทดแทนหม้อไอน้ำ โดยเพิ่มอัตราการผลิตน้ำร้อนให้สูงขึ้นเป็น10-35 Ton/day พบว่าแนวโน้มระยะเวลาการคืนทุนมีค่าสูงขึ้นเรื่อยๆ

คำสำคัญ