Blog Full

ในการเลือกใช้ compressor เราไม่สามารถดูชิ้นส่วนที่ประกอบมาเป็น compressor ได้เลยว่า ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นนั้นเป็นอย่างไร ตรงความต้องการและมีคุณภาพอย่างที่เราต้องการหรือไม่ จนกว่าเราจะได้ทดลองใช้งานก่อน ดังนั้นเราจะมีวิธีการเลือกใช้ compressor อย่างไร ถึงจะตรงความต้องการเรามากที่สุด ทั้งคุณสมบัติและคุณลักษณะการใช้งาน

บทความนี้จะทวบทวน และแนะนำวิธีการดูคุุณสมบัติของ compressor แบบลูกสูบ สำหรบตู้เย็น และตู้แช่ ด้วย Technical data sheet เพื่อใช้อ้างอิงในการออกแบบ หรือใช้เทียบรุ่น compressor

หลักการทำงานของ compressor แบบลูกสูบ (Reciprocation Type)
คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบจะทำงานในลักษณะการเปลี่ยนการทำงานของเพลาข้อเหวี่ยงในลักษณะ การหมุนเป็นการทำงานของลูกสูบในลักษณะการเคลื่อนที่ขึ้นลง โดยส่งกำลังงานผ่านทางก้านสูบ การทำงานเมื่อลูกสูบเคลือนที่จากศูนย์ตายบน (TDC*) ลงสู่ศูนย์ตายล่างจะเกิดจังหวะการดูดสารทำความเย็นเข้ากระบอกสูบ ทำนองเดียวกันเมื่อลูกสูบเคลื่อนจาก BDC** สู่ TDC จะเกิดจังหวะอัดสารทำความเย็นออกจากคอมเพรสเซอร์

TDC*   ศูนย์ตายบน (TDC = Top Dead Center) คือ ตำแหน่งลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นสูงสุดและไม่สามารถจะเคลื่อนที่ต่อไปได้อีก
BDC** ศูนย์ตายล่าง (BDC = Bottom Dead Center) คือ ตำแหน่งที่ลูกสูบเคลื่อนที่ต่ำสุดและไม่สามารถเคลื่อนที่ต่อไปได้อีก

เมื่อเราทราบหลักการทำงานแล้วเราจะมาดูกันว่าสิ่งที่เราต้องรู้ เมื่อเราจะเลือกใช้ compressor และสื่งที่โรงงานผลิตมี Technical data sheet มีอะไรบ้าง โดยจะแบ่งกลุ่มเป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ คือ 1. คุณลักษณะทั่วไป 2. ข้อมูละทางกล 3. ข้อมูลทางไฟฟ้า 4. ประสิทธิภาพการทำความเย็น

1. คุณสมบัติทั่วไป
คือข้อมูลพื้นฐานที่จะแสดงบน ฉลากที่ติดอยู่ข้าง compressor และจะระบุใน Technical data sheet ด้วย โดยจะบอกว่า compressor มีคุณลักษณะอย่างไร เช่น Model, ชนิดสารทำความเย็น, ค่าแรงด้นไฟฟ้า (Volt), และค่าความถี่ (Hz), น้ำหนัก

– Application: คือชนิดของการใช้งาน LBP, MBP หรือ HBP ซึ่งจะเป็นตัวกำหนด Evaporator range

– Evaporator range: จะบอกถึงช่วงอุณหภูมิใช้งาน ว่า compressor ลูกนั้นๆ เหมาะที่จะใช้งานในช่วงอุณภูมิช่วงไหน

– Starting torque: ชนิดของแรงบิดที่เคื่องเริ่มทำงาน โดยจะมีระบุอยู่แค่ 2 ขนิด คือ
1. High starting torque (HST) ซึ่งประเภทนี้จะเหมาะกับ Expansion valve หรือ Capillary tube
2. Low starting torque (LST) ซึ่งประเภทนี้จะเหมาะกับ Capillary tube

– Winding temperature: อุณหภูมิสูงสุดที่ขดลวดจะต้านทานได้ เมื่อทำงานต่อเนื่อง สำหรับการประเมินอุณหภูมิ ขอแนะนำวัดค่าความต้านทานขดลวดประกอบ

2. ข้อมูลทางกล
คือข้อมูลที่จะบอกชนิดขององค์ประกอบค่างๆเชิงกายภาพ

– Displacement: คือปริมาตรความจุของกระบอกสูบ มีหน่วย cc ซึ่งบางรุ่นอาจจะบอกค่า Bore และ ค่า Stock กระบอกสูบที่มีขนาดใหญ่กว่าย่อมมี แนวโน้มที่จะให้พลังงานได้มากกว่า

– Lubricant Oil: คือชนิดและปริมานของน้ำมันหล่อลืนในระบบ ซึ่งผู้ผลิตจะเลือกชนิดของน้ำมันหล่อลื่นให้เหมาะสมกับหารใช้งานในแต่ละ Application ของ compressor
เช่น ESTER ISO22 เหมาะสำหรับ น้ำยาทำความเย็น HFC-134a มีค่า Pour -50℃ ก็จะใช้ได้กับตู้แช่ที่ อุณหภูมิของ evaporator ไม่เย็นกว่า -50℃ เพราะอาจจะมีผลให้มีน้ำมันหล่อลื่นเปลี่ยนสถานะและเกิดการอุดตันในระบบ

– Expansion device: คือชนิดของอุปกรณ์สำหรับลดความดันที่เหมาะสมกับ compressor นั้น เช่นใช้ได้กับ Capillary tube หรือ Expansion valve อาจจะใช้ได้ทั้ง 2 ชนิด ขึ้นอยู่กับผู้ออกแบบระบบเลือกใช้ โดยจะติดตั้งอยู่ระหว่างแผงคอยล์ร้อน และแผงคอยล์เย็น ทำหน้าที่ลดความดันของน้ำยาที่ออกจากแผงคอยล์ร้อนเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต่ำ ก่อนฉีดเข้าแผงคอยล์เย็น

– ขนาดท่อและวัสดุ: คือขนาดของท่อ (OD***) ในแต่ละจุดต่างๆ เช่น ท่อ Suction, ท่อ Discharges และใช้วัสดุใด เพื่อผู้ใช้จะได้เตรียมท่อและอุปกรณ์เชื่อมข้อต่อ

OD*** Outside Diameter คือ เส้นผ่านสูนย์กลางภายนอกของท่อ ซึ่งเป็นการวัดขนาดความโตนอกของท่อ

3. ข้อมูลทางไฟฟ้า
คือข้อมูลที่จะบอกถึงค่าสัมประสิทธิ์  อุปกรณ์ และองค์ประกอบต่างๆ เชิงไฟฟ้า
– LRA (Lock rotor amperage): กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่มอเตอร์จะหยุดการทำงาน เพื่อป้องกันความปลอดภัยและป้องกันการเสียหายของ compressor เนื่องจากมีกระแสไฟฟ้าสูงเกินสภาวะปกติ โดยปกติจะเป็น 6-7 เท่าของ Full load amperage
– FLA (Full load amperage): คือค่ากระแสไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดขณะที่ compressor ทำงาน ซึ่งโดยทั่วๆ ไปจะนิยมเป็นค่าที่ใช้วัดเมื่อเติมน้ำยาทำความเย็น
– Motor type: คือรูปแบบของวงจรอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งจะมีดังนี้
RSIR – Resistive Start – Inductive Run วงจรนี้จะไม่ใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้า (Capacitor run)
CSIR – Capacitive Start – Inductive Run ใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้าสตาร์ท (Capacitor start)
RSCR (PTCSCR) – Resistive Start – Capacitive Run ใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้า (Capacitor run)
CSR (CSCR) – Capacitive Start & Run ใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้าทั้งคู่
– Start winding resistant: ค่าความต้านทานของขดลวด Start มีหน่วยเป็น โอม์ม (Ohm)
– Run winding resistant:  ค่าความต้านทานของขดลวด Run  มีหน่วยเป็น โอม์ม (Ohm)
ซึ่งโดยปกติแล้ว ขดลวด Run จะมีจะมีความต้านทานน้อยกว่า ขดลวด Start เสมอ

– Start capacitor: ขดลวดชุดสตาร์ทจะต่ออนุกรมกับ Capacitor ทำให้กระแสไหลเข้าในขดลวดสตาร์ทถึงจุดสูงสุดก่อนขดลวดชุดรัน จึงทำให้กระแสในขดลวดสตาร์ทนำหน้าขดลวดชุดรันซึ่งนำหน้ามากกว่าแบบสปิทเฟสมอเตอร์ Capacitor motor จึงมีแรงบิดขณะสตาร์ทสูงมาก สำหรับมอเตอร์ชนิดทีมี Start Capacitor หลังจากสตาร์ทแล้ว จนมอเตอร์หมุนด้วยความเร็วรอบถึง 75 % ของความเร็วสูงสุดสวิตช์แรงเหวี่ยงหนีจากศูนย์กลาง Capacitor จะถูกตัดจากวงจร
– Run capacitor: ทำให้ Power factor ดีขึ้น run capacitor จะต่ออยู่ในวงจรตลอดและเนื่องจากขดลวดชุดรันใช้งานตลอดเวลา การออกแบบจึงต้องให้กระแสผ่านขดลวดน้อยกว่า แบบ Capacitor start โดยการลดค่าของ Capacitor ลง ดังนั้นแรงบิดจึงลดลงกว่าแบบ Capacitor start
– Starting relay: ทำหน้าที่ตัดไฟฟ้าซึ่งเข้าเลี้ยงขดลวดสตาร์ตออกจากวงจรเมื่อมอเตอร์หมุนออกตัวได้แล้ว ซึ่งรีเลย์ที่พบใช้ในงานเครื่องทำความเย็น
ตามปกติขดลวดสตาร์ตของมอเตอร์ควรจะมีไฟเลี้ยงในจังหวะสตาร์ตเพียงช่วงสั้น ๆ เพราะถ้าปล่อยให้กระแสไฟฟ้าผ่านเข้าเลี้ยงขดลดสตาร์ตนานเกินไป ขดลวดร้อนจัด ซึ่งจะทำให้มอเตอร์เสียหายได้ ดังนั้น Relay ที่ใช้ต้องให้ได้ขนาดพอดีกับมอเตอร์
– Overload: หลักการทำงานจะอาศัยหลักของโลหะ 2 ชนิด ที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวไม่เท่ากันมาติดกัน ในขณะที่ motor compressor ทำงานเป็นปกติ หน้าสัมผัสของโอเวอร์โหลด จะมีไฟเข้าเลี้ยงขดลวดของ motor compressor ตลอดเวลา และถ้ามอเตอร์คอมเพรสเซอร์กินกระแสมากเกินไปจะ
เกิดความร้อน โลหะทั้งสองชนิดจะขยายตัวไม่เท่ากันและจะเกิดการงอตัว ทำให้หน้าสัมผัสจากออกกัน เพื่อตัดวงจรไฟที่เข้าเลี้ยงขดลวด motor compressor เพื่อป้องกันไม่ให้ขดลวดของ motor compressor ไหม้ และเมื่ออุณหภูมิของ motor compressor ลดลง โลหะทั้งสองชนิดจะเกิดการหดตัวดึงให้หน้าสัมผัสของ Overload ต่อกันอีกครั้งหนึ่ง ทำให้มีไฟเข้าเลี้ยงขดลวดของมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ใหม่ แต่ถ้ายังไม่มีการแก้ไข และความร้อนสูงอยู่ Overload จะตัด-ต่อวงจรอยู่ตลอดเวลา

4. ประสิทธิภาพการทำความเย็น
คือ ค่าสัมประสิทธิ์ที่จะบอกค่าความสามารถในการทำความเย็นของ compressor ลูกนั้นๆ โดยในเชิงพาริชย์ เราอาจจะได้ยินค่าที่ระบุเป็นแรงม้า ซึ่งจะเรียกได้ว่าเป็นตัววัดขนาดของ compressor แต่ในความเป็นจริงนั้นไม่ว่าการออกแบบหรือการเปรียบเทียบขนาด compressor นั้น ควรจะต้องใช้ ค่า Cooling capacity เป็นตัวกำหนดและเปรียบเทียบค่าประสิทธิภาพการทำความเย็น

ค่าแรงม้า
จากตรางจะเห็นได้ว่า ค่าแรงม้าในแต่ละตำแหน่ง เมื่อแปลงเป็นค่าวัตต์ จะมีค่าที่ถูกแบ่งเป็นช่วงๆ ซึ่งบางช่วงอาจะมี range ค่อนข้างกว้าง ดังนั้นถ้าเราจะเอาค่าแรงม้ามาเป็นตัวตัวกำหนดหรืออ้างอิงในการออกแบบ หรือเอามาเปรียบเทียบขนาดของ compressor อาจจะทำให้เกิดความผิดพลาดในการออกแบบ ประสิทธิภาพการทำความเย็นอาจจะมากหรือน้อยเกินไป

Cooling capacity
คือค่าประสิทธิภาพการทำความเย็นของ compressor โดยจะมีหน่วยของ Cooling capacity ที่ใช้เปรียบเทียบจะมีอยู่ 3 หน่วย คือ Watt , Btu/h, kcalซึ่งในแต่ละหน่วยจะสามารถแปลงได้
ตามตารางนี้ โดยค่ามาตราฐานที่เราจะใช้บ่อยๆ จะอ้างอิงอยู่ 2 มาตราฐานคือ ASHRAE และ EN12900 โดยในแต่ละ Application ของ compressor จะถูกกำหนดอุณหภูมิใน condition ต่างๆ ไว้ แล้ววัดค่าประสิทธิภาพการทำความเย็น ซึ่งจะทำให้เราสามารถเปรียบเทียบ compressor ที่อยู่บนมาตราฐานเดียวกัน

Performance curve
คือค่าประสิทธิภาพการทำความเย็นของ compressor โดยจะมี หน่วยของ cooling capacity ที่นิยมใช้เปรียบเทียบจะมีอยู่ 3 หน่วย เช่นกัน และค่ามาตราฐานที่เราจะใช้บ่อยๆ จะอ้างอิงอยู่ 2 มาตราฐาน คือ ASHRAE และ EN12900
โดยตารางนี้จะบอกค่าประสิทธิภาพการทำความเย็นในแต่ละช่วง อุณภูมิ ของ evaporator และจะมีข้อกำหนดอุณหภูมิของ condenser ใน condition ต่างๆ ไว้ แล้ววัดค่าประสิทธิภาพการทำความเย็นในแต่ละช่วงไว้ ซึ่งค่านี้จะทำให้เราสามารถกำหนดขนาดของ compressor ได้แม่นยำที่สุดตามจุดประสงค์การออกแบบตู้เย็นตู้แช่ เช่น เวลาออกแบบจะต้องกำหนดอุณภูมิใช้งานของตู้แช่ อุณหภูมิ Ambient และ อุณหภูมิของ condenser จากนั้นเรามาดูปริมาตรของตู้แช่และคำนวน cooling capacity ที่ต้องการ แล้วนำมาเทียบกับตราง Performance curve ของ compressor ในแต่ละ model และเมื่อได้ค่า cooling capacity ตามที่ต้องการเรา ก็จะได้ ขนาดของ compressor ที่เหมาะสมที่สุดกับตู้แช่นั้นๆ

บทความนี้อาจจะไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับคนที่เคยศึกษามาแล้ว
ถือว่าเป็นการทบททวนการอ่านค่า และที่มาของค่าสัมประสิทธิ์
ต่างๆทีระบุใน Technical data sheet เพื่อใช้ในการอ้างอิงการ
ตัดสินใจเลือก compressor หรือ เปรียบเทียบ compressor ครับ