การ ทํา งาน ของ ระบบ ปรับอากาศ

เคยสังเกตไหมครับ? เวลาที่คุณชงกาแฟมาร้อนๆ แล้วตั้งไว้บนโต๊ะทำงาน ผ่านไปสักครู่หนึ่งคุณจะพบว่ากาแฟในแก้วนั้นค่อยๆ เปลี่ยนจากร้อนกลายเป็นอุ่น จนเวลาผ่านไปสักพักใหญ่กาแฟในแก้วนั้นก็หายร้อนไป แล้วคุณสงสัยไหมครับ ว่าความร้อนจากกาแฟในแก้วหายไปไหน?

ผมมีคำตอบให้คุณครับ เพราะความร้อนจากกาแฟในแก้วนั้นถูกแทนที่ด้วยอุณหภูมิจากบริเวณรอบๆ รวมถึงแก้วกาแฟและโต๊ะทำงานเองก็มีส่วนทำให้ความร้อนของกาแฟนั้นหายไป

หลักการนี้เองเป็นหลักการเดียวกับระบบทำความเย็นที่ระบายความร้อนออกจากวัตถุหรืออุณหภูมิภายในห้องและแทนที่ด้วยความเย็นจากระบบทำความเย็น ซึ่งนอกจากนั้นแล้วระบบทำความเย็นยังช่วยรักษาอุณหภูมิให้เหมาะสมกับการใช้งานได้ดีอีกด้วย

ถ้าคุณกำลังสนใจการทำระบบทำความเย็น บทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจ หลักการทำงานของเครื่องทำความเย็น และช่วยให้คุณได้ทราบถึงหลักการและอุปกรณ์ทำความเย็นที่เข้าใจได้ง่ายขึ้น

อุปกรณ์ที่ทำให้เกิดความเย็น

อุปกรณ์ทำความเย็นที่อยู่ใน Condensing unit นั้นมีหลักการที่ทำให้เกิดความเย็นได้ด้วยการดูดเอาความร้อนจากในบริเวณที่ต้องการมาเปลี่ยนเป็นความเย็นไปทดแทนในบริเวณที่ต้องการทำความเย็น มีอุปกรณ์พื้นฐานอยู่ 5 ชนิด ซึ่งมีหน้าที่สำคัญในระบบทำความเย็น

1. Evaporator หรือคอยล์เย็น

คอยล์เย็น (Evaporator) เป็นชิ้นส่วนสำคัญที่ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนความร้อนจากบริเวณที่ต้องการทำความเย็น ซึ่งจะทำหน้าที่ควบคู่ไปกับสารทำความเย็นหรือน้ำยาแอร์ โดยทำให้สารทำความเย็นเดือดจนมีสถานะกลายเป็นไอและสามารถดูดซับความร้อนจากพื้นผิวของคอยล์เย็นได้

สังเกตได้ว่าคอยล์เย็นส่วนใหญ่จะมีระบบท่อลมหรือพัดลมอยู่ ซึ่งมีหน้าที่เป่าลมหรือดูดลมเพื่อช่วยในการระบายความเย็นของคอยล์เย็น และอากาศที่ไหลผ่านคอยล์เย็นนี้จะถูกดูดเอาความร้อนออกเพื่อเปลี่ยนเป็นความเย็น

2. Compressor หรือเครื่องอัดไอ

เมื่อสารทำความเย็นในสถานะที่เป็นไอไหลออกมาจากคอยล์เย็น จะมีความดันต่ำและมีสถานะเป็นไอของสารทำความเย็นจากการอุณหภูมิที่สูงมากเพราะสถานะเป็นไอของสารทำความเย็นดูดซับความร้อนจากอากาศโดยรอบที่ไหลผ่าน และจะไหลต่อไปยังเครื่องอัดไอได้ดี หน้าที่ของเครื่องอัดไอคือการดูดเอาสารทำความเย็นในรูปแบบที่เป็นไอ มาอัดให้มีความดันที่สูงขึ้นก่อนที่จะส่งไปควบแน่นต่อที่คอนเดนเซอร์หรือคอยล์ร้อน

3. Condenser หรือคอยล์ร้อน

สารทำความเย็นเมื่อเดินทางออกจากเครื่องอัดไอแล้วจะมีอุณหภูมิสูงและความดันสูง คอยล์ร้อน (Condenser) จะเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็น เพื่อช่วยควบแน่นสารทำความเย็นที่มีสถานะเป็นไอให้กลับมาเป็นของเหลวอีกครั้ง

4. Expansion Valve วาล์วลดความดัน

วาล์วลดความร้อน (Expansion Valve) คือ ส่วนสุดท้ายของการทำความเย็นมีหน้าที่เพื่อช่วยทำให้ความดันและอุณหภูมิของสารทำความเย็นลดลงของสารทำความเย็นที่ส่งมาจากคอยล์ร้อน หรือ Condenser จะไหลผ่านวาล์วลดความดัน ซึ่งจะปรับลดความดันของสารทำความเย็นให้ต่ำลง ส่งผลให้สารทำความเย้นพร้อมที่จะระเหยตัวที่อุณหภูมิต่ำ ณ อุปกรณ์ถัดไปซึ่งก็คือคอยล์เย็น

5. Refrigerant สารทำความเย็น

สารทำความเย็น (Refrigerant) เป็นสารที่สามารถเปลี่ยนสถานะไปมาจากของเหลวไปเป็นไอและจากไอกลายเป็นของเหลวได้ง่าย เมื่อสารทำความเย็นเปลี่ยนสถานะจากของเหลวไปเป็นไอจะดูดความร้อนจากบริเวณใกล้เคียงเข้ามา ณ คอยล์เย็น และคายความร้อนเมื่อเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวอีกครั้ง ณ คอยล์ร้อน

คุณสมบัติของสารทำความเย็นจะต้องมีเสถียรภาพที่ดีและใช้ได้นาน โดยประสิทธิภาพของสารทำความเย็นนั้นไม่ลดลง มีราคาถูก พาความร้อนได้มาก ไม่ติดไฟ ไม่ระเบิด ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำมันหล่อลื่น ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ มีปริมาตรของแก๊สต่อหน่วยน้ำหนักน้อยและใช้แรงอัดให้เป็นของเหลวต่ำ

หลักการทำความเย็น

เครื่องทำความเย็นในปัจจุบัน มีอยู่หลายประเภทขึ้นอยู่กับความต้องการในการใช้งาน ทั้งตู้เย็น ตู้แช่ ห้องเย็น โรงน้ำแข็ง เครื่องปรับอากาศ การทำความเย็นในโรงงานอุตสาหกกรมทั่วไป ด้วยวัตถุประสงค์เดียวกันคือ ลดอุณหภูมิและรักษาระดับอุณหภูมิให้เป็นไปตามที่กำหนด

โดยหลักการทำให้เกิดความเย็นเบื้องต้นนั้นมีลักษณะเหมือนกันคือ ทำให้สารซึ่งเป็นตัวกลางในการทำความเย็น (Refrigerant) เปลี่ยนสถานะด้วยการใช้ความร้อนแฝง เพื่อให้สารที่เป็นตัวกลางในการทำความเย็นเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นไอ ส่งผลให้บริเวณนั้นมีอุณหภูมิลดลง ซึ่งหมายความว่าบริเวณนั้นจะมีความเย็นเกิดขึ้น

เริ่มต้นกระบวนการทำความเย็นจากการดูดความร้อนด้วย Evaporator หรือคอยล์เย็น เข้ามาซึ่งความร้อนที่สารทำความเย็นดูดเข้ามานี้จะทำให้น้ำยาสารทำความเย็นเกิดความร้อนและเปลี่ยนสภาพจากของเหลวกลายเป็นไอ กระบวนการนี้สารทำความเย็นจะดูดซับเอาความร้อนจากบริเวณโดยรอบ ซึ่งความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอของสารทำความเย็นได้รับความร้อนมาจากวัตถุต่างๆ ที่อยู่ใกล้คอยล์เย็น โดยวิธีการนำความร้อน การพาความร้อน หรือการแผ่รังสีความร้อน ทำให้สารทำความเย็นนี้มีอุณหภูมิสูงและความดันต่ำ

สารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิสูงสถานะไอนี้จะถูกส่งต่อไปยัง Compressor หรือเครื่องอัด โดยจะอัดให้มีความดันสูงขึ้นก่อนส่งต่อไปที่ Condenser หรือคอยล์ร้อน เพื่อระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็นและควบแน่นให้สารทำความเย็นในสถานะที่เป็นไอเปลี่ยนกลับมาเป็นของเหลวอีกครั้ง ก่อนส่งต่อไปที่ Expansion Valve วาล์วลดความดัน เพื่อลดความดันของสารทำความเย็นให้ต่ำลง เพื่อให้สารทำความเย็นดดังกล่าวพร้อมที่จะระเหยตัวที่อุณหภูมิต่ำ ณ อุปกรณ์ ถัดไป ซึ่งก็คือคอยล์เย็นและจะวนการทำงานไปแบบนี้เรื่อยๆ ตามวัฏจักรทำความเย็น

อุตสาหกรรมที่ใช้ระบบทำความเย็น

ระบบทำความเย็นเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยในการรักษาวัตถุดิบ หรือสินค้าในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อช่วยยืดระยะเวลาของสินค้าเหล่านั้นให้เก็บรักษาได้นานยิ่งขึ้นรวมถึงเป็นการรักษาต้นทุนของการผลิต เพราะความเย็นจากเครื่องทำความเย็นมีส่วนช่วยในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ที่เป็นสาเหตุทำให้เกิดการเน่าเสียของสินค้าและยังช่วยยืดอายุการเก็บสินค้าหรืออาหารให้อยู่ได้นานขึ้น

การผลิตอาหาร (Food processing)

กระบวนการทำพาสเจอร์ไรส์ (Pasteurisation) เช่น การผลิตนม หรือไอศกรีม ด้วยการให้ความร้อนแก่นมด้วยอุณหภูมิ 70-80 องศาเซลเซียส หลังจากนั้นนำมาทำให้เย็นตัวลงอย่างรวดเร็วและเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 2-3 องศาเซลเซียส เพื่อรักษาคุณภาพของนมก่อนนำออกจำหน่าย ไปจนถึงกระบวนการหมัก (Fermentation) กระบวนการบ่ม (Mellowing) ที่ต้องทำภายใต้อุณหภูมิ 5-15 องศาเซลเซียส

การเก็บรักษาอาหาร (Food Storage)

การนำอาหารสดมาแช่แข็งเพื่อรักษาความสดไว้ เช่น ผัก ผลไม้ เนื้อสัตว์ เพื่อยืดอายุการรักษาอาหารให้นานขึ้น โดยการแช่ในห้องเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ซึ่งเป็นการลดการแพร่ขยายของแบคทีเรีย ซึ่งเป็นสาเหตที่ทำให้อาหารเน่าเสียได้ง่าย

การผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม (Industrial process)

มีการใช้ระบบทำความเย็นสำหรับกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น อุตสาหรรมเคมี ปิโตรเคมี โรงกลั่นน้ำมัน โรงแยกก๊าซ

การทำความเย็นเพื่อการขนส่ง (Transportation refrigeration)

ระบบห้องทำความเย็นแบบเคลื่อนที่เพื่อรักษาคุณภาพสินค้าในระหว่างการส่งให้คงความสดใหม่ไว้ เช่น ห้องเย็นบนเรือขนส่งสินค้า หรือรถห้องเย็นที่ใช้ขนส่งสินค้าไปตามต่างจังหวัด

การปรับอากาศ (Air condition)

ระบบปรับอากาศมีใช้อย่างแพร่หลายมาในปัจจุบัน ตั้งแต่รถยนต์ บ้าน อาคาร ไปจนถึงโรงานอุตสาหกรรม โดยนอกจากการให้ความเย็นยังทำงานร่วมกับระบบควบคุมความชื้น กรองอากาศ การหมุนเวียนอากาศ การระบายอากาศ เพื่อให้ได้อากาศที่เย็นสดชื่น

สรุป

กระบวนการทำความเย็นมีหลายรูปแบบแตกต่างกันไปตามการใช้งาน ซึ่งอาจจะติดตั้งอยู่ใน ตู้เย็น ตู้แช่แข็ง ตู้ดูดความชื้น เครื่องดูดอากาศ เป็นต้น โดยมีวัตถุประสงค์เดียวกันคือ การให้ความเย็นกับพื้นที่ที่ต้องการ ส่วน หลักการทำงานของเครื่องทำความเย็น นั้นมีหลักการพื้นฐานตามที่กล่าวมาข้างต้นโดยสามารถเพิ่มเติมรูปแบบการติดตั้งได้อีกตามขนาดการใช้งานและที่ตั้งของอุปกรณ์ทำความเย็น

ถ้าเกิดว่าคุณมีข้อสงสัยหรือกำลังสนใจในการติดตั้งระบบทำความเย็น คุณสามารถติดต่อเรามาได้ที่นี่ หรือคอมเมนต์ไว้ด้านล่างได้เลยครับ ทางเราพร้อมที่จะให้คำปรึกษาและช่วยเหลือคุณอย่างเต็มที่

ติดตาม Harn Engineering Solutions

เรามีบทความดีๆ และเต็มเปี่ยมไปด้วยคุณภาพ ส่งตรงถึงอีเมลคุณทุกสัปดาห์