Transcript การทำความเย็นด้วยแสงอาทิตย์

โดย
นายณัฐสรรค์ อนุตริ ยะ 53402610
1
Outline
 ความต้องการการทาความเย็น
 พลังงานจากแสงอาทิตย์
 วัฎจักรการทาความเย็น
 การประยุกต์ใช้แสงอาทิตย์กบั วัฏจักรทาความเย็น
2
ความต้ องการการทาความเย็น
ข้อมูลการใช้พลังงานไฟฟ้ าในอาคาร
ประเภทอาคาร
ระบบทาความเย็น
ระบบแสงสว่าง
อื่นๆ
สานักงาน
63.0
25.0
12.0
สถานศึกษา
47.0
38.0
15.0
สถานพยาบาล
60.0
22.0
18.0
สาหรับอาคารขนาดใหญ่แล้ว กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้ไปกับ
ระบบทาความเย็นปรับอากาศถึงครึง่ หนึ่ง หรือมากกว่า
3
ความต้ องการการทาความเย็น
ความต้องการ การทาความเย็นเพือ่ เก็บผักและผลไม้ หรือเพือ่ ประโยชน์ในการ
เก็บยารักษาโรคหรือวัคซีนต่าง ในพืน้ ทีท่ ไ่ี ม่มไี ฟฟ้า
4
พลังงานแสงอาทิตย์
พลังงานแสงอาทิตย์ เป็ นพลังงานทดแทนประเภทหมุนเวียนที่ใช้แ ล้ว
เกิดขึ้น ใหม่ไ ด้ตามธรรมชาติ เป็ นพลังงานที่สะอาด ปราศจากมลพิษ และเป็ น
พลังงานที่มศี กั ยภาพสูง ในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์สามารถจาแนกออกเป็ น 2
รูปแบบคือ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และการใช้พลังงาน
แสงอาทิตย์เพือ่ ผลิตความร้อน
5
พลังงานแสงอาทิตย์
เซลล์ แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็ นอุปกรณ์สาหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์
ให้เป็ นพลังงานไฟฟ้ า โดยการนาสารกึ่ งตัวนา เช่ น ซิ ลิกอน มาผ่านกระบวนการทาง
วิทยาศาสตร์ เพื่อผลิตให้เป็ นแผ่นบางบริ สุทธิ์ และทันที ที่แสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์
รั งสี ของแสงที่ มีอนุ ภาคของพลังงานประกอบที่ เรี ยกว่า โฟตอน (Proton) จะถ่ายเท
พลังงานให้กบั อิเล็กตรอน (Electron) ในสารกึ่งตัวนาจนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดด
ออกมาจากแรงดึ งดูด ของอะตอม (atom) และเคลื่ อ นที่ ได้อ ย่างอิ ส ระ ดังนั้น เมื่ อ
อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทาให้เกิดไฟฟ้ ากระแสตรงขึ้น
6
พลังงานแสงอาทิตย์
การใช้ พลังงานแสงอาทิตย์เพือ่ ผลิตความร้ อน
Solar Collector การนาความร้อนจากแสงอาทิตย์มาผ่านระบบน้ า ให้กลายเป็ น
ความร้อนและเกิดพลังงาน เพื่อนาไปใช้ในรู ปแบบต่างๆ
7
การทาความเย็น และระบบปรั บอากาศ
การทาความเย็นที่ใช้กนั อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมการทาความเย็นและการปรับ
อากาศ คือ การทาความเย็นด้วย วัฏจักรการทาความเย็นแบบอัดไอ (Vapor-Compression
Refrigeration Cycle)
8
การทาความเย็น
ส่ วนประกอบในวัฏจักรทาความเย็นแบบอัดไอ
คอมเพรสเซอร์ ทาหน้าทีใ่ นการดูดและอัดสารทาความเย็นในสถานะที่
เป็ นแก๊ส และอัดให้มคี วามดันสูงและอุณหภูมสิ งู
คอนเดนเซอร์ ทาหน้าที่ ให้สารทาความเย็นในสถานะแก๊สกลันตั
่ วเป็ น
ของเหลว ด้วยการระบายความร้อนออกจากสารทาความเย็น
9
การทาความเย็น
ส่ วนประกอบในวัฏจักรทาความเย็นแบบอัดไอ
เอกซ์แพนชันวาล์
่
ว ทาหน้าทีค่ วบคุมการไหลของสารทาความเย็นเหลว ที่
ผ่านเข้ามาในอีวาพอเรเตอร์ ให้มคี วามดันต่าลง
อีวาพอเรเตอร์ ทาหน้าที่ ดูดความร้อนในห้อง ทีต่ อ้ งการทาความเย็น โดย
ทีส่ ารทาความเย็น ทีเ่ ข้ามาในอีวาพอเรเตอร์จะระเหยกลายเป็ นไอ
10
การทาความเย็น
Vapor-compression refrigeration cycle
ระบบทาความเย็นด้วยการอัดไอ ใช้หลักการอัดไอสารทาความเย็นให้มอี ุณหภูมแิ ละความ
ดันสูงก่อนถ่ายโอนความร้อนออก เพื่อให้เกิดการกลันตั
่ วแล้วลดความดันให้สารทาความเย็นเปลีย่ น
สถานะอีกครัง้
11
การทาความเย็น
Absorption refrigeration cycle
ระบบแอบซอร์พชัน่ เป็ นเครือ่ งทาน้าเย็นทีท่ างาน โดยใช้หลักการในการ
เปลีย่ นอุณหภูม ิ โดยจะเปลีย่ นพลังงานและสร้างความเย็นจากความร้อน
12
การทาความเย็น
ส่ วนประกอบในวัฏจักรทาความเย็นแบบดูดซึม
แอบเซอร์ บเบอร์ (Absorber) อุปกรณ์ดูดซึ มความร้อน เป็ นส่ วนที่บรรจุสารทาความเย็น
และตัวทาละลาย
เจนนอเรเตอร์ ( Generator) เป็ นอุปกรณ์หรื อส่ วนให้ความร้อนกับระบบในตัวดูดซึ ม
อีวาพอเรเตอร์ ทาหน้าที่ ดูดความร้อนในห้อง ที่ตอ้ งการทาความเย็น โดยที่สารทาความเย็น
ที่เข้ามาในอีวาพอเรเตอร์จะระเหยกลายเป็ นไอ
คอนเดนเซอร์ ทาหน้าที่ ให้สารทาความเย็นในสถานะแก๊สกลัน่ ตัวเป็ นของเหลว
ด้วยการระบายความร้อนออกจากสารทาความเย็น
13
Absorption refrigeration cycle
LiBr-water
Water vapor
Liquid water
LiBr-water
solution
solution
Water vapor
การทางานของระบบทาความเย็นแบบดูดซึ ม เริ่ มต้นจากไอของการทาความเย็น จะถูกดูดซึ ม
กลายเป็ นของเหลวใน Absorber จากนั้นจะถูกสู บโดยปั๊ มเพื่อให้มีความดันสู งขึ้ น และถูกส่ งไปยัง
Generator เพื่อรับความร้อนจากแหล่งกาเนิ ดความร้อน เพื่อทาให้สารทาความเย็นแยกตัวออกเป็ น
ของเหลวตามเดิม ส่ วนสารดูดซึมที่เหลือจะถูกนามาไว้ที่ตวั ดูดซึ มเพื่อใช้งานใหม่ ความร้อนที่คายออกมา
ก็จะระบายออกไปสู่ บรรยากาศ
14
Absorption refrigeration cycle
Aqua-ammonia
แอมโมเนี ย จะถูก ทาให้เ ย็นและควบแน่ นในเครื่ อ งควบแน่ นโดยการคายความร้ อ นไปยัง
สิ่ งแวดล้อม ต่อจากนั้นไหลผ่านวาล์วขยายตัวจนกระทัง่ มีความดันเท่ากับความดันภายในเครื่ องอิวาพอเรเตอร์ และดูดความร้อนออกจากบริ เวณทาความเย็นในขณะที่ไหลผ่านอิวาพอเรเตอร์ ไอแอมโมเนี ยไหล
ออกจากเครื่ องระเหย และไหลเข้าเครื่ องดูดซึ มโดยที่ไอแอมโมเนียจะละลายและทาปฏิกิริยากับน้ า 15
Absorption refrigeration cycle
ความแตกต่างของระบบการทาความเย็นแบบดูดซึ ม แบบ LiBr-water กับ
Aqua-ammonia
ระบบทัง้ สองมีประสิทธิภาพในการทางานเท่ากัน แต่ Aqua-ammonia สามารถ
ทาความเย็นได้ตากว่า 0oC โดยที่ LiBr-water จะทาอุณหภูมิได้ต่าที่สุดได้เพียง 3oC และ
ระบบ Aqua-ammonia ต้องใช้อุปกรณ์มากกว่า แต่สามารถทางานได้ที่ความดันบรรยากาศ
โดยที่ LiBr-water ต้องทางานที่ความดันต่ากว่าบรรยากาศ
16
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้แผงโซล่าเซลล์ กับวัฏจักรทาความเย็นแบบอัดไอ
ใช้แผงโซล่าเซลล์เพือ่ ผลิตกระแสไฟฟ้าให้กบั compressor ของ
เครือ่ งปรับอากาศ หรือ ตูเ้ ย็น
17
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้แผงโซล่าเซลล์ กับวัฏจักรทาความเย็นแบบอัดไอ
SolarChill คือตูเ้ ย็นพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทางานได้ดว้ ยตัวเองโดย พลังงานถูกกักเก็บไว้
ในน้ าแข็งแทนแบตเตอรี่ ช่องเก็บน้ าแข็งทาให้ตเู ้ ย็นมีอุณหภูมิที่เหมาะ
โครงการ SolarChill เป็ นการร่ วมมือกันของกรี นพีซ องค์การอนามัยโลก (WHO) กองทุนเด็กแห่งสหประชาชาติ (UNICEF)
โครงการสิ่ งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (UNEP) GTZ Proklima สถาบันเทคโนโลยีแห่งเดนมาร์ก
18
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้แผงโซล่าเซลล์ กับวัฏจักรทาความเย็นแบบอัดไอ
SANYO's Solar Ark ได้มีการทดลองติดตั้ง แผงโซล่าเซลล์ ที่ผลิตไฟฟ้ าได้ 240V เป็ น
พลังงานร่ วมกับ พลังงานไฟฟ้ า ในระบบปรับอากาศภายในอาคาร
19
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้แผงโซล่าเซลล์ กับวัฏจักรทาความเย็นแบบอัดไอ
บริ ษทั LG ได้ผลิตเครื่ องปรับอากาศที่ใช้แผงโซล่าเซลล์ ที่ผลิตไฟฟ้ ากระแสตรงได้
70 Watts ร่ วมกับการทางานของคอมเพรสเซอร์ ไฟฟ้ า เพื่ออกขายในปี 2010
20
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กบั วัฏจักรทาความเย็นแบบดูดซึม
ตัวเก็บรังสี อาทิตย์แบบพาราโบลิคที่ติดตั้งเพื่อรับรังสี อาทิตย์ แล้วทาให้ของไหล
ร้อนขึ้น จากนั้น จะถูกส่ งไปเก็บในถังพัก ซึ่ งความร้อนที่ได้น้ ี จะถูกใช้ในวัฏจักรทาความ
เย็นแบบดูดซึ ม
21
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
Solar Collector
Condenser
&
Absorbtion
Cooling
Tower
Generator
Absorption Chiller
Hot Water
Storage
Tank
Heat
Back up
Evaporator
Cold
Tank
Fan Coil Unit
Absorption chiller จะถ่ายเทความร้อนให้กบั สารทาความเย็น ซึ่ งทาหน้าที่ขนถ่ายความร้อนภายใน Absorption chiller
สาหรับผลิตน้ าเย็น น้ าเย็นที่ได้จะถูกส่ งไปแลกเปลี่ยนความร้อนกับ Fan coil unit เพื่อรับภาระความร้อนภายในห้อง
ปรับอากาศทาให้ห้องที่ปรับอากาศมีอุณหภูมิต่าลง ขณะเดียวกันภายใน Absorption chiller บริ เวณเครื่ องดูดกลืนจะ
เกิดปฏิกิริยาคายความร้อน ทาให้อุณหภูมิสูงขึ้นจึงจาเป็ นต้องใช้ Cooling tower เพื่อระบายความร้อนนี้สู่ภายนอก
ที่สภาวะแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอในช่ วงเช้าและเย็นหรื อวันที่มีแดดอ่อน เราจะใช้ระบบความร้อน
เสริ ม (Backup heater) ซึ่ งมีระบบควบคุมอัตโนมัติ โดยจะเริ่ มทางานเมื่ออุณหภูมิของน้ าที่จ่ายให้
22
ระบบ Absorption chiller ต่ากว่าที่กาหนด
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กบั วัฏจักรทาความเย็นแบบดูดซึม
ระบบทาความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ ประกอบด้วยตัวเก็บรังสี แบบท่อสุ ญญากาศ
เป็ นเครื่ องสร้างความร้อนให้กบั ระบบทาความเย็นแบบดูดซึ ม ที่ทาความเย็นได้ 60 tons
ถูกติดตั้งที่ York Tech Chester Center ใน South Carolina USA
23
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กบั วัฏจักรทาความเย็นแบบดูดซึม
Solar Icemaker ทาความเย็นโดยใช้วฏั จักรดูดซึ ม แบบ Ammonia-water และมี
parabolic trough solar collector เป็ นเครื่ องให้ความร้อน
Sandia National Lab ,Maryland, USA
24
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กบั วัฏจักรทาความเย็นแบบดูดซึม
โครงการ ทาความเย็นด้วยแสงอาทิตย์ เป็ นผลงานของนักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน
Fraunhofer Institute for Solar Energy System ISE เมืองไฟร์บูร์ก ประเทศเยอรมันนี
ระบบทีจ่ ะมีการติดตัง้ แผ่นดูดซับความร้อนทีไ่ ด้มาจากแสงอาทิตย์ และความร้อนที่เก็บกักได้
สามารถทาให้น้าเดือดได้ถงึ 200 องศา
25
การทาความเย็นด้ วยแสงอาทิตย์
การประยุกต์ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์กบั วัฏจักรทาความเย็นแบบดูดซึม
ระบบที่มีการนาพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์มาผ่านกระบวนการของ Solar Collector ซึ่งมีหลอด
สุ ญญากาศ (EVT) เป็ นตัวรับพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์และมี Heat Pipe เป็ นตัวนาพาความร้อน
และทาการถ่ายเทความร้อนให้กบั น้ าที่ไหลผ่าน ทาให้น้ ามีอุณหภูมิสูงขึ้น แล้วจึงส่ งไปเก็บไว้ในถังเก็บน้ า
ร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิของน้ าร้อนไว้ น้ าร้อนจากถังเก็บน้ าร้อนจะถูกปั๊ มไปยัง Absorption chiller
ระบบนี้ได้มีการติดตั้งและใช้งานจริ งไปแล้ว ในระบบสาธิตการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในระบบ
เครื่ องปรับอากาศสาหรับอาคารทดสอบ ณ พื้นที่โครงการสวนพลังงาน วิทยาลัยพลังงานทดแทน
มหาวิทยาลัยนเรศวร จังหวัดพิษณุโลก
26
Thank You
27