blog

ฮีทปั๊มคืออะไร? หลายคนอาจเคยได้ยินชื่อฮีทปั๊มกันมาบ้าง แต่อาจจะยังไม่รู้จักว่า ฮีทปั๊มคืออะไร อาจจะมีความเข้าใจไปว่า ฮีทปั๊ม คงจะคล้ายกับปั๊มน้ำที่เราคุ้นเคยกันและคงใช้สำหรับปั๊มน้ำที่เป็นน้ำร้อน จึงเรียกว่าฮีทปั๊ม แต่ในความเป็นจริงแล้ว ฮีทปั๊มกับปั๊มน้ำแตกต่างกันอย่างมาก มีสิ่งเดียวที่มีร่วมกันในทั้งสองสิ่งนี้คือคำว่าปั๊ม หากจะหาเหตุผลมาอธิบายว่าทำไมทั้งสองสิ่งนี้ จึงมีคำว่าปั๊มมาอยู่ในชื่ออาจจะอธิบายได้ดังนี้ โดยธรรมชาติน้ำจะไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำตามแรงดึงดูดของโลก เมื่อใดก็ตามที่เราจะเคลื่อนย้ายน้ำจากที่ต่ำขึ้นไปสู่ที่สูง เราจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ชนิดหนึ่งซึ่งเรียกว่าปั๊มน้ำ เพื่อเคลื่อนย้ายน้ำ ใน ทำนองเดียวกัน โดยธรรมชาติความร้อนจะถ่ายเทจากที่ที่มีอุณหภูมิสูงไปสู่ที่ที่มีอุณหภูมิ ต่ำ เมื่อใดก็ตามที่เราต้องการถ่ายเทความร้อนจากที่ที่มีอุณหภูมิต่ำไปสู่ที่ที่ อุณหภูมิสูงกว่า เราต้องใช้อุปกรณ์ชนิดหนึ่งซึ่งเราเรียกว่า “ฮีทปั๊ม” เพื่อเคลื่อนย้ายความร้อน การที่อุปกรณ์ทั้งสองสิ่งนี้ทำหน้าที่เคลื่อนย้ายสิ่งที่ตามธรรมชาติ เคลื่อนที่จากสูงมาสู่ต่ำให้กลับกลายเป็นเคลื่อนจากต่ำไปสู่สูง จึงมีคำว่าปั๊มเข้ามาอยู่ในชื่อ แต่หลักการทำงานของฮีทปั๊มนั้นแตกต่างจากการทำงานของปั๊มน้ำอย่างสิ้นเชิง หลักการทำงานของฮีทปั๊มนั้นจะเหมือนกับการทำงานของเครื่องปรับอากาศที่เรา คุ้นเคยกัน เพราะว่ากันตามความเป็นจริงแล้ว เครื่องปรับอากาศก็คือฮีทปั๊ม เพียงแต่เราใช้ประโยชน์จากฝั่งที่ทำความเย็นของระบบฮีทปั๊ม แต่ฮีทปั๊มโดยทั่วไปแล้วมักจะใช้ประโยชน์จากฝั่งที่ทำความร้อนของระบบ ในโอกาสหน้าจะมาอธิบายหลักการทำงานของฮีทปั๊มโดยละเอียดต่อไป

หลักการทำงานของฮีทปั๊ม ตามที่เคยกล่าวไว้แล้วว่า ฮีทปั๊ม มีหลักการทำงานเช่นเดียวกับเครื่องปรับอากาศ เพียงแต่ใช้ประโยชน์จากฝั่งที่เป้นความร้อนของระบบ ซึ่งจะขอยกตัวอย่างการทำงานของเครื่องทำน้ำร้อนระบบฮีทปั๊ม หรือชื่อที่ถูกเรียกระบบแบบนี้ก็คือ แอร์ ทู วอเตอร์ ฮีทปั๊ม (Air to Water Heat Pump) โดยเริ่มจากพัดลมจะดูดอากาศจากสภาพแวดล้อมผ่านคอยล์เย็น ซึ่งมีสารทำความเย็นเหลวอยู่ภายใน โดยสารทำความเย็นเหลวนี้จะดูดซับความร้อนจากอากาศ ในขณะที่ตัวมันระเหยกลายเป็นไอภายในคอยล์เย็น โดยสารทำความเย็นจะเปลี่ยนสถานะกลายเป็นแก๊ซและมีอุณหภูมิอุ่นขึ้น สารทำความเย็นที่มีสถานะเป็นแก๊ซจะผ่านไปยังคอมเพรสเซอร์ และจะถูกอัดให้มีความดันสูงขึ้น และในขณะเดียวกันก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นมาก สารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิสูงมากนี้ จะผ่านไปยังอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน โดยจะมีน้ำที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิของสารทำความเย็นถูกส่งเข้ามา และเนื่องจากความร้อนจะถ่ายเทจากสิ่งที่มีอุณหภูมิสูงไปสู่สิ่งที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า ความร้อนจากสารทำความเย็นจึงถ่ายเทไปสู่น้ำ น้ำที่รับความร้อนเข้ามาจึงมีอุณหภูมิสูงขึ้น สารทำความเย็นที่สูญเสียความร้อนไป จะมีอุณหภูมิต่ำลงและควบแน่น และเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว ซึ่งจะถูกส่งไปยังเอ็กแปนชั่นวาวล์ ที่จะทำหน้าที่ลดความดันของสารทำความเย็นเหลว และลดอุณหภูมิลงก่อนที่สารทำความเย็นเหลวจะถูกส่งเข้าไปในคอยล์เย็นและเริ่มต้นการทำงานในรอบต่อไป

เปรียบเทียบการใช้พลังงานเครื่องทำน้ำร้อนระบบฮีทปั๊มกับระบบฮีทเทอร์ไฟฟ้า เครื่องทำน้ำร้อนระบบฮีทเทอร์ไฟฟ้าและระบบฮีทปั๊มต่างก็ใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานหลัก อาจจะมีบางคนสงสัยว่าทำไมเครื่องทำน้ำร้อนระบบฮีทปั๊มถึงสามารถประหยัดพลังงานกว่าระบบฮีทเทอร์ไฟฟ้าได้มาก     3 ถึง 4 เท่า เพื่อให้เข้าใจเรื่องนี้จะต้องอธิบายการทำงานของทั้งสองระบบเปรียบเทียบกัน การทำงานของเครื่องทำน้ำร้อนที่ใช้ฮีทเทอร์ไฟฟ้า ระบบฮีทเทอร์ไฟฟ้าใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าฮีทเทอร์ไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนโดยตรง ถ้าสมมติว่าไม่มีการสูญเสียในระบบเลยคือมีประสิทธิภาพ 100% พลังงานไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ จะสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนแล้วถ่ายเทให้แก่น้ำ โดยน้ำจะมีความร้อนเพิ่มขึ้น 1 กิโลวัตต์ การทำงานของเครื่องทำน้ำร้อนระบบฮีทปั๊ม ระบบฮีทปั๊มพลังงานไฟฟ้าที่ใส่เข้าไปในระบบส่วนใหญ่จะใช้เพื่อเป็นพลังงานกลให้คอมเพรสเซอร์ ซึ่งใช้อัดไอของสารทำความเย็น ซึ่งสารทำความเย็นนี้จะทำหน้าที่รับพลังงานความร้อนจากอากาศแล้วถ่ายเทพลังงานความร้อนให้สู่น้ำ โดยการรับพลังงานความร้อนเข้ามาและถ่ายพลังงานความร้อนออกไปจะกระทำผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) ที่อยู่ในระบบของฮีทปั๊ม ซึ่งค่าสัมประสิทธิ์พลังงาน (ค่า COP) ของระบบลักษณะนี้จะอยู่ที่ประมาณ 3 เท่า สำหรับการทำความเย็นและประมาณ 4 เท่าสำหรับการทำความร้อน หมายความว่า ถ้าเราใส่พลังงานไฟฟ้าเข้าไป 1 กิโลวัตต์ เราจะได้ความเย็นจากระบบฮีทปั๊มประมาณ 3 กิโลวัตต์ และได้ความร้อนจากระบบฮีทปั๊มอีกประมาณ 4 กิโลวัตต์ จากตัวเลขจะเห็นได้ว่า ถ้าใช้ด้านร้อนของระบบฮีทปั๊มเพื่อทำน้ำร้อนเราจะใช้พลังงานเพียง 1 ใน…