ฮีตปั๊ม: ขั้นตอนการทำโครงการ

ก่อนที่จะเริ่มขั้นตอนการทำโครงการฮีตปั๊มจะต้องทราบข้อมูลเกี่ยวกับฮีตปั๊มซึ่งมีหลักการทำงานหลายแบบ แบบที่ใช้ง่ายและมากที่สุดคือแบบเชิงกลซึ่งใช้คอมเพรสเซอร์ส่งสารทำความเย็นเช่นเดียวกับเครื่องปรับอากาศ อุณหภูมิสูงสุดที่ทำได้ประมาณ 75oc ขึ้นกับชนิดของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพการทำงานขี้นกับอุฌหภูมิที่นำความร้อนไปใช้และอุณหภูมิแหล่งความร้อนที่ดึงมาใช้ ทำให้ได้ตวามเย็นเป็นผลพลอยได้โดยไม่จำกัดอุณหภูมิถ้าไม่มีผลกระทบกับการทำงานของเครื่อง

ประเภทของฮีตปั๊ม

- ฮีตปั๊มทำน้ำร้อนจากอากาศ (Air to water heat pump) ใช้อากาศเป็นแหล่งความร้อน เพื่อใช้ทำน้ำร้อน

- ฮีตปั๊มทำน้ำร้อนจากน้ำ (Water to water heat pump) ใช้น้ำวงจรหนึ่งเป็นแหล่งความร้อน เพื่อใช้ทำน้ำร้อนให้อีกวงจรหนึ่ง

- ฮีตปั๊มทำอากาศร้อนจากอากาศ (Air to air heat pump) ใช้อากาศวงจรหนึ่งเป็นแหล่งความร้อน เพื่อใช้ทำอากาศร้อนให้อีกวงจรหนึ่ง

การใช้ฮีตปั๊ม มี 2 ลักษณะ

- ฮีตปั๊มทำงานตามภาระความร้อน (ปรับการทำงานของฮีตปั๊มตามภาระ) ฮีตป็มต้องสร้างพิเศษให้สามารถปรับการทำงานได้อัตโนมัติ

ข้อดี ข้อเสีย

ได้ความร้อนตามความต้องการ ใช้เครื่องใหญ่สำหรับความต้องการสูงสุดจึงลงทุนสูง

ค่าความต้องการไฟฟ้าสูง

ระบบควบคุมซับซ้อนขึ้น

- ใช้ฮีตปั๊มสะสมความร้อน (Heat Storage)

ข้อดี ข้อเสีย

ใช้เครื่องเล็กทำความร้อนเก็บสำหรับใช้ตลอดวัน ใช้อุปกรณ์เก็บความร้อน(ถังเก็บน้ำร้อน)ขนาดใหญ่

ค่าความต้องการไฟฟ้าน้อยกว่าราคาเครื่องต่ำกว่า มีความร้อนสูญเสียมากขึ้น(จากถังเก็บความร้อน)

ระบบควบคุมไม่ซับซ้อน

สมการคำนวณการทำงาน

COP ฮีตปั๊ม = COP cooling + 1

ขนาดของฮีตปั๊ม = Heat required / จำนวนฮีตปั๊ม

ค่าพลังงานของฮีตปั๊ม = Heat required / COP ฮีตปั๊ม x ค่าไฟฟ้า

ความเย็นจากฮีตปั๊ม = Heat required / COPฮีตปั๊ม x COP cooling

ค่าพลังงานความเย็นที่ได้ = ความเย็นฮีตปั๊ม / COP เครื่องเย็นที่ใช้ x ค่าไฟฟ้า

ขั้นตอนการทำโครงการ

1. ทำความเข้าใจกระบวนการทำงานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับความร้อน

2. รวบรวมข้อมูล

3. วางแนวทางการใช้ฮีตปั๊มที่ไม่มีผลกระทบต่อการใช้

4. วิเคราะห์แนวทางที่ให้ผลตอบแทนที่ดีที่สุด

5. วางแผนการทำงาน ระยะเวลา เงินทุน และอื่นๆ

6. ตรวจวัดค่าการใช้พลังงานก่อนทำโครงการ

7. ติดตั้งและทดสอบการทำงาน

8. Measurement and verification.

ขั้นตอนที่ 1. ทำความเข้าใจกระบวนการทำงานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับความร้อน

ต้องเข้าใจกระบวนการทำงานที่เกี่ยวกับ ความร้อนที่ใช้ในแต่ละกระบวนการใช้อะไรเป็นตัวกลาง อุณหภูมิเท่าไร ช่วงเวลาที่ใช้ และอื่นๆ แหล่งความร้อนหรืองานที่ต้องระบายความร้อน ตัวกลาง อุณหภูมิ ช่วงเวลาที่ใช้ และอื่นๆ เพื่อหาความเป็นไปได้ในการใช้ฮีตปั๊มเพื่อทำความร้อนให้กระบวนการที่ใช้อยู่และในขณะเดียวถ้าสามารถใช้ด้านความเย็นของฮีตปั๊มได้ด้วยก็จะเป็นผลดีกับโครงการมากที่สุด

หมายเหตุ : ระบบปรับอากาศใช้เป็นแหล่งความร้อนและต้องการใช้ความร้อนได้

ขั้นตอนที่ 2. รวบรวมข้อมูล

เมื่อเข้าใจการทำงานชองกระบวนการต่างๆแล้ว จะต้องรวบรวมข้อมูลขั้นต้น ซึ่งอาจได้จากการสอบถาม ข้อมูลที่ได้จากการบันทึกหรือการประเมินของผู้ปฏิบัติงาน บัญชีจัดซื้อ และอื่นๆ

ข้อมูลการใช้ความร้อนได้แก่ ตัวกลาง อุณหภูมิ ช่วงเวลาที่ใช้ ปริมาณที่ใช้ และอื่นๆ

ข้อมูลแหล่งความร้อนหรือระบายความร้อนได้แก่ ตัวกลาง อุณหภูมิ ช่วงเวลาที่ใช้ ปริมาณที่ใช้ และอื่นๆ

ขั้นตอนที่ 3. วางแนวทางการใช้ฮีตปั๊มที่ไม่มีผลกระทบต่อการใช้

แนวทางการใช้ฮีตปั๊มในแต่ละโครงการมีได้หลายวิธี นอกจากจะใช้ทดแทนความร้อนโดยตรงแล้ว เมื่อโครงการใช้อุณหภูมิสูงกว่าขอบเขตความสามารถของฮีตปั๊ม(75oc) สามารถใช้ฮีตปั๊มเพื่ออุ่น(preheat)ซึ่งเป็นการลดการใช้เชื้อเพลิงหลักลง การใช้ด้านความเย็นก็เช่นเดียวกัน

การใช้ฮีตปั๊มให้ความร้อนเมื่อใช้ร่วมกันกับระบบอึ่นจะต้องให้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเพราะการทำงานของระบบหนึ่งอาจรบกวนการทำงานของอีกระบบหนึ่งได้

ระบบจะต้องมีความมั่นคง สามารถปรับการทำงานได้ตามต้องการหรือเป็นระบบสะสมความร้อน สามารถใช้ระบบความร้อนเดิมได้ถ้าฮีตปั๊มมีปัญหา และอาจต้องระบายความร้อนหรือความเย็นทิ้งเมื่อความต้องการของโครงการเปลี่ยนแปลง

ขั้นตอนที่ 4. วิเคราะห์แนวทางที่ให้ผลตอบแทนที่ดีที่สุด

คำนวณระยะเวลาคืนทุนจากข้อมูลขั้นต้นของแนวทางการใช้ฮีตปั๊มทุกๆความเป็นไปได้ แนวทางที่นำมาวิเคราะห์จะต้องไม่มีผลกระทบต่อการใช้

เพื่อให้ระยะเวลาคืนทุนเร็วที่สุด โครงการฮีตปั๊มใช้ความร้อนและความเย็นได้พร้อมกันและมีความต่อเนื่อง ออกแบบให้ฮีตปั๊มมีขนาดเล็กที่สุดเพื่อให้เงินลงทุนน้อยที่สุด ข้อมูลสำหรับการวิเคราะห์ขั้นต้นมีดังนี้

- ราคาโครงการฮีตปั๊มสำหรับการประเมินโครงการใช้ 25,000 บาท/กิโลวัตต์ความร้อน

- อายุของฮีตปั๊ม15 ปี

- ควรเตรียมการติดตั้งให้สามารถติดตั้งฮีตปั๊มเพิ่มสำหรับ redundant หรือ stand-by ภายหลัง

- ต้องการวงจรแลกเปลี่ยนความร้อนหรือไม่ อุณหภูมิเท่าใด เพื่อความทนทานของฮีตปั๊ม

- กำหนดอุณหภูมิคอยล์เย็น

- กำหนดอุณหภูมิคอยล์ร้อน

- ใช้โปรแกรม CoolPack ประเมินค่า COP

ขั้นตอนที่ 5. วางแผนการทำงาน ระยะเวลา เงินทุน และอื่นๆ

หลังจากที่เลือกโครงการที่ดีที่สุดแล้ว จึงวางแผนการทำงานซึงหมายถึงระยะเวลาการทำงานไม่ให้กระทบการทำงานหรือกระทบการทำงานให้น้อยที่สุด เป็นค่าใช้จ่ายทั้งหมดเท่าไร จะใช้เงินลงทุนจากที่ใด เพื่อการขออนุมัติโครงการจากผู้บริหาร จัดหาผู้รับเหมาเพื่อตรวจวัด ติดตั้งและทดสอบการทำงาน

ขั้นตอนที่ 6. ตรวจวัดค่าการใช้พลังงานก่อนทำโครงการ

ก่อนการติดตั้งจะต้องตรวจวัดการใช้พลังงานที่คาดว่าจะทำโครงการเพื่อใช้ยืนยันข้อมูลขั้นต้นที่ใช้วิเคราะห์โครงการและเพื่อใช้เปรียบเทียบผลการทำโครงการว่าถูกต้องตามการวิเคราะห์หรือไม่

ขั้นตอนที่ 7. ติดตั้งและทดสอบการทำงาน

ควบคุม ประสานงานเพื่อให้การติดตั้งมีคุณภาพ ควบคุมการทำงานได้สะดวก บำรุงรักษาง่าย เสร็จสิ้นตามระยะเวลา โดยที่งบประมาณอยู่ในการควบคุม อุปกรณ์ต่างๆทำงานได้ถูกต้อง ทดสอบการทำงานได้ตามข้อกำหนดของเครื่อง

การทดสอบทั่วไปคือการตรวจวัดการทำงานของฮีตปั๊มว่าทำความร้อนได้ตามความต้องการหรือไม่ ทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่เกิดปัญหาหรือไม่

ขั้นตอนที่ 8. Measurement and verification.

เป็นการตรวจวัดการทำงานตามสภาพการใช้งานจริง เพื่อครวจการประหยัดพลังงานว่าเป็นไปตามการวิเคราะห์หรือไม่ การวัดความร้อนจากฮีตปั๊มใช้วิธีการวัดตามชนิดตัวกลาง ทั้งอากาศและน้ำ ซึ่งการวัดด้านน้ำให้ความสะดวกและแม่นยำกว่า กรณีที่ต้องการความเชื่อมั่นตามเงื่อนไข เพื่อรับรองผลทดสอบการขอทุนและอื่นๆ ควรใช้ Third party ทำการทดสอบ

ส่งท้าย

การทำงานของฮีตปั๊มมีหลักเกณฑ์ตายตัวซึ่งมีข้อดีคือให้ความร้อนมากกว่าไฟฟ้าที่ใช้ และให้ความเย็นเป็นผลพลอยได้ จึงต้องศึกษาความเป็นไปได้ที่จะใช้ในกระบวนการต่างๆ ทั้งด้านความร้อนและความเย็น ศึกษาต้นทุนและผลตอบแทนจากการใช้ ระยะเวลาคุ้มทุนน้อยกว่า3ปีนั้นดีมากสาหรับการทำโครงการเพราะอายุของฮีตปั๊มมากกว่า15จึงเป็นระยะเวลาที่ได้กำไรอีกนาน อย่างไรก็ดีการลงทุนนั้นมีตัวประกอบอื่นๆที่ไม่สามารถจะคาดได้ถึงเข้ามาเกี่ยวข้อง อย่างน้อยการศึกษาทางด้านวิชาการก็ช่วยลดความเสี่ยงไปได้ส่วนหนึ่ง