คอยล์เย็นและการเลือกใช้

คอยล์เย็นเป็นหนึ่งในอุปกรณ์หลักของระบบทำความเย็นที่มีความสำคัญมาก  การออกแบบคอยล์เย็นให้เหมาะสมจึงมีความสำคัญต่อระบบทำความเย็น นอกจากช่วยรักษาสภาพสินค้าให้คงเดิมเป็นระยะเวลานาน  ยังให้ประสิทธิภาพในการประหยัดพลังงานได้อีกด้วย

1. การถ่ายเทความร้อน (Heat Transfer)

หลักการออกแบบและคำนวณคอยล์เย็นมีหลักการสำคัญ 2 ประการคือ การถ่ายเทความร้อน (Heat Transfer) โดยการนำ (Conduction) และการพา (Convection)

1.1. การถ่ายเทความร้อน (ความเย็น) โดยการนำ (Conduction) 

เป็นการนำความเย็นจากท่อทองแดงที่เป็นแหล่งกำเนิดความเย็นไปสู่ฟินคอยล์

 

1.2. การถ่ายเทความร้อน (ความเย็น) โดยการพา (Convection)

เป็นการพาความเย็นจากฟินคอยล์สู่ห้องโดยอาศัยอากาศเป็นตัวพา

คอยล์เย็นอาศัยหลักการพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อนทั้งสองแบบ แต่การออกแบบคอยล์เย็นยังมีส่วนสำคัญอีกส่วนหนึ่งของการออกแบบ  นั่นคือ การคำนวณหาพื้นที่การแลกเปลี่ยนความร้อน

SA =[2/Sfin/1000] x [Sh x Sd – π/4 x[dT² + n x dh²]] x r + π x dT/1000
and
Total Surface Area = SA x Ifin x [N° Tubes High + N° of Tubes Deep]

 

หลายคนได้กล่าวว่า  คอยล์เย็นเป็นอุปกรณ์ที่ไม่สำคัญมากทำให้เย็นได้ก็เพียงพอแล้ว  ซึ่งเป็นความคิดเห็นที่ไม่ถูกต้อง เพราะในความเป็นจริงแล้ว คอยล์เย็นจำเป็นต้องอาศัยหลักการออกแบบและคำนวณให้ถูกต้องเหมาะสมตามหลักวิศวกรรมที่ดี   ในอุตสาหกรรมมีคอยล์เย็นหลายยี่ห้อให้เลือกใช้งาน แต่ละยี่ห้อสามารถทำงานให้อากาศภายในห้องเย็นนั้นเย็นได้ แต่สิ่งที่ซ่อนเร้นอยู่และกำลังเป็นภัยคุกคามต่อผู้ใช้งานอยู่นั้นเป็นสิ่งที่ต้องพิจารณา  ไม่ว่าจะเป็นค่าพลังงานไฟฟ้าที่ต้องจ่าย ความคงทน ความปลอดภัยในการใช้งาน เพราะเมื่อคอยล์เย็นเกิดปัญหา ย่อมส่งผลเสียต่อสินค้าภายในห้อง และสินค้าที่เก็บส่วนใหญ่มักมีราคาสูงกว่าส่วนต่างราคาของคอยล์เย็นที่เพิ่มขึ้น

 

2. มาตรฐานของคอยล์เย็น (Eurovent Certified)
การตัดสินใจเลือกใช้งานของอุปกรณ์  สิ่งแรกที่ควรพิจารณาคือ อุปกรณ์นั้นได้รับการรับรองมาตรฐานหรือไม่?  เพราะมาตรฐานเป็นเครื่องกลั่นกรองและการันตีคุณภาพของสินค้านั้นๆ รวมทั้งประโยชน์ที่ผู้ใช้จะได้รับสูงสุด  สำหรับคอยล์เย็นที่เป็นอุปกรณ์หลักในระบบทำความเย็นทั้งในงานอุตสาหกรรมและในเชิงพาณิชย์ ควรที่จะมีมาตรฐานรองรับ  มีสถาบันให้การรับรองและเป็นที่น่าเชื่อถือในยุโรป คือ EUROVENT CERTIFIED  ซึ่งให้การรับรองค่าการทำความเย็นที่ระบุในแคตตาล็อคว่าได้ตามจริง  เพื่อให้ผู้บริโภคเกิดความมั่นใจในการเลือกซื้อสินค้านั้นๆ โดยสามารถทำการตรวจสอบยี่ห้อที่ได้การรับรองได้ที่ http://www.eurovent-certification.com   สินค้าที่ได้การรับรองจากทางสถาบันฯ  จะได้รับตราที่เป็นเครื่องหมายที่แสดงถึงความมั่นใจในการเลือกใช้สินค้านั้นๆ

 

3. การออกแบบภายในท่อ
เนื่องจากแหล่งกำเนิดความเย็นของคอยล์เย็นเกิดขึ้นภายในท่อสารทำความเย็น  โดยการระเหยของสารทำความเย็นที่ความดันต่ำ ท่อดังกล่าวจึงเกิดความเย็น ดังนั้น  ท่อสารทำความเย็นจึงมีส่วนสำคัญเป็นอย่างมากในการถ่ายเทความร้อน (เย็น)

ณ  ปัจจุบันมีการปรับปรุงออกแบบท่อสารทำความเย็นในคอยล์เย็นให้ภายในท่อเกิดการไหลแบบปั่นป่วน (Turbulent)  ทำให้สารทำความเย็นสามารถแลกเปลี่ยนความร้อน (เย็น) กับท่อฯ ได้ดีขึ้น มีผลทำให้ประสิทธิภาพของคอยล์เย็นดีขึ้น  

โดยท่อที่ดีควรมีความหนาเพื่อเสริมความแข็งแรงของคอยล์ไม่ให้รั่วหรือแตกร้าวง่าย  เมื่อเข้าสู่กระบวนการผลิตคอยล์เย็นในส่วนการขยายตัว (Expansion) ของท่อทนต่อแรงดันและแรงบิดตัวได้ดีในการใช้งาน

 

4. การออกแบบฟินคอยล์
ฟินคอยล์มีส่วนสำคัญเป็นอย่างมากในการถ่ายเทความร้อน (เย็น)  โดยการพาความร้อน (เย็น) เข้าสู่ห้อง

การออกแบบฟินคอยล์ที่เหมาะสมต้องทำให้อากาศที่ไหลผ่านฟินคอยล์เป็นแบบปั่นป่วน (Turbulent) การไหลแบบปั่นป่วนนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการพาความร้อน (เย็น) ได้ดี  แต่ถ้าปั่นป่วนมากไปจะเกิดความดันตก (Pressure Drop) ซึ่งเป็นความสูญเสียที่จะต้องเพิ่มขนาดของพัดลมให้มีกำลังสูงขึ้น เพื่อสร้างความดันสูงเอาชนะความดันตกในคอยล์

ดังนั้น  การพิจารณาการออกแบบลายของฟินคอยล์ที่สามารถเกิดการแลกเปลี่ยนความร้อน (เย็น) ได้ดี  และเกิดความดันตก (Pressure Drop) น้อย จึงเป็นหัวข้อสำคัญในการออกแบบ การใช้โปรแกรม Finite Element Method (FEM) มาช่วยวิเคราะห์ก็เป็นอีกวิธีหนึ่งที่นิยมใช้กันครับ

“การขึ้นลายฟินคอยล์นั้น  วัสดุที่ใช้ทำฟินคอยล์จำเป็นต้องมีความหนาระดับหนึ่ง  เพื่อไม่เกิดความเสียหายจากการกดขึ้นลายดังกล่าว จึงเป็นสาเหตุที่ว่า  คอยล์เย็นบางยี่ห้อมีความหนาเป็นพิเศษ มีลายที่สามารถแลกเปลี่ยนความร้อน (เย็น) ได้ดี  แต่ใช้พื้นผิวฟินคอยล์น้อยกว่า ซึ่งการนำข้อมูลเฉพาะบางอย่างของคอยล์เย็น เช่น พื้นที่ผิวของคอยล์เย็น  ปริมาณส่งลม จำนวนพัดลม และอื่นๆ ของยี่ห้อหนึ่งมาเทียบเคียงอีกยี่ห้อหนึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ถูกต้องนัก  เพราะสิ่งเหล่านั้นเป็นเพียงองค์ประกอบในการทำให้คอยล์เย็น  มีความสามารถในการทำความเย็นได้ ทั้งนี้ควรพิจารณาค่าทำความเย็นของคอยล์ที่เกิดขึ้น  เพราะคอยล์เย็นแต่ละยี่ห้อจะอยู่บนพื้นฐานการออกแบบลายฟินคอยล์ รูปแบบการจัดเรียงท่อ รูปแบบของท่อ  ปริมาณลม ความเร็วลม และอื่นๆ ที่แตกต่างกัน”

 

5. การออกแบบการละลายน้ำแข็งด้วยไฟฟ้า
ในห้องเย็นที่อุณหภูมิห้องต่ำศูนย์องศาเซลเซียส  หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะเกิดน้ำแข็งขึ้นที่คอยล์เย็น  ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำความเย็นลดลง น้ำแข็งจึงเป็นอุปสรรคและเป็นสิ่งไม่พึงประสงค์สำหรับห้องเย็น  เมื่อไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ จึงจำเป็นต้องหาทางจัดการกับน้ำแข็งที่เกิดขึ้นด้วยการละลาย

การละลายน้ำแข็งมีด้วยกันหลายวิธี  เช่น การละลายด้วยฮีตเตอร์ไฟฟ้า แก๊สร้อน  แก๊สเย็น น้ำร้อน และอื่นๆ ซึ่งส่วนใหญ่ห้องเย็นที่มีขนาดเล็กถึงปานกลางมักใช้ฮีตเตอร์ไฟฟ้าช่วยละลายน้ำแข็ง  ฮีตเตอร์ในคอยล์เย็นจะละลายน้ำแข็งได้ดีก็ต่อเมื่อมีการนำความร้อนจากแท่งฮีตเตอร์ไปสู่ฟินคอยล์ที่ดี คอยล์เย็นบางยี่ห้อจึงออกแบบให้มีปลอกใส่ฮีตเตอร์ (Sleeves) ภายใน  โดยมีลักษณะเป็นปลอก ด้านนอกของปลอกจะติดกับฟินคอยล์ ส่วนด้านในปลอกไว้สอดแท่งฮีตเตอร์

เมื่อฮีตเตอร์ทำงาน  ความร้อนจะนำผ่านปลอกไปสู่ฟินคอยล์  จึงทำให้น้ำแข็งละลายได้อย่างทั่วถึงและรวดเร็ว  แต่มีคอยลืเย็นบางยี่ห้อที่ไม่มีปลอก (Sleeves) ทำให้เกิดปัญหาตามมา  เช่น ละลายน้ำแข้งไม่หมดบ้าง ฮีตเตอร์ขาดบ้าง หรือค่าไฟจากฮีตเตอร์ที่สูงมาก

 

6. การออกแบบเลือกใช้พัดลม
อากาศเป็นตัวกลางในการนำความเย็นไปสู่สินค้า โดยเป็นตัวพาความเย็นจากคอยล์เย็นไปสู่สินค้า  ดังนั้นจำเป็นต้องเลือกอุปกรณ์ที่จะส่งลมให้เหมาะสม เพราะถ้าเลือกพัดลมไม่ดี ย่อมสามารถก่อให้เกิดปัญหาตามมาภายหลังได้  

มีผู้ใช้หลายรายเข้าใจผิดในการเลือกคอยล์เย็น  ที่นำไปเปรียบเทียบคอยล์เย็นต่างยี่ห้อ จากขนาดและจำนวนพัดลม  เพราะสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงองค์ประกอบส่วนหนึ่งของการออกแบบคอยล์เย็นเท่านั้น   ที่สามารถทำความเย็นได้ตามที่ต้องการ โดยหลักการออกแบบของแต่ละบริษัท ในแต่ละยี่ห้อ   คอยล์เย็นบางยี่ห้อมีประสิทธิภาพของคอยล์เย็นที่ดีจึงใช้ขนาดของพัดลมที่เล็ก  และจำนวนพัดลมที่น้อย สามารถทำความเย็นได้ตามที่ต้องการ ซึ่งแตกต่างกับคอยล์เย็นบางยี่ห้อต้องใช้ขนาดและจำนวนพัดลมที่มากเพื่อที่จะได้ความสามารถในการทำความเย็นตามที่ต้องการ  

ดังนั้น  การตัดสินใจเปรียบเทียบหรือเทียงเคียงคอยล์เย็นต่างยี่ห้อ  โดยพิจารณาจากขนาดและจำนวนพัดลม จึงเป็นเรื่องที่เข้าใจไม่ถูกต้องครับ

 

---

 

เรียบเรียงโดย : ดร. สุกิจ ลิติกรณ์
ผู้อำนวยการสนับสนุนวิศวกรรม ธุรกิจระบบทำความเย็น
บริษัท หาญ เอ็นจิเนียริ่ง โซลูชั่นส์ จำกัด (มหาชน)