หลักการทำงานของเครื่องปรับอากาศ - เครื่องทำความเย็น

ก่อน อื่นต้องขอทำความเข้าใจกันก่อนว่า การปรับอากาศ ความหมายคือ ปรับให้อากาศเย็นหรือร้อนก็ได้ ถ้าพูดถึงปรับอากาศให้เย็น เราจะนึกถึงคำว่าแอร์นั่นเอง ในที่นี้เราจะพูดคุยกันอย่างง่ายๆ ถามว่าแอร์เกี่ยวกับความร้อนหรือไม่ เกี่ยวแน่นอน เพราะแอร์เป็นตัวนำความร้อนจากภายในห้อง ออกไปทิ้งข้างนอก ทิ้งอย่างไรมันมีขบวนการของมันโดยใช้เครื่องมือ 4 ตัว คือ
1. EVAPPORATOR
2. COMPRESSOR
3. CONDENSER
4. CAPILLARY TUBE

EVAPPORATOR คือ เครื่องระเหย หรือที่ช่างแอร์เรียกว่า คอล์ยเย็น การทำงานของมันคือ ดูดความร้อนจากภายในห้อง โดยมีมอเตอร์พัดลมเป็นตัวดูดเข้ามา ผ่านช่องที่เรียกว่า RetumAir ซึ่งมี Filter เป็น ตัวกรองฝุ่นให้ก่อน แล้วความร้อนที่ถูกดูดเข้ามานั้น จะมาสัมผัสกับคอล์ยเย็นซึ่งมีนำยาแอร์(ของเหลว) ซึ่งอุณหภูมิติดลบ วิ่งอยู่ในท่อนั้น จะเกิดการระเหยเป็นไอ(แรงดันต่ำ)
 

COMPRESSOR คือ เครื่องอัดไอ การทำงานหรือหน้าที่ของมันคือ ดูดไอ(แรงดันตำ) ซึ่งเกิดจากการระเหยภายในคอล์ยเย็น ทำการอัดให้เป็นไอ(แรงดันสูง) อุณหภูมิสูง เพื่อส่งไประบายความร้อนต่อไป 

CONDENSER คือเครื่องควบแน่น หรือช่างแอร์เรียกว่า คอล์ยร้อน หน้าที่ของมันคือรับไอร้อนที่ถูก COMPRESSOR อัด จนร้อนและมีอุณหภูมิสูง เข้ามาในแผงพื้นที่ของมัน จากไอที่มีอุณหภูมิสูง เมื่อมาเจอกับอากาศภายในห้อง ซึ่งมีอุณหภูมิตำกว่า ความร้อนจึงถูกถ่ายเทออกไปได้โดยไอร้อนนั้น จะควบแน่นกลายเป็นของเหลว(แรงดันสูง-อุณหภูมิสูง)แต่มีมอเตอร์พัดลมเป็นตัว ช่วยระบายความร้อนออกไปให้เร็วขึ้น เมื่อเป็นของเหลวแล้วก็สามารถกลับมารับความร้อนภายในห้องได้อีก แต่ของเหลวนั้นยังมีอุณหภูมิสูงอยู่ จึงต้องทำให้อุณหภูมินั้นลดลงก่อน

CAPILLARY TUBE คือ ท่อลดแรงดันหรือท่อรูเข็ม ชื่อก็บอกอยู่แล้วว่าเล็กมาก ช่างแอร์จะเรียกว่า แค๊ปทิ้ว หน้าที่ของมันคือลดแรงดันของน้ำยาแอร์(ของเหลว)จากที่ถูกระบายความร้อนแล้ว ยังมีอุณหภูมิสูง-แรงดันสูง เมื่อมาเจอท่อรูเข็ม ทำให้ของเหลวอั้น ผ่านได้น้อย ทำให้ของเหลวนั้น มีอุณหภูมิลดลง และแรงดันลดลง น้ำยาแอร์(ของเหลว)และไหลพอดีเหมาะสมกับพื้นที่ของคอล์ยเย็ย เพื่อที่จะมารับความร้อน ในห้องได้อีกครั้ง

 

 
    วงจรน้ำยาเริ่มต้นที่ Compressor ทำหน้าที่อัดน้ำยาซึ่งมีสถานะเป็นไอแรงดันสูงประมาณ 250-300 pisg. ผ่านท่อไปยัง Condenser ที่หน้าที่ควบแน่นน้ำยาที่เป็นไอให้กลายเป็นของเหลว โดยการระบายความร้อนออกจากน้ำยา และผ่านอุปกรณ์ลดความชื้นและกรองเศษอื่นที่ไม่ใช้น้ำยา ก็คือ drier Filter หลังจากนั้นน้ำยาก็ไหลผ่านท่อออกจากชุด Condensing unit ไปยัง Fan coil unit    ก่อนที่จะน้ำยาจะผ่านเข้าสู่ Fan coil unit น้ำยาจะถูกลดแรงดันลงด้วย Capilary tube หรือ Expansion valve เกลือแค่ประมาณ40-70psig.  อุณหภูมิลดลงเหลือแค่ 4-6 องศาเซลเซียล และเปลี่ยนสถานะเป็นไอด้วยการใช้พัดลมระบายความเย็นออกมา และน้ำยาในสถานะเป็นไอก็ถูกดูดกลับสู่Compreesser และเริ่มต้นวงจรน้ำยาอีกครั้งหนึ่ง
 



หลังจากได้ทราบถึงวงจรการทำงานของเครื่องปรับอากาศแล้ว เราจะมาศึกษาถึงที่มาที่ไปบ้าง

คำว่า BTU ที่ใช้กับเครื่องปรับอากาศ เป็นหน่วยความร้อน ย่อมาจาก BRITISH THERMAL UNIT ส่วนที่เรียกว่า แอร์ 1 ตัน, 2 ตัน คำว่าตันนั้น หมายถึงตันความเย็น เป็นประสิทธิภาพในการทำความเย็น ที่เรียกตันความเย็น มีที่มาดังนี้

น้ำ ทำให้เป็นนำแข็ง 1 ตัน (2000 Ib) ใน1วัน (24 ช.ม)
ค่าความร้อนแฝงการทำละลายของน้ำแข็ง 144 BTU / น้ำแข็ง 1 ปอนด์
2000 Ib x 144 BTU/Ib 1ตัน = 12000 BTU/h
24h

ส่วนใหญ่แอร์ 1ตัน ประมาณ 12000 BTU ถ้าตันครึ่งหมายถึง 18000 BTU เป็นต้น

ต่อไปจะเปรียบเทียบ ระหว่างแอร์ธรรมดา กับแอร์ เบอร์ 5
กรณีเป็นแอร์ เบอร์5 หรือค่า EER=10.6 ขึ้นไป (EER= ENERGY EFFICIENCY RATIO)
หมายความว่า ประสิทธิภาพการทำความเย็น หรือ BTU
กำลังไฟฟ้า watt
สมมุติว่าแอร์ 12000 BTU. ใช้กำลังไฟฟ้าจากคอมเพรสเซอร์ทำงาน 1000 watt จะได้ค่า EER= 12000 =12 นั่นคือได้เบอร์5 เพราะ EER เกิน 10.6
1000
แต่ถ้าแอร์ 12000 BTU.ใช้กำลังไฟฟ้าจากคอมเพรสเซอร์ทำงาน 1200 watt จะได้ค่า EER= 12000 =10 นั่นคือไม่ได้เบอร์5เพราะ EER ไม่ถึง 10.6
1200

ถ้าเปรียบเทียบกับแอร์ มาเป็นคนละ จะเห็นว่า 2 คน ทำงานเท่ากันแต่คนหนึ่งกินข้าวมากกว่า ส่วนอีกคนกินข้าวน้อย เราควรจะเลือกใช้คนแบบไหนดี

มาดูต่อเรื่อง Compressor เราจะพูดถึงแต่Com. ที่ใช้กับแอร์บ้าน เรียงลำดับตามประสิทธิภาพ

1. แบบลูกสูบ ประสิทธิภาพดีที่สุด ข้อเสีย เสียงดัง กินไฟ
2.แบบสกรอล ประสิทธิภาพ รองลงมา แต่ทนกว่า กินไฟปานกลาง มีตั้งแต่ 18000 BTU ขึ้นไป
3.แบบโรตารี่ ประสิทธิภาพ กินไฟน้อย เสียงเงียบ ราคาถูก ขนาดใหญ่สุดมีแค่ 36000 BTU

การทำงานของแอร์บ้าน จะเป็นการระบายความร้อนทางตรง หรือระบายความร้อนด้วยอากาศ คือน้ำยาแลกเปลี่ยนความร้อน กับอากาศ โดยตรง

ที่มา
http://www.airhomenet.com/index.php?lay=show&ac=article&Id=194969
http://watcharaaircon.wordpress.com
http://home.kku.ac.th/cyings/Air.pdf