การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์

1. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ โดย นายณัฐสรรค์ อนุตริยะ 53402610

2. Outline • ความต้องการการทำความเย็น • พลังงานจากแสงอาทิตย์ • วัฎจักรการทำความเย็น • การประยุกต์ใช้แสงอาทิตย์กับวัฏจักรทำความเย็น

3. ความต้องการการทำความเย็นความต้องการการทำความเย็น ข้อมูลการใช้พลังงานไฟฟ้าในอาคาร สำหรับอาคารขนาดใหญ่แล้ว กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้ไปกับระบบทำความเย็นปรับอากาศถึงครึ่งหนึ่ง หรือมากกว่า

4. ความต้องการการทำความเย็นความต้องการการทำความเย็น ความต้องการ การทำความเย็นเพื่อเก็บผักและผลไม้ หรือเพื่อประโยชน์ในการเก็บยารักษาโรคหรือวัคซีนต่าง ในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้า

5. พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานทดแทนประเภทหมุนเวียนที่ใช้แล้วเกิดขึ้นใหม่ได้ตามธรรมชาติ เป็นพลังงานที่สะอาด ปราศจากมลพิษ และเป็นพลังงานที่มีศักยภาพสูง ในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์สามารถจำแนกออกเป็น 2 รูปแบบคือ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตความร้อน

6. พลังงานแสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการนำสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิกอน มาผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อผลิตให้เป็นแผ่นบางบริสุทธิ์ และทันทีที่แสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์ รังสีของแสงที่มีอนุภาคของพลังงานประกอบที่เรียกว่า โฟตอน (Proton) จะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอน (Electron) ในสารกึ่งตัวนำจนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดดออกมาจากแรงดึงดูดของอะตอม (atom) และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น

7. พลังงานแสงอาทิตย์ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตความร้อน Solar Collector การนำความร้อนจากแสงอาทิตย์มาผ่านระบบน้ำ ให้กลายเป็นความร้อนและเกิดพลังงาน เพื่อนำไปใช้ในรูปแบบต่างๆ

8. การทำความเย็น และระบบปรับอากาศ การทำความเย็นที่ใช้กันอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมการทำความเย็นและการปรับอากาศ คือ การทำความเย็นด้วย วัฏจักรการทำความเย็นแบบอัดไอ (Vapor-Compression Refrigeration Cycle)

9. การทำความเย็น ส่วนประกอบในวัฏจักรทำความเย็นแบบอัดไอ คอมเพรสเซอร์ ทำหน้าที่ในการดูดและอัดสารทำความเย็นในสถานะที่เป็นแก๊ส และอัดให้มีความดันสูงและอุณหภูมิสูง คอนเดนเซอร์ ทำหน้าที่ ให้สารทำความเย็นในสถานะแก๊สกลั่นตัวเป็นของเหลว ด้วยการระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็น

10. การทำความเย็น ส่วนประกอบในวัฏจักรทำความเย็นแบบอัดไอ เอกซ์แพนชั่นวาล์ว ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของสารทำความเย็นเหลว ที่ผ่านเข้ามาในอีวาพอเรเตอร์ ให้มีความดันต่ำลง อีวาพอเรเตอร์ ทำหน้าที่ ดูดความร้อนในห้อง ที่ต้องการทำความเย็น โดยที่สารทำความเย็น ที่เข้ามาในอีวาพอเรเตอร์จะระเหยกลายเป็นไอ

11. การทำความเย็น Vapor-compression refrigeration cycle ระบบทำความเย็นด้วยการอัดไอ  ใช้หลักการอัดไอสารทำความเย็นให้มีอุณหภูมิและความดันสูงก่อนถ่ายโอนความร้อนออก เพื่อให้เกิดการกลั่นตัวแล้วลดความดันให้สารทำความเย็นเปลี่ยนสถานะอีกครั้ง

12. การทำความเย็น Absorption refrigeration cycle ระบบแอบซอร์พชั่น เป็นเครื่องทำน้ำเย็นที่ทำงาน โดยใช้หลักการในการเปลี่ยนอุณหภูมิ โดยจะเปลี่ยนพลังงานและสร้างความเย็นจากความร้อน

13. การทำความเย็น ส่วนประกอบในวัฏจักรทำความเย็นแบบดูดซึม แอบเซอร์บเบอร์ (Absorber) อุปกรณ์ดูดซึมความร้อน เป็นส่วนที่บรรจุสารทำความเย็นและตัวทำละลาย เจนนอเรเตอร์( Generator) เป็นอุปกรณ์หรือส่วนให้ความร้อนกับระบบในตัวดูดซึม อีวาพอเรเตอร์ ทำหน้าที่ ดูดความร้อนในห้อง ที่ต้องการทำความเย็น โดยที่สารทำความเย็น ที่เข้ามาในอีวาพอเรเตอร์จะระเหยกลายเป็นไอ คอนเดนเซอร์ ทำหน้าที่ ให้สารทำความเย็นในสถานะแก๊สกลั่นตัวเป็นของเหลว ด้วยการระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็น

14. Absorption refrigeration cycle LiBr-water Water vapor Liquid water LiBr-water solution solution Water vapor การทำงานของระบบทำความเย็นแบบดูดซึม เริ่มต้นจากไอของการทำความเย็น จะถูกดูดซึมกลายเป็นของเหลวใน Absorber จากนั้นจะถูกสูบโดยปั๊มเพื่อให้มีความดันสูงขึ้น และถูกส่งไปยัง Generator เพื่อรับความร้อนจากแหล่งกำเนิดความร้อนเพื่อทำให้สารทำความเย็นแยกตัวออกเป็นของเหลวตามเดิม ส่วนสารดูดซึมที่เหลือจะถูกนำมาไว้ที่ตัวดูดซึมเพื่อใช้งานใหม่ ความร้อนที่คายออกมาก็จะระบายออกไปสู่บรรยากาศ

15. Absorption refrigeration cycle Aqua-ammonia แอมโมเนียจะถูกทำให้เย็นและควบแน่นในเครื่องควบแน่นโดยการคายความร้อนไปยังสิ่งแวดล้อม ต่อจากนั้นไหลผ่านวาล์วขยายตัวจนกระทั่งมีความดันเท่ากับความดันภายในเครื่องอิวาพอเร-เตอร์ และดูดความร้อนออกจากบริเวณทำความเย็นในขณะที่ไหลผ่านอิวาพอเรเตอร์ไอแอมโมเนียไหลออกจากเครื่องระเหย และไหลเข้าเครื่องดูดซึมโดยที่ไอแอมโมเนียจะละลายและทำปฏิกิริยากับน้ำ

16. Absorption refrigeration cycle ความแตกต่างของระบบการทำความเย็นแบบดูดซึม แบบ LiBr-water กับ Aqua-ammonia ระบบทั้งสองมีประสิทธิภาพในการทำงานเท่ากัน แต่ Aqua-ammonia สามารถทำความเย็นได้ตำกว่า 0oC โดยที่ LiBr-water จะทำอุณหภูมิได้ต่ำที่สุดได้เพียง 3oC และระบบ Aqua-ammonia ต้องใช้อุปกรณ์มากกว่า แต่สามารถทำงานได้ที่ความดันบรรยากาศ โดยที่ LiBr-water ต้องทำงานที่ความดันต่ำกว่าบรรยากาศ

17. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้แผงโซล่าเซลล์ กับวัฏจักรทำความเย็นแบบอัดไอ ใช้แผงโซล่าเซลล์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าให้กับ compressor ของเครื่องปรับอากาศ หรือ ตู้เย็น

18. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้แผงโซล่าเซลล์ กับวัฏจักรทำความเย็นแบบอัดไอ SolarChill คือตู้เย็นพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทำงานได้ด้วยตัวเองโดย พลังงานถูกกักเก็บไว้ในน้ำแข็งแทนแบตเตอรี่ ช่องเก็บน้ำแข็งทำให้ตู้เย็นมีอุณหภูมิที่เหมาะ โครงการSolarChill  เป็นการร่วมมือกันของกรีนพีซ องค์การอนามัยโลก (WHO) กองทุนเด็กแห่งสหประชาชาติ (UNICEF) โครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (UNEP) GTZ Proklima สถาบันเทคโนโลยีแห่งเดนมาร์ก

19. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้แผงโซล่าเซลล์ กับวัฏจักรทำความเย็นแบบอัดไอ SANYO's Solar Ark ได้มีการทดลองติดตั้ง แผงโซล่าเซลล์ ที่ผลิตไฟฟ้าได้ 240V เป็นพลังงานร่วมกับ พลังงานไฟฟ้า ในระบบปรับอากาศภายในอาคาร

20. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้แผงโซล่าเซลล์ กับวัฏจักรทำความเย็นแบบอัดไอ บริษัท LG ได้ผลิตเครื่องปรับอากาศที่ใช้แผงโซล่าเซลล์ ที่ผลิตไฟฟ้ากระแสตรงได้ 70 Watts ร่วมกับการทำงานของคอมเพรสเซอร์ไฟฟ้า เพื่ออกขายในปี 2010

21. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กับวัฏจักรทำความเย็นแบบดูดซึม ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบพาราโบลิคที่ติดตั้งเพื่อรับรังสีอาทิตย์ แล้วทำให้ของไหลร้อนขึ้น จากนั้นจะถูกส่งไปเก็บในถังพัก ซึ่งความร้อนที่ได้นี้จะถูกใช้ในวัฏจักรทำความเย็นแบบดูดซึม

22. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ Absorption chiller จะถ่ายเทความร้อนให้กับสารทำความเย็น ซึ่งทำหน้าที่ขนถ่ายความร้อนภายใน Absorption chiller สำหรับผลิตน้ำเย็น น้ำเย็นที่ได้จะถูกส่งไปแลกเปลี่ยนความร้อนกับ Fan coil unit เพื่อรับภาระความร้อนภายในห้องปรับอากาศทำให้ห้องที่ปรับอากาศมีอุณหภูมิต่ำลง ขณะเดียวกันภายใน Absorption chiller บริเวณเครื่องดูดกลืนจะเกิดปฏิกิริยาคายความร้อน ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นจึงจำเป็นต้องใช้ Cooling tower เพื่อระบายความร้อนนี้สู่ภายนอก ที่สภาวะแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอในช่วงเช้าและเย็นหรือวันที่มีแดดอ่อน เราจะใช้ระบบความร้อนเสริม (Backup heater) ซึ่งมีระบบควบคุมอัตโนมัติ โดยจะเริ่มทำงานเมื่ออุณหภูมิของน้ำที่จ่ายให้ระบบ Absorption chiller ต่ำกว่าที่กำหนด

23. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กับวัฏจักรทำความเย็นแบบดูดซึม ระบบทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ ประกอบด้วยตัวเก็บรังสีแบบท่อสุญญากาศ เป็นเครื่องสร้างความร้อนให้กับระบบทำความเย็นแบบดูดซึม ที่ทำความเย็นได้ 60 tons ถูกติดตั้งที่ York Tech Chester Center ใน South Carolina USA

24. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กับวัฏจักรทำความเย็นแบบดูดซึม Solar Icemaker ทำความเย็นโดยใช้วัฏจักรดูดซึม แบบ Ammonia-water และมี parabolic trough solar collector เป็นเครื่องให้ความร้อน Sandia National Lab ,Maryland, USA

25. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กับวัฏจักรทำความเย็นแบบดูดซึม โครงการ ทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์เป็นผลงานของนักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน Fraunhofer Institute for Solar Energy System ISE เมืองไฟร์บูร์ก ประเทศเยอรมันนี ระบบที่จะมีการติดตั้งแผ่นดูดซับความร้อนที่ได้มาจากแสงอาทิตย์ และความร้อนที่เก็บกักได้สามารถทำให้น้ำเดือดได้ถึง 200 องศา

26. การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กับวัฏจักรทำความเย็นแบบดูดซึม ระบบที่มีการนำพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์มาผ่านกระบวนการของ Solar Collector ซึ่งมีหลอดสุญญากาศ (EVT) เป็นตัวรับพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์และมี Heat Pipe เป็นตัวนำพาความร้อนและทำการถ่ายเทความร้อนให้กับน้ำที่ไหลผ่าน ทำให้น้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น แล้วจึงส่งไปเก็บไว้ในถังเก็บน้ำร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิของน้ำร้อนไว้ น้ำร้อนจากถังเก็บน้ำร้อนจะถูกปั๊มไปยัง Absorption chiller ระบบนี้ได้มีการติดตั้งและใช้งานจริงไปแล้ว ในระบบสาธิตการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในระบบเครื่องปรับอากาศสำหรับอาคารทดสอบ ณ พื้นที่โครงการสวนพลังงาน วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยนเรศวร จังหวัดพิษณุโลก

27. Thank You