หน่วยงานร่วมดำเนินการ: 

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน นครราชสีมา

 

 1. บทนำ

ตู้เย็นน้ำมันก๊าดใช้ระบบทำความเย็นแบบดูดซึม (Absorption Refrigeration System) ซึ่งอาศัยพลังงานความร้อนในการขับเครื่องทำความเย็นให้ทำงาน โดยระบบทำความเย็นแบบดูดซึมมีส่วนประกอบที่สำคัญคือ เครื่องกำเนิดไอ (generator) เครื่องควบแน่น (condenser) เครื่องระเหย (evaporator) ส่วนสารทำความเย็นคือแอมโมเนีย (NH3) โดยใช้น้ำเป็นสารดูดซึม (absorbent) ในระบบ บางทีเรียกว่าระบบแอมโมเนีย-น้ำ (ammonia-water) โดยสารทั้งสองชนิดจะต้องได้รับการผสมกันเป็นสารละลายแอมโมเนียในสัดส่วนที่เหมาะสม

การทำงานมีข้อดีคือ ทำงานได้เงียบและไม่มีความสั่นสะเทือน (vibration) เกิดขึ้น ขนาดที่ใช้มีตั้งแต่ขนาดเล็กที่ใช้เป็นตู้เย็นในบ้าน จนถึงที่ใช้กับระบบปรับอากาศขนาดใหญ่ถึง 1,000 ตัน พลังงานที่ใช้มีราคาถูกจึงประหยัดกว่า 

2. หลักการทำงานของตู้เย็นน้ำมันก๊าด

หลักการทำความเย็นมี 5 ขั้นตอนหลักๆ โดยสรุปดังนี้ (ดูรายละเอียดตามแผนภาพรูปที่ 1)

1. เริ่มต้นจากสารละลายแอมโมเนียเข้มข้น โดยการให้ความร้อนที่เครื่องกำเนิดไอด้วยตะเกียงน้ำมันก๊าด จะทำให้แอมโมเนียเดือดกลายเป็นไอและแยกตัวออกจากน้ำ ไอแอมโมเนียที่ได้จะถูกส่งต่อไปตามท่อลำเลียง (tube A) ซึ่งจะถูกทำให้เย็นตัวลงและควบแน่นเป็นแอมโมเนียเหลวในเครื่องควบแน่น ที่มีการระบายความร้อนด้วยอากาศ (air cooled)

2. แอมโมเนียเหลวที่ได้นี้จะถูกส่งไปตามท่อผ่านระบบเช็ควาล์ว (check valve) เพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับ หลังจากนั้นจะส่งต่อไปยังส่วนกักเก็บแอมโมเนียเหลว (liquid receiver) เมื่อแอมโมเนียเหลวมีมวลมากพอก็จะถูกส่งไปเข้าเครื่องระเหยที่อยู่ภายในตู้เย็น

3. ที่เครื่องระเหยนี้ แอมโมเนียเหลวจะได้รับการถ่ายเทความร้อนจากน้ำที่ไหลมาจากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งติดตั้ง ณ พื้นที่ที่ต้องการทำความเย็น (refrigeration area) ในที่นี้คือพื้นที่ภายในตู้เย็นนั่นเอง และเมื่อแอมโมเนียเหลวได้รับการถ่ายเทความร้อนเข้ามา จะทำให้แอมโมเนียเหลวเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไออีกครั้ง ซึ่งขั้นตอนนี้จะทำให้อุณหภูมิภายในตู้เย็นเริ่มลดลง

4. ไอแอมโมเนียจะไหลผ่านท่อลำเลียง (tube B) ไปยังระบบดูดซึม ซึ่งภายในจะมีวาล์วความดันและน้ำซึ่งเป็นสารดูดซึมแอมโมเนีย ในขั้นตอนนี้ไอแอมโมเนียจะรวมตัวกับน้ำ จนเกิดการดูดซึมแอมโมเนียกลายเป็นสารละลายแอมโมเนียอีกครั้ง

5. สารละลายแอมโมเนีย จะถูกส่งผ่านท่อลำเลียง (tube C) กลับไปรับความร้อนจากตะเกียงน้ำมันก๊าดในเครื่องกำเนิดไอในขั้นตอนที่ 1 อีกครั้ง  โดยการทำงานของระบบทำความเย็นภายในตู้เย็นแอมโมเนียแบบตะเกียงน้ำมันก๊าด จะเป็นระบบหมุนเวียนอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ 

 

รูปที่ 1: แผนภาพแสดงขั้นตอนการทำงานของตู้เย็นแอมโมเนียแบบตะเกียงน้ำมันก๊าด

 

3. ตู้เย็นน้ำมันก๊าดพระราชทานฯ ก่อนทำการซ่อมแซม

 

 

รูปที่ 2: ภาพแสดงสภาพตู้เย็นที่มีหลายส่วนแตกเสียหาย มีรอยรั่ว และสนิมเกาะอยู่เป็นจำนวนมาก

 

4. การดำเนินการตรวจสอบตู้เย็นน้ำมันก๊าดก่อนทำการซ่อมแซมและทดสอบการใช้งานอีครั้ง

รูปที่ 3: ภาพแสดงการตรวจสอบหารอยรั่ว และติดตั้งเครื่องมือและระบบวัดต่าง ๆ ในส่วนต่าง ๆ ให้กับตู้เย็นฯ เพื่อซ่อมแซมและทดสอบการทำงานต่อไป

 

หลังจากนั้น จึงได้ทำการทดสอบระบบทำความเย็นด้วยแหล่งจ่ายพลังงานความร้อนใน 3 รูปแบบ ดังนี้

1. ใช้พลังงานความร้อนจาก ฮีตเตอร์ไฟฟ้า
2. ใช้พลังงานความร้อนจาก ก๊าซหุงต้ม
3. ใช้พลังงานความร้อนจาก ตะเกียงน้ำมันก๊าด

ฮีตเตอร์ไฟฟ้า                            ก๊าซหุงต้ม                      ตะเกียงน้ำมันก๊าด

ทีมงานฯ ประสบความสำเร็จในการทำอุณหภูมิตู้เย็นได้ต่ำสุดโดยเฉลี่ยที่ -6 องศาเซลเซียส โดยการให้ความร้อนด้วยตะเกียงน้ำมันก๊าด และที่สำคัญด้วยการออกแบบระบบเก็บและระบายความร้อนที่เหมาะสม ตู้เย็นฯ สามารถทำความเย็นได้ภายในเวลาเพียงแค่ประมาณ 40 นาที ด้วยตะเกียงน้ำมันก๊าด และยังสามารถรักษาความเย็นด้วยการเผาแบบต่อเนื่องได้นานกว่า 12 ชั่วโมง 

 

5. ตู้เย็นน้ำมันก๊าดพระราชทานฯ หลังทำการซ่อมแซมแล้วเสร็จ

 

รูปที่ 4: ภาพแสดงตู้เย็นฯ หลังซ่อมแซม ปรับสภาพและทำสีใหม่ จนสามารถนำมาใช้ได้อีกครั้ง

 

6. สรุปผลการดำเนินงานและประโยชน์ในอนาคต

เทคโนโลยีการทำความเย็นแบบดูดซึมในตู้เย็นแอมโมเนียแบบตะเกียงน้ำมันก๊าดไม่ใช่เทคโนโลยีที่ค้นพบใหม่แต่เป็นเทคโนโลยีที่มีใช้กันมานานแล้วไม่ต่ำกว่า 60 ปี ซึ่งในปัจจุบันอาจจะไม่เป็นที่รู้จักและมีใช้อยู่ในวงจำกัด แต่อย่างไรก็ตาม การสร้างและพัฒนาตู้เย็นฯ ด้วยเทคโนโลยีดังกล่าวฯ ยังคงเป็นประโยชน์กับประชาชนในพื้นที่ชนบท หรือพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้าใช้และห่างไกลจากเทคโนโลยี (เช่น พื้นที่บนภูเขาสูง ในทะเล หรือแม่น้ำ ที่ที่ประชาชนอาศัยอยู่บนเรือ) ให้สามารถเก็บรักษาหรือถนอมอาหาร ผลผลิตทางการเกษตร และของสดประเภทต่าง ๆ เช่น เนื้อสัตว์ และนม ฯลฯ ในสภาพอากาศร้อน รวมไปถึงใช้เพื่อเก็บวัคซีนหรือยาบางประเภทสำหรับทีมแพทย์ชนบท ที่จำเป็นต้องเก็บไว้ในอุณหภูมิที่เหมาะสมเพื่อไม่ให้เกิดการเน่าเสียหรือเสื่อมคุณภาพ เป็นต้น