Heat Pump / Absorption Heat Pump

น้ำร้อน เป็นสิ่งจำเป็นและสำคัญสำหรับกระบวนการผลิตในภาคอุตสาหกรรมหรือธุรกิจบริการบางประเภท แหล่งผลิตความร้อนส่วนใหญ่จะใช้พลังงานไฟฟ้าหรือเชื้อเพลิงจากธรรมชาติ ซึ่งการเลือกใช้เชื้อเพลิงชนิดใดนั้น ขึ้นอยู่กับเครื่องผลิตน้ำร้อน ความสะดวกในการใช้งานรวมถึงสถานที่ตั้งของเครื่องจักร นอกจากนี้ชนิดของเชื้อเพลิงที่เลือกใช้ยังส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนการผลิตซึ่งปัจจุบันราคาเชื้อเพลิงจากฟอสซิลมีแนวโน้มจะสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น การพิจารณาเลือกใช้เทคโนโลยีการผลิตน้ำร้อนเพื่อใช้ในสถานประกอบการ จึงเป็นเรื่องสำคัญมาก

เทคโนโลยีผลิตน้ำร้อนด้วยพลังงานสะอาดเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำ จึงเป็นเรื่องที่สำคัญ ปัจจุบันระบบผลิตน้ำร้อนด้วยปั๊มความร้อนพลังงานไฟฟ้า (Electric Heat Pump) เป็นที่ยอมรับในวงกว้างว่าเป็นเทคโนโลยีสะอาดและมีต้นทุนการผลิตทีต่ำมากเมื่อเทียบกับการผลิตน้ำร้อนด้วยหม้อไอน้ำ เนื่องด้วยปั้มความร้อนไฟฟ้ามีความสามารถในการทำความร้อนสูงกว่าพลังงานที่จ่ายให้ระบบถึง 3-4 เท่า แต่อย่างไรก็ตามระบบปั๊มความร้อนด้วยไฟฟ้า ยังมีข้อจำกัดในเรื่องระดับอุณหภูมิที่ผลิตได้ ปัจจุบัน ความสามารถในการทำอุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ 60 ^oC ซึ่งเพียงพอสำหรับบางอุตสาหกรรมเท่านั้น ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม (Absorption Heat Pump) เป็นปั๊มความร้อนอีกชนิดที่มีความสามารถในการประหยัดพลังงานขั้นสูง อีกทั้งสามารถผลิตอุณหภูมิของน้ำร้อนได้ ระดับสูงกว่า ปั๊มความร้อนพลังงานไฟฟ้า โดยทั่วไปสามารถทำอุณหภูมิของน้ำร้อนได้สูงถึง 90 ^oC และยังมีความสามารถประหยัดได้มากกว่าปั๊มความร้อนพลังงานไฟฟ้า

ปั๊มความร้อนชนิดอัดไอ (Mechanical Vapor Compression Heat Pump) ปั๊มความร้อนชนิดอัดไอ เป็นอุปกรณ์ในการผลิตน้ำร้อนโดยมีหลักการทำงานเหมือนกับเครื่องปรับอากาศทั่วไปที่มีใช้อยู่ในปัจจุบัน เพียงแต่ใช้ประโยชน์จากความร้อนเป็นหลัก และควบคุมด้านความร้อนแทนด้านความเย็น ซึ่งเหมาะกับผู้ประกอบการโรงแรม รีสอร์ท หรือ โรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้น้ำร้อนในปริมาณไม่มากนัก โดยปั๊มความร้อนชนิดอัดไอ คือ การถ่ายเทความร้อนจากแหล่งความหนึ่ง (Heat Source) แล้วนำความร้อนไปถ่ายเทยังบริเวณ ที่ต้องการความร้อน (Heat Sink) ซึ่งการทำงานของปั๊มความร้อนแบบอัดไอ จะทำงานเป็นระบบเหมือนกับเครื่องปรับอากาศแบบอัดไอ โดยปั๊มความร้อนมีวัตถุประสงค์หลัก คือ ผลิตน้ำร้อนจากเครื่องอัดไอ (Compressor) ซึ่งส่งผลให้ระบบมีความเย็นระบายทิ้ง เป็นผลพลอยได้ ซึ่งความเย็นที่เป็นผลพลอยได้นี้ สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในพื้นที่ที่ไม่ต้องการความเย็นมากนัก ระบบทำน้ำร้อนโดยใช้ปั๊มความร้อน เป็นระบบที่มีประสิทธิภาพสูงมาก ทางด้านการใช้พลังงาน โดยระบบสามารถประหยัดค่าการใช้พลังงานมากกว่าการทำน้ำร้อนด้วยขดลวดไฟฟ้า มากว่า 3 เท่า

ความร้อนแบบดูดซึม (Absorption Heat Pump) เป็นอุปกรณ์ผลิตน้ำร้อนประสิทธิภาพสูง และมีต้นทุนการผลิตต่ำสุด เมื่อเทียบกับ ปั๊มความร้อนชนิดอื่น สามารถผลิตน้ำร้อนได้อุณหภูมิสูงถึง 90 ^oC ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม เป็นอุปกรณ์ที่มีหลักการทำงาน โดยการดึงความร้อนจากแหล่งอุณหภูมิต่ำ ร่วมกับแหล่งความร้อนอุณหภูมิสูง เพื่อผลิตเป็นน้ำร้อน ส่งผลให้ระบบมีประสิทธิภาพการทำงาน (COP) สูง ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม (Absorption Heat Pump) โดยทั่วไปมีค่า COP ประมาณ 1.7 นั้นหมายความว่า ความร้อนด้านขาออกที่ได้จะมีค่ามากกว่าความร้อนด้านขาเข้าสู่ระบบประมาณ 1.7 เท่า และปั๊มความร้อนแบบนี้ มีศักยภาพในการประหยัดพลังงานได้ประมาณ 30-45% หรือมากกว่าแล้วแต่ชนิดของเชื้อเพลิงที่นำมาพิจารณา

ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม (Absorption Heat Pump) เป็นเครื่องทำน้ำร้อนที่มีส่วนประกอบเหมือนกับ เครื่องทำความเย็นแบบดูดซึม (Absorption Chiller) ซึ่งประกอบด้วย 4 ห้องหลัก คือ ห้องควบแน่น (Condenser) ,ห้องทำระเหย ( Evaporator), ห้องดูดซึมความร้อน (Absorber) และ ห้องให้ความร้อน (Generator) โดยปั๊มความร้อนแบบดูดซึม จะรับความร้อนจากแหล่งความร้อนอุณหภูมิต่ำที่ห้องทำระเหย ( Evaporator) และถ่ายเทความร้อนให้กับสารทำงาน(น้ำ) เพื่อผลิตเป็นน้ำร้อนที่ห้องดูดซึมความร้อน (Absorber) และในขณะเดียวกัน แหล่งความร้อนสูงจะถูกส่งเข้าเครื่องปั๊มความร้อนแบบดูดซึมที่อุปกรณ์ให้ความร้อน (Generator) และจะถ่ายเทความร้อนให้สารละลายดูดความชื้น (ลิเทียมโบรไมด์) ที่เจือจางเพื่อให้กลับบมาทำงานได้อีกครั้ง(เป็น LiBr เข้มข้น) เมื่อได้รับความร้อนสารทำงาน(น้ำ) จะระเหยกลายเป็นไอ ไปควบแน่นที่ห้องควบแน่น (Condenser) เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำร้อนก่อนนำไปใช้งานต่อไป น้ำร้อนที่ผลิตจาก ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม (Absorption Heat Pump) จะรับความร้อน 2 ส่วนด้วยกัน คือ บริเวณห้องดูดซึมความร้อน (Absorber) และ ห้องควบแน่น (Condenser) ทำให้น้ำร้อนที่ผลิตได้มีค่า COP สูงถึง 1.7 โดยทัวไป สารทำงานในเครื่องปั๊มความร้อนแบบดูดซึม (Absorption Heat Pump) นิยมใช้ น้ำ เป็นสารทำงาน ทำหน้าที่รับ และคายความร้อน ในแต่ละอุปกรณ์ใน ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม 4. เครื่อง Absorption Chiller แบบขับเคลื่อนด้วย แก๊ส NGV หรือ LPG

การประยุกต์ใช้งานปั๊มความร้อนแบบดูดซึม

ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม เป็นเครื่องผลิตน้ำร้อนที่มีศักยภาพ และสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในหลายอุตสาหกรรม ที่ใช้น้ำร้อนในกระบวนการผลิต เช่น อุตสาหกรรมเหล็ก อุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม และยังสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับระบบน้ำป้อนของหม้อไอน้ำ โดยการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำป้อนก่อนส่งน้ำเข้าหม้อไอน้ำ ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายสำหรับผลิตไอน้ำได้ การประยุกต์ใช้งานของ ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม สามารถใช้ร่วมกับ อุปกรณ์ทางความร้อนเดิมของโรงงานอุตสาหกรรมได้เลย ตัวอย่างเช่น การใช้ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม เพื่อเพิ่มอุณหภูมิน้ำเติม(Make Up Water) ของหม้อไอน้ำ โดยมี เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เป็นแหล่งความร้อนต่ำ และใช้ไอน้ำเหลือทิ้ง หรือจากหม้อไอน้ำ ในส่วนของแหล่งความร้อนอุณหภูมิสูง เพื่อผลิตเป็นน้ำร้อน อุณหภูมิประมาณ 80-95 ^oC เป็นน้ำป้อน (Make Up Water) จ่ายให้กับหม้อไอน้ำ โดยทั่วไป การใช้ปั๊มความร้อนแบบดูดซึม เพื่อผลิตน้ำร้อน จะสามารถช่วยประหยัดประมาณ 30 – 45%