ประเทศไทยถือเป็นประเทศกลุ่มเป้าหมายที่สำคัญของบริษัทผู้จัดจำหน่ายเครื่องปรับอากาศในอาคาร เนื่องจากประเทศไทยเป็นเขตร้อนชื้นและมีสถิติการสั่งซื้อเครื่องปรับอากาศเพิ่มสูงขึ้นในทุก ๆ ปี ในการเลือกเครื่องปรับอากาศที่เหมาะสมกับการใช้งานในอาคารนั้น ต้องคำนึงถึงพื้นที่อาคาร ขนาดเครื่องปรับอากาศและประสิทธิภาพการทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศ ซึ่งเนื้อหาในบทความนี้จะกล่าวถึงประสิทธิภาพการทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศแบบรวมศูนย์หรือเครื่องทำน้ำเย็น (Chiller) นิยมใช้งานในอาคารขนาดใหญ่ อาทิเช่น อาคารสำนักงาน โรงพยาบาล ห้างสรรพสินค้าและโรงแรม เป็นต้น ค่าประสิทธิภาพการทำความเย็นของอุปกรณ์บ่งบอกถึงปริมาณการใช้พลังงานในระบบปรับอากาศเป็นอย่างมาก หากเครื่องปรับอากาศมีค่าประสิทธิภาพสูงจะสามารถประหยัดค่าพลังงานที่ใช้ในอาคารได้มาก จึงถือเป็นปัจจัยที่สำคัญอย่างหนึ่งในการเลือกใช้เครื่องปรับอากาศ ค่าประสิทธิภาพการทำความเย็น
ของเครื่องทำน้ำเย็นสามารถพิจารณาได้ 2 กรณีคือ
1. ประสิทธิภาพการทำความเย็น ณ จุดสูงสุดที่เครื่องสามารถทำได้ (Full load efficiency)
2. ประสิทธิภาพการทำความเย็นที่เปลี่ยนแปลงตามโหลดในอาคาร (Part load efficiency)
ตัวอย่างแผนผังระบบของเครื่องทำน้ำเย็น (Chiller) ในอาคาร
(ที่มา : www.pinterest.com )
การพิจารณาประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็น (Chiller) ที่สภาวะ Full load สามารถพิจารณาได้จากค่ากิโลวัตต์ต่อตันความเย็นของเครื่องทำน้ำเย็น (Chiller) หรืออัตราส่วนการใช้พลังงานไฟฟ้า (กิโลวัตต์ : kW) ต่อค่าการทำความเย็นของเครื่องทำน้ำเย็น (ตันความเย็น : ton) และค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะขั้นต่ำ (Coefficient Of Performance : COP) ของเครื่องทำน้ำเย็นดังสมการที่ 1 และ 2
สำหรับประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นที่สภาวะ Part load แบ่งช่วงการพิจารณาที่โหลดต่าง ๆ ออกเป็น 4 ช่วงคือ ณ สภาวะที่มีโหลดความร้อนภายในอาคาร 25%, 50%, 75% และ 100% Full load คิดตามชั่วโมงการใช้งานตลอดปีหรือ 8,760 ชั่วโมง โดยสถาบันมาตรฐานเครื่องปรับอากาศ เครื่องทำความร้อนและเครื่องทำความเย็นของอเมริกา (Air-conditioning Heating and Refrigeration Institute : AHRI) ถือเป็นสถาบันชั้นนำที่ได้รับการยอมรับและเป็นมาตรฐานระดับสากลได้กำหนดหลักการวิเคราะห์ค่าประสิทธิภาพการทำความเย็นที่สภาวะ Part load อยู่ 2 กรณี คือ
1. Integrated Part Load Value (IPLV) ค่าประสิทธิภาพการทำความเย็นที่สภาวะของ AHRI ได้กำหนดไว้
2. Non-standard Part Load Value (NPLV) ค่าประสิทธิภาพการทำความเย็นที่สภาวะอื่น ๆ ไม่สอดคล้องกับที่ AHRI กำหนด
และสามารถคำนวณค่าประสิทธิภาพ IPLV และ NPLV ได้จากสมการที่ 3
โดยที่ค่าคงที่
A = ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะขั้นต่ำ (COP) ที่สภาวะโหลดความร้อน 100%
B = ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะขั้นต่ำ (COP) ที่สภาวะโหลดความร้อน 75%
C = ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะขั้นต่ำ (COP) ที่สภาวะโหลดความร้อน 50%
D = ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะขั้นต่ำ (COP) ที่สภาวะโหลดความร้อน 25%
ซึ่งค่าประสิทธิภาพ IPLV สามารถคำนวณค่าคงที่ A, B, C และ D ตามสภาวะที่โหลดต่าง ๆ ได้จากที่ AHRI กำหนด อาทิเช่น อุณหภูมิขาเข้าและขาออกของน้ำเย็น อุณหภูมิขาเข้าและขาออกของน้ำระบายความร้อน เป็นต้น ค่าที่กำหนดในตาราง AHRI จะเป็นอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับสภาพแวดล้อมของประเทศสหรัฐอเมริกาหรือฝั่งยุโรป สำหรับประเทศไทยที่มีอุณหภูมิสูงกว่าที่ AHRI กำหนดอาจต้องคำนวณเป็นค่า NPLV โดยกำหนดสภาวะต่าง ๆ ให้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุด ทำให้ค่า NPLV ของแต่ละบริษัทผู้ผลิตเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศไทยอาจกำหนดค่ามาตรฐานการอ้างอิงการคำนวณประสิทธิภาพ NPLV ไม่เหมือนกัน เนื่องจากปัจจุบันประเทศไทยยังไม่มีกำหนดเกณฑ์มาตรฐานในการอ้างอิงการคำนวณค่า NPLV ที่สอดคล้องกับสภาพภูมิอากาศในประเทศไทย
หากเปรียบเทียบค่าประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นที่สภาวะ Full load และ Part load พบว่าค่าประสิทธิภาพที่ Part load ใกล้เคียงกับค่าประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นเมื่อใช้งานจริงมากกว่าที่สภาวะ Full load เนื่องจากในความเป็นจริงโหลดความร้อนในอาคารมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ยกตัวอย่าง จำนวนการใช้ห้องพักแต่ละวันของโรงแรมที่มีการเปลี่ยนแปลงตามจำนวนผู้เข้าพักและส่วนใหญ่มีการใช้งานในช่วงเวลากลางคืน เป็นต้น รวมไปถึงสภาพภูมิอากาศของประเทศไทยที่มีความแปรปรวนอยู่สม่ำเสมอ ดังนั้นค่า IPLV และ NPLV ถือเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการเลือกใช้เครื่องทำน้ำเย็น (Chiller) ในอาคารขนาดใหญ่
มาตรฐานอ้างอิงของ AHRI ที่โหลดความร้อนต่าง ๆ