District Cooling หรือระบบพลังงานรวมศูนย์ คืออะไร และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Alfa Laval plate heat exchanger) สามารถช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างไร
ต้นทุนทางด้านพลังงานนับเป็นปัจจัยที่สำคัญไม่ว่าจะเป็นทางด้านการผลิต การจัดการ การบำรุงรักษาและอื่น ๆ การลดค่าใช้จ่ายทางด้านพลังงานได้เพิ่มสูงขึ้น ส่งผลให้มีการคิดค้นนวัตกรรมและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานให้มีประโยชน์และมีประสิทธิภาพ รวมทั้งการเกิดแนวทางใหม่ ๆ ในการบริหารและจัดการทางด้านการใช้พลังงานที่ช่วยให้การใช้พลังงานนั้นก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายน้อยที่สุด
ปัจจุบันมีการใช้พลังงานปริมาณเพิ่มขึ้นในอัตราสูงขึ้นทุกปี การใช้พลังงานยังคงแปรสภาพของสะสารจากเชื้อเพลิง เช่น น้ำมัน ถ่านหินและก๊าซธรรมชาติไปเป็นความร้อนและก๊าซคาร์บอน ซึ่งมีผลทำให้โลกร้อนขึ้นและเกิดก๊าซเรือนกระจก
สำหรับประเทศไทยในปัจจุบันมีความต้องการเฉพาะพลังงานไฟฟ้าที่ประมาณ 12,000 เมกะวัตต์ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตเองก็จะประสบปัญหาที่ทำให้ไม่สามารถสร้างโรงไฟฟ้าได้ทันกับความต้องการ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตที่ทำหน้าที่ผลิตไฟฟ้าในอดีตก็ให้ความสำคัญเพียงผลิตกระแสไฟฟ้าและระบบสายส่งเท่านั้น กระบวนการผลิตไฟฟ้าจึงไม่ได้คำนึงถึงการสูญเสียความร้อน กล่าวคือ พลังงานเชื้อเพลิง 100 ส่วนจะกลายเป็นพลังงานไฟฟ้าเพียง 50 ส่วน พลังงานที่เหลือจะถูกทิ้งไป หากเราสามารถนำพลังงานเชื้อเพลิงนี้มาใช้ประโยชน์ได้มากขึ้นก็จะทำให้การใช้พลังงานเป็นไปอย่างคุ้มค่าและยังจะช่วยลดมลภาวะจากความร้อนด้วย
District Cooling คืออะไร
District Cooling คือระบบการนำความร้อนที่ทิ้งจากโรงไฟฟ้ามาใช้ในการทำน้ำเย็นแล้วใช้น้ำเย็นนี้ไปใช้ทำความเย็นให้กับระบบปรับอากาศทำให้อาคารไม่ต้องมีเครื่องทำความเย็นของตัวเองซึ่งทำให้ความต้องการไฟฟ้าลดลงเป็นอย่างมากเนื่องจากโดยทั่วไปเครื่องทำความเย็นในระบบปรับอากาศจะใช้ไฟฟ้าครึ่งหนึ่งของการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดของอาคาร
หรือในอีกความหมายหนึ่งอาจกล่าวได้ว่า District Cooling คือ การผลิตความเย็นหรือความร้อนจากโรงผลิตความร้อน/ความเย็นขนาดใหญ่แบบรวมศูนย์ แล้วจึงส่งความร้อน/ความเย็นดังกล่าวไปยังผู้ใช้หลายรายที่อยู่ในพื้นที่นั้น ๆ ผ่านทางระบบท่อหุ้มฉนวนใต้ดิน การที่ระบบความร้อน/ความเย็นส่วนกลางขนาดใหญ่มีประสิทธิภาพสูง สามารถผสมผสานการผลิตไฟฟ้า การผลิตความร้อน และการผลิตความเย็นเข้าไว้ด้วยกันอย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสำหรับการใช้งานในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของความต้องการความร้อน/ความเย็นสูง (High Heating / Cooling Density) และความต้องการความร้อน / ความเย็นมีรูปแบบที่ชัดเจนไม่มีการเปลี่ยนแปลงมาก
ระบบทำความเย็นแบบรวมศูนย์ (District Cooling) มีระบบการทำงานอย่างไร
District Cooling ที่มีแหล่งศูนย์กลางเพียงหนึ่งเดียว เหมาะสำหรับอาคารหลายหลัง ระบบทำความเย็นแบบรวมศูนย์ (District Cooling) ก่อให้เกิดความยืดหยุ่นและความสะดวกในการทำงาน ในขณะที่แต่ละอาคารสามารถใช้ความเย็นมากหรือน้อยได้ตามต้องการ โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับขนาดหรือความจุของเครื่องทำความเย็น
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานหมายความว่า เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (Alfa Laval plate heat exchanger) จะถ่ายเทความเย็นเกือบทั้งหมดไปยังด้านบนของอาคารโดยมีการสูญเสียน้อยที่สุด ดังนั้น Alfa Laval จึงใช้ “close approach” ซึ่งมีการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุดในแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน (Alfa Laval plate heat exchanger) ซึ่งทำให้สามารถแลกเปลี่ยนอุณหภูมิได้ไม่เกิน 0.5°C/<0.9°F
ทำไมต้องเป็นระบบทำความเย็นแบบรวมศูนย์ (District Cooling)
ด้วยการทำระบบทำความเย็นแบบรวมศูนย์ (District Cooling) เป็นวิธีการที่สะดวกที่สุดสำหรับการผลิตและการใช้งานเชิงพาณิชย์ ซึ่งให้ประโยชน์ทั้งด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม
- ด้านเศรษฐกิจ
ด้วยระบบการทำความเย็นที่ผลิตแบบรวมศูนย์ (District Cooling) ผู้ใช้ (end-users) จะได้รับประโยชน์จากการประหยัดพื้นที่ในสถานที่ของตน เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องทำความเย็นเป็นต้นทุนในการลงทุน และกังวลเกี่ยวกับขนาดหรือความจุของเครื่องทำความเย็น การปฎิบัติงานยังมีความยืดหยุ่นเนื่องจากแต่ละอาคารสามารถควบคุมการทำความเย็นมากหรือน้อยได้ตามต้องการ มีระบบที่เงียบ ปราศจากการสั่นสะเทือน และประหยัดต้นทุนในการจัดการกับปัญหาต่างๆ เช่น การบำรุงรักษาอุปกรณ์ เป็นต้น
- ด้านสิ่งแวดล้อม
ด้วยระบบการทำความเย็นที่ผลิตแบบรวมศูนย์ (District Cooling) จะเป็นประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการใช้ระบบทำความเย็นแบบอื่นๆ เนื่องจากชิลเลอร์ (Chiller) มีขนาดใหญ่และจำนวนมากที่ใช้สารทำความเย็นสำหรับฟรีออน จะต้องได้รับการแก้ไขและเปลี่ยนใหม่ การหยุดให้ใช้สารทำความเย็น Freon ทั่วโลกสร้างแรงจูงใจอย่างมากในการเปลี่ยนมาใช้ระบบการทำความเย็นที่ผลิตแบบรวมศูนย์ (District Cooling)เนื่องจากเจ้าของอาคารจะต้องเสียค่าใช้จ่ายสูงในการเปลี่ยนอุปกรณ์ทำความเย็นของตน ดังนั้น District Cooling จึงเหมาะสมมากสำหรับการใช้งาน เพราะจะมีการปลดปล่อยสารทำความเย็นฟรีออนน้อยลงเนื่องจากการใช้เครื่องทำความเย็นที่ใช้ฟรีออนในแต่ละอาคารลดลงนั่นเอง
District cooling system ระบบทำความเย็นแบบรวมศูนย์ มักขึ้นอยู่กับแหล่งทำความเย็นประเภทต่างๆ ด้วย อาทิเช่น
- เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึม (Absorption Chiller)
หากมีความร้อนหรือความร้อนเหลือทิ้งเช่นจากการกำจัดของเสียมีความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งสำหรับการทำความเย็นด้วยเครื่องทำความเย็นแบบดูดซึมในการใช้งานนี้สารฟรีออนที่มีผลต่อโอโซนจะถูกแทนที่ด้วยน้ำและลิเธียมโบรไมด์ซึ่งทั้งประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ในเครื่องระเหยสารทำความเย็น (น้ำ) จะดึงเอาความร้อน/พลังงานจากระบบที่เชื่อมอยู่ จึงทำให้วงจรเครื่องปรับอากาศเย็นลงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (Alfa Laval plate heat exchanger) สารทำความเย็นจะเข้าสู่ตัวดูดซับในรูปของไอความดันต่ำ ซึ่งตัวทำละลายที่เป็นของเหลว (ลิเธียมโบรไมด์) จะดูดซับไว้ ปั๊มจะเพิ่มแรงดันและส่วนผสมจะไหลต่อไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (Alfa Laval plate heat exchanger) ตัวอย่างเช่น แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน ไอความดันสูงจะถูกส่งไปยังคอนเดนเซอร์ ซึ่งความร้อนจะถูกปล่อยออกมาระหว่างการควบแน่นของสารทำความเย็น
- หอระบายน้ำเย็น (Cooling tower)
ข้อดีของการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (Alfa Laval plate heat exchanger) ร่วมกับหอทำความเย็นแบบเปิด คือ
- ต้นทุนระบบต่ำ การคำนวณต้นทุนแสดงว่าระยะเวลาคืนทุนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (Alfa Laval plate heat exchanger) นั้นสั้นมาก
- การประหยัดวัสดุในคอนเดนเซอร์ สามารถใช้วัสดุที่ไม่แพงได้
- ชิลเลอร์และหอระบายน้ำเย็น (Cooling tower) สามารถทำงานได้ในอุณหภูมิที่เหมาะสม
- สามารถลดการใช้สารเคมีบำบัดน้ำให้เหลือน้อยที่สุด
- การบำรุงรักษาคอนเดนเซอร์ (Condenser) น้อยลง
- การเก็บพลังงานความร้อน
การจัดเก็บพลังงานความร้อนช่วยอำนวยความสะดวกผ่านตัวสะสมน้ำแข็งหรือถังเก็บน้ำแข็งที่สามารถสะสมน้ำแข็งในช่วงเวลาหนึ่งและนำไปใช้ในอีกช่วงเวลาหนึ่ง มีเหตุผลหลัก 2ประการ คือ
- ในกรณีที่ความต้องการในการทำความเย็นแตกต่างกันไปในระหว่างวัน สามารถใช้เครื่องทำความเย็นขนาดเล็กลงได้ เป็นผลให้ต้นทุนเริ่มต้นของอุปกรณ์ทำความเย็นสามารถลดลงได้มาก
- สามารถซื้อพลังงานความเย็นได้ในช่วงกลางคืนหรือนอกชั่วโมงเร่งด่วน ในหลายประเทศหมายความว่าสามารถรับได้ในราคาที่ถูกกว่า
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Alfa Laval plate heat exchanger) สามารถช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างไร
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Alfa Laval plate heat exchanger) นำความร้อนจะถูกติดตั้งระหว่างคอนเดนเซอร์และแหล่งทำความเย็น เช่น เครื่องทำความเย็นหรือหอทำความเย็น โดยดึงพลังงานบางส่วนที่อาจปล่อยออกไปในอากาศกลับมา ในขณะที่นำความร้อนกลับมาใช้ใหม่สำหรับการทำน้ำร้อน ตัวอย่างเช่น ความต้องการความเย็นจะลดลงที่ด้านคอนเดนเซอร์ ดังนั้นการประหยัดจะไม่เพียงเป็นพลังงานที่กู้คืนมาในระบบทำความร้อนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลังงานที่ไม่สูญเสียไปในระบบทำความเย็นอีกด้วย
ประโยชน์ของการใช้แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนของ Alfa Laval คือ:
- น้ำเย็นแทบไม่มีการสูญเสีย 95% ของพลังงานอาจกู้คืนได้
- แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนมีประสิทธิภาพมาก ทำให้ได้อุณหภูมิใกล้เคียง (<1° C)
- ความเสี่ยงของการเกิดตะกรันจะลดลงเหลือน้อยที่สุด
- แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนมีความยืดหยุ่นและสามารถเปิดและประกอบได้ที่ไซต์งาน สามารถทำได้ง่ายเพียงแค่เพิ่มหรือถอดเพลต
- แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนประหยัดพื้นที่และกะทัดรัด ใช้พื้นที่เพียง 30% เมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเชลล์และท่อ (Shell and tube heat exchanger)
สรุป
ได้ว่า District Cooling คือ การผลิตความเย็นหรือความร้อนจากโรงผลิตความร้อน/ความเย็นขนาดใหญ่แบบรวมศูนย์ แล้วจึงส่งความร้อน/ความเย็นดังกล่าวไปยังผู้ใช้หลายรายที่อยู่ในพื้นที่นั้น ๆ ก่อให้เกิดความยืดหยุ่นและความสะดวกในการทำงาน รวมถึงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Alfa Laval plate heat exchanger) สามารถช่วยประหยัดพลังงานได้โดยการโดยดึงพลังงานบางส่วนที่อาจปล่อยออกไปในอากาศกลับมาและนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ ดังนั้นการประหยัดจะไม่เพียงเป็นพลังงานที่กู้คืนมาในระบบทำความร้อนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลังงานที่ไม่สูญเสียไปในระบบทำความเย็นอีกด้วย
หากสนใจรายละเอียดเพิ่มเติมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Alfa Laval Plate heat exchangers) สามารถศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ www.alfalaval.co.th
หรือติดต่อการสั่งซื้อสินค้าเราได้ ที่นี่ หรือ โทร 02-446-5656 หรือ 061-747-1331
