แก้ไขความชื้นด้วยเครื่องดูดความชื้น

บทความเรื่อง “ควบคุมความชื้นด้วยเครื่องดูดความชื้น” ได้อธิบายการทำงานของฮีตเตอร์ไฟฟ้า หรือเครื่องดูดความชื้นร่วมกับคอยล์เย็นเพื่อควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของห้องปรับอากาศเพื่อใช้ในการออกแบบ บทความนี้จะอธิบายวิธีแก้ไขปัญหาความชื้นของห้องปรับอากาศด้วยการเลือกเครื่องดูดความชื้นที่เหมาะสม ขั้นตอนการคำนวณแก้ไข ข้อควรระวังและเทคนิกในการปรับแต่ง

ห้องปรับอากาศที่มีความชื้นสูงอาจมีช่วงเวลาที่เครื่องปรับอาก่าศไม่สามารถดึงความร้อนแฝงหรือความชื้นได้มากพอจึงไม่สามารถตวบคุมความชื้นได้ในช่วงเวลานั้นเนื่องจากภาระความร้อนของห้องเปลี่ยนไปตามเวลาและกิจกรรมภายในห้อง เทอร์โมมิเตอร์ควบคุมการทำงานของคอยล์เย็นเพื่อควบคุมอุณหภูมิของห้องทำให้ตอยล์เย็นดึงความร้อนแฝงได้น้อยกว่าที่จำเป็นสำหรับการควบคุมความชื้น

การแก้ไขปัญหาความชื้นในห้องปรับอากาศมีหลายวิธี วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้ฮีตเตอร์ไฟฟ้าแต่เป็นวิธีที่สิ้นเปลืองพลังงาน การติดตั้งเครื่องดูดความชื้นที่มีขนาดเหมาะสมเพื่อให้ทำงานร่วมกับเครื่องปรับอากาศเดิมจะทำให้สามารถควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ได้ตามต้องการ และประหยัดพลังงานกว่าการใช้ฮีตเตอร์ไฟฟ้ามาก

ประเภทเครื่องปรับอากาศ

เครื่องปรับอากาศระบบ DX มีการทำงานของคอนเดนซิ่งจะเป็นแบบปิด-เปิดเป็นจังหวะตามจำนวนคอมเพรสเซอร์ หรือเปลี่ยนจังหวะการทำงานของคอมเพรสเซอร์ที่มีอุปกรณ์ควบคุม(unloader) การทำความเย็นจึงเป็นจังหวะมากน้อยเป็นขั้นบันไดตามภาระความร้อนของห้อง มีประสิทธิภาพการทำงานไม่ดี และเป็นอุปสรรค์ในการควบคุมความชื้น ห้องที่มีภาระความร้อนแฝงมากต้องใช้เครื่องวัดความชื้นคุมเครื่องปรับอากาศระบบ DX และใช้ฮีตเตอร์ไฟฟ้าปรับความร้อนสัมผัสหรืออุณหภูมิของห้อง แต่ถ้าภาระความร้อนแฝงเปลี่ยนลดลงจะทำให้เครื่องฯปิด การควบคุมความชื้นไม่ต่อเนื่อง จึงไม่ควรใช้เครื่องปรับอากาศระบบ DX ที่มีการทำงานของคอนเดนซิ่งเป็นแบบเปิด-ปิด

ปัจจุบันมีเครื่องปรับอากาศซึ่งทำงานโดยใช้คอมเพรสเซอร์แบบปรับรอบได้ แต่เครื่องสำเร็จรูปที่ทำตลาดควบคุมด้วยไมโครโปรเซสเซอร์เน้นทางด้านความสุขสบายของห้อง ควบคุมเฉพาะอุณหภูมิ ความชื้นจึงเปลี่ยนแปลงตามการทำงานด้วยอุณหภูมิ ไม่สามารถใช้ฮีตเตอร์ไฟฟ้าได้ จึงต้องเป็นเครื่องปรับอากาศที่ออกแบบพิเศษสำหรับควบคุมด้วยอุปกรณ์วัดความชื้นโดยเฉพาะจึงจะใช้ฮีตเตอร์ไฟฟ้าได้

เครื่องดูดความชื้นมีแนวโน้มที่จะใช้ควบคู่กับเครื่องปรับอากาศสำเร็จรูปซึ่งทำงานโดยใช้คอมเพรสเซอร์แบบปรับรอบเพื่อควบคุมอุณหภูมิและความชื้นได้ เมื่อภาระความร้อนทั้งหมดของห้องน้อยลง เครื่องปรับอากาศจะลดรอบการทำงานเพื่อดึงความร้อนสัมผัสเพื่อรักษาอุณหภูมิ ทำให้ดึงความร้อนแฝงหรือความชื้นได้น้อยลง เครื่องดูดความชื้นจะดึงความร้อนแฝงหรือความชื้นในส่วนที่เกินจากเครื่องปรับอากาศ นอกจากนี้การทำงานของเครื่องดูดความชื้นยังให้ความร้อน ทำให้เครื่องปรับอากาศมีโอกาสจะปิดการทำงานน้อยลง

เครื่องปรับอากาศระบบน้ำเย็นใช้กับระบบปรับอากาศขนาดใหญ่ ใช้น้ำเย็นเป็นตัวกลางสำหรับรับความร้อนจากแฟนคอยล์และเครื่องเป่าเย็นพร้อมกันได้หลายๆชุด เนื่องจากน้ำเย็นเก็บความร้อนได้มาก จึงทำให้ระบบปรับอากาศมีระยะเวลาหน่วงอุณหภูมิได้ดีกว่าเครื่องปรับอากาศระบบ DXที่ ใช้อากาศโดยตรง อุปกรณ์น้ำเย็นสามารถปรับอัตราการไหลของน้ำเย็นผ่านเครื่องเป่าลมเย็นแต่ละเครื่องได้ตามภาระความร้อนของแต่ละห้องอย่างต่อเนื่อง เหมาะสำหรับใช้ควบคุมความชื้นทั้งแบบที่ใช้ฮีตเตอร์ไฟฟ้า และแบบที่ใข้เครื่องดูดความชื้น

การตรวจวัดข้อมูล

การตรวจวัดข้อมูลเป็นขั้นตอนสำคัญเพื่อศึกษาปัญหาและหาวิธีการแก้ไข ก่อนการตรวจวัดจะต้องเข้าใจระบบปรับอากาศที่ติดตั้ง ควรมีแบบสร้างจริง (As-built drawings) รายงานการทดสอบและข้อมูลการส่งมอบงาน (Test & commissioning report)ของระบบปรับอากาศ คู่มือการติดตั้ง คู่มือการใช้งานและบำรุงรักษา การตรวจวัดควรมีเครื่องมือตรวจวัดดังต่อไปนี้

- เครื่องวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์แบบมือถือซึ่งปัจจุบันสามารถอ่านจุดน้ำค้างได้ด้วย

- เครื่องวัดอุณหภูมิแบบแตะ(Contact thermometer)

- เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟาเรด

- เครื่องวัดความเร็วลมแบบใบพัดและกระโจมผ้า

- เครื่องวัดความเร็วลมแบบพีทอททิวบ์

- เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำที่วาวล์ปรับสมดุล หรือเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอูลตร้าโซนิก

- Data loggers

- เครื่องวัดรอบ

- เครื่องวัดชั่วโมงการทำงาน(hour meter)

- Digital multi-meter

- Power meter

เพื่อให้ทราบปัญหาสำหรับการวิเคราะห์ ควรตรวจวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของห้องว่าผิดไปจากค่าที่ต้องการมากน้อยเพียงใด มีความต่อเนื่องหรือเปลี่ยนแปลงอย่างไร หรือมีสาเหตุจากกิจกรรมที่เกิดขึ้นชั่วคราวหรือไม่ ควรใช้ Data loggers ช่วยบันทึกข้อมูล ซึ่งจะทำให้ได้ข้อมูลมากพอ

เพื่อให้ทราบการทำงานของคอยล์เย็นสำหรับระบบปรับอากาศที่ใช้น้ำเย็นทำได้ 2 แบบ ได้แก่การวัดด้านน้ำเย็น และการวัดด้านอากาศ

– การวัดด้านน้ำเย็นได้แก่การวัดอัตราการไหลของน้ำเย็นผ่านคอยล์เย็นด้วยความดันตกในวาวล์ปรับสมดุล หรือเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอูลตร้าโซนิก อุณหภูมิน้ำเย็นเข้าและออกของคอยล์เย็น เพื่อคำนวณการทำงานของคอยล์เย็นซึ่งเท่ากับผลคูณของอัตราการไหลของน้ำ ความจุความร้อนของน้ำ และอุณหภูมิแตกต่างของน้ำเย็นผ่านคอยล์เย็น อุณหภูมิน้ำเย็นเข้าคอยล์เย็นมีค่าคงที่ ตามการทำงานของเครื่องทำย้ำเย็น อัตราการไหลของน้ำเย็นเปลี่ยนไปตามการควบคุมของวาวล์ควบคุมเพื่อรักษาอุณหภูมิห้อง แม้ภาระความร้อนของห้องจะปลี่ยนไปได้ตามเวลาและกิจกรรมภายในห้อง จึงควรใช้ Data loggers เพื่อช่วยในการเก็บข้อมูลทั้งหมด

– การวัดด้านอากาศได้แก่ วัดอัตราการไหลของอากาศ อุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศเข้าและออกจากคอยล์เย็น คำนวณการทำงานของคอยล์เย็นได้จากผลคูณของอัตราการไหลของอากาศ และค่าแตกต่างของเอ็นทาลปีที่ได้จากอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศเข้าและออกจากคอยล์เย็น เครื่องเป่าลมเย็นที่ตั้งในห้องเป่าลมโดยตรงมีความคลาดเคลื่อนจากการวัดอัตราการไหลของอากาศมาก เครื่องเป่าลมเย็นที่ใช้ท่อลมสามารถวัดด้วยการเจาะท่อลมเพื่อใช้พีทอททิวบ์สอดเข้าไปวัดความเร็วลมเพื่อใช้คำนวณอัตราการไหล หรือใช้กระโจมคลอบหัวจ่ายแต่ละหัวเพื่อวัดอัตาการไหลของอากาศจากแต่ละหัวจ่าย เครื่องปรับอากาศจะมีอัตราการไหลของอากาศคงที่ จึงทำการวัดเพียงครั้งเดียว อุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศเข้าและออกจากคอยล์เย็นเปลี่ยนไปตามภาระความร้อนจึงควรใช้ Data loggers เพื่อช่วยในการเก็บข้อมูลทั้งหมด

สามารถลดเวลาการเก็บข้อมูลได้ถ้าสามารถประเมินได้ว่าห้องปรับอากาศจะมีภาระความร้อนน้อยสุด/มากสุดในเวลาใด โดยใช้ข้อมูลการตรวจวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของห้องจาก Data loggers หาช่วงเวลาที่มีปัญหาเรื่องความชื้นมากที่สุดและน้อยที่สุด และวัดข้อมูลอื่นๆข้างต้นในเวลานั้นๆ

ข้อมูลที่ต้องตรวจวัดนอกเหนือจากข้างต้นได้แก่ อุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศภายนอก อัตราการไหลชองอากาศภายนอกเข้าห้อง อัตราการระบายอากาศ ความเร็วรอบของมอเตอร์พัดลม ความเร็วรอบของพัดลม กระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ ซึ่งจะใช้ในการแก้ปัญหาเรื่องความชื้นของห้อง ตรวจสอบขนาดเครื่องเป่าลมเย็นเพื่อเป็นข้อมูลในการปรับแต่งการทำงาน เพื่อการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ

การใช้ข้อมูล

วิเคราะห์ข้อมูลที่บันทึกจากการตรวจวัด ถ้าบางช่วงเวลามีค่าความชื้นสัมพัทธ์อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้แสดงว่าช่วงเวลานั้นเครื่องปรับอากาศสามารถทำความเย็นได้เท่ากับภาระความร้อนของห้อง ทั้งความร้อนสัมผัสและความร้อนแฝง ที่เวลาที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำสุดควรจะเป็นเวลาที่ภาระความร้อนของสูงสุด สามารถพิจารณาแก้ปัญหาที่ความชื้นสัมพัทธ์สูงสุด แต่ถ้ามีปัญหาความชื้นสัมพัทธ์ตลอดเวลาที่บันทึกข้อมูลต้องพิจารณาแก้ปัญหาที่ความชื้นสัมพัทธ์สูงสุดและต่ำสุดเพื่อใช้เปรียบเทียบกัน

เมื่ออากาศภายนอกเติมเข้าห้องโดยผสมกับลมกลับที่เครื่องเป่าลมเย็น เขียนข้อมูลที่ตรวจวัดขณะที่มีปัญหาเรื่องความชื้นลงในไซโครเมตริกได้แก่ ข้อมูลอุณหภูมิ/ความชื้นสัมพัทธ์ของห้อง อุณหภูมิ/ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศเข้าและออกจากคอยล์เย็น และอุณหภูมิ/ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศภายนอก เชื่อมต่อเส้นจากจุดทั้งหมด ซึ่งอาจต้องปรับปรุงข้อมูลเพื่อให้ได้ลักษณะของเส้นตามรูปที่ 1.

จากไซโครเมตริกสามารถคำนวณภาระความร้อนของห้องและ SHR (อัตราส่วนความร้อนสัมผัส/ความร้อนทั้งหมด) ได้โดยใช้อัตราการไหลของอากาศที่วัดได้ และสามารถคำนวณการทำงานของคอยล์เย็นได้ในลักษณะเดียวกัน คอยล์เย็นจะทำความเย็นเท่ากับผลรวมของภาระความร้อนของห้องและภาระความร้อนของอากาศภายนอก ทั้งนี้ควรเปรียบเทียบกับการทำงานของคอยล์เย็นที่ได้จากการคำนวณด้านน้ำเพื่อตรวจสอบความถูกต้อง

คำนวณค่า by-passed factor (อัตราส่วนของค่า by-passed / อุณหภูมิแตกต่างของคอยล์เย็นตามรูป) ซึ่งเป็นคุณสมบัติประจำของคอยล์เย็นตามลักษณะการสร้าง และอัตราการไหลของอากาศผ่านคอยล์เย็น อัตราส่วนการผสมอากาศอากาศภายนอกสามารถคำนวณได้จากอัตราส่วนอุณหภูมิแตกต่างของอากาศผสมกับห้องต่ออัตราส่วนอุณหภูมิแตกต่างของอากาศภายนอกกับห้อง

รูปที่ 1. แสดงการทำงานของระบบปรับอากาศที่มีปัญหาความชื้นสัมพัทธ์สูงสุด/ต่ำสุด อากาศภายนอกเติมเข้าห้องโดยผสมกับลมกลับที่เครื่องเป่าลมเย็น

ตัวอย่างในรูปที่ 1. อุณหภูมิห้องควบคุมไว้ที่ 24 c อัตราการไหลของอากาศแห้ง 1 kg/s ภาระความร้อนของห้องที่ได้จากการตรวจวัดคำนวณได้ 7 kW ภาระความร้อนสัมผัส 6 kW สัดส่วนความร้อนสัมผัสของห้อง = 6/7 = 0.86 การทำงานของคอยล้เย็นคำนวณได้ 12 kW เท่ากับภาระความร้อนของห้องรวมภาระความร้อนของอากาศภายนอก by-passed factor 0.13 ความชื้นสัมพัทธ์ของห้อง 68.3% อัตราส่วนการผสมอากาศอากาศภายนอก 22.8%

เมื่ออากาศภายนอกเติมเข้าห้องโดยตรง ภาระความร้อนของห้องจะรวมภาระความร้อนของอากาศภายนอกไว้แล้ว การเขียนข้อมูลลงในไซโครเมตริกจะมีลักษณะตามรูปที่ 2. คอยล์เย็นทำความเย็นเท่ากับผลรวมของภาระความร้อนของห้องและภาระความร้อนของอากาศภายนอก เส้นการทำงานของคอยล์เย็นและเส้นภาระความร้อนของห้องซึ่งรวมภาระความร้อนของอากาศภายนอกจะทับกันเป็นเส้นเดียว

เพื่อการเปรียบเทียบความแตกต่างของการเติมอากาศ ให้ภาระความร้อนเฉพาะของห้องและภาระความร้อนของอากาศภายนอกเท่ากับภาระความร้อนของการทำงานของคอยล์เย็นตามรูปที่ 1. จุดสมดุลของภาระความร้อนจะมีอุณหภูมิห้องเท่ากับอุณหภูมิที่ควบคุมไว้และมีจุดน้ำค้างเท่ากับจุดน้ำค้างของอากาศเข้าคอยล์เย็นในรูปที่ 1. ซึ่งห้องจะมีความชื้นสัมพัทธ์ 73.7% สูงกว่าห้องที่เติมอากาศภายนอกผสมกับลมกลับที่เครื่องเป่าลมเย็น โดยการทำงานของคอยล์เย็นเท่ากับการทำงานของคอยล์เย็นในรูปที่ 1. จึงลากเส้นคอยล์เย็นซึ่งมี by-passed factor เท่าเดิม มีการทำงานของคอยล์เย็นเท่าเดิม และคำนวณสัดส่วนความร้อนสัมผัสได้ 0.59 จากไซโครเมตริก

รูปที่ 2.แสดงการทำงานของระบบปรับอากาศที่มีปัญหาความชื้นสัมพัทธ์สูงสุด/ต่ำสุด ของห้องปรับอากาศ เมื่อเคิมอากาศภายนอกเข้าห้องโดยตรง

การทำงานของเครื่องดูดความชื้น

เครื่องดูดความชื้นทำงานเหมือนเครื่องปรับอากาศแบบหน้าต่าง อากาศภายในห้องถูกดึงผ่านเครื่องดูดความชื้น และดึงความร้อนแฝงและความร้อนสัมผัสด้วยคอยล์เย็นทำให้อากาศนั้นมีความชื้นและอุณหภูมิลดลง แล้วใช้อากาศระบายความร้อนให้คอยล์ร้อนของเครื่องดูดความชื้น ก่อนที่จะปล่อยอากาศเข้าห้องตามรูปที่ 3. อากาศที่ออกจากเครื่องดูดความชื้นจึงมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้อง เครื่องดูดความชื้นจึงลดความชื้นในอากาศและให้ความร้อนกับอากาศไปพร้อมกัน

เนื่องจากอากาศเข้าคอยล์เย็นของเครื่องดูดความชื้นคืออุณหภูมิห้อง อุณหภูมิของคอยล์เย็นนี้จึงต่ำกว่าคอยล์เย็นของเครื่องปรับอากาศปกติเล็กน้อย อากาศเข้าคอยล์ร้อนของเครื่องดูดความชื้นคืออุณหภูมิอากาศที่ออกจากคอยล์เย็นซึ่งมีอุณหภูมิต่ำมาก อุณหภูมิของคอยล์ร้อนของเครื่องดูดความชื้นจึงต่ำกว่าอุณหภูมิของคอยล์ร้อนของเเครื่องปรับอากาศปกติมาก ทำให้สามารถออกแบบเครื่องดูดความชื้นมีประสิทธิภาพการทำงาน (COP) สูงประมาณ 5 – 7

เครื่องดูดความชื้นจะใช้ทำงานคู่ควบกับเครื่องเป่าลมเย็นเพื่อการควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของห้อง เครื่องดูดความชื้นควรเป็นเครื่องที่ควบคุมการทำงานโดยอัตโนมัติด้วยการปรับรอบการทำงานของคอมเพรสเซอร์เพื่อให้ควบคุมความร้อนแฝงส่วนเกินจากความสามารถของคอยล์เย็น ส่วนความร้อนสัมผัสที่เกิดจากเครื่องดูดความชื้นและความร้อนสัมผัสของห้องจะควบคุมโดยคอยล์เย็น

รูปที่ 3.อุปกรณ์สำหรับเครื่องดูดความชื้นแบบตั้งในห้องปรับอากาศและการทำงานบนไซโครเมตริก อากาศภายนอกเติมเข้าห้องโดยตรง

สัดส่วนความร้อนสัมผัสของเครื่องดูดความชื้น SHFda ใช้สำหรับเขียนเส้นการทำงานของเครื่องดูดความชื้นลงในไซโครเมตริก จากบทความเรื่อง “ควบคุมความชื้นด้วยเครื่องดูดความชื้น” สมการที่ 4.

SHFda = (THd+Power–SHd)/Power = COPd (1+ 1/COPd – SHFd )

เมื่อ THd คิอความเย็นที่ได้จากคอยล์เย็นของเครื่องคูดความชื้น

SHd คือความร้อนสัมผัสที่ได้จากคอยล์เย็นของเครื่องคูดความชื้น

COPd คือประสิทธิภาพของเครื่องดูดความชื้น

SHFd คือสัดส่วนของความร้อนสัมผัสและความร้อนทั้งหมดของคอยล์เย็นของเตรื่องดูดความชื้น

จากรูปที่ 3. ให้ COPd ของเครื่องดูดความชื้นเท่ากับ 6 เตรื่องดูดความชื้นออกแบบให้ทำงานที่อุณหภูมิห้องมี SHFd 0.75 : SHFda = - 6 (1 + 1/6 - 0.75) = - 2.5

คอมเพรสเซอร์แบบปรับรอบได้สามารถทำงานได้ตั้งแต่ 15 – 120 rps โคยจะมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ความเร็วรอบ 60 rps เครื่องดูดความชื้นจึงควรออกแบบที่ความเร็วรอบ 60 rps เพื่อทำงานที่ภาระความร้อนของห้องที่คำนวณไว้ เมื่อภาระความร้อนแฝงส่วนเกินน้อบลงเครื่องดูดความชื้นจะทำงานลดลงแต่ลดได้ต่ำสุด 15 rps และเมื่อภาระความร้อนแฝงส่วนเกินมากขึ้น เครื่องดูดความชื้นจะทำงานมากขึ้นแต่เพิ่มได้ไม่เกิน 120 rps

การแก้ไขความชื้นสัมพัทธ์ด้วยเครื่องดูดความชื้น

ตัวอย่างที่ 1. สำหรับห้องปรับอากาศที่เติมอากาศภายนอกผสมกับลมกลับที่เครื่องเป่าลมเย็น ใช้ข้อมูลจากการตรวจวัดในรูปที่ 1. เขียนการแก้ไขการทำงานในไซโครเมตริกตามรูปที่ 4. โดยมีขั้นตอนดังนี้

– ให้ระบบทำงานสมดุลที่สภาวะอากาศของห้องที่ต้องการ ที่อุณหภูมิ/ความชื้นสัมพัทธ์ 24 c / 50%

– จากสภาวะอากาศของห้องลากเส้นจากไปยังสภาวะอากาศภายนอกและหาสภาวะอากาศเข้าคอยล์โดยใช้อัตราส่วนการผสมอากาศอากาศภายนอก 22.8%

– จากสภาวะอากาศของห้องลากเส้นภาระความร้อนของห้อง 7 kW อัตราการไหลของอากาศ 1 kg/s สัดส่วนความร้อนสัมผัส 0.86 จะได้สภาวะอากาศที่ปล่อยอากาศเช้าห้อง

– จากสภาวะอากาศเข้าคอยล์ลากเส้นการทำงานของคอยล์เย็นใหม่ให้สภาวะอากาศออกจากคอยล์มีจุดน้ำค้างเท่ากับจุดน้ำค้างของห้อง (by-pass factor ของคอยล์เย็น 0.13)

– จากสภาวะอากาศของห้องลากเส้นการทำงานของเครื่องดูดความชื้น โดยให้ COPd ของเครื่องดูดความชื้นเท่ากับ 6 เตรื่องดูดความชื้นออกแบบให้ทำงานที่อุณหภูมิห้องมี SHFd 0.75 : SHFda = - 6 (1 + 1/6 - 0.75) = - 2.5

– โยงสภาวะอากาศออกจากคอยล์และอากาศที่ปล่อยอากาศเช้าห้องเลยไปตัดเส้นการทำงานของเครื่องดูดความชื้น

– คำนวณอัตราส่วนผสมอากาศของเครื่องดูดความชื้น = อุณหภูมิแตกต่างอากาศผสมกับอากาศออกจากคอยล์เย็นต่ออากาศออกจากเครื่องดูดความชื้นกับอากาศออกจากคอยล์เย็น = 32.5%

– อัตราการไหลของอากาศผ่านคอยล์เย็น = 1 x 0.675 = 0.675 kg/s สามารถลดอัตราการไหลของพัดลมเครื่องปรับอากาศได้

– ภาระความร้อนของคอยล์เย็นเครื่องปรับอากาศ = 11.56 kW ทำงานน้อยกว่าเมื่อไม่ใช้เครื่องดูดความชื้นเล็กน้อย

– อัตราการไหลของอากาศผ่านเครื่องดูดความชื้น = 1 x 0.325 = 0.325 kg/s ดึงน้ำได้ 1.3 kg/hr

รูปที่ 4.การแก้ไขปัญหาความชื้นของห้องที่เติมอากาศภายนอกผสมลมกลับที่เครื่องเป่าลมเย็น

ตัวอย่างที่ 2. สำหรับห้องปรับอากาศที่เติมอากาศภายนอกเข้าห้องโดยตรง ใช้ข้อมูลจากการตรวจวัดในรูปที่ 2.

เขียนการแก้ไขการทำงานในไซโครเมตริกตามรูปที่ 5. ต้องหาภาระความร้อนของห้องก่อนแล้วจึงแก้ไขในลักษณะเดียวกับตัวอย่างที่ 1. โดยมีขั้นตอนดังนี้

– ให้ระบบทำงานสมดุลที่สภาวะอากาศของห้องที่ต้องการ ที่อุณหภูมิ/ความชื้นสัมพัทธ์ 24 c / 50%

– คำนวณการผสมอากาศจากอัตราการระบายอากาศต่ออัตราการไหลจากการตรวจวัด หรือการใช้สมมุติฐานให้ห้องมีอัตราการรั่วไหลของอากาศประมาณ 0.2 เท่าชองปริมาตรห้องต่อชั่วโมงซึ่งอาจมีความผิดพลาดมากกว่าการตรวจวัด

– ใช้ไซโครเมตริกหาสภาวะอากาศเข้าคอยล์และสภาวะอากาศของห้อง โดยลากเส้นจากสภาวะอากาศภายนอกตัดแนวเส้นจุดน้ำค้างของห้องและเส้นอุณหภูมิห้อง จุดตัดจะเป็นสภาวะอากาศเข้าคอยล์เย็นและสภาวะอากาศของห้องตามลำดับ คำนวณอัตราส่วนการผสมอากาศอากาศภายนอกตรวจสอบและเปลี่ยนแนวเส้นจากอากาศภายนอกจนกว่าจะได้เท่ากับอัตราการผสมอากาศอากาศภายนอกที่คำนวณจากการตรวจวัด

– จากสภาวะอากาศเข้าคอยล์ลากเส้นการทำงานของคอยล์เย็นใหม่ให้(by-pass factor ของคอยล์เย็น 0.13) และมีการทำงานของคอยล์เย็นเท่าเดิม จะได้สภาวะอากาศออกจากคอยล์ออกจากคอยล์

– โยงจุดสภาวะอากาศออกจากคอยล์เย็นและสภาวะอากาศของห้องใหม่

– คำนวณภาระความร้อนของห้อง และสัดส่วนความร้อนสัมผัสของห้อง

– คำนวณแก้ปัญหาเหมือนตัวอย่างที่ 1. ซึ่งจะได้ผลลัพท์เหมือนกันถ้านำลมภายนอกเข้าเท่ากัน และปรับลดอัตราการไหลของอากาศผ่านเครื่องเป่าลมเย็นเท่ากับตัวอย่างที่ 1.

รูปที่ 5. การแก้ไขปัญหาความชื้นของห้องที่เติมอากาศภายนอกผสมลมกลับที่เครื่องเป่าลมเย็น

ตัวอย่างที่ 3. ถ้าข้อมูลจากการตรวจวัดเขียนลงในไซโครเมตริกได้ตามรูปที่ 6. ภาระความร้อนทั้งหมดของห้อง 12.56 kW สัดส่วนความร้อนสัมผัส 0.744 คอยล์เย็นมี by-pass factor 0.13 อัตราการไหลของอากาศ 1 kgs ทำความเย็นได้ 22 kW สภาวะอากาศของห้องที่อุณหภูมิ/ความชื้นสัมพัทธ์ 24 c / 60% สภาวะอากาศของอากาศภายนอกที่อุณหภูมิ/ความชื้นสัมพัทธ์ 37.7 c / 52.8% อัตราการผสมอากาศภายนอก 22.8% กรณีนี้เกิดขึ้นขณะที่ภาระความร้อนของห้องสูงสุด คอยล์เย็นทำความเย็นได้มากกว่าภาระความร้อนของห้องแต่ดึงความชื้นได้ไม่หมด ทำให้ความชื้นสัมพัทธ์สูงกว่าค่าที่ยอมรับได้ และอุณหภูมิคอยล์เย็น (ADP) 13.1 c

รูปที่ 6.แสดงการทำงานของระบบปรับอากาศที่มีปัญหาความชื้นสัมพัทธ์ต่ำสุดจากการตรวจวัดแต่ยังสูงกว่าค่าที่ต้องการ เป็นระบบที่อากาศภายนอกเติมเข้าห้องโดยผสมกับลมกลับที่เครื่องเป่าลมเย็น

การคำนวณแก้ไขปัญหาความชื้นใช้วิธีคำนวณในไซโครเมตริกตามรูปที่ 7. ซึ่งต้องปรับค่าเพื่อให้ได้ผลที่ยอมรับได้โดยมีขั้นตอนต่อไปนี้

– ให้ระบบทำงานสมดุลที่สภาวะอากาศของห้องที่ต้องการ ที่อุณหภูมิ/ความชื้นสัมพัทธ์ 24 c / 50%

– จากสภาวะอากาศของห้องลากเส้นภาระความร้อนของห้อง ให้สัดส่วนความร้อนสัมผัส 0.744

– เพื่มอัตราการไหลของอากาศเพื่อให้จุดปล่อยอากาศเข้าห้องมีอุณหภูมิสูงขึ้น จากการทดลองใช้ 1.7 kg/s ได้ความเย็นเท่ากับภาระความร้อนของห้อง 12.56 kW จะได้สภาวะอากาศที่ปล่อยอากาศเช้าห้อง

– จากสภาวะอากาศของห้องลากเส้นจากไปยังสภาวะอากาศภายนอกและหาสภาวะอากาศเข้าคอยล์โดยใช้อัตราส่วนการผสมอากาศอากาศภายนอก = 1 x 0.228 x 100 / 1.7 = 13.4%

– จากสภาวะอากาศเข้าคอยล์ลากเส้นการทำงานของคอยล์เย็นใหม่ ให้อุณหภูมิตอยล์ (by-pass factor 0.13) เท่าเดิม ได้สภาวะอากาศออกจากคอยล์เย็น

– จากสภาวะอากาศของห้องลากเส้นการทำงานของเครื่องดูดความชื้น โดยให้ COPd ของเครื่องดูดความชื้นเท่ากับ 6 เตรื่องดูดความชื้นออกแบบให้ทำงานที่อุณหภูมิห้องมี SHFd 0.75 : SHFda = - 6 (1 + 1/6 - 0.75) = - 2.5

– โยงสภาวะอากาศออกจากคอยล์และอากาศที่ปล่อยอากาศเช้าห้องเลยไปตัดเส้นการทำงานของเครื่องดูดความชื้น

– คำนวณอัตราส่วนผสมอากาศของเครื่องดูดความชื้น = อุณหภูมิแตกต่างอากาศผสมกับอากาศออกจากคอยล์เย็นต่ออากาศออกจากเครื่องดูดความชื้นกับอากาศออกจากคอยล์เย็น = 19.7%

– อัตราการไหลของอากาศผ่านคอยล์เย็น = 1.7 x (1 - 0.197) = 1.365 kg/s 9hvเหิ่มอัตราการไหลของพัดลมของเครื่องปรับอากาศ

– ภาระความร้อนของคอยล์เย็นเครื่องปรับอากาศ = 17.15 kW ทำงานน้อยกว่าเมื่อไม่ใช้เครื่องดูดความชื้น

– อัตราการไหลของอากาศผ่านเครื่องดูดความชื้น = 1.7 x 0.197 = 0.335 kg/s ดึงน้ำได้ 6.38 kg/hr

จากการคำนวณแก้ไขต้องตรวจสอบความเร็วลมผ่านคอยล์เย็นเพื่อไม่ให้มีเสียงดังและมีละอองน้ำกลั่นตัวหลุดจากคอยล์เย็น ถ้ามากกว่า 2.54 m/s (500 ft/min.) จะต้องลดอัตราการไหลของอากาศที่สมมุติลงมา และทำการคำนวณใหม่ซึ่งผลคือจะต้องใช้เครื่องดูดความชื้นที่ใหญ่ขึ้น พัดลมจะต้องเพิ่มรอบกาหมุนด้อวยการเปลี่ยนมู่เล่และตรวจสอบขนาดของมอเตอร์ด้วย Fan Law

รูปที่ 7.การแก้ไขปัญหาความชื้นของห้องที่เติมอากาศภายนอกผสมลมกลับที่เครื่องเป่าลมเย็นตามรูปที่ 6.

การทดสอบและการปรับแต่ง

เนื่องจากภาระความร้อนของห้องเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาและกิจกรรมในห้องปรับอากาศ การตรวจวัดอาจมีความคลาดเคลื่อนเนื่องจากเวลาที่ใช้ในการตรวจวัด จำนวนข้อมูลที่ตรวจวัด ความแม่นยำของเครื่องมือตรวจวัด การบันทึก และการคำนวณแก้ปัญหาด้วยไซโครเมตริก ขนาดเครื่องดูดความชื้นมีโอกาสผิดพลาดได้ การใช้เครื่องดูดความชื้นแบบปรับรอบการทำงานของคอมเพรสเซอร์อัตโนมัติจะช่วยขจัดความคลาดเคลื่อนทั้งหลายและสามารถปรับการทำงานตามการเปลี่ยนแปลงของภาระความร้อนของห้องได้อัตโนมัติ

ปรับลดอัตราการไหลของอากาศตามตัวอย่างที่ 1. หรือการเพิ่มอัตราการไหลของอากาศซึ่งต้องเพิ่มความเร็วรอบของพัดลมและอาจต้องเปลี่ยนมอเตอร์ตามตัวอย่างที่ 3. ต้องปรับลดหรือเพิ่มอัตราการไหลของน้ำเย็นเข้าคอยล์เย็นให้เหมาะสม การทดสอบการทำงานของเครื่องดูดความชื้นควรทดสอบร่วมกับเครื่องปรับอากาศไม่น้อยกว่า 1 วัน เพื่อให้ทราบผลการควบคุมอุณหภูมิและความขื้นสัมพัทธ์ โดยบันทึกข้อมูลด้วย Data loggersเพื่อให้ทราบความสม่ำเสมอของการควบคุมตามสภาพการใช้งานจริง

ตรวจวัดค่าการปรับเปลี่ยนและการทำงานของเครื่องเช่นเดียวกับที่ตรวจวัดครั้งแรกเพื่อเป็นข้อมูลสำหรับการทดสอบและยำรุงรักษาระบบในภายหลัง

บทส่งท้าย

ปัญหาความชื้นเกิดจากการที่คอยล์เย็นไม่สามารถดึงความร้อนแฝงของห้องได้พอ ถึงแม้คอยล์เย็นจะสามารถทำความเย็นได้มากกว่าภาระความร้อนทั้งหมดของห้อง แต่เมื่อควบคุมจากเทอร์โมสตัทเพื่อดึงความร้อนสัมผัสหรือปรับอุณหภูมิเท่านั้นจึงมีบางช่วงเวลาที่ไม่สามารถดึงความร้อนแฝงหรือความชื้นได้พอ การแก้ไขจึงต้องมีอุปกรณ์อื่นเพื่อใช้ดึงความร้อนแฝงส่วนที่เกินจากการทำงานของคอยล์เย็น

หลักการของการใช้ฮีตเตอร์ไฟฟ้าคือการเพิ่มความเย็นจากคอยล์เย็นเพื่อเน้นในการดึงความร้อนแฝงทำให้อุณหภูมิห้องต่ำกว่าอุณหภูมิที่ต้องการควบคุม แล้วจึงใช้ฮีตเตอร็ไฟฟ้าให้ความร้อนสัมผัสเพื่อปรับอุณหภูมิห้อง ทำให้คอยล์เย็นทำงานมากขึ้นทั้งดึงความร้อนทั้งหมดของห้องและความร้อนสัมผัสจากฮีตเตอร์ไฟฟ้า ทำให้สิ้นเปลืองพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นและฮีตเตอร์ไฟฟ้า

เครื่องคูดความชื้นดึงความร้อนแฝงหรือความชื้นจากห้องส่วนที่เหลือจากการทำงานของคอยล์เย็นเและคายความร้อนแส้มผัสในปริมาณที่น้อยเนื่องจากการทำงานมีประสิทธิภาพสูงมาก คอยล์เย็นจึงทำความเย็นเพื่อดึงความร้อนสัมผัสของห้องทั้งหมด ความร้อนแฝงของห้องส่วนหนึ่ง และความร้อนสัมผัสจากเครื่องดูดความชื้นอีกเพียงเล็กน้อยเพื่อควบคุมอุณหภูมิทำให้ประหยัดพลังงานมากกว่าการใช้ฮีตเตอร์ไฟฟ้ามาก

การเลือกขนาดเครื่องดูดความชื้นสามารถคำนวณได้จากการตรวจวัดข้อมูลการทำงานของเครื่องปรับอากาศ สภาวะแวดล้อมและอิ่นๆ การคำนวณต้องใช้ไซโครเมตริกตามตัวอย่าง การใช้เครื่องดูดความชื้นติดตั้งในห้องปรับอากาศทำงานโดยอิสระเป็นการติดตั้งที่ง่ายที่สุด การเติมอากาศภายนอกควรเติมผสมกับลมกลับที่เครื่องปรับอากาศจะทำให้คำนวณการแก้ไขได้ง่ายมีขั้นตอนน้อยกว่าการเติมอากาศภายนอกเข้าห้องโดยตรง ซึ่งมีขั้นตอนการคำนวณมากทำให้มีความคลาดเคลื่อนมาก

เครื่องดูดความชื้นที่เหมาะสมคือแบบที่ปรับรอบการทำงานของคอมเพรสเซอร์ได้อัตโนมัติ ไม่มีผลจากการคำนวณคลาดเคลื่อน สามารถปรับการทำงานตามการเปลี่ยนแปลงของภาระความร้อนของห้องได้ สามารถควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ของห้องได้อย่างสม่ำเสมอ ต่อเนื่องและประหนัดพลังงาน

ห้องที่มีสัดส่วนความร้อนสัมผัสต่ำหรือมีภาระความร้อนแฝงสูงตามตัวอย่างที่ 3. ต้องเพิ่มอัตราการไหลของอากาศเพื่อให้อุณหภูมิคอยล์เย็นสูงกว่าอุณหภูมิน้ำเย็นไม่น้อยกว่า 5-7 c และเพื่อให้เครื่องดูดความชื้นมีขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพ อุณหภูมิน้ำเย็นที่จ่ายให้คอยล์เย็นต้องมีอุณหภูมิต่ำพอ มีอุณหภูมิคงที่ และมีอัตราการไหลเพียงพอเพื่อเพราะมีผลต่อการทำงานของระบบควบคุมความชื้นมาก

ข้อจำกัดของการใช้เครื่องดูดความชื้นแก้ไขปัญหาความชื้น คือเมื่อห้องมีสัดส่วนความร้อนสัมผัสต่ำ แต่ไม่สามารถเพิ่มอัตราการไหลของอากาศได้เนื่องจากพื้นที่ของคอยล์เย็นที่ใช้ในเครื่องเป่าลมเย็น ขนาดท่อลม ข้อจำกัดของพัดลม และ/หรือไม่สามารถรักษาอุณหภูมิน้ำเย็นได้ต่ำพอ ทำให้คอยล์เย็นดึงความร้อนแฝงหรือความชื้นลดสง

การควบคุมความชื้นยังมีอีกหลายวิธี ผู้เขียนจะทยอยนำเสนอเพื่อให้เจ้าของกิจการ วิศวกรผู้ออกแบบพิจารณาใช้งานตามความเหมาะสม