การศึกษาฮีตพัมป์ในการทำน้ำร้อนโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์และสารเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนสถานะ

Abstract

งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาฮีตพัมป์ในการทำน้ำร้อน โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์และสารเก็บความร้อนแบบ เปลี่ยนวัฏภาคโดยวิธีการจำลองการทำงานในสภาวะเงื่อนไขสม่ำเสมอ และการทดลองโดยใช้อุปกรณ์ซึ่งประกอบไปด้วย คอมเพรสเซอร์ เครื่องควบแน่น เครื่องระเหย ถังสะสมความร้อน (บรรจุกรดพาล์มมิติกในท่อเหล็ก และท่อถูกบรรจุในถังอีกทีหนึ่ง) ตัวเก็บรังสีแบบแผ่นราบ ลิ้นการขยาย ทั้งนี้ระบบดังกล่าวจะนำตัวเก็บรังสีแบบแผ่นราบต่ออนุกรมกับถังสะสมความร้อน และต่ออนุกรมฮีตพัมป์อีกทีหนึ่ง โดยแบ่งการศึกษาเป็น 2 ระบบ คือ ระบบที่ไม่มีการสะสมความร้อน และระบบมีการสะสมความร้อน ในการศึกษาวิจัยได้ออกแบบและสร้างชุดทดลอง โดยใช้ชุดทำน้ำร้อนด้วยไฟฟ้าแทนตัวเก็บรังสีแบบแผ่นราบ โดยพิจารณาขนาดของอุปกรณ์ทั้งหมดต่อ 0.5 ตารางเมตร ของตัวเก็บรังสีแบบแผ่นราบ การศึกษาฮีตพัมป์แบบไม่มีการสะสมความร้อนในสภาวะเงื่อนไขสม่ำเสมอ จะกำหนดอัตราการไหลโดยมวลของน้ำที่ไหลผ่านเครื่องระเหยคงที่ที่ 25.2 ลิตรต่อชั่วโมง และกำหนดความเร็วรอบคอมเพรสเซอร์คงที่ อุณหภูมิของน้ำที่ไหลเข้าเครื่องระเหยจะถูกปรับทีละระดับ ทั้งหมด 8 ระดับ โดยให้อุณหภูมิอยู่ในช่วง 30-65 องศาเซลเซียส ผลการทดลองสรุปได้ว่าสามารถทำน้ำร้อนที่เครื่องควบแน่นมีอุณหภูมิอยู่ในช่วง 70.4-84.1 องศาเซลเซียส ที่อัตราการไหลโดยมวลคงที่ที่ 18 ลิตร ต่อชั่วโมง และพบว่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการทำงานของฮีตพัมป์จะมีค่าอยู่ในช่วง 3.6-4.8 และจากผลการจำลองการทำงาน ในสภาวะเงื่อนไขสม่ำเสมอ พบว่าน้ำร้อนที่เครื่องควบแน่นมีอุณหภูมิอยู่ในช่วง 72.47-91.17 องศาเซลเซียส ที่ระดับนัยสำคัญเชิงสถิติที่สัมประสิทธิ์การตัดสินใจ 0.89 โดยเปรียบผลกับการทดลอง และสัมประสิทธิ์สมรรถนะการทำงานของฮีตพัมป์มีค่า อยู่ในช่วง 3.64-4.96 ที่ระดับนัยสำคัญเชิงสถิติที่สัมประสิทธิ์การตัดสินใจ 0.66 โดยเปรียบเทียบกับผลการทดลอง และจากผลการทดลองพบว่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการทำงานของฮีตพัมป์ไม่มีความสัมพันธ์กับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของน้ำที่ไหลเข้าเครื่องระเหยและสารทำความเย็นที่ไหลเข้าเครื่องระเหย ที่ระดับนัยสำคัญเชิงสถิติที่สัมประสิทธิ์การตัดสินใจ 0.276 สำหรับการศึกษาฮีตพัมป์แบบมีการสะสมความร้อนในสภาวะเงื่อนไขไม่สม่ำเสมอ พารามิเตอร์ต่าง ๆ เหมือนกับการศึกษาฮีตพัมป์แบบไม่มีการสะสมความร้อนในสภาวะเงื่อนไขสม่ำเสมอ ยกเว้นอุณหภูมิของน้ำที่ไหลเข้าถังสะสมความร้อน จะถูกกำหนดตามเวลาที่กำหนดขึ้น โดยพิจารณาอุณหภูมิเฉลี่ยของน้ำในถังสะสมความร้อน จากผลการทดลองสรุปได้ว่า สามารถทำน้ำร้อนที่เครื่องควบแน่นมีอุณหภูมิในช่วง 67.3-97.3 องศาเซลเซียส และพบว่าสมรรถนะการทำงานของฮีตพัมป์มีค่าอยู่ในช่วง 3.4-5.7 และพบว่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการทำงานของฮีตพัมป์ไม่มีความสัมพันธ์กับความแตกต่างระหว่าง อุณหภูมิของน้ำที่ไหลเข้าเครื่องระเหยและสารทำความเย็นที่ไหลเข้าเครื่องระเหย ที่ระดับนัยสำคัญเชิงสถิติที่สัมประสิทธิ์การตัดสินใจ 0.23 ซึ่งสอดคล้องกับการศึกษาฮีตพัมป์แบบไม่มีการสะสมความร้อนในสภาวะเงื่อนไขสม่ำเสมอ และเมื่อพิจารณา อุณหภูมิของน้ำที่ไหลเข้าและไหลออกจากถังสะสมความร้อนพบว่าไม่มีความสัมพันธ์กัน ที่ระดับนัยสำคัญเชิงสถิติที่สัมประสิทธิ์การตัดสินใจ 0.29