Page 1

คํานํา

รหัสวิชา 2104-2127

คํานํา คูมือผูเรียนวิชาเทคนิคการประหยัดพลังงาน(Energy Saving Technique) รหัสวิชา 2104-2127 ไดออกแบบและพัฒนาขึ้นมา

ตามโครงการพัฒนาหลักสูตรการจัดการพลังงานเพื่อการอาชีวศึกษา ภายใตความรวมมือทางวิชาการเพื่อการอนุรักษพลังงาน ระหวาง กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา และสํานักพัฒนาเทคนิคศึกษา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ โดยมีวัตถุประสงคเพื่อพัฒนาหลักสูตรและสื่อการเรียนการสอนดานการ จัดการและอนุรักษพลังงาน สําหรับอาชีวศึกษาระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพ (ปวช.)และระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง (ปวส.) สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา คูมือผูเรียนเลมนี้จัดพิมพเปนครั้งที่ 3 มีการแกไข ปรับปรุงใหม โดยมีที่ปรึกษาโครงการขยายผลหลักสูตรการจัด การพลังงานเพื่ออาชีวศึกษาดวยกัน 4 ภาค ดังนี้ โครงการขยายผลหลักสูตรการจัดการพลังงานเพื่ออาชีวศึกษา(ภาคเหนือ) โดย มหาวิ ท ยาลั ย เชี ย งใหม รั บ เป น ที่ ป รึ ก ษา โครงการขยายผลหลั ก สู ต รการจั ด การพลั ง งานเพื่ อ อาชี ว ศึ ก ษา(ภาคกลาง) โดย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนื อรับเปนที่ปรึกษา โครงการขยายผลหลักสูตรการจั ดการพลังงานเพื่ อ อาชีวศึกษา(ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ) โดยมหาวิทยาลัยขอนแกนรับเปนที่ปรึกษา โครงการขยายผลหลักสูตรการจัดการพลังงาน เพื่ออาชีวศึกษา(ภาคใต) โดยมหาวิทยาลัยสงขลานครินทรรับเปนที่ปรึกษา ภายใตความรวมมือทางวิชาการเพื่อการอนุรักษ พลังงานดวยกัน 3 องคกร คือ กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา สํานัก บริหารงานสงเสริมการศึกษาเอกชน ไดรวมกันพัฒนาและปรับปรุงรูปเลม เนื้อหา รูปภาพ ผูเรียนจะสามารถใชคูมือผูเรียนนี้ ประกอบการเรียนการสอนในหองเรียนหรือใชสําหรับทบทวน ตลอดจนใชสรุปเนื้อหา ไดดวยตนเองเพราะเนื้อหาภายในเลมจะ เปนเฉพาะเนื้อหาสําคัญ ๆ ที่ตรงกับวัตถุประสงคเชิงพฤติกรรมในแตละหัวขอโดยใชรูปภาพประกอบเปนสวนใหญ ทําใหงายตอ การเรียนรูและทําความเขาใจ นอกจากนี้ภายในคูมือผูเรียนยังประกอบดวยแบบฝกหัดทายบทเรียน ใบเฉลยแบบฝกหัดภายใน บทเรียน บทเรียนคอมพิวเตอรชวยสอนระบบมัลติมีเดีย (MCAI) ผูเรียนจะสามารถใชเปนบทเรียนเสริม ทดลอง ทดสอบ โดย การเรียนรูดวยตนเอง หวังวาคูมือผูเรียนนี้จะชวยใหผูเรียนไดใชเปนแนวทางในการศึกษาประกอบกระบวนการเรียนการสอนดานการ จัดการและอนุรักษพลังงานไดอยางมีประสิทธิภาพ และขอแสดงความขอบคุณหนวยงานและผูที่มีสวนชวย ใหคูมือผูเรียนนี้ สําเร็จลุลวงไปดวยดี ถาพบขอผิดพลาดประการใดและเห็นวาสมควรแกไขปรับปรุงขอไดโปรดกรุณาเสนอแนะมายังกรมพัฒนา พลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน หรือหนวยงานภายใตโครงการความรวมมือ เพื่อการพัฒนาใหดียิ่งขึ้นตอไปในอนาคต

กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน กระทรวงพลังงาน

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


สารบัญ

รหัสวิชา 2104-2127

สารบัญ หนา

1

วิวัฒนาการพลังงาน ................................................................................................................................................ 1 1.1 วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม ................................................................................................................................ 1 1.2 พลังงาน (ENERGY) ............................................................................................................................................ 2 1.2.1 นิยามของพลังงาน ................................................................................................................................... 2 1.2.2 ประเภทของพลังงาน ............................................................................................................................... 2 1.2.3 แหลงพลังงาน.......................................................................................................................................... 2 1.2.4 ชนิดของพลังงานตามลักษณะการใชงาน ................................................................................................ 5 1.2.5 การแปลงรูปของพลังงานไปเปนพลังงานไฟฟาและพลังงานรูปแบบตาง ๆ ไดแก ................................. 8 1.2.6 หนวยวัดพลังงาน................................................................................................................................... 10 1.2.7 สถานการณการใชพลังงานของโลก ...................................................................................................... 10 1.2.8 สถานการณการใชพลังงานของประเทศไทย ......................................................................................... 11 1.2.9 ผลกระทบของการใชพลังงานทางดานเศรษฐกิจ................................................................................... 13 1.2.10 ผลกระทบของการใชพลังงานทางดานสิ่งแวดลอม ............................................................................... 14

2

หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน................................................................................... 18 2.1 วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม .............................................................................................................................. 18 2.2 การประหยัดพลังงาน ....................................................................................................................................... 19 2.2.1 เทคนิคการประหยัดพลังงาน ................................................................................................................. 19 2.2.2 กระบวนการประหยัดพลังงาน .............................................................................................................. 19 2.2.3 การพิจารณาการประหยัดพลังงาน......................................................................................................... 20 2.3 การตรวจวัดระบบที่ใชพลังงาน ....................................................................................................................... 20 2.3.1 ระบบที่ใชพลังงานไฟฟา ....................................................................................................................... 20 2.3.2 ระบบที่ใชพลังงานความรอน ................................................................................................................ 27

3

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด .......................................................................................................... 32 3.1 วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม .............................................................................................................................. 32 3.2 ประเภทของอัตราคาไฟฟา ............................................................................................................................... 33 3.2.1 พลังงานไฟฟา (Electricity) ................................................................................................................... 33 3.2.2 ความตองการพลังไฟฟา (Peak Demand) .............................................................................................. 33 3.2.3 คาไฟฟาผันแปร (Energy Adjustment Charge) ..................................................................................... 34 3.2.4 คาเพาเวอรแฟคเตอร (Power Factor) .................................................................................................... 34 3.2.5 โหลดแฟคเตอร (Load Factor).............................................................................................................. 34

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


รหัสวิชา 2104-2127

สารบัญ

3.3 การคํานวณคาไฟฟา ......................................................................................................................................... 35 3.3.1 ประเภทที่ 1 : บานพักอาศัย ................................................................................................................... 35 3.3.2 ประเภทที่ 4 : กิจการขนาดใหญ ............................................................................................................ 37 3.3.3 แนวปฏิบัตใิ นการลดคาไฟฟา................................................................................................................ 40 3.4 การวัดความตองการพลังไฟฟา ........................................................................................................................ 45 3.5 การควบคุมความตองการพลังไฟฟาสูงสุด ....................................................................................................... 45 4

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา ..................................................................................................................... 52 4.1 วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม .............................................................................................................................. 52 4.2 กําลังไฟฟาในระบบไฟฟากระแสสลับ ............................................................................................................ 53 4.3 การปรับปรุงคาตัวประกอบกําลังไฟฟา............................................................................................................ 55 4.4 ประโยชนของตัวประกอบกําลังไฟฟาที่ใกลเคียง 1.......................................................................................... 57 4.4.1 ประหยัดคาเพาเวอรแฟคเตอร................................................................................................................ 57 4.4.2 ลดคากําลังสูญเสียในสาย ...................................................................................................................... 57 4.4.3 หมอแปลงไฟฟาสามารถจายโหลดเพิ่มมากขึ้น ..................................................................................... 59 4.5 วิธีการปรับปรุงคาตัวประกอบกําลังไฟฟา ....................................................................................................... 60 4.5.1 ลักษณะการติดตั้งคาปาซิเตอร ............................................................................................................... 62

5

การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา .................................................................................................. 66 5.1 วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม .............................................................................................................................. 66 5.2 ระบบสงจายกําลังไฟฟา ................................................................................................................................... 67 5.2.1 การสูญเสียในสายสงไฟฟา.................................................................................................................... 68 5.2.2 การสูญเสียในหมอแปลงไฟฟา.............................................................................................................. 69 5.2.3 การบํารุงรักษาตูควบคุมไฟฟา ............................................................................................................... 71

6

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง.................................................................................................. 76 6.1 วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม .............................................................................................................................. 76 6.2 การสูญเสียในมอเตอรไฟฟากระแสสลับ ......................................................................................................... 77 6.2.1 การสูญเสียที่มีคาคงที่ ............................................................................................................................ 77 6.2.2 การสูญเสียที่เปลี่ยนแปลงตามโหลดของมอเตอร .................................................................................. 78 6.2.3 ความสัมพันธของมอเตอรกับโหลด ...................................................................................................... 78 6.2.4 การประหยัดพลังงาน............................................................................................................................. 79 6.2.5 สรุป ....................................................................................................................................................... 81 6.3 ปมน้ํา (เครื่องสูบน้ํา) ........................................................................................................................................ 82 6.3.1 ปมน้ําแบงตามลักษณะโครงสราง ......................................................................................................... 82 6.3.2 การประหยัดพลังงาน............................................................................................................................. 84

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


สารบัญ

รหัสวิชา 2104-2127

6.4 ระบบอัดอากาศ ................................................................................................................................................ 85 6.4.1 หลักการทํางาน ...................................................................................................................................... 86 6.4.2 การดูแลบํารุงรักษาระบบอัดอากาศ ....................................................................................................... 86 6.4.3 การประหยัดพลังงานไฟฟาระบบอัดอากาศ .......................................................................................... 86 7

การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ .................................................................................................... 89 7.1 วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม .............................................................................................................................. 89 7.2 การทํางานของระบบทําความเย็นและปรับอากาศ ........................................................................................... 90 7.3 เครื่องปรับอากาศแบบรวมศูนย (CHILLER) ...................................................................................................... 90 7.4 เทคนิคการประหยัดพลังงานในระบบปรับอากาศ ........................................................................................... 92 7.4.1 ลดภาระการทําความเย็นของระบบปรับอากาศ ..................................................................................... 92 7.4.2 การใชอุปกรณระบบปรับอากาศประสิทธิภาพสูง ................................................................................. 93 7.4.3 การควบคุมการใชงานอยางมีประสิทธิภาพ ........................................................................................... 96 7.4.4 การใชระบบกักเก็บความเย็น................................................................................................................. 97 7.4.5 การควบคุมคุณภาพอากาศ ..................................................................................................................... 97

8

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง ......................................................................................... 100 8.1 วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม ............................................................................................................................ 100 8.2 ธรรมชาติของแสงและการมองเห็น ............................................................................................................... 101 8.2.1 แสง...................................................................................................................................................... 101 8.2.2 หนวยที่ใชในการวัดแสงสวาง ............................................................................................................. 101 8.3 หลอดไฟชนิดตาง ๆ แบงตามโครงสรางเปน 3 ประเภท................................................................................ 102 8.3.1 หลอดไส (Incandescent) ..................................................................................................................... 102 8.3.2 หลอดทังสเตน ฮาโลเจน (Tungsten Halogen Lamp) .......................................................................... 102 8.3.3 หลอด HID (High Intensity Discharge Lamp) .................................................................................... 103 8.3.4 หลอดฟลูออเรสเซนต (Fluorescent Lamp) ......................................................................................... 104 8.3.5 หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต (Compact Fluorescent Lamp : CFL) ................................................ 104 8.4 โคมไฟชนิดตาง ๆ .......................................................................................................................................... 105 8.5 บัลลาสต ......................................................................................................................................................... 106 8.5.1 บัลลาสตประสิทธิภาพสูง .................................................................................................................... 106 8.5.2 บัลลาสตอิเล็กทรอนิกส ....................................................................................................................... 106 8.6 แนวทางการประหยัดพลังงานไฟฟาแสงสวาง ............................................................................................... 107

9

การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (STEAM BOILER) ........................................................................... 110 9.1 วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม ............................................................................................................................ 110 9.2 ไอน้ํา (STEAM) ............................................................................................................................................... 111

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


รหัสวิชา 2104-2127

สารบัญ

9.2.1 ชนิดของไอน้าํ ..................................................................................................................................... 111 9.2.2 ระบบไอน้ํา .......................................................................................................................................... 112 9.3 หมอไอน้ํา ...................................................................................................................................................... 112 9.3.1 หมอไอน้ําชนิดทอน้ํา........................................................................................................................... 112 9.3.2 หมอไอน้ําชนิดทอไฟ .......................................................................................................................... 113 9.3.3 พิกัดหมอไอน้าํ .................................................................................................................................... 113 9.3.4 ประสิทธิภาพหมอไอน้ํา ...................................................................................................................... 114 9.4 การสูญเสียพลังงานที่หมอไอน้ํา .................................................................................................................... 114 9.5 เทคนิคการประหยัดพลังงาน .......................................................................................................................... 115 9.5.1 การประหยัดพลังงานในการผลิตไอน้ํา................................................................................................ 115 9.5.2 การประหยัดพลังงานในการสงจายไอน้ํา ............................................................................................ 118 9.5.3 การประหยัดพลังงานในการใชไอน้ํา .................................................................................................. 118 9.5.4 การนําความรอนทิ้งกลับมาใชใหม ...................................................................................................... 118 9.5.5 การนําแฟลชสตีม (Flash Steam) กลับมาใชใหม ............................................................................... 120

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


วิวัฒนาการพลังงาน

1

รหัสวิชา 2104-2127

วิวัฒนาการพลังงาน

ในระหวางป พ.ศ. 2243-2393 ไดมีการประดิษฐเครื่องจักรไอน้ําขึ้น โดยใชไมฟนเปนเชื้อเพลิงและนําไอน้ํามาใชในการทํางาน หลังจากนั้นไดมีการคนพบถานหินและนํามาเปนเชื้อเพลิงแทนไมฟนสําหรับตมน้ําใหไอน้ํามาขับเคลื่อนรถไฟ หรือเรือกลไฟสําหรับการ คมนาคมทางน้ํา ตอมาไดมีการประดิษฐเครื่องกําเนิดไฟฟา โดยอาศัยแรงงานจากมนุษยในการปนกระแสไฟฟาเพื่อใหเกิดแสงสวาง จากนั้นไดมีการใชพลังงานจากน้ําตกมาหมุนกังหันใบพัดของเครื่องกําเนิดไฟฟาเพื่อผลิตกระแสไฟฟา หรือเรียกวา เขื่อนผลิตไฟฟา เพื่อ ใชเปนแหลงพลังงานใหกับกิจการตางๆ ระหวางป พ.ศ. 2393-2493 เปนชวงที่มีวิวัฒนาการในการใชพลังงานมากที่สุด โดยไดมีการ คนพบน้ํามันดิบ และนํามากลั่นเปนน้ํามันดีเซล น้ํามันเบนซิน เพื่อใชในการขนสง นอกจากนี้ยังมีของเหลวที่เรียกวา กาซธรรมชาติ ที่อยู ใตพื้นโลก ซึ่งมีความสําคัญตอความตองการใชพลังงาน อยางไรก็ตามพลังงานดังกลาวเปนพลังงานที่มีวันหมดสิ้นไป จึงมีการคนหา พลังงานจากแหล งอื่ นอยู ตลอดเวลา ทั้งพลั งงานจากแสงอาทิตย คลื่น ลม ซึ่งเปนพลังงานที่ส ะอาดและสามารถใชไดไมมีวัน หมด นอกจากนี้ยังมีการคนพบพลังงานนิวเคลียรที่สามารถใหพลังงานความรอนมหาศาลเพื่อใชในการผลิตไฟฟา แตก็ยังคงมีปญหาในการ กําจัดกากนิวเคลียรซึ่งสงผลตอสิ่งแวดลอม ดังนั้นการลดการใชพลังงานจากแหลงตางๆ โดยยังคงความตอเนื่องในการพัฒนาเทคโนโลยี ตลอดจนความสะดวกสบายของผูใชพลังงาน ซึ่งเรียกวา เทคนิคการประหยัดพลังงาน เพื่อใหเกิดประโยชนในการใชพลังงานสูงสุด ทําให มีพลังงานสํารองที่คนพบจากแหลงตางๆ ที่จะนํามาใชในอนาคตมีระยะเวลายาวนานขึ้น

1.1

วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม หลังจากจบบทเรียนนี้แลวนักเรียนสามารถที่จะ 1. บอกความหมายของพลังงานไดอยางถูกตอง 2. บอกประเภทของพลังงานไดอยางถูกตอง 3. บอกแหลงพลังงานไดอยางถูกตอง 4. บอกชนิดของพลังงานตามลักษณะการใชงานไดอยางถูกตอง 5. บอกลักษณะการแปลงรูปของพลังงานไดถูกตอง 6. บอกหนวยในการวัดพลังงานแตละประเภทไดถูกตอง 7. บอกสถานการณการใชพลังงานของโลกไดอยางถูกตอง 8. บอกสถานการณการใชพลังงานของประเทศไทยไดอยางถูกตอง 9. บอกผลกระทบของการใชพลังงานทางดานเศรษฐกิจไดถกู ตอง 10. บอกผลกระทบของการใชพลังงานทางดานสิ่งแวดลอมไดถูกตอง

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

1


รหัสวิชา 2104-2127

1.2

พลังงาน (Energy)

1.2.1

นิยามของพลังงาน

วิวัฒนาการพลังงาน

พลังงาน หมายถึง ความสามารถในการทํางานซึ่งมีอยูในตัวของสิ่งที่อาจใหงานได ไดแก และพลังงานสิ้นเปลือง และใหความหมายรวมถึงสิ่งที่อาจใหงานได เชน เชื้อเพลิง ความรอน และไฟฟา เปนตน

1.2.2

พลังงานหมุนเวียน

ประเภทของพลังงาน

พลังงานใชแลวหมดไป หรือที่นักวิชาการเรียกกันวา พลังงานสิ้นเปลือง (Conventional Energy) หรือ พลังงานฟอสซิล (Fossil Energy) ไดแก น้ํามัน รวมทั้งหินน้ํามัน ทรายน้ํามัน ถานหิน และกาซธรรมชาติ ที่เรียกวาใชแลวหมดไปก็เพราะหามาทดแทนไม ทันการใช พลังงานพวกนี้ปกติแลวจะอยูใตดิน ถาไมขุดขึ้นมาใชตอนนี้ก็เก็บไวใหลูกหลานใชไดในอนาคต บางทีก็เรียกวา พลังงาน สํารอง พลังงานใชไมหมด หรือ พลังงานหมุนเวียน ไดแก ไม กระดาษ ฟน แกลบ กาก(ชาน) ออย ชีวมวล (เชน มูลสัตวและกาซ ชีวภาพ) น้ํา (จากเขื่อนไหลมาหมุนกังหันปนไฟ) แสงอาทิตย (ใชเซลลแสงอาทิตยผลิตไฟฟาได) ลม (หมุนกังหันลมผลิตไฟฟา) และคลื่น (กระแทกใหกังหันหมุนปนไฟ) และที่วาใชไมหมดก็เพราะสามารถหามาทดแทนไดเชน ปลูกปาเอาไมมาทําฟน หรือแสงอาทิตยที่ไดรับ จากดวงอาทิตยอยางไมมีวันหมดสิ้น ดังนี้เปนตน

1.2.3

แหลงพลังงาน 1.

พลังงานจากแรเชื้อเพลิงธรรมชาติ ก. เชื้อเพลิงฟอสซิล (Fossil Fuel) ฟอสซิลเกิดจากการยอยสลายของสิ่งมีชีวิตที่เสียชีวิตลงภายใตสิ่งแวดลอมที่เหมาะเมื่อพืชและสัตวดึกดําบรรพ เสียชีวิตลงจะถูกยอยสลาย และทับถมกันเปนชั้นๆอยูใตดินใชเวลาหลาย ลานปกวาที่จะเปลี่ยนซากเหลานี้ใหกลายเปนเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งรูจักกันทั่วไปคือ ถานหิน น้ํามัน และกาซธรรมชาติ การนําเชื้อเพลิงฟอสซิลมาใชงาน จะสามารถทําได โดยการเผาไหมเมื่อเผาไหมแลวก็จะไดพลังงานออกมาเพื่อการ ทํางานพรอมๆกับคายกาซคารบอนไดออกไซด ออกสูบรรยากาศเปนจํานวนมาก เชื้อเพลิงฟอสซิล เมื่อถูกนําไปใชประโยชนแลวถือวา ใชแลวหมดไป ไมสามารถสรางขึ้นมาใหมได ในบรรดา เชื้อเพลิง ฟอสซิล ถานหินมีปริมาณมากที่สุด น้ํามันเปนเชื้อเพลิงที่มี ความสะดวกในการใชประโยชนมากที่สุด และกาซธรรมชาติ เปน พลังงานที่สะอาดที่สุด

2

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


วิวัฒนาการพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127 ถานหินใชเปนเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟา และในโรงงานอุตสาหกรรม น้ํามัน ใชเปนเชื้อเพลิงสําหรับการคมนาคมขนสง ผลิตกระแสไฟฟา การเกษตรและอุตสาหกรรม กาซธรรมชาติ ใชเปนเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟา และในยานยนต

(ก)

(ข)

(ค)

รูปที่ 1.1 พลังงานจากแรเชื้อเพลิงธรรมชาติ (ก) ถานหิน (ข) น้ํามัน (ค) กาซธรรมชาติ ข. พลังงานนิวเคลียร หรือแรกัมมันตรังสี (Nuclear Energy) พลังงานนิวเคลียร หมายถึง พลังงานที่เกิดจากการปลอย ออกมาเมื่อมีการแยก รวมหรือแปลงนิวเคลียสของปรมาณู ในรูป ของกัมมันตรังสี และยังใหผลตามมาเปนพลังงานในรูปอื่น ๆ อีกดวย เชนพลังงานแสง พลังงานความรอน พลังงานของ คลื่น แมเหล็ก และกระแสไฟฟา เปนตน

รูปที่ 1.2 โรงไฟฟาพลังงานนิวเคลียร ค. หินน้ํามัน (Oil Shale) หินน้ํามันเปนหินดินดานที่มีอินทรียสารที่เรียกวา เคโรเจน (Kerogen) เจือปนอยูในเนื้อหิน ปริมาณน้ํามันที่ ไดจะ แตกตางกันไปตามคุณภาพของหินน้ํามัน ซึ่งหินน้ํามันที่คุณภาพดีมากนั้นจะสามารถใหปริมาณน้ํามันไดถึง 65 แกลลอน ตอหินน้ํามัน 1 ตัน การสกัดน้ํามันจากหินน้ํามันนั้น โดยปกติจะกระทําโดยการบดหินน้ํามันใหละเอียดแลวเผาใหรอนจนมี อุณหภูมิสูงแลวน้ํามันก็จะ แยกออกมาจากหินน้ํามันนั้น สวนที่เหลือประมาณรอยละ 90 เปนกากของแข็ง ซึ่งเปนปญหา หนักในการกําจัด นอกจากนั้นการทําเหมือง หินน้ํามันจะตองมีการนําหินน้ํามันมากลั่นเปนจํานวนนับลานตัน อันจะสง ผลกระทบตอสิ่งแวดลอมเปนอยางมาก แหลงหินน้ํามันของโลกพบมากที่สหรัฐอเมริกา ประมาณ 2 ใน 3 ของปริมาณทั้งหมดของโลก ในประเทศไทย มี การสํารวจพบกระจัดกระจายอยูในภาคเหนือ หินน้ํามันอาจนํามาใชเปนเชื้อเพลิงโดยตรงเพื่อผลิตกระแสไฟฟา และใชกากที่เหลือเปน สวนผสมในการผลิต ปูนซีเมนตได

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

3


รหัสวิชา 2104-2127 2.

วิวัฒนาการพลังงาน

พลังงานจากธรรมชาติ ก. พลังงานแสงอาทิตย (Solar Energy) พลังงานแสงอาทิตยที่ตกกระทบบนพื้นโลกมีคามากมาย ถาเปลี่ยนพลังงาน แสงอาทิตยเปนพลังงานไฟฟาดวยเซลลแสงอาทิตย (Solar Cell) จะไดพลังงานไฟฟา ประมาณ 1,000 วัตต ตอตารางเมตรตอวันพลังงานแสงอาทิตยจัดเปนพลังงานทดแทน ชนิดหนึ่ง (Renewable Energy) ที่สะอาดและไมสรางมลภาวะใด ๆ ขณะ ใชงาน

รูปที่ 1.3 พลังงานจากแสงอาทิตย

ข. พลังงานความรอนใตพิภพ (Geothermal Energy) พลังงานความรอนใตพิภพ คือพลังงานธรรมชาติที่เกิดจาก ความรอนที่ถูกกัก เก็บอยูภายใตผิวโลกโดยปกติอุณหภูมิภายใต ผิวโลกจะเพิ่มขึ้นตามความลึกเมื่อเปลือก โลกเคลื่อนที่ทําใหเกิด รอยแตกของชั้นหิน เมื่อฝนตกน้ําจะไหลซึมลงไปใตผิวโลก รับ ความรอนจากชั้นหินที่รอนจนกลายเปนไอน้ําและแทรกตัวตามแนวรอยแตกขึ้นมาบน ผิวโลกในลักษณะของบอน้ํารอน น้ําพุรอน รูปที่ 1.4 พลังงานความรอนใตพิภพ

การนําพลังงานความรอนใตพิภพมาใชใหเกิดประโยชนทําไดโดยการเจาะ หลุมผลิต ณ แหลงกักเก็บที่มีประสิทธิภาพสูง พอที่จะนํามาพัฒนาเพื่อผลิตกระแสไฟฟา โดยนําไอน้ํารอน ไปหมุนกังหันผลิตไฟฟาโดยตรง หรือนําน้ํารอนที่ไดไปใชใน การเกษตรและอุตสาหกรรม พลังงานความรอนใตพิภพ อาจมีผลกระทบตอสิ่งแวดลอม เชน ปริมาณแร ธาตุที่ละลายอยูในน้ํา หรือกาซที่มีผลตอการหายใจ เปนตน แตเปนเรื่องที่ปองกันได รูปที่ 1.5 การผลิตพลังงานไฟฟาจากความรอนใตพิภพ

4

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


วิวัฒนาการพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127

ค. พลังงานชีวมวล ( Biomass Energy )

รูปที่ 1.6 พลังงานชีวมวลจากเศษไมและแกลบ ชี ว มวล คื อ วั ส ดุ ที่ ไ ด จ ากสิ่ ง มี ชี วิ ต ซึ่ ง เก็ บ สะสมพลั ง งานจาก แสงอาทิ ต ย ใ นรู ป ของพลั ง งานเคมี ห รื อ อาจกล า วได ว า พลั ง งานชี ว มวล คื อ พลังงานที่ไดจากการเกษตรและปาไม เชน ไม เศษไม ปุยธรรมชาติ ตนออย ขยะ และอีกหลายชนิดที่เปนผลิตผลจากกระบวนการทาง การเกษตร เมื่อนําวัสดุเหลานี้ มาเผาไหมพลังงานเคมีจะถูกปลอย ออกมาในรูปของความรอนและจะถูกนําไปใช ประโยชนในรูปแบบตางๆ พลังงานชีวมวล เปนพลังงานที่สามารถสรางขึ้นใหม ทดแทน สวนที่ใชไปไดเนื่องจากวงจรชีวิตของพืชมีระยะสั้น รูปที่ 1.7 พลังงานชีวมวลจากชานออย

1.2.4

ชนิดของพลังงานตามลักษณะการใชงาน -

-

พลังงาน ทําใหสิ่งตาง ๆ เคลื่อนที่ได สิ่งใดก็ตามที่เคลื่อนไหว เติบโตหรือทํางานในทางใดทางหนึ่ง ยอมมีพลังงาน ถา ไมมีพลังงานก็ไมมีอะไรเกิดขึ้น ความรอนเปนพลังงานอยางหนึ่ง เราอาจมองไมเห็นความรอนเคลื่อนที่แตความรอนทําใหโมเลกุลเคลื่อนที่ไดเร็วขึ้น พลังงานอาจถูกเก็บไวได เชน พลังงานอยูในกอนถานหิน ไมขีดไฟ หรือผลแอปเปล พลังงานที่ถูกเก็บไวสามารถนํามาใชได พลังงานสามารถเปลี่ยนแปลงได แตไมสามารถถูกทําลายได เพียงแตถูกเปลี่ยน จากรูปหนึ่งไปอีกรูปหนึ่ง พลังงานสามารถถูกใชไดแตจะใชใหหมดไปไมได พลังงานมีหนวยวัดเปนจูล(Joules)หรือ กิโลวัตตชั่วโมง อาจกลาวไดอีกอยางวา พลังหรือกําลัง คือ อัตราที่พลังงานถูกใชอัตรากําลังมีหนวยเปนวัตต หรือ กิโลวัตต พลังงานสามารถแบงตามลักษณะการใชงาน ไดแก พลังงานศักย พลังงานจลน พลังงานเคมี พลังงานความรอน พลังงาน เสียง พลังงานแสงและรังสี พลังงานไฟฟา เปนตน

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

5


รหัสวิชา 2104-2127

วิวัฒนาการพลังงาน 1.) พลังงานศักย เปนพลังงานที่สะสมไวในสิ่งตางๆเนื่องจากที่ตั้งของสิ่งนั้น หรือเพราะสิ่งนั้นถูกกระทําโดยสิ่งอื่น เชน พลังงานในสิ่งของหนักที่ถูก ยกขึ้น พลังงานในลานนาฬิกา พลังงานในคันธนูที่ถูกโกง พลังงานในอาง น้ําที่อยูสูง เปนตน

รูปที่ 1.8 พลังงานจากน้ํา

2.) พลังงานจลน เป น พลั ง งานของการเคลื่ อ นไหวตั ว อย า งเช น พลั ง งานใน ขบวนรถไฟดวน พลังงานในลม พลังงานในคลื่น เปนตน

รูปที่ 1.9 พลังงานลม 3.) พลังงานเคมี เป น พลั ง งานที่ ส ะสมไว แ ละสามารถจะปล อ ยออกมาโดย ปฏิกิริยาเคมี ตัวอยางเชน พลังงานในขนมช็อกโกแลต พลังงาน ในกอง ฟน พลังงานในถังน้ํามัน พลังงานที่เก็บไวในแบตเตอรี่

รูปที่ 1.10 พลังงานที่ปลอยออกมาจากปฏิกิริยาเคมี 4.) พลังงานความรอน เปนพลังงานที่ทําใหโมเลกุลเคลื่อนไหวเร็วขึ้นตัวอยางเชน พลังงานใน เปลวไฟ พลังงานในของเหลวรอนใตพิภพพลังงาน ไอใน หมอตม เปนตน

รูปที่ 1.11 พลังงานในของเหลวรอนใตพิภพ

6

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


วิวัฒนาการพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127 5.) พลังงานเสียง เปนพลังงานที่ถูกสงไปไดโดยการสั่นสะเทือนของอากาศ น้ํา และวัตถุ ตัวอยางเชน พลังงานที่เกิดในเสนลวดของกีตาร พลังงานใน เสียงพูด พลังงานในเสียงฟารอง พลังงานในเสียง ของสัตว เชน ปลาวาฬ คางคาว เปนตน

รูปที่ 1.12 พลังงานเสียง 6.) พลังงานแสงและรังสี เปนพลังงานที่ถูกสงไปไดโดยคลื่นของพลังงานที่ประกอบ ดวยโฟตอน (Photon) ตัวอยางเชนพลังงานที่ไดรับจากดวงอาทิตย พลังงานจากเสาสงสัญญาณทีวี พลังงานจากหลอดไฟฟาพลังงานเตา ไมโครเวฟ พลังงานจากเลเซอรที่ใชอานแผนซีดี เปนตน

รูปที่ 1.13 พลังงานแสงจากดวงอาทิตย

7.) พลังงานไฟฟา เปนพลังงานที่ถูกสงไปไดโดยอิเล็กตรอนในเสนลวด หรือ ตั ว นํ า อื่ น ตั ว อย า งเช น พลั ง งานที่ เ กิ ด จากการผ า นขดลวดไปใน สนามแมเหล็ก พลังงานที่ไดจากเซลลแสงอาทิตย พลังงานที่ไดจาก เครื่องกําเนิดไฟฟา พลังงานกังหันลมเปนตน รูปที่ 1.14 พลังงานไฟฟาที่สงมาตามสายสง

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

7


รหัสวิชา 2104-2127

1.2.5

วิวัฒนาการพลังงาน

การแปลงรูปของพลังงานไปเปนพลังงานไฟฟาและพลังงานรูปแบบตาง ๆ ไดแก แรงเคลื่อนไฟฟาที่กอใหเกิดพลังงานไฟฟาสามารถเกิดขึ้นไดจากวิธีการตางๆ ดังตอไปนี้ 1. การเสียดสี (Friction) วิธีการนี้แรงเคลื่อนไฟฟาจะเกิดขึ้นไดโดยการนําวัตถุสองชนิดมาถูกัน 2. แรงกดดัน (Pressure) วิธีการนี้แรงเคลื่อนไฟฟาจะเกิดขึ้นไดโดยการบีบตัวของ ผลึกคริสตัล (Crystal) 3. ความรอน (Thermal) วิธีนี้แรงเคลื่อนไฟฟาเกิดขึ้นไดโดยการใหความรอนที่จุดตอของโลหะที่ตางกัน 2 ชนิด 4. แสงสวาง (Light) วิธีการนี้แรงเคลื่อนไฟฟาจะเกิดขึ้นไดโดย เมื่อมีแสงสวางสงกระทบกับสารที่มีความไวตอแสงหรือ เซลลแสงอาทิตย 5. ปฏิกิริยาเคมี (Chemical Action) วิธีการนี้แรงเคลื่อนไฟฟาจะเกิดขึ้นไดโดยอาศัยปฏิกิริยาทางเคมี (Chemical Reaction) เชน ในแบตเตอรี่ 6. อํานาจแมเหล็ก (Magnetism) วิธีการนี้แรงเคลื่อนไฟฟาจะเกิดขึ้นไดโดยตัวนําไฟฟาเคลื่อนที่ตัดผานสนามแมเหล็ก หรือ เอาสนามแมเหล็กเคลื่อนที่ตัดผานตัวนําไฟฟา จึงทําใหเกิดแรงเคลื่อนไฟฟาขึ้น 7. พลังงานนิวเคลียร เปนพลังงานที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟา ขณะนี้ประเทศไทยอยูในระหวางขั้นตอนของการศึกษา ความเปนไปไดสําหรับการใชผลิตพลังงานไฟฟา พลังงานนิวเคลียรเปนพลังงานที่ใหประโยชนอยางมหาศาล แตก็เปน ภัยอยางใหญหลวง ถาเทคโนโลยีไมเพียงพอ และกระบวนการกอสรางไมดีพอ ตลอดจนจริยธรรมของผูดูแล

พลังงานแตละรูปแบบสามารถเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปอีกรูปหนึ่งได ดังรูปที่ 1.15 ตัวอยางเชน โรงไฟฟาพลังงานความรอน ซึ่ง เปนโรงงานผลิตไฟฟา ที่มีการแปลงพลังงานเคมีในเชื้อเพลิงไปเปนพลังงานความรอนดวยการเผาไหม แปลงพลังงานความรอนไปเปน พลังงานกล ดวยเครื่องจักรพลังความรอน (Heat Engine) ที่เรียกวา เทอรไบน และแปลงพลังงานกลไปเปนพลังงานไฟฟา ดวยเครื่อง กําเนิดไฟฟา ในการแปลงพลังงานระหวางพลังงานตางรูปกัน จะตองมีการสูญเสียพลังงานเสมอ ความสูญเสียนี้เกือบทั้งหมด จะกลายเปน พลังงานความรอน และพลังงานที่แปลงมาแลวแตละรูป สุดทายก็จะกลายเปนพลังงานความรอนเชนกัน ดังนั้น จึงกลาวไดวากลวิธี อนุรักษพลังงานประการหนึ่ง ก็คือ การเพิ่มประสิทธิภาพในการแปลงพลังงาน

8

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


วิวัฒนาการพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127

รูปที่ 1.15 การแปลงพลังงานระหวางพลังงานรูปแบบตางๆ โรงไฟฟาจะมีหลายประเภท เชน โรงไฟฟาพลังความรอน โรงไฟฟานิวเคลียร โรงไฟฟาพลังน้ํา โรงไฟฟาพลังความรอนใต พิภพ โรงไฟฟาพลังแสงอาทิตย โรงไฟฟาพลังลม เปนตน รูปที่ 1.16 แสดงระบบจายไฟฟาจากโรงไฟฟา (โรงไฟฟาพลังความรอน โรงไฟฟานิวเคลียร โรงไฟฟาพลังน้ํา ) ของผูผลิตไฟฟาทั่วไป ผานสายสงไฟฟา สถานีแปลงไฟฟา ไปจนผูใชไฟฟา กวาไฟฟาที่กําเนิดขึ้น จะเดินทางจากโรงไฟฟาไปถึงโรงงานและอาคารตาง ๆ ไมเพียงแตจะเกิดความสูญเสียในสายสง ไฟฟาและหมอแปลงแรงดันไฟฟา เทานั้นแตพลังงานที่ตองใชในสถานีแปลงไฟฟาก็เสมือนหนึ่งเกิดความสูญเสียขึ้นอีกดวย

รูปที่ 1.16 การเปลี่ยนรูปจากพลังงานตางๆ เปนพลังงานไฟฟา เทคนิคการประหยัดพลังงาน

9


รหัสวิชา 2104-2127

1.2.6

วิวัฒนาการพลังงาน

หนวยวัดพลังงาน

พลังงานมีหลายรูปแบบและแตละแบบจะใหงานไมเทากัน วิธีหนึ่งที่นักวิชาการทั่วโลกใชในการเปรียบเทียบ พลังงานตาง ชนิดกันคือ การนําปริมาณเชื้อเพลิงแตละชนิดที่นํามาผลิตเปนพลังงาน คํานวณเปรียบเทียบกับพลังงานที่ไดจากน้ํามันดิบ ซึ่งเปนการใช หนวยเทียบเทาน้ํามันดิบ ซึ่งวัดเปนลิตร หรือเรียกเปน ลิตรเทียบเทาน้ํามันดิบ เรียกสั้น ๆ วา ลทนด. ถาเปนหนวยใหญใชเปนตันเทียบเทา น้ํามันดิบ หรือเรียกสั้น ๆ วา ตทนด. (Tonnes of Oil Equivalent : TOE) ในสวนของพลังงานความรอน หนวยที่ใชวัดเรียกวา จูล (Joule) ใชสัญลักษณยอเปน J และพลังงานไฟฟา มีหนวยวัดเปน วัตต-วินาที (Watt-Second) ใชสัญลักษณยอเปน W.s พลังงาน หนวย สัญลักษณยอ หนวยที่นิยมใช ความรอน จูล (Joule) J kJ, MJ, GJ ไฟฟา วัตต-วินาที (Watt-Sec) W.s kWh, MWh, GWh

1.2.7

สถานการณการใชพลังงานของโลก

พลังงานเปนปจจัยที่สําคัญอยางยิ่ง ในการดํารงชีวิตของประชากรนอกเหนือจากปจจัย 4 และเปนปจจัยพื้นฐาน ในการผลิต ของอุตสาหกรรม พลังงานสวนใหญที่ใช เปนพลังงานจากปโตรเลียม โดยหลังจากวิกฤตการณพลังงานตั้งแตป พ.ศ. 2516 ราคาน้ํามัน เพิ่มขึ้นอยางรวดเร็ว และบางชวง ประสบปญหาขาดแคลนเพราะจากสถานการณในตะวันออกกลาง ซึ่งสงผลกระทบรุนแรงตอระบบ เศรษฐกิจโลก จากวิกฤตการณตาง ๆ ทําใหประเทศผูใชน้ํามันทั้งหลายไดตระหนักถึงความสําคัญของพลังงาน และหันมาเรงสํารวจหาแหลง น้ํามันและกาซธรรมชาติรวมทั้งการหาพลังงานในรูปแบบอื่น ๆ เพื่อใชทดแทนน้ํามัน และมีการนํา มาตรการการประหยัดพลังงานมาใช 1.

การใชพลังงานของโลกในปพ.ศ.2547 มีแนวโนมการ ใชพลังงานตางๆ ดังนี้ ƒ เชื้อเพลิงฟอสซิล น้ํามัน 30% กาซธรรมชาติ 25% ถานหิน 21% ƒ พลังงานชีวมวล 8% ƒ พลังงานนิวเคลียร 8% ƒ พลังงานน้ํา 5% ƒ พลังงานแสงอาทิตย 3%

รูปที่ 1.17 กราฟแสดงการใชพลังงานของโลก

10

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


วิวัฒนาการพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127

2.

พลังงานที่คาดวาโลกจะใชในอีก 20 ปขางหนา ƒ พลังงานจากน้ํามัน 37 % ƒ พลังงานจากกาซธรรมชาติ 27 % ƒ พลังงานจากถานหิน 25 % ƒ พลังงานหมุนเวียน 8 % ƒ พลังงานนิวเคลียร 3 %

3.

พลังงานที่ทั่วโลกใชในการผลิตกระแสไฟฟา ƒ ถานหิน 43 % ƒ นิวเคลียร 20 % ƒ กาซธรรมชาติ 19 % ƒ น้ํามัน 10 % ƒ พลังงาน อื่นๆ 8 %

รูปที่ 1.18 กราฟแสดงการคาดการณใชพลังงานของโลกในอนาคต

รูปที่ 1.19 กราฟแสดงการใชพลังงานในการผลิตไฟฟา 4.

พลังงานสํารองของโลกที่คาดวาจะมีใช ดังนี้ ƒ พลังงานจากน้ํามันจะหมดจากโลกภายในเวลา 30 ป ƒ พลังงานจากกาซธรรมชาติเหลืออยูอีก 64 ป ƒ พลังงานจากถานหิน ยังใชไดอีก 220 ป

รูปที่ 1.20 กราฟแสดงพลังงานสํารองของโลก (ที่มา: สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีไทย สวทช.ฉ2000 เรื่อง สถานการณพลังงานโลก – พลังงานไทย)

1.2.8

สถานการณการใชพลังงานของประเทศไทย

ความตองการใชพลังงานเชิงพาณิชยขั้นตน ของไทย พ.ศ. 2548 อยูที่ระดับ 1,525 เทียบเทาพันบารเรลน้ํามันดิบ ตอวัน ขยายตัว เพิ่มขึ้นจาก ป พ.ศ. 2547 รอยละ 4.9 เปนการขยายตัวเพิ่มขึ้นของการใชพลังงานทุกชนิด ประกอบดวย น้ํามัน รอยละ 0.9 กาซธรรมชาติ รอยละ 9.3 ลิกไนต รอยละ 4.3 ถานหินนําเขา รอยละ 11.4 และไฟฟาพลังน้ํา/ไฟฟานําเขา รอยละ 0.8 และน้ํามันเปนเชื้อเพลิงที่มีสัดสวน การใชสูงที่สุดของพลังงานเชิงพาณิชยขั้นตน คิดเปนรอยละ 46 รองมาคือกาซธรรมชาติ รอยละ 37 ลิกไนต/ถานหินนําเขา รอยละ 15 และ พลังน้ํา/ไฟฟานําเขา รอยละ 2

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

11


รหัสวิชา 2104-2127

วิวัฒนาการพลังงาน

ตารางที่ 1.1 การใช การผลิต และการนําเขาพลังงานเชิงพาณิชย รายละเอียด

การใช การผลิต การนําเขา (สุทธิ)

ปริมาณการใชพลังงาน การผลิตพลังงาน การนําเขาพลังงาน (เทียบเทาพันบารเรลน้ํามันดิบตอวัน) พ.ศ.2546 พ.ศ.2547 พ.ศ.2548 1,352 1,450 1,525 672 676 742 569 988 969

การเปลี่ยนแปลง (2547-2548) 7.3 0.7 13.7

(2548-2549) 4.9 9.4 -2.3

1.

พลังงานเชิงพาณิชย ประกอบดวย น้ํามันดิบ กาซธรรมชาติ คอนเดนเสท ผลิตภัณฑน้ํามันสําเร็จรูป ไฟฟาพลังน้ํา และ ถานหิน (ลิกไนต) 2. การใช ไมรวมกับการเปลี่ยนแปลงสต็อก และการใชที่ไมเปนพลังงาน (Non-Energy use) ไดแก การใชยางมะตอย กาซ ธรรมชาติเหลว (Liquefied Natural Gas: LNG), คอนเดนเสท (Condensate), กาซปโตรเลียมเหลว (Liquefied Petroleum Gas : LPG), น้ํามันจําพวกปโตรเลียม (Naphtha) เปนวัตถุดิบในอุตสาหกรรมปโตรเคมี ที่มา: สํานักงานนโยบายและแผนพลังงาน, สถานการณพลังงานไทยในป 2548 และแนวโนมในป 2549

การนําเขาพลังงาน มีมูลคารวม 774,282 ลานบาท เพิ่มขึ้นจากพ.ศ. 2547 เปนมูลคา 207,893 ลานบาท โดยนําเขาน้ํามันดิบและ น้ํามันสําเร็จรูปมีมูลคารวม 658,561 ลานบาท เพิ่มขึ้นเปนมูลคา 156,159 ลานบาท (ปริมาณการนําเขาลดลงจาก 902 พันบารเรลตอวัน เปน 849 พันบารเรล/วัน หรือลดลงรอยละ 5.9) ตารางที่ 1.2 มูลคาการนําเขาพลังงาน รายละเอียด

ปริมาณการใชพลังงาน การผลิตพลังงาน การนําเขาพลังงาน การเปลี่ยนแปลง (ลานบาท) พ.ศ.2546 พ.ศ.2547 พ.ศ.2548 (2547-2548) (2548-2549) น้ํามันดิบ 346,057 486,627 629,155 140,570 142,528 น้ํามันสําเร็จรูป 8,909 15,775 29,496 6,866 13,721 กาซธรรมชาติ 42,635 46,053 63,845 3,418 17,792 ถานหิน 9,370 12,275 15,268 2,905 2,993 ไฟฟา 4,159 5,659 6,518 1,500 859 รวม 411,130 566,389 774,282 155,259 207,893 ที่มา: สํานักงานนโยบายและแผนพลังงาน, สถานการณพลังงานไทยในป 2548 และแนวโนมในป 2549 1.

พลังงานสํารองในประเทศไทย ประเทศไทยมีพลังงานสํารองอยูไมมาก จึงตองนําเขาพลังงานจากตางประเทศ จากการศึกษาของนักธรณีวิทยา พบวา พลังงานสํารองในประเทศไทย เหลือใชเปนระยะเวลาดังนี้ (โดยที่ไมมีการสํารวจเพิ่มเติม และยังคงใชพลังงานเทากับปจจุบัน) - น้ํามันดิบ มีเพียง 17 พันลาน ลทนด. (ลิตรเทียบเทาน้ํามันดิบ) ไมพอใชอยางแนนอน - กาซธรรมชาติ มีเพียง 17 พันลาน ลทนด. (ลิตรเทียบเทาน้ํามันดิบ) ใชไดอีกเพียง 20 ปก็หมดแลว - ถานหิน ลิกไนต มีเหลือเพียง 1,676 พันลาน ลทนด. (ลิตรเทียบเทาน้ํามันดิบ) ใชไดอีกไมเกิน 60 ปก็หมดแลว 12

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


วิวัฒนาการพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127

2.

พลังงานที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟาของประเทศไทย การผลิตพลังงานไฟฟาของประเทศใน พ.ศ. 2547 มีจํานวน 127,511 กิกะวัตตชั่วโมงเพิ่มขึ้นจากชวงเดียวกันของปกอน รอย ละ 7.7 เปนการผลิตไฟฟาโดยใชเชื้อเพลิงจากกาซธรรมชาติ จํานวน 90,823 กิกะวัตตชั่วโมงคิดเปนสัดสวนรอยละ 71 จากถานหิน (ลิกไนต) จํานวน 20,404 กิกะวัตตชั่วโมง คิดเปนสัดสวนรอยละ 16 จากพลังน้ํา 5,896 กิกะวัตตชั่วโมง คิดเปนสัดสวนรอยละ 5 และที่เหลือเปนการผลิต ไฟฟาจากน้ํามันเตา จํานวน 5,468 กิกะวัตตชั่วโมง และจากแหลงอื่น ๆ รวมทั้งการนําเขาไฟฟาจากลาว และไฟฟาแลกเปลี่ยนจากมาเลเซีย คิด เปนสัดสวนรอยละ 4 เทากัน

รูปที่ 1.21 การผลิตไฟฟาแยกตามชนิดของพลังงาน การผลิตไฟฟาตามชนิดเชื้อเพลิงที่สําคัญ พอสรุปไดดังนี้ - การผลิตไฟฟาจากกาซธรรมชาติในป พ.ศ. 2547 ลดลงจากป พ.ศ. 2546 รอยละ 2.5 สาเหตุสําคัญเนื่องจากกําลังสง ของ ทอกาซธรรมชาติจากอาวไทยเต็ม ทําใหมีการปรับเปลี่ยนไปใชเชื้อเพลิงอื่นทดแทน - การผลิตไฟฟาจากถานหิน (ลิกไนต) เพิ่มขึ้นรอยละ 6.8 - การผลิตไฟฟาจากน้ํามันเตา เพิ่มขึ้นถึงรอยละ 124.6 เนื่องจากทอกาซเต็ม เปนผลใหมีการใชน้ํามันเตาทดแทนการใช กาซธรรมชาติ - การผลิตไฟฟาจากพลังน้ํา ลดลงรอยละ 18.2 - การผลิตไฟฟาจากน้ํามันดีเซล เพิ่มขึ้นถึงรอยละ 209.4 ทั้งนี้เปนผลมาจาก กฟผ. เพิ่มการใชน้ํามันดีเซลเพื่อเปน เชื้อเพลิง ในการผลิตไฟฟาแทนกาซธรรมชาติ - การนําเขาไฟฟาจาก สปป. ลาว และไฟฟาแลกเปลี่ยนมาจากมาเลเซีย เพิ่มขึ้นรอยละ 36.6 เมื่อเทียบกับปกอน

1.2.9

ผลกระทบของการใชพลังงานทางดานเศรษฐกิจ

พลังงานที่นํามาใชประโยชน สวนมากเปนพลังงานที่ใชแลวหมดไป หรือใชเวลานานในการเกิดขึ้นใหม ทําใหปริมาณ พลังงานสํารองเหลือนอยลง ประกอบกับการใชพลังงานของโลกมีปริมาณเพิ่มมากขึ้นในชวงศตวรรษที่ผานมา ราคาของพลังงานจึง เพิ่มขึ้นทุกปและสงผลตอเศรษฐกิจ โลกโดยตรงทําให - ตนทุนในการดําเนินชีวติ เพิ่มขึ้น - ราคาพลังงานเพิ่มขึ้น และแปรปรวนตลอดเวลา - รายไดตอหัวของประชากรลดลงเมื่อเทียบกับราคาพลังงาน ดังนั้นการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ จะกอใหเกิดประโยชนสูงสุด

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

13


รหัสวิชา 2104-2127

1.2.10

วิวัฒนาการพลังงาน

ผลกระทบของการใชพลังงานทางดานสิ่งแวดลอม

เปนเวลาหลายลานปมาแลวที่โลกปกคลุมดวยกาซคารบอนไดออกไซด และกาซเรือนกระจกอื่น ๆ ซึ่งปองกัน ไมใหรังสีความ รอนสะทอนกลับออกไปทั้งหมด ทําใหโลกมีอุณหภูมิที่เหมาะสมและสิ่งมีชีวิตสามารถเจริญเติบโตได แตทุกวันนี้การขยายตัวอยางมาก ของภาคอุตสาหกรรม กอใหเกิดการทําลายสมดุลทางธรรมชาติ สภาวะโลกรอน หรือปรากฏการณเรือนกระจก การเผาไหมเชื้อเพลิงฟอสซิล เชน น้ํามัน ถานหิน ถานลิกไนต และกาซ (กาซธรรมชาติและกาชหุงตม) จะเกิดกาซ คารบอนไดออกไซด (CO2) ลอยขึ้นไปสะสมอยูบนชั้นบรรยากาศที่หอหุมโลกทําใหความเขมขนกาซคารบอนไดออกไซดสูงมากขึ้น เปน ผลทําใหพลังงานความรอนของแสงอาทิตยที่สะทอนขึ้นไป จากผิวโลกทะลุผาน ออกไปไมได จึงสะทอนกลับมายังผิวโลก จึงเชื่อกันวา เปนสาเหตุใหโลกรอนขึ้น สภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไป และเปนที่รูจักกันในชื่อ "ปรากฏการณเรือนกระจก (Greenhouse Effect)" การ เผาไหมชีวมวล (พวกใชฟนและกากออย) ก็มีสวนที่จะทําใหเกิดปรากฏการณเรือนกระจกดวย

รูปที่ 1.22 ปรากฏการณเรือนกระจกทําใหโลกรอนขึ้น ภาวะโลกรอนหรือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสวนใหญเปนผลมาจากการกระทําของมนุษยซึ่งสงผลกระทบ อยาง ตอเนื่องใหอุณหภูมิของโลกเพิ่มขึ้นประมาณ1.4-5.8 องศาเซลเซียส ภายในป ค.ศ. 2100 ถากาซเรือนกระจกยังถูกปลอย ออกในอัตราที่ เปนอยูในปจจุบัน 14

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


วิวัฒนาการพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไมไดเปลี่ยนแปลงไปทีละเล็กละนอยแตเปนการเปลี่ยนแปลงอยางรุนแรง ซึ่งเกิดขึ้นบอยครั้ง และมีความรุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆตัวอยาง ที่เห็นไดชัดไดแก ความแหงแลงอยางรุนแรง วาตภัย อุทกภัย พายุทอรนาโด แผนดินถลม และ การเกิดพายุรุนแรงฉับพลัน จากภาวะอันตรายเหลานี้พบวา ผูที่อาศัยอยูในเขตพื้นที่ที่เสี่ยงกับการเกิดเหตุการณจะไดรับผลกระทบมากกวา พื้นที่สวนอื่นๆ และมีการคาดการณวา การที่อุณหภูมิของโลกสูงขึ้น เปนเหตุให ปริมาณผลผลิต เพื่อการบริโภคโดยรวมลดลง

(ก) ควันพิษจากโรงงานอุตสาหกรรม

(ข) น้ําทวมฉับพลัน รูปที่ 1.23 ผลกระทบตอสภาพแวดลอม

หลักฐานขอมูลตาง ๆ ชี้ใหเห็นไดวา ขณะนี้เริ่มมีความเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศโลก - อุณหภูมิของโลก โดยเฉลี่ยสูงขึ้นประมาณ 0.6 ± 0.2 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับปลายศตวรรษที่ 19 - เทาที่ผานมา ชวงป ค.ศ. 1990 เปนชวงที่รอนที่สุด โดยปที่รอนที่สุดคือป ค.ศ. 1998 - ระดับน้ําทะเลเฉลี่ย สูงขึ้น 10 - 20 เซนติเมตร - ปริมาณหิมะลดลงประมาณ 10 % บริเวณซีกโลกทางเหนือและพื้นที่สูง เมื่อเทียบกับชวงป ค.ศ. 1960 - บริเวณซีกโลกทางเหนือบางแหงมีปริมาณน้ําฝนเพิ่มขึ้นแตบางแหงกลับมีปริมาณน้ําฝนลดลง - หลายบริเวณในทวีปเอเชียและทวีปแอฟฟริกาเกิดความแหงแลงบอย และรุนแรงขึ้น

(

นักวิทยาศาสตรเชื่อวา การลดปริมาณการปลอยกาซเรือนกระจกอยางเปนระบบ และรวมมือกันทุกฝายในระดับโลก สามารถ ปองกันการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจากการทําลายระบบนิเวศนของโลกที่จะสงผลโดยตรงตอมนุษยได

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

15


รหัสวิชา 2104-2127

วิวัฒนาการพลังงาน

คําสั่ง จากขอความดานลางใหกาเครื่องหมายถูก (3) หนาขอความที่ถูกตอง และกาเครื่องหมาย (x) หนาขอความที่ผิด __1. __2. __3. __4. __5. __6. __7. __8. __9. __10.

16

พลังงาน หมายถึง ความสามารถในการทํางาน ซึ่งมีอยูในตัวของสิ่งที่อาจใหงานได การปลูกปาเอาไมมาทําฟน เรียกวา "พลังงานสํารอง" พลังงานแบงเปนสองประเภท ไดแก พลังงานหมุนเวียนและพลังงานสิ้นเปลือง "เขื่อนเก็บน้ํา" เปนแหลงสะสมพลังงานในรูปของพลังงานศักย พลังงานจากฟอสซิล เปนพลังงานที่เกิดตามธรรมชาติ และมีผลตอสิ่งแวดลอมนอยที่สุด จูล (Joule) คือ หนวยที่ใชวัดคาพลังงานความรอน แบตเตอรี่ คืออุปกรณกําเนิดพลังงานไฟฟาจากปฏิกิริยาเคมี ถานหินเปนรูปแบบหนึ่งของพลังงานหมุนเวียนที่ถูกนํามาใชผลิตกระแสไฟฟามากที่สุดในประเทศไทย ประเทศไทยเปนประเทศเกษตรกรรมจึงมีพลังงานสํารองเปนจํานวนมากและปจจุบันเปนผูนําในการสงออกพลังงานสํารอง ปรากฏการณเรือนกระจกเกิดจากการเผาไหมเชื้อเพลิงซึ่งทําใหเกิดกาซคารบอนไดออกไซดสะสม ในชั้นบรรยากาศ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


วิวัฒนาการพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127 บันทึก

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………

วันที่.............เดือน.............................พ.ศ. .........................

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

17


รหัสวิชา 2104-2127

2

หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

พลังงานเปนปจจัยพื้นฐานที่สําคัญ ในการตอบสนองความตองการเบื้องตนของประชาชนและเปนปจจัยในการผลิตทั้งภาค ธุรกิจและอุตสาหกรรม ดังนั้นจึงตองมีการจัดหาพลังงานใหมีปริมาณที่เพียงพอ มีราคาที่เหมาะสมและมีคุณภาพที่ดี สอดคลองกับความ ตองการของผูใชในกิจกรรมการผลิตตางๆ ได ความตองการในดานการใชพลังงานของประเทศไทยในรูปตางๆ เพิ่มขึ้นอยางรวดเร็ว โดยเฉพาะพลังงานไฟฟาที่ไดมาจากพลังงานสิ้นเปลื้อง เพื่อใชในกระบวนการผลิตเปนสาเหตุใหเกิดมลพิษและยิ่งไปกวานั้นพลังงาน สํารองที่มีอยูก็ลดปริมาณลงอยางรวดเร็วตามการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคม จึงมีความจําเปนที่จะตองหันมาใชพลังงานทดแทนที่เปน พลังงานสะอาดไมกอใหเกิดปญหาสิ่งแวดลอม อยางไรก็ตาม พลังงานทดแทนมีตนทุนในการผลิตสูงกวาพลังงานสิ้นเปลื้อง ดังนั้น วิธีการใชอุปกรณและการออกแบบระบบ ที่ใชอยูอยางมีประสิทธิภาพจะทําใหเกิดการประหยัดพลังงาน การมีความรู ความเขาใจ ในการ ใชเครื่องมือวัดการใชพลังงาน จะทําใหทราบถึงปริมาณพลังงานที่ใชและสูญเสียไประหวางการผลิต เพื่อเปนขอมูลในการดําเนินการ ตอไป

2.1

วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม หลังจากจบบทเรียนนี้แลวนักเรียนสามารถที่จะ 1. บอกแนวทางการประหยัดพลังงานได 2. บอกขั้นตอนการปฏิบัติสําหรับการประหยัดพลังงานได 3. บอกชื่อและอธิบายการนําไปใชงานของเครื่องวัดแบบตาง ๆ ไดถูกตอง

18

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

2.2

รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงาน

การประหยัดพลังงาน คือ การลดการใชจายพลังงาน โดยไมทําใหผลผลิตเสียหาย และรักษาระดับความสบายของผูใชใหอยูใน ระดับมาตรฐาน การประหยัดพลังงานประกอบดวยสิ่งสําคัญ 2 ประการ - เทคนิคการประหยัดพลังงาน - กระบวนการประหยัดพลังงาน

2.2.1

เทคนิคการประหยัดพลังงาน คือ การใชอุปกรณ ระบบ ที่ชวยประหยัดพลังงาน และการออกแบบที่ถูกตองเหมาะสมเพื่อลดการใชพลังงาน 4. อุปกรณที่ชวยในการประหยัดพลังงาน คือ อุปกรณหรือเครื่องจักรประสิทธิภาพสูง และอุปกรณที่ติดตั้งเพื่อควบคุมการใชพลังงาน เชน อุปกรณควบคุม ความเร็วมอเตอร 5. ระบบที่ชวยในการประหยัดพลังงาน คือ ระบบควบคุมการใชพลังงาน เชน ระบบควบคุมอัตโนมัติ ระบบกักเก็บความเย็น 6. การออกแบบที่ถูกตองเหมาะสม คือ การออกแบบและวิธีการใชอุปกรณอยางมีประสิทธิภาพ เพื่อการประหยัดพลังงาน เชน การออกแบบระบบ แสง สวาง โดยใชแสงธรรมชาติคอยเสริมในขณะที่มีแสงจากภายนอกเพียงพอ

2.2.2

กระบวนการประหยัดพลังงาน เปนขั้นตอนการนําเทคนิคการประหยัดพลังงานไปใช ประกอบดวย 1. วิเคราะหคาใชจายดานพลังงาน - พิจารณาตนทุนการผลิตผลิตภัณฑเทียบกับตนทุนพลังงาน วามีอัตราสวนมากนอยเพียงใด 2. ตรวจสอบการใชพลังงาน - สํารวจวามีการใชพลังงานประเภทใด ปริมาณเทาไร 3. วิเคราะหศักยภาพในการประหยัดพลังงาน - เปนการเลือกใชเทคนิคการประหยัดพลังงาน 4. วิเคราะหการเงิน - ประเมินวาเทคนิคการประหยัดพลังงานมีผลตอบแทนทางการเงินคุมคาตอการลงทุนหรือไม 5. กําหนดเปาหมาย แผน และการลงทุน - นําศักยภาพในการประหยัดพลังงานมากําหนดเปาหมาย แลวจัดทําแผนตามเปาหมาย และเลือกวิธีการ ลงทุน 6. ติดตามและประเมินผล - ทําการติดตามและประเมินผลการประหยัดพลังงานวาไดผลตามเปาหมายหรือไม ที่มา : วัชระ มั่งวิทิตกุล, "กระบวนการและเทคนิคการลดคาใชจายพลังงาน", ศูนยอนุรักษพลังงานแหงประเทศไทย, 2544.

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

19


รหัสวิชา 2104-2127

2.2.3

หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

การพิจารณาการประหยัดพลังงาน 1.

การเลือกใชพลังงาน - การใชอุปกรณแสงสวางที่ใชพลังงานไฟฟา จะมีประสิทธิภาพสูงกวาอุปกรณที่ใชพลังงานความรอน - การใชพลังงานความรอน ควรใชน้ํามันหรือกาซเปนเชื้อเพลิงในการใหพลังงานความรอนเพราะคาใชจายนอยกวา การใชพลังงานไฟฟา - ควรเลือกใชพลังงานใหเหมาะสมกับการใชงานเพื่อประสิทธิภาพสูงสุดของระบบ และควรพิจารณาวิธีที่เพิ่ม ประสิทธิภาพ การใช ของทั้งระบบใหดีขึ้น 2. การปองกันการสูญเปลา - ควรลดการสิ้นเปลืองพลังงานของเครื่องจักรและอุปกรณเนื่องจากการเดินเครื่องโดยไมไดทําการผลิต - ควรตรวจสอบหาจุดรั่วไหลของความรอน ลมรั่ว น้ํารั่ว เพราะทําใหเกิดการสูญเสียพลังงานทางออมจากการชดเชย การรั่วไหลในระบบที่เกิดการรั่ว 3. การนําพลังงานที่เหลืออยูกลับมาใช - ควรนําพลังงานความรอนที่จะทิ้งออกจากระบบกลับมาใชประโยชน เชน การนําความรอนทิ้งจากกาซไอเสีย กลับมาใช การใชไอน้ําความดันต่ําที่ไดจากการแยกออกมาจากน้ําระบายทิ้ง Blow down ของหมอไอน้ํา เปนตน

2.3

การตรวจวัดระบบที่ใชพลังงาน

เครื่องจักรและอุปกรณที่ใชพลังงานในโรงงานสามารถแบงออกเปน 2 ระบบ คือ ระบบที่ใชพลังงานไฟฟา และ ระบบที่ใช พลังงานความรอน

2.3.1

ระบบที่ใชพลังงานไฟฟา

ไฟฟาจากโรงไฟฟา ถูกจายมายังผูใชที่อยูหางไกลจากโรงไฟฟามีหลายขั้นตอน แสดงดังรูปที่ 2.1 โรงไฟฟาจายไฟฟาออกมา ดวยระดับแรงดัน 230 kV แลวจายมายังสถานีไฟฟายอยเพื่อลดระดับแรงดันไฟฟาลงเหลือ 115 kV หลังจากนั้น ไฟฟาจะเขาสูสถานีไฟฟา ยอยเพื่อลดระดับแรงดันลงสูระดับที่ใชงานของผูใชงาน เชน 220V 22kV หรือ 64 kV โดยระบบที่ใชพลังงานไฟฟาที่ควรดําเนินการตรวจวัด มีรายละเอียดดังนี้ - ระบบสงจายไฟฟา - ระบบปรับอากาศ - ระบบแสงสวาง - เครื่องสูบน้ํา

20

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127

1.

ระบบสงจายไฟฟา หมายถึง ระบบสงจายกําลังไฟฟาตั้งแตจุดที่ออกจากหมอแปลงไฟฟา จนถึงตูสงจายหรือตู MDB (Main Distribution Board) ที่แตละจุดภายในโรงงาน

รูปที่ 2.1 ระบบสงจายและระดับแรงดันของสถานีไฟฟายอย คาที่จําเปนตองตรวจวัด ไดแก แรงดันไฟฟา (โวลต) กระแสไฟฟา (แอมแปร) กําลังไฟฟา (กิโลวัตต) และ ตัวประกอบ กําลังไฟฟา (Power Factor) ซึ่งเรียกโดยรวมวาคาทางไฟฟา เพื่อใชในการตรวจสอบสภาพโดยทั่วไปของระบบ เชน ลักษณะการใชไฟฟา เวลาที่มีความตองการพลังไฟฟาสูงสุด ประโยชนที่ไดจากขอมูลดังกลาว ไดแก การจัดโหลดอุปกรณไฟฟาในระบบไฟฟา เพื่อลดความ ตองการพลังไฟฟาสูงสุดในชวง Peak หรือเลื่อนชวงที่เกิดความตองการพลังไฟฟาสูงสุดไปยังชวงที่ไมใชชวง Peak ของคาไฟฟา การจัด โหลดในระบบไฟฟา (ในกรณีของระบบไฟฟา 3 สาย) ใหเกิดความสมดุลกันทั้ง 3 สาย ทั้งแรงดัน กระแสไฟฟา และกําลังงานไฟฟา ใน แตละเฟสเพื่อยืดอายุการใชงานของอุปกรณไฟฟา การควบคุมคาตัวประกอบกําลังไฟฟา (ควรสูงกวา 0.90) เปนตน เครื่องมือตรวจวัดคาทางไฟฟา สามารถแบงออกเปน 2 ประเภท คือ เครื่องมือตรวจวัดคาชั่วขณะ เชน แอมปมิเตอรและ เพาเวอรมิเตอรแบบคลองวัด (ดังรูปที่ 2.2) มิเตอรวัดคาตัวประกอบกําลังไฟฟา (ดังรูปที่ 2.3) และเครื่องมือตรวจวัดคาแบบตอเนื่อง (ดัง รูปที่ 2.4) ซึ่งนอกจากวัดคาไดแลวยังสามารถบันทึกคาการวัดเก็บไวและเรียกมาแสดงคายอนหลังได(Recorder) ดังแสดงในรูปที่ 2.3 ตารางที่ 2.1 การตรวจวัดระบบสงจายไฟฟา ระบบ ระบบสงจายไฟฟา

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

คาที่ตรวจวัด แรงดันไฟฟา (V) กระแสไฟฟา (I) กําลังไฟฟา (P) ตัวประกอบกําลังไฟฟา (P.F.)

เครื่องมือ เพาเวอรมิเตอรแบบคลองวัด เครื่องมือวัดและบันทึกคาทางไฟฟาแบบตอเนื่อง

21


รหัสวิชา 2104-2127

หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

รูปที่2.2 เพาเวอรมิเตอรแบบคลองวัด

รูปที่ 2.3 มิเตอรวัดคาตัวประกอบกําลังไฟฟา

รูปที่ 2.4 เครื่องวัดและบันทึกคาทางไฟฟาแบบตอเนื่อง (Power Recorder) 2.

ระบบปรับอากาศ ระบบปรับอากาศที่พบเปนจํานวนมาก คือ เครื่องปรับอากาศแบบแยกสวน (Split type) นอกจากนี้ยังมีเครื่องปรับอากาศ แบบหนวยเดียว เชน เครื่องปรับอากาศแบบติดหนาตาง (Window type) ดังแสดงในรูปที่ 2.5 ปจจุบันเหลือใชงานนอยมาก เพราะ ประสิทธิภาพต่ํา เครื่องปรับอากาศแบบเปนชุด (Packaged Unit) ดังแสดงในรูปที่ 2.6 และรูปที่ 2.7 แสดงสวนทําความเย็นของ เครื่องปรับอากาศแบบแยกสวน สําหรับระบบปรับอากาศขนาดใหญ คือ เครื่องทําน้ําเย็น (Chiller) ดังแสดงในรูปที่ 2.8

รูปที่ 2.5 เครื่องปรับอากาศแบบติดหนาตาง

22

รูปที่ 2.6 เครื่องปรับอากาศแบบเปนชุด

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

รูปที่ 2.7 สวนทําความเย็นเครื่องปรับอากาศแบบแยกสวน

รหัสวิชา 2104-2127

รูปที่ 2.8 เครื่องทําน้ําเย็น

คาที่จําเปนตองตรวจวัดสําหรับเครื่องปรับอากาศแบบติดหนาตาง เครื่องปรับอากาศแบบเปนชุด และเครื่องปรับอากาศ แบบแยกสวน ไดแก แรงดันไฟฟา (โวลต) กระแสไฟฟา (แอมแปร) กําลังไฟฟา (กิโลวัตต) และ ตัวประกอบ กําลังไฟฟา (Power Factor) รวมทั้งชวงเวลาการตัดตอของคอมเพรสเซอร เพื่อตรวจสอบสภาพ การทํางานของคอมเพรสเซอร อุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธของลม จายและลมกลับ รวมทั้งปริมาณลมจาย เพื่อคํานวณภาระการทําความเย็นและสมรรถนะการทํางานของระบบปรับอากาศ คาที่จําเปนตองตรวจวัดสําหรับเครื่องทําน้ําเย็น ไดแก แรงดันไฟฟา (โวลต) กระแสไฟฟา (แอมแปร) กําลังไฟฟา (กิโลวัตต) และ ตัวประกอบ กําลังไฟฟา (Power Factor) ตลอดชวงเวลาการทํางานของเครื่องทําน้ําเย็น อัตราการไหลน้ําเย็น อุณหภูมิของ น้ําเย็นที่กลับสูเครื่องทําน้ําเย็น และอุณหภูมิของน้ําเย็นที่จา ยออกจากเครื่องทําน้ําเย็น เพื่อคํานวณภาระการทําความเย็น และสมรรถนะการ ทํางานของเครื่องทําน้ําเย็น นอกจากนี้ยังมีขอมูลประกอบอื่น ๆ ที่จําเปน เชน ชนิดของเทอรโมสตัท สภาพของแผงกรองอากาศ เวลาใชงาน โดย เครื่องมือตรวจวัดที่จําเปน ไดแก เครื่องวัดคาทางไฟฟา เครื่องวัดความเร็วลม เครื่องวัดอุณหภูมิ และความชื้นสัมพัทธ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

23


รหัสวิชา 2104-2127

หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

ตารางที่ 2.2 การตรวจวัดระบบปรับอากาศ ระบบ เครื่องปรับอากาศแบบหนวยเดียว เครื่องปรับอากาศแบบเปนชุด เครื่องปรับอากาศแบบแยกสวน

เครื่องทําน้ําเย็น

คาที่ตรวจวัด -

เครื่องมือ

- เครื่องวัดคาทางไฟฟา คาทางไฟฟาของคอมเพรสเซอร - เครื่องวัดอุณหภูมิและความชื้น ความเร็วลมและพื้นที่ชองจายลมเย็น อุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธของลมกลับ - เครือ่ งวัดความเร็วลม อุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธของลมกลับ คาทางไฟฟาของเครื่องทําน้ําเย็น อัตราการไหลของน้ําเย็นและน้ําหลอเย็น อุณหภูมิน้ําเย็นสงกลับและจายออก อุณหภูมิน้ําหลอเย็นสงกลับและจายออก

- เครื่องวัดคาทางไฟฟา - เครือ่ งวัดอัตราการไหลน้ํา - เครือ่ งวัดอุณหภูมิ

(ก) หัววัดความเร็วลมแบบ Pitot Tube (ข)หัววัดความเร็วลมแบบใบพัดความเร็วปานกลาง (ค) หัววัดความเร็วลมแบบใบพัดความเร็วต่ํา รูปที่2.9 หัววัดความเร็วลมแบบตางๆ

รูปที่ 2.10 เครื่องมือวัดความเร็วลม

24

รูปที่ 2.11 เครื่องมือวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

3.

รหัสวิชา 2104-2127

ระบบแสงสวาง

(ก) หลอดฟลูออเรสเซนต

(ข) โคมไฟสะทอนแสงแบบดาวนไลต

รูปที่ 2.12 หลอดไฟและโคมไฟ ในระบบแสงสวาง มีดัชนีที่ใชเปนมาตรฐานของแสงสวาง คือ ดัชนีกําลังไฟฟาที่ใชในระบบไฟฟาแสงสวางตอพื้นที่ คาของ ดัชนีที่ดีไมควรเกิน 16 วัตตตอตารางเมตร สําหรับพื้นที่ สํานักงานทั่วไป และ 23 วัตตตอตารางเมตรสําหรับพื้นที่ที่ตองการความสวางมาก เชน พื้นที่ตรวจสอบชิ้นงาน เปนตน และดัชนีคาความสองสวาง (Lux) แสดงถึงแสงสวางที่ฉายลงบนพื้นที่ คาดังกลาวแสดงถึงความ เหมาะสมของจํานวนหลอดไฟและตําแหนงการติดตั้งของโคมไฟ หรือหลอดไฟ ปจจัยตางๆ ที่ตองทําการสํารวจตรวจวัดในระบบไฟฟา แสงสวาง คือ เวลาใชงานระบบแสงสวางในแตละพื้นที่ ชนิดและจํานวนของหลอดไฟและโคมไฟในแตละพื้นที่ แรงดันไฟฟา (โวลต) กระแสไฟฟา (แอมแปร) กําลังไฟฟา (กิโลวัตต) และ ตัวประกอบ กําลังไฟฟา (Power Factor) ของระบบไฟฟาแสงสวาง และคาความสอง สวางของแสงในบริเวณพื้นที่ใชงาน เครื่องมือที่จําเปนตองใชในการตรวจวัด คือ เครื่องวัดคาความสองสวาง (Lux meter) แสดงดังรูปที่ 2.13 และเครื่องวัดคาทางไฟฟา (Power meter) แสดงดังรูปที่ 2.2 ตารางที่ 2.3 การตรวจวัดระบบแสงสวาง ระบบ

ระบบแสงสวาง

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

คาที่ตรวจวัด

- คาทางไฟฟาของระบบแสงสวาง - คาความสองสวาง - ขนาดพื้นที่ของแตละสวน

เครื่องมือ

- เครื่องวัดคาทางไฟฟา (Power Meter) - เครื่องวัดคาความสองสวาง (Lux Meter)

25


รหัสวิชา 2104-2127

หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

รูปที่ 2.13 เครื่องมือวัดคาความสองสวาง (Lux Meter) 4.

เครื่องสูบน้ํา

รูปที่ 2.14 เครื่องสูบน้ํา หรือปมน้ํา คาที่จําเปนตองตรวจวัด ไดแก แรงดันไฟฟา (โวลต) กระแสไฟฟา (แอมแปร) กําลังไฟฟา (กิโลวัตต) และ ตัวประกอบ กําลังไฟฟา (Power Factor) ของเครื่องสูบน้ํา ความดันดานสง ดานดูดของเครื่องสูบน้ํา และความเร็วรอบมอเตอร ขอมูลเหลานี้จะใชใน การประเมิน สมรรถนะการทํางานของปม ประสิทธิภาพของมอเตอร ตลอดจนการประเมิน ความเปนไปได ในการติดตั้งอุปกรณควบคุม ความเร็วรอบมอเตอรเพื่อประหยัดพลังงาน นอกจากนี้ ยังตอง สํารวจเวลาการทํางานของเครื่องสูบน้ําอีกดวย เครื่องมือตรวจวัดที่จําเปน ไดแก เครื่องวัดคาทางไฟฟา แสดงดังรูปที่ 2.2 เครื่องวัดความเร็วรอบ แสดงดังรูปที่ 2.15 และเกจ วัดความดันที่ติดตั้งอยูที่ทอดานสง และดานดูดของเครื่องสูบน้ํา แสดงดังรูปที่ 2.16

26

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127

ตารางที่ 3.4 การตรวจวัดเครื่องสูบน้ํา ระบบ

เครื่องสูบน้ํา

คาที่ตรวจวัด

- คาทางไฟฟาของปม - ความเร็วรอบมอเตอร - ความดันดานสงและดานดูดของปม

รูปที่ 2.15 เครื่องวัดความเร็วรอบมอเตอร

2.3.2

เครื่องมือ

- เครื่องวัดคาทางไฟฟา - เครื่องวัดความเร็วรอบ - เกจวัดความดัน

รูปที่ 2.16 เกจวัดความดันที่ติดตั้งอยูที่เครื่องสูบน้ํา

ระบบที่ใชพลังงานความรอน 1.

หมอไอน้ําและหมอน้ํามันรอน

รูปที่ 2.17 หมอไอน้ํา คาที่จําเปนตองตรวจวัด ไดแก เปอรเซ็นตของออกซิเจนในกาซไอเสีย อุณหภูมิกาซไอเสีย คาความรอนเชื้อเพลิง อัตรา การปอนเชื้อเพลิงเขาสูหมอไอน้ําหรือหมอน้ํามันรอน และอัตราการปอนน้ําปอนของหมอไอน้ําหรืออัตราการปอนน้ํามันรอนของหมอ น้ํามันรอน เพื่อใชวิเคราะหประสิทธิภาพและความรอนสูญเสียจากการเผาไหม ตองตรวจวัดคา อุณหภูมิพื้นผิวของตัวถัง อุณหภูมิ สิ่งแวดลอมบริเวณโดยรอบ พื้นที่ผิวตัวถังภายนอก และคาสัมประสิทธิ์การแผรังสีความรอน (Emissivity) ของผิวเปลือก เพื่อวิเคราะห ความรอนสูญเสียทางผิวผนังโดยวิธีการแผรังสี และเพื่อทําการวิเคราะหความรอนสูญเสียจากการโบลวดาวน ตองตรวจวัดคา อัตราการ ปอนน้ําปอนของหมอไอน้ํา คา TDS (Total Dissolved Solid) ของน้ําโบลวดาวนและน้ําปอน (ในกรณีหมอไอน้ํา) ซึ่งเปนคาที่แสดงถึง ความเขมขนของตะกอนที่อาจกอใหเกิดตะกรันในหมอไอน้ํา บางครั้ง อาจใชคาความนํา(Conductivity)แทนได โดยความสัมพันธของ TDS และ Conductivity โดยประมาณ คือ TDS = 0.67 x Conductivity นอกจากนี้ยังมีขอมูลประกอบอื่นๆ เชน อุณหภูมิของเชื้อเพลิง เทคนิคการประหยัดพลังงาน

27


รหัสวิชา 2104-2127

หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

อัตราการผลิตไอน้ํา อุณหภูมิและความดันของไอน้ําที่ผลิต อุณหภูมิของน้ําปอน อุณหภูมิของอากาศกอนเขาหองเผาไหม สภาพฉนวน ระยะเวลาการใชงาน ฯลฯ เครื่องมือตรวจวัดที่จําเปน ไดแก เครื่องวัดประสิทธิภาพการเผาไหม ดังแสดงในรูปที่ 2.19 เครื่องวิเคราะหสภาพน้ํา ดัง แสดงในรูปที่ 2.18 เครื่องวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ แสดงดังรูปที่ 2.11 และเครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมผัสและไมสัมผัสผิวของ ตัวถังหมอไอน้ํา ดังแสดงในรูปที่ 2.20 เปนตน ตารางที่ 3.5 การตรวจวัดหมอไอน้ํา ระบบ คาที่ตรวจวัด หมอไอน้ํา - ปริมาณออกซิเจน คารบอนไดออกไซด คารบอนมอนอกไซด และอุณหภูมิของกาซไอเสีย - คา TDS ของน้ําโบลวดาวน และน้ําปอน - อุณหภูมิผิวผนังหมอไอน้ํา อุณหภูมิแวดลอม และพื้นที่ผิว - อัตราการผลิต อุณหภูมิ และความดันของไอน้ํา - อัตราการใช และอุณหภูมิเชื้อเพลิง - อัตราการไหล และอุณหภูมิของน้ําปอน - อัตราการไหล และอุณหภูมิของอากาศปอน - อัตราการโบลวดาวน

รูปที่ 2.18 เครื่องวิเคราะหสภาพน้ํา

(ก) แบบไมสัมผัสกับสิ่งที่ตองการวัด

เครื่องมือ - เครื่องวัดประสิทธิภาพการเผาไหม - เครื่องวิเคราะหสภาพน้ํา - เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส - เครื่องวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ - เครื่องวัดอัตราการไหลและความดัน

รูปที่ 2.19 เครื่องวิเคราะหประสิทธิภาพการเผาไหม

(ข) แบบสัมผัสกับสิ่งที่ตองการวัด รูปที่ 2.20 เครื่องวัดอุณหภูมิผิว

28

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127

2.

ระบบสงจายไอน้ําและน้ํามันรอน ระบบสงจายไอน้ํา (ดังแสดงในรูปที่ 2.21) ทําหนาที่นําไอน้ําจากอุปกรณกําเนิดไอน้ํา หรือหมอไอน้ํา สงสูเครื่องจักร หรืออุปกรณที่ใชไอน้ํา ทําใหอุปกรณที่เกี่ยวของในระบบสงจายไอน้ํามีอุณหภูมิสูง หากสภาพฉนวนความรอนไมดี จะทําใหมีความรอน สูญเสียออกมาในบริเวณนั้น และดวยความดันไอน้ําที่สูงกวาบรรยากาศมาก อาจทําใหมีการรั่วไหลของไอน้ําบริเวณรอยตอที่ไมอยูใน สภาพที่สมบูรณ อันอาจกอใหเกิดอันตรายตอพนักงานที่ปฏิบัติงานอยูในบริเวณดังกลาว ดังนั้นในระบบสงจายไอน้ํา จึงตองเนนที่การ ตรวจสอบสภาพระบบสงจายไอน้ําใหอยูในสภาพที่สมบูรณอยูเสมอ สําหรับระบบสงจายน้ํามันรอนก็เปนเชนเดียวกันกับระบบสงจายไอ น้ํา คือเนนที่การตรวจสอบสภาพของระบบสงจายน้ํามันรอนใหอยูในสภาพที่สมบูรณอยูเสมอ คาที่ตองตรวจวัด ไดแก อุณหภูมิพื้นผิวทอไอน้ํา อุณหภูมิสิ่งแวดลอมบริเวณโดยรอบ พื้นที่ผิวบริเวณที่สภาพฉนวนไม สมบูรณ และคาสัมประสิทธิ์การแผรังสีความรอน (Emissivity) ของผิวเปลือก เพื่อวิเคราะหความรอนสูญเสียทางพื้นผิว โดยวิธีการแผ รังสี โดยอุปกรณที่ใชตรวจวัดคาอุณหภูมิพื้นผิว แสดงดังรูปที่ 2.20

รูปที่ 2.21 ระบบสงจายไอน้ํา 3.

อุปกรณที่ใชความรอน ดําเนินการตรวจวัดคาตางๆ เชนเดียวกันกับระบบสงจายไอน้ํา โดยเนนการวิเคราะหความรอนสูญเสีย การสํารวจสภาพ ฉนวนวาอยูในสภาพที่สมบูรณหรือไม และสํารวจสภาพกับดักไอน้ําวายังคงทํางานไดเปนปกติ หรือมีการเลือกใชงานผิดประเภทหรือไม

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

29


รหัสวิชา 2104-2127

คําสั่ง 1.

2.

3.

4.

5.

6.

30

หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

จงทําเครื่องหมาย (X) หนาขอที่เปนคําตอบที่ถูกที่สุด

ขอใดตอไปนี้เปน 1 ใน 7 ขั้นตอนการประหยัดพลังงาน ก. วิเคราะหคาใชจายดานพลังงาน ข. วิเคราะหกําไรดานพลังงาน ค. วิเคราะหผลดีดานพลังงาน ง. วิเคราะหผลเสียดานพลังงาน การประหยัดพลังงานอาจพิจารณาไดจาก ก. การลงทุน ข. การวิเคราะหกําไร ค. การเลือกใชพลังงาน ง. การเลือกผลดี/ผลเสีย ขอใดไมใชเครื่องมือวัดที่จําเปนในการตรวจวัดเครื่องปรับอากาศ ก. เครื่องวัดคาทางไฟฟา ข. เครื่องวัดตัวประกอบกําลังไฟฟา ค. เครื่องวัดคาความชื้นสัมพัทธ ง. เครื่องวัดคาความเร็วลม เครื่องมือที่ใชวัดคาความสองสวางคือ ก. Power Meter ข. Lux Meter ค. Power Recorder Meter ง. Power Factor Meter เครื่องมือที่ใชบันทึกการใชพลังงานไฟฟาแบบตอเนื่อง คือ ก. Power Meter ข. Lux Meter ค. Power Recorder Meter ง. Power Factor Meter ขอใดไมใชเครื่องมือวัดที่จําเปนในการตรวจวัดหมอไอน้ํา ก. เครื่องวัดประสิทธิภาพการเผาไหม ข. เครื่องวิเคราะหสภาพน้ํา ค. เครื่องตรวจวัดอุณหภูมิผิว ง. เครื่องมือวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


หลักการประหยัดพลังงานและเครื่องมือวัดการใชพลังงาน

รหัสวิชา 2104-2127 บันทึก

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………

วันที่.............เดือน.............................พ.ศ. .........................

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

31


รหัสวิชา 2104-2127

3

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

คาไฟฟา ถือวาเปนตนทุนสําคัญที่สุดในการประกอบกิจการ การลดคาใชจายดานพลังงานไฟฟาลง จึงเปน การเพิ่มกําไร ผูบริหารหรือผูรับผิดชอบดานพลังงานควรวางแผนจัดการอนุรักษพลังงานไฟฟา เพื่อนําไปสูการวางแผนและควบคุม การใชเครื่องจักร อุปกรณไฟฟา และแสงสวาง อยางมีประสิทธิภาพ เพื่อลดคาใชจายดานพลังงานไฟฟาใหมากที่สุด และกอนที่จะทําการวางแผนจัดการ อนุรักษพลังงานไฟฟา ควรจะทําความเขาใจหลักการคิดคํานวณคาไฟฟา

3.1

วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม หลังจากจบบทเรียนนี้แลวนักเรียนสามารถที่จะ 1. บอกขอกําหนดเกี่ยวกับอัตราคาไฟฟาได 2. บอกสวนประกอบหลักในการควบคุมคาไฟฟาได 3. บอกความหมายของความตองการพลังไฟฟาได 4. บอกแนวทางปฏิบัติในการลดคาไฟฟา

32

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

3.2

รหัสวิชา 2104-2127

ประเภทของอัตราคาไฟฟา

ขอกําหนดเกี่ยวกับอัตราคาไฟฟา นี้เริ่มใชตั้งแต คาไฟฟาประจําเดือนตุลาคม 2543 เปนตนไปคาไฟฟา มีการจัดกลุม ผูใชไฟฟา ไว 7 ประเภทตามลักษณะการใชไฟฟา ดังนี้ 1. ประเภทที่ 1 บานพักอาศัย 2. ประเภทที่ 2 กิจการขนาดเล็ก 3. ประเภทที่ 3 กิจการขนาดกลาง 4. ประเภทที่ 4 กิจการขนาดใหญ 5. ประเภทที่ 5 กิจการเฉพาะอยาง 6. ประเภทที่ 6 สวนราชการและองคกรที่ไมแสวงหากําไร 7. ประเภทที่ 7 สูบน้ําเพื่อการเกษตร ในการคํานวณคาไฟฟาแตละประเภท จํานวนหนวยไฟฟา และความตองการพลังไฟฟาสูงสุด ของหนวยงานจะตองเปนการ ตอผานเครื่องวัดไฟฟาเพียงเครื่องเดียวเทานั้น โดยในที่นี้จะขอกลาวเฉพาะประเภทที่ 1 บานพักอาศัย และประเภทที่ 4 กิจการขนาดใหญ เทานั้น ในการคิดคาไฟฟามีคําที่ตองทําความรูจัก ดังนี้ 1. พลังงานไฟฟา 2. ความตองการพลังไฟฟาสูงสุด 3. คาไฟฟาผันแปร 4. คาเพาเวอรแฟคเตอร 5. โหลดแฟคเตอร

3.2.1

พลังงานไฟฟา (Electricity)

พลังงานไฟฟา 1 หนวย คือ ปริมาณพลังงานไฟฟาที่อุปกรณใชไปในชวงเวลา 1 ชั่วโมง โดยที่อุปกรณใชกําลังงานไฟฟาคงที่ 1 กิโลวัตต บางครั้งเรียกวา กิโลวัตตชั่วโมง (kWh) มีคาเทียบเทากับ 3.6 MJ

3.2.2

ความตองการพลังไฟฟาสูงสุด (Peak Demand)

ความตองการพลังไฟฟาแตละเดือน คือความตองการพลังไฟฟาเปนกิโลวัตต เฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุดในชวงเวลาที่กําหนดใน รอบเดือน เศษของกิโลวัตตถาไมถึง 0.5 กิโลวัตตตัดทิ้ง ตั้งแต 0.5 กิโลวัตตขึ้น ไปคิดเปน 1 กิโลวัตต การวัดความตองการพลังไฟฟาหรือคาเฉลี่ยของโหลดที่ตองการใช ทุกๆ ชวงเวลา 15 นาที หรือ 1/4 ของชั่วโมง แสดงดังรูปที่ 3.1 คาความตองการพลังไฟฟาสูงสุดคือ 706.39 kW

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

33


รหัสวิชา 2104-2127

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด ความตองการพลังไฟฟา

900

ความตองการพลังไฟฟาเฉลี่ย ทุก 15 นาที

800

ความตองการพลังไฟฟาสูงสุด 706.39 kW 700 600

kW

500 400 300 200 100

00:00

23:00

22:00

21:00

20:00

19:00

18:00

17:00

16:00

15:00

14:00

13:00

12:00

11:00

10:00

09:00

08:00

07:00

06:00

05:00

04:00

03:00

02:00

01:00

0

เวลา

รูปที่ 3.1 การวัดความตองการพลังไฟฟาสูงสุดในแตละคาบเวลา 15 นาที

3.2.3

คาไฟฟาผันแปร (Energy Adjustment Charge)

คาไฟฟาผันแปร หรือคา Ft คือคาความผันแปรที่ปรับเพิ่มขึ้นหรือลดลง ตามภาระตนทุนการผลิต การสงและจําหนายที่อยู นอกเหนือการควบคุมของการไฟฟา ที่เปลี่ยนแปลงไปจากตนทุนที่กําหนดไว ในคาไฟฟาพื้นฐาน ไดแก คาเชื้อเพลิงที่ใชในการผลิต ไฟฟา อัตราแลกเปลี่ยนเงินตราตางประเทศ อัตราเงินเฟอ และหนวยจําหนายที่เปลี่ยนแปลงไปจากที่ประมาณการไว ในการอัตราคาไฟฟา ฐาน โดยจะคิดกับผูใชไฟฟาทุกประเภทในอัตราเทากันทุกหนวย คา Ft ปกติแลวจะมีการเปลี่ยนแปลงทุก 4 เดือนเพื่อไมใหคาไฟฟาผัน ผวนมากเกินไป

3.2.4

คาเพาเวอรแฟคเตอร (Power Factor)

สําหรับผูใชไฟฟาที่มีเพาเวอรแฟคเตอรนอยกวา 0.85 (Lagging) โดยในรอบเดือนใด ผูใชไฟฟา มีความตองการพลังไฟฟารี แอคตีฟเฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุด เมื่อคิดเปนกิโลวาร เกินกวารอยละ 61.97 ของความตองการพลังไฟฟาแอคตีฟเฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุด เมื่อคิดเปนกิโลวัตตแลว เฉพาะสวนที่เกินจะตองเสียคาเพาเวอรแฟคเตอรในอัตรา กิโลวารละ14.02 บาท สําหรับ การเรียกเก็บเงินคาไฟฟา ในรอบเดือนนั้น เศษของ กิโลวาร ถาไมถึง 0.5 กิโลวารตัดทิ้ง ตั้งแต 0.5 กิโลวารขึ้นไปคิดเปน 1 กิโลวาร

3.2.5

โหลดแฟคเตอร (Load Factor)

โหลดแฟคเตอร คือ อัตราสวนของคาพลังไฟฟาเฉลี่ยที่ใชในชวงเวลานั้นๆ ตอพลังไฟฟาสูงสุดในชวงเวลานั้นๆ สามารถเขียน เปนสมการไดดังนี้ คาเฉลี่ยความตองการพลังไฟฟา (kW) x100% หรือ ความตองการพลังไฟฟาสูงสุด (kW) พลังงานไฟฟาชวงในชวง 1 เดือน โหลดแฟคเตอร = x100% ความตองการพลังไฟฟาสูงสุดในชวง 1 เดือน x 24 x จํานวนวันในเดือนนั้นๆ

โหลดแฟคเตอร =

โดยทั่วไปนิยมคิดคาโหลดแฟคเตอรเปน รายวัน , เดือน หรือ ป 34

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

3.3

การคํานวณคาไฟฟา

3.3.1

ประเภทที่ 1 : บานพักอาศัย

รหัสวิชา 2104-2127

การคิดคาไฟฟาประเภทที่ 1 สําหรับบานพักอาศัย ใชสําหรับบานเรือนที่อยูอาศัย วัดและโบสถของศาสนาตาง ๆ โดยตอผาน เครื่องวัดหนวยไฟฟาเพียงเครื่องเดียว การคิดคาไฟฟาสําหรับประเภทที่ 1 ใชปริมาณพลังงานไฟฟาตอเดือน หรือหนวยตอเดือน และคา ไฟฟาผันแปร โดยไมคิดคาความตองการพลังไฟฟาในการคํานวณคาไฟฟา คาใชจายที่เหลือคือภาษีมูลคาเพิ่ม และคาบริการรายเดือน ลักษณะการคํานวณคาไฟฟาประเภทที่ 1 สามารถแบงออกเปน 3 ประเภทยอย คือ 1) กรณีที่ปริมาณการใชพลังงานไฟฟาไม เกิน 150 หนวยตอเดือน 2) กรณีที่ปริมาณการใชพลังงานไฟฟามากกวา 150 หนวยตอเดือน และ 3) กรณีบานอยูอาศัยอัตรา TOU โดยการ คิดคาไฟฟาในสองกรณีแรกมีลักษณะการคํานวณคาไฟฟาในลักษณะขั้นบันไดเหมือนกัน โดยมีความแตกตางแคเพียงจํานวนขั้นบันได และราคาในแตละขั้น และกรณีสุดทายจะเปนการคิดคาไฟฟาแบบ TOU คือราคาพลังงานไฟฟาตอหนวยจะแตกตางกันแลวแตชวงเวลา โดยในชวงเวลา Peak จะมีราคาสูงกวาชวง Off Peak

3.3.1.1 ปริมาณการใชพลังงานไฟฟาไมเกิน 150 หนวยตอเดือน ตารางที่ 3.1 คาพลังงานไฟฟาสําหรับบานอยูอาศัยที่มีปริมาณการใชพลังงานไฟฟาไมเกิน 150 หนวยตอเดือน ขั้นบันได

ราคาตอหนวย 1.3576 1.5445 1.7968 2.1800 2.2734 2.7781 2.9780

5 หนวย (กิโลวัตตชั่วโมง) แรก (หนวยที่ 1 - 5) 10 หนวยตอไป (หนวยที่ 6 - 15) 10 หนวยตอไป (หนวยที่ 16 - 25) 10 หนวยตอไป (หนวยที่ 26 - 35) 65 หนวยตอไป (หนวยที่ 36 – 100) 50 หนวยตอไป (หนวยที่ 101 - 150) 250 หนวยตอไป (หนวยที่ 151 - 400) เกินกวา 400 หนวย (หนวยที่ 401 เปนตนไป) คาบริการ : เดือนละ 8.19 บาท ตัวอยางการคํานวณ ผูใชไฟฟามีปริมาณการใชพลังงานไฟฟา 120 หนวยตอเดือน คาไฟฟาผันแปร 3.00 สตางคตอหนวย สวนที่ 1 คาไฟฟาฐาน 1.1 คาพลังงานไฟฟา 5 หนวยแรก (หนวยที่ 1 – 5) 10 หนวยตอไป (หนวยที่ 6 – 15) 10 หนวยตอไป (หนวยที่ 16 – 25) 10 หนวยตอไป (หนวยที่ 26 – 35) 65 หนวยตอไป (หนวยที่ 36 – 100) 20 หนวยตอไป (หนวยที่ 101 – 120) รวม เทคนิคการประหยัดพลังงาน

= (10x1.3576) = (10x1.5445) = (10x1.7968) = (65x2.1800) = (20x2.2734)

= = = = = = =

0.00 13.576 15.445 17.968 141.70 45.468 234.1570

บาท บาท บาท บาท บาท บาท บาท 35


รหัสวิชา 2104-2127 1.2 คาบริการ รวมคาไฟฟาฐาน

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด = 234.157 + 8.19

= 8.19 = 242.3470

บาท บาท

สวนที่ 2 คาไฟฟาผันแปร (ft) จํานวนพลังงานไฟฟา x คา Ft

= 120 x 0.03

= 3.60

บาท

สวนที่ 3 คาภาษีมูลคาเพิ่ม 7% (คาไฟฟาฐาน + คา Ft) x 7/100 รวมเงินคาไฟฟา

= (242.3470 + 3.60) x 7/100 = 242.3470 + 3.60 + 17.2163

= 17.2163 = 263.1633

บาท บาท

3.3.1.2 ปริมาณการใชพลังงานไฟฟาเกินกวา 150 หนวยตอเดือน ตารางที่ 3.2 คาพลังงานไฟฟาสําหรับบานอยูอาศัยที่มีปริมาณการใชพลังงานไฟฟาเกินกวา 150 หนวยตอเดือน 150 หนวย (กิโลวัตตชั่วโมง) แรก (หนวยที่ 1 - 150) 250 หนวยตอไป (หนวยที่ 151 - 400) เกินกวา 400 หนวย (หนวยที่ 401 เปนตนไป) คาบริการ: เดือนละ 40.90 บาท

หนวยละ หนวยละ หนวยละ

1.8047 2.7781 2.9780

บาท บาท บาท

ตัวอยางการคํานวณ ผูใชไฟฟามีปริมาณการใชพลังงานไฟฟา 313 หนวยตอเดือน คาไฟฟาผันแปร 3.00 สตางคตอหนวย สวนที่ 1 คาไฟฟาฐาน 1.1 คาพลังงานไฟฟา 150 หนวยแรก (หนวยที่ 1 – 150) 250 หนวยตอไป (หนวยที่ 151 – 313) รวม 1.2 คาบริการ รวมคาไฟฟาฐาน สวนที่ 2 คาไฟฟาผันแปร (ft) จํานวนพลังงานไฟฟา x คา Ft สวนที่ 3 คาภาษีมูลคาเพิ่ม 7% (คาไฟฟาฐาน + คา Ft) x 7/100 รวมเงินคาไฟฟา

36

= (150x1.8047) = (163x2.7781)

= 723.5353 + 40.90

= 270.7050 = 452.8303 = 723.5353 = 40.90 = 764.4353

บาท บาท บาท บาท บาท

= 313 x 0.03

= 9.39

บาท

= (764.4353 + 9.39) x 7/100 = 764.4353 + 9.39 + 54.1678

= 54.1678 = 827.9931

บาท บาท

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

รหัสวิชา 2104-2127

3.3.1.3 อัตราตามชวงเวลาของการใช (Time of Use Tariff : TOU Tariff) ตารางที่ 3.3 คาพลังงานไฟฟาสําหรับอัตราตามชวงเวลาของการใช (Time of Use Tariff : TOU Tariff) คาพลังงานไฟฟา บาท/หนวย 1* 3.6246 4.3093

คาบริการ บาท/เดือน

2* 1.1914 1.2246

1.3.1 แรงดัน 12-24 กิโลโวลต 228.17 1.3.2 แรงดันต่ํากวา 12 กิโลโวลต 57.95 1* On Peak : เวลา 09.00 - 22.00 น.วันจันทร - วันศุกร 2* Off Peak : เวลา 22.00 - 09.00 น.วันจันทร - วันศุกร Off Peak : เวลา 00.00 - 24.00 น. วันเสาร - วันอาทิตย และวันหยุดราชการตามปกติ (ไมรวมวันหยุดชดเชย) ตัวอยางการคํานวณ ผูใชไฟฟาใชแรงดันต่ํากวา 12 กิโลโวลต มีปริมาณการใชพลังงานไฟฟาชวงเวลา On Peak 1,000 หนวย มีปริมาณการใชพลังงานไฟฟาชวงเวลา Off Peak 2,500 หนวย คาไฟฟาผันแปร 3.00 สตางคตอหนวย สวนที่ 1 คาไฟฟาฐาน 1.1 คาพลังงานไฟฟา =(จํานวนพลังงานไฟฟาชวง On Peak x อัตราคาไฟฟาชวง On Peak) + (จํานวนพลังงานไฟฟาชวง Off Peak x อัตราคาไฟฟาชวง Off Peak) คาพลังงานชวง On Peak = (1,000 x 4.3093) = 4,309.3 บาท คาพลังงานชวง Off Peak = (2,500 x 1.2246) = 3,061.5 บาท = 7,370.80 บาท รวม 1.2 คาบริการ = 57.95 บาท = 7,370.80+ 57.95 = 7,428.75 บาท รวมคาไฟฟาฐาน สวนที่ 2 คาไฟฟาผันแปร (ft) จํานวนพลังงานไฟฟา x คา Ft สวนที่ 3 คาภาษีมูลคาเพิ่ม 7% (คาไฟฟาฐาน + คา Ft) x 7/100 รวมเงินคาไฟฟา

3.3.2

= (1,000+2,500) x 0.03 = 105.00

= (7,428.75 + 105.00) x 7/100 = 7,428.75 + 105.00 + 527.3625

บาท

= 527.3625 = 8,061.1125

บาท บาท

ประเภทที่ 4 : กิจการขนาดใหญ

ลักษณะการใช สําหรับการใชไฟฟาเพื่อประกอบธุรกิจ อุตสาหกรรม สวนราชการ หนวยงานรัฐวิสาหกิจ สถานที่ทําการ เกี่ยวกับกิจการของตางชาติ และสถานที่ทําการขององคการระหวางประเทศ ตลอดจนบริเวณที่เกี่ยวของ ซึ่งมีความตองการ พลังไฟฟา เฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุด ตั้งแต 1,000 กิโลวัตตขึ้นไป หรือ มีปริมาณการใชพลังงานไฟฟาเฉลี่ย 3 เดือน เกินกวา 250,000 หนวยตอเดือน โดยตอผานเครื่องวัดหนวยไฟฟาเครื่องเดียว การคิดคาไฟฟาประเภทที่ 4 สําหรับกิจการขนาดใหญ คาไฟฟาประกอบไปดวยคาพลังงาน

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

37


รหัสวิชา 2104-2127

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

ไฟฟา คาความตองการพลังไฟฟา คาไฟฟาผันแปร และคาเพาเวอรแฟคเตอร (ไมคิดคาเพาเวอรแฟคเตอร เมื่อระบบมีคาเพาเวอรแฟคเตอร สูงกวา 0.85) คาใชจายอื่นๆ คือ ภาษีมูลคาเพิ่ม และคาบริการรายเดือน การใชไฟฟาประเภทที่ 4 สําหรับกิจการขนาดใหญ ในปจจุบันสามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภทตามการคิดคาไฟฟา คือ อัตราตามชวงเวลาของวัน ( Time of Day Tariff : TOD Tariff ) และ อัตราตามชวงเวลาของการใช (Time of Use Tariff : TOU Tariff) การคิดคาไฟฟาทั้งสองประเภท มีความเหมาะสมตอลักษณะการดําเนินกิจการที่แตกตางกัน การเลือกใชการคิดคาไฟฟาที่ไมเหมาะสม สงผลใหคาไฟฟาสูงกวาที่ควรจะเปน อยางไรก็ตาม สําหรับหนวยงานที่ใชการคิดคาไฟฟาในระบบ TOD สามารถเปลี่ยนไปใชการคิดคา ไฟฟาในระบบ TOU ได และสําหรับหนวยงานที่ใชระบบการคิดคาไฟฟาในแบบ TOU อยูแลว จะไมสามารถเปลี่ยนกลับไปสู TOD ได โดยรายละเอียดของการคิดคาไฟฟาแสดงดังนี้

3.3.2.1 อัตราตามชวงเวลาของวัน ( Time of Day Tariff : TOD Tariff ) ตารางที่ 3.4 คาพลังงานไฟฟาสําหรับอัตราตามชวงเวลาของวัน ( Time of Day Tariff : TOD Tariff ) คาความตองการพลังงานไฟฟา คาพลังงานไฟฟา บาท/กิโลวัตต บาท/หนวย 1* 2* 3* 4.1.1 แรงดัน 69 กิโลโวลตขึ้นไป 224.30 29.91 0 1.6660 4.1.2 แรงดัน 12-24 กิโลโวลต 285.05 58.88 0 1.7034 4.1.3 แรงดันต่ํากวา 12 กิโลโวลต 332.71 68.22 0 1.7314 1* On Peak: เวลา 18.30-21.30 น. ของทุกวัน 2* Partial Peak: เวลา 08.00-18.30 น. ของทุกวัน คิดคาความตองการพลังไฟฟาเฉพาะสวนที่เกินจากชวง On Peak 3* Off Peak: เวลา 21.30-08.00 น. ของทุกวัน ไมคิดคาความตองการพลังไฟฟา ตัวอยางการคํานวณ แรงดันไฟฟา 69 กิโลโวลต ความตองการพลังไฟฟาชวง On Peak 18,480 กิโลวัตต ความตองการพลังไฟฟาชวง Partial Peak 19,580 กิโลวัตต ความตองการพลังไฟฟาชวง Off Peak 18,200 กิโลวัตต พลังงานไฟฟา 11,939,400 กิโลวัตต-ชั่วโมง ความตองการพลังไฟฟารีแอคตีฟ 10,960 กิโลวาร การปรับอัตราคาไฟฟาโดยอัตโนมัติ (Ft) 3.00 สตางค/หนวย สวนที่ 1 คาไฟฟาฐาน คาความตองการพลังไฟฟา = (ความตองการพลังไฟฟาชวง On Peak x อัตราชวง On Peak) + ((ความตองการพลังไฟฟาชวง Partial Peak เฉพาะสวนที่เกิน - On Peak) x อัตราคาความตองการพลังไฟฟาชวง Partial Peak) คาพลังไฟฟาชวง On Peak (18,480x224.30) = 4,145,064.00 บาท คาพลังไฟฟาชวง Partial Peak ((19,580-18,480)x29.91) = 32,901.00 บาท = 4,177,965.00 บาท รวม คาพลังงานไฟฟา = จํานวนพลังงานไฟฟา x อัตราคาพลังงานไฟฟา คาพลังงานไฟฟา = 11,939,400 x 1.6660 = 19,891,040.40 บาท 38

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

รหัสวิชา 2104-2127

= 19,891,040.40 รวม คาเพาเวอรแฟคเตอร = (คาเพาเวอรแฟคเตอรตอ kVAr) x (kVAr – 0.6197 x kW) คาเพาเวอรแฟคเตอร = 14.02 x (10,960 – (19,580 x 0.6197)) = 0.00 ไมมีคาเพาเวอรแฟคเตอร เพราะ kVAr < 0.6197 kW = 0.00 รวม = 4,177,965.00 + 19,891.040.40 = 24,069,005.40 รวมคาไฟฟาฐาน

บาท บาท

สวนที่ 2 คาไฟฟาผันแปร ( Ft ) จํานวนพลังงานไฟฟา x คา Ft

บาท

สวนที่ 3 คาภาษีมูลคาเพิ่ม 7% (คาไฟฟาฐาน+คาFt)*7/100 รวมเงินคาไฟฟา

= 11,939,400 x 0.03

= (24,069,005.40 + 358,182.00) x 7/100 = 24,069,005.40 + 358,182.00 + 1,709,903.1180

= 358,182.00

= 1,709,903.1180 = 26,137,090.52

บาท บาท

บาท บาท

3.3.2.2 อัตราตามชวงเวลาของการใช (Time of Use Tariff : TOU Tariff) ตารางที่ 3.5 คาพลังงานไฟฟาสําหรับอัตราตามชวงเวลาของการใช (Time of Use Tariff : TOU Tariff) คาความตองการ คาพลังงานไฟฟา คาบริการ พลังงานไฟฟา บาท/หนวย บาท/เดือน บาท/กิโลวัตต 1* 2* 3* 4.2.1 แรงดัน 69 กิโลโวลต 74.14 2.6136 1.1726 228.17 4.2.2 แรงดัน 12- 24 กิโลโวลต 132.93 2.6950 1.1914 228.17 4.2.3 แรงดันต่ํากวา 12 กิโลโวลต 210.00 2.8408 1.2246 228.17 1* On Peak : เวลา 09.00 - 22.00 น. วันจันทร - วันศุกร 2* Off Peak : เวลา 22.00 - 09.00 น. วันจันทร - วันศุกร 3* Off Peak : เวลา 00.00 - 24.00 น. วันเสาร - วันอาทิตย และวันหยุดราชการตามปกติ (ไมรวมวันหยุดชดเชย) ตัวอยางการคํานวณ ผูใชไฟฟามีการใชไฟฟาดังนี้ แรงดันไฟฟา69กิโลโวลต ความตองการพลังไฟฟาชวง On Peak ความตองการพลังไฟฟาชวง Off Peak พลังงานไฟฟา พลังงานไฟฟาชวง On Peak พลังงานไฟฟาชวง Off Peak ความตองการพลังไฟฟารีแอกตีฟ การปรับอัตราคาไฟฟาโดยอัตโนมัติ (Ft)

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

3,339 3,735 1,852,000 964,000 888,000 1,413 3.00

กิโลวัตต กิโลวัตต หนวย กิโลวัตต-ชั่วโมง กิโลวัตต-ชั่วโมง กิโลวาร สตางค/หนวย

39


รหัสวิชา 2104-2127 สวนที่ 1 คาไฟฟาฐาน คาความตองการพลังไฟฟา

คาเพาเวอรแฟคเตอร จํานวนกิโลวารที่คิดเงิน จํานวนเงิน คาบริการ รวมคาไฟฟาฐาน

= คาความตองการพลังไฟฟาชวง On Peak x อัตราคาพลังไฟฟาชวง On Peak = 3,339x74.14 = 247,553.46 บาท = (จํานวนพลังงานไฟฟาชวง On Peak อัตราคาไฟฟาชวง On Peak) + (จํานวนพลังงาน ไฟฟาชวง Off Peak อัตราคาไฟฟาชวง Off Peak) = (964,000x2.6136)+(888,000x1.1726) = 3,560,779.20 บาท = จํานวน kVAr ที่เกินกวารอยละ 61.97 ของ kW = 1,413 - (3,735 x 0.6197) = -902 กิโลวาร ไมมีคาเพาเวอรแฟคเตอร เพราะ kVAr < 0.6197 kW = 0.00 บาท = 228.17 บาท = 247,553.46 + 3,560,779.20 + 228.17 = 3,808,560.83 บาท

สวนที่ 2 คาไฟฟาผันแปร ( Ft ) จํานวนพลังงานไฟฟา x คา Ft

= 1,852,000 x 0.03

สวนที่ 3 คาภาษีมูลคาเพิ่ม 7% (คาไฟฟาฐาน+คาFt)*0.07 รวมเงินคาไฟฟา

= (3,808,560.83 + 55,560.00) x 0.07 = 3,808,560.83 + 55,560.00 + 270,488.4581

คาพลังงานไฟฟา

3.3.3

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

= 55,560.00

บาท

= 270,488.4581 = 4,134,609.2880

บาท บาท

แนวปฏิบัติในการลดคาไฟฟา การคิดคาไฟฟา จะคํานวณจากสวนประกอบของคาไฟฟา แบงเปนสวนที่สามารถควบคุมได คือ 1. คาพลังงานไฟฟา 2. คาความตองการพลังไฟฟาสูงสุด 3. คาเพาเวอรแฟคเตอร สวนที่ไมสามารถควบคุมได คือ 1. คาไฟฟาผันแปร (คา Ft) 2. คาบริการ 3. คาภาษีมูลคาเพิ่ม (ขึ้นอยูกับคาไฟฟารวมทั้งหมดในแตละเดือน)

การลดคาไฟฟาจึงตองพิจารณาบริหารจัดการสวนประกอบของคาไฟที่สามารถควบคุมไดเทานั้น แนวปฏิบัติในการลดคา ไฟฟา คือ ตองใชไฟฟาในลักษณะที่สอดคลองกับวิธีการคิดเงินคาไฟฟา คือ ตองดูวา เสียคาไฟฟา แบบใด เปนแบบอัตราปกติ อัตรา TOD หรืออัตรา TOU แลวปรับพฤติกรรมการใชไฟฟาใหสอดคลองกับ วิธีการคิดเงิน ก็จะทําใหสามารถลดคาไฟฟาลงได

40

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

รหัสวิชา 2104-2127

3.3.3.1 แบบอัตราปกติ การคํานวณคาไฟฟาแบบอัตราปกติ มีลักษณะที่แตกตางจาก TOU และ TOD คือ ความตองการพลังไฟฟาเฉลี่ย 15 นาทีที่ นํามาใชคํานวณคาความตองการพลังไฟฟา เปนความตองการพลังเฉลี่ย 15 นาทีที่สูงที่สุดในรอบ 1 เดือนเพียงคาเดียว และพลังงานไฟฟา ที่นํามาคํานวณคาพลังงานไฟฟา คือผลรวมของปริมาณพลังงานไฟฟาที่ใชในรอบ 1 เดือน เพียงคาเดียว kW kW ความตองการพลังไฟฟา 600 kW ความตองการพลังไฟฟา 450 kW

เวลา

เวลา 0:00

12:00

0:00

24:00

(ก)

12:00

24:00

(ข)

รูปที่ 3.2 รูปแบบการใชไฟฟาตามอัตราปกติ (ก) ความตองการพลังไฟฟาเฉลี่ย 15 นาที (ข) การใชพลังไฟฟาในชวงวันที่เหมาะสม จากในรูปที่ 3.2 (ก) แสดงตัวอยางของความตองการพลังไฟฟาในชวงวัน เมื่อไมมีการบริหารจัดการโหลดในระบบไฟฟา แต หากมีการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา อาจไดเปนดังรูปที่ 3.2 (ข) การบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา ไมไดทําใหปริมาณ พลังงานไฟฟาที่ระบบใชนอยลง ดังนั้น การบริหารจัดการ จะสามารถชวยลดคาความตองการพลังไฟฟาในแตละเดือนได โดยในรูปที่ 3.2 (ข) เปนรูปที่ทําใหความตองการพลังไฟฟาตอพลังงานไฟฟาของระบบ มีคาต่ําที่สุด และเหมาะสมสําหรับการคํานวณคาไฟฟาแบบอัตรา ปกติในกรณีที่หนวยงานทํางานตลอด 24 ชั่วโมง ในกรณีหนวยงานที่มีการทํางานเพียง 1 กะ การบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา ไมสามารถทําไดดังรูปที่ 3.2 (ข) ความ ตองการพลังไฟฟาของหนวยงานแสดงดังรูปที่ 3.3 (ก) เริ่มทํางานในเวลา 8:00 พักเที่ยงตั้งแตเวลา 12:00 เริ่มทํางานชวงบายเวลา 13:00 และเลิกงานเวลา 17:00 รูปแบบการใชพลังงานในรูปที่ 3.3 (ก) พบวาชวงเชา มีความตองการพลังไฟฟาสูงกวาชวงบาย ทําใหหนวยงานมี คาใชจายสวนคาความตองการพลังไฟฟาแตละเดือนสูงเกินกวาที่จะเปน หากมีการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟาสูงสุด ตอง หลีกเลี่ยงการใชไฟฟาพรอมกันทุกอุปกรณในชวงเชา โดยยายไปใชงานอุปกรณดังกลาวในชวงบายแทน รูปแบบความตองการพลังไฟฟา ในชวงวันหลังจากที่มีการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟาแลวแสดงไดดังรูปที่ 3.3 (ข) สามารถชวยลดคาความตองการพลังไฟฟา สูงสุดลงได kW kW ความตองการพลังไฟฟา ความตองการพลังไฟฟา

เวลา 0:00

12:00 (ก)

24:00

เวลา 0:00

12:00

24:00

(ข)

รูปที่ 3.3 การทํางานแบบ 1 กะ (ก) กอนบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา (ข) หลังดําเนินการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

41


รหัสวิชา 2104-2127

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

ในกรณีหนวยงานที่มีการทํางาน 2 กะ ความตองการพลังไฟฟาของหนวยงานแสดงดังรูปที่ 3.4 (ก) กะที่ 1 เริ่มงานในเวลา 6:00 ไปจนกระทั่ง 15:00 และกะที่ 2 จะเริ่มงานในเวลา 16:00 ถึง 1:00 ของวันถัดไป รูปไดแสดงใหเห็นถึงรอยตอระหวางการเปลี่ยนกะมี ความตองการพลังไฟฟาที่นอยกวาระหวางการทํางานของแตละกะ หากสามารถเปลี่ยนเวลาการใชงานอุปกรณที่ใชงานในกะที่ 1 และกะที่ 2 มาใชงานใหมากขึ้นในชวงเวลารอยตอระหวางกะ ทําใหความตองการพลังไฟฟาสม่ําเสมอตลอดชวงเวลาตั้งแตกะที่ 1 จนถึงกะที่ 2 สามารถลดความตองการพลังไฟฟาในชวงการทํางานของกะที่ 1 และกะที่ 2 ลงได ความตองการพลังไฟฟาหลังการบริหารจัดการความ ตองการพลังไฟฟาแสดงดังรูปที่ 3.4 (ข) kW kW ความตองการพลังไฟฟา

ความตองการพลังไฟฟา

เวลา 6:00

16:00

1:00

(ก)

เวลา 6:00

16:00

1:00

(ข)

รูปที่ 3.4 การทํางานแบบ 2 กะ (ก) กอนบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา (ข) หลังดําเนินการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา

3.3.3.2 แบบอัตรา TOD ( Time of Day Tariff : TOD Tariff ) เงื่อนไขของการคํานวณคาไฟฟาในแบบ TOD ที่แตกตางจากการคํานวณคาไฟฟาในอัตราปกติ และอัตรา TOU คือ ชวงเวลา ของการวัดความตองการพลังไฟฟาถูกแบงออกเปน 3 ชวงเวลา คือชวง On Peak เวลา 18.30 ถึง 21.30 น. ของทุกวัน ชวง Partial Peak เวลา 08.00 ถึง 18.30 ของทุกวัน และชวง Off Peak เวลา 21.30-08.00 ของทุกวัน ความตองการพลังไฟฟาในชวงเวลา On Peak และ ชวงเวลา Partial Peak จะใชในการคิดคาความตองการพลังไฟฟา โดยคาความตองการพลังไฟฟาในชวงเวลา On Peak จะมีราคาตอหนวย (kW) สูงกวากวาในชวงเวลา Partial Peak และในชวงเวลา Off Peak จะไมมีการคิดคาความตองการพลังไฟฟา สําหรับปริมาณพลังงาน ไฟฟาที่ใช จะมีราคาตอหนวย (kWh) เทากันทุกชวงเวลา ทั้งนี้ การคํานวณคาไฟฟาในแบบอัตรา TOD แสดงรายละเอียดในหัวขอ 3.3.2.1 จากเงื่อนไขการคํานวณคาไฟฟา ทําใหชวงเวลา On Peak (18:30 ถึง 21:30) จะตองลดความตองการพลังไฟฟาใหเหลือใชงาน นอยที่สุด โดยบางหนวยงานใชวิธีหยุดการผลิตในชวงเวลา On Peak สําหรับชวงเวลา Partial Peak (8:00 ถึง 18:30) เปนชวงเวลาทํางาน ควรใชพลังงานเทาที่จําเปน อุปกรณ หรือเครื่องจักรที่สามารถยายเวลาไปใชงานในชวงเวลา Off Peak ได ก็ควรไปใชในชวงเวลา Off Peak โดยในชวงเวลา Off Peak (21:30 ถึง 8:00) เปนชวงเวลาที่ไมคิดคาความตองการพลังงาน ดังนั้นจึงเปนชวงเวลาที่ควรมีการใชงาน อุปกรณ หรือเครื่องจักรในกระบวนการผลิตเต็มกําลัง โดยในรูปที่ 3.5 (ก) เปนความตองการพลังไฟฟาในชวงวันกอนการดําเนินการ บริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา เปนรูปแบบที่ตองจายคาความตองการพลังไฟฟาสูงมาก เพราะความตองการพลังไฟฟาในชวง On Peak และชวง Off Peak มีคามาก รูปที่ 3.5 (ข) เปนรูปแบบของความตองการพลังไฟฟาที่เหมาะสมสําหรับการคํานวณคาไฟฟาอัตรา TOD เพราะความตองการพลังไฟฟาในชวง Off Peak มีคาสูงมากเนื่องจากดําเนินกิจกรรมในหนวยงานเต็มที่ และหลีกเลี่ยงการดําเนินกิจกรรม ในชวงเวลา On Peak

42

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

รหัสวิชา 2104-2127

kW

kW Off Peak

00:00

Partial Peak

8:00

On Peak Off Peak

18:30 21:30

เวลา

(ก)

Off Peak

00:00

Partial Peak

8:00

On Peak Off Peak

18:30 21:30

เวลา

(ข)

รูปที่ 3.5 รูปแบบการใชไฟฟาตามอัตรา TOD (ก) ความตองการพลังไฟฟาที่ไมมีการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา (ข) รูปแบบของความตองการพลังไฟฟาที่เหมาะสมสําหรับอัตรา TOD ขอปฏิบัติของหนวยงานที่การคํานวณคาไฟฟาอัตรา TOD - หลีกเลี่ยงการใชไฟฟาชวง 18:30 ถึง 21:30 หากจําเปนตองใชควรใชใหสม่ําเสมอที่สุด - เนนการดําเนินกิจกรรมในชวง 21:30 ถึง 8:00 แทนการดําเนินกิจกรรมในชวง 8:00 ถึง 18:30 หรือ 18:30 ถึง 21:30 - การใชไฟฟาในชวง 8:00 ถึง 18:30 ควรควบคุมความตองการพลังไฟฟาใหมีความสม่ําเสมอ - ในกรณีที่ไมสามารถหลีกเลี่ยงการใชไฟฟาในชวงเวลา On Peak ได ควรเปลี่ยนไปใชอัตรา TOU (กอนการเปลี่ยนไปใช อัตรา TOU จะตองศึกษาความเหมาะสมกอนการดําเนินการ เพราะไมสามารถเปลี่ยนกลับมาใชอัตรา TOD ไดอีก)

3.3.3.3 แบบอัตรา TOU (Time of Use Tariff : TOU Tariff) เงื่อนไขของการคํานวณคาไฟฟาในแบบ TOU ที่แตกตางจากการคํานวณคาไฟฟาในอัตราปกติ และอัตรา TOD คือ ชวงเวลา ของการวัดปริมาณพลังงานไฟฟา และความตองการพลังไฟฟา ถูกแบงออกเปน 2 ชวงเวลา คือ On Peak และ Off Peak โดยในชวง On Peak คือ ชวงเวลา 09:00 ถึง 22.00 ในวันจันทรถึงวันศุกร และชวงเวลา Off Peak คือชวงเวลา 22:00 ถึง 9:00 ในวันจันทรถึงวันศุกร และ ชวงเวลา 0:00 ถึง 24:00 ในวันเสารถึงวันอาทิตยและวันหยุดราชการตามปกติ (ไมรวมวันหยุดชดเชย) การคิดคาไฟฟาในแบบอัตรา TOU จะคิดคาความตองการพลังไฟฟาในชวงเวลา On Peak เทานั้น สําหรับคาพลังงานไฟฟา จะคิดทั้งชวง On Peak และชวง Off Peak แต สําหรับชวง Off Peak คาพลังงานไฟฟาตอหนวย (kWh) จะมีราคาถูกกวาคาพลังงานไฟฟาในชวงเวลา On Peak ทั้งนี้ การคํานวณคาไฟฟา ในแบบอัตรา TOU แสดงรายละเอียดในหัวขอ 3.3.2.2 จากเงื่อนไขการคํานวณคาไฟฟาในแบบอัตรา TOU สามารถแบงรูปแบบการใชพลังงานไฟฟาที่เหมาะสมออกเปน 2 ชวง คือ ชวงวันจันทรถึงวันศุกร และชวงวันเสารถึงวันอาทิตย โดยในวันจันทรถึงวันศุกรชวงเวลา On Peak (9:00 ถึง 22:00) ควรลดปริมาณการใช พลังงานไฟฟาโดยเปลี่ยนเวลาการดําเนินกิจกรรมบางกิจกรรมของหนวยงานไปในชวงเวลา 22:00 ถึง 9:00 และควบคุมความตองการพลัง ไฟฟาใหมีความสม่ําเสมอ แสดงดังรูปที่ 3.6 (ค) และในชวงเวลา Off Peak (22:00 ถึง 9:00) ควรดําเนินกิจกรรมตางๆ เต็มกําลัง สําหรับวัน เสารและอาทิตยถูกจัดเปนชวงเวลา Off Peak ตลอด 24 ชั่วโมง จึงควรดําเนินกิจกรรมเต็มกําลัง แสดงดังรูปที่ 3.6 (ง) หากหนวยงานมีการใชพลังงานที่มีรูปแบบความตองการพลังไฟฟาแสดงดังรูปที่ 3.6 (ก) และรูปที่ 3.6 (ข) ทําใหเสียคาความ ตองการพลังไฟฟา และคาพลังงานไฟฟาเปนจํานวนมาก หากดําเนินการบริหารจัดการการใชพลังงานไฟฟาไดดังรูปที่ 3.6 (ค) และรูปที่ 3.6 (ง) จะสามารถชวยลดคาใชจายได

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

43


รหัสวิชา 2104-2127

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

kW

kW Off Peak

00:00

On Peak

8:00

Off Peak

21:30

(ก)

เวลา

kW

Off Peak

00:00

(ข)

24:00

เวลา

kW Off Peak

00:00

On Peak

8:00

(ค)

Off Peak

21:30

เวลา

Off Peak

00:00

(ง)

24:00

เวลา

รูปที่ 3.6 รูปแบบการใชไฟฟาตามอัตรา TOU (ก) รูปแบบความตองการพลังไฟฟาของหนวยงานในวันจันทรถึงวันศุกรตามปกติ (ข) รูปแบบความตองการพลังไฟฟาของหนวยงานในวันเสารและวันอาทิตย (ค) รูปแบบที่เหมาะสมสําหรับวันจันทรถึงวันศุกร (ง) รูปแบบที่เหมาะสมสําหรับวันเสารและวันอาทิตย ขอปฏิบัติของหนวยงานที่การคํานวณคาไฟฟาอัตรา TOU - หลีกเลี่ยงการใชไฟฟาในชวง 09:00 ถึง 22:00 ของวันทําการปกติ - หลีกเลี่ยงการทํางานพิเศษเปนครั้งคราวในชวงกลางวันถึงหัวค่ําของวันทํางานตามปกติ - ใชไฟฟาตอนกลางวันถึงชวงหัวค่ําของวันทําการปกติใหสม่ําเสมอที่สุด เพื่อไมใหความตองการพลังไฟฟามีคาสูง - เนนกิจกรรมหลักในชวง 22:00 ถึง 09:00 ของวันทําการปกติ - เนนกิจกรรมหลักในวันเสาร วันอาทิตย และวันหยุดราชการตามปกติทั้งวันตลอด 24 ชั่วโมง - หากไมทํางาน 7 วันตอสัปดาห ใหหยุดงานวันธรรมดาแทนวันเสาร วันอาทิตย

44

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

3.4

รหัสวิชา 2104-2127

การวัดความตองการพลังไฟฟา

กําลังไฟฟาเฉลี่ย (Pav) คือความตองการพลังไฟฟา (kW) ใน 15 นาทีใด ๆ คิดมาจาก 4 เทาของปริมาณพลังงานไฟฟา (kWh) ที่วัดไดหรือใชไปในชวงเวลา 15 นาที จึงเรียกวา 15 minute Demand ดังแสดงในรูปที่ 3.7 kW

ความตองการพลังไฟฟาที่เกิดขึ้นจริง 450 kW

400 kW 400kW 4

450kW 4

100 kWh

112.5 kWh

300 kW 300kW 4 75 kWh

00:00

00:15

00:30

00:45

เวลา

รูปที่ 3.7 การหาคากําลังไฟฟาเฉลี่ย ( Pav ) การวัดความตองการพลังไฟฟาสูงสุดเฉลี่ยในชวง 15 นาทีตลอดเวลา 1 เดือน สามารถคํานวณจํานวนที่วัดทั้งหมดไดดังนี้ 15 1 1 1 31

นาที ชั่วโมง วัน สัปดาห วัน

วัดความตองการพลังไฟฟาสูงสุดได วัดความตองการพลังไฟฟาสูงสุดได วัดความตองการพลังไฟฟาสูงสุดได วัดความตองการพลังไฟฟาสูงสุดได วัดความตองการพลังไฟฟาสูงสุดได

1 4 96 672 2976

ครั้ง ครั้ง ครั้ง ครั้ง ครั้ง

เชน ในกรณีที่คิดคาไฟฟาแบบอัตราปกติ ในเดือนที่มี 31 วันจะใชความตองการพลังไฟฟาที่สูงที่สุดเพียงครั้งเดียวที่วัดไดสูง ที่สุดในจํานวน 2,976 ครั้ง จึงเรียกวา ความตองการพลังไฟฟาสูงสุด (Maximum Demand) เพื่อนําไปใชคํานวณคาไฟฟาในสวนของคา ความตองการพลังไฟฟา เปนตน

3.5

การควบคุมความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

จากความหมายของการวัดความตองการพลังไฟฟาจะพบวาสัมพันธโดยตรงกับปริมาณพลังงานไฟฟาที่ใชไปในทุก ๆ 15 นาที การควบคุมความตองการพลังไฟฟาจึงเปนการควบคุมปริมาณพลังงานไฟฟาสูงสุดที่ใชในชวงเวลา 15 นาที เชน หาก กําหนดใหความ ตองการพลังงานไฟฟามีคาไมเกิน 1,000 กิโลวัตต หมายความวาทุก ๆ 15 นาที จะยอมใหใชปริมาณ พลังไฟฟา ไดไมเกิน 250 หนวย ลําดับขั้นตอนการพิจารณาความเปนไปได และศักยภาพในการควบคุมความตองการพลังไฟฟาสามารถแสดงดังรูปที่ 3.8

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

45


รหัสวิชา 2104-2127

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด การควบคุมความตองการพลังไฟฟา

การควบคุมปริมาณพลังงานไฟฟาที่ใชในชวงเวลา 15 นาที แบงกลุมเครื่องจักร กลุมที่กําหนดเวลาทํางานที่แนนอนได

จัดตารางเวลาทํางานเพื่อหลีกเลี่ยง การใชงานพรอมกัน

กลุมที่กําหนดเวลาทํางานแนนอนไมได

ควบคุมการทํางานได

ควบคุมการทํางานไมได ควบคุมแบบปรับระดับการทํางาน

ควบคุมแบบเปด-ปด

รูปที่ 3.8 แนวคิดการควบคุมความตองการพลังไฟฟา จากลําดับการพิจารณาที่แสดงดังรูปที่ 3.8 สามารถอธิบายรายละเอียดแตละขั้นตอนไดดังนี้ 1. การควบคุมความตองการพลังไฟฟา โดยกําหนดระดับความตองการพลังไฟฟาสูงสุดที่ตองการควบคุม เชน ไมเกิน 1,000 กิโลวัตต 2. การควบคุมปริมาณพลังงานไฟฟาที่ใชในทุก ๆ 15 นาที จากระดับความตองการพลังไฟฟาสูงสุด (ที่กําหนดในขอ 1) ที่ ตองการควบคุมใหแปลงเปนปริมาณพลังงานไฟฟาที่ยอมใหใชในทุก ๆ 15 นาทีใหนอยกวา 15 นาที สามารถคํานวณ เพื่อเปลี่ยนจากความตองการพลังไฟฟาสูงสุด เปน พลังงานไฟฟาในชวง 15 นาทีไดเทากับ 250 หนวย 3. แบงกลุมเครื่องจักร ทําการสํารวจลักษณะการทํางานของเครื่องจักรแลวแบงออกเปน 2 กลุมใหญ ๆ ตามลักษณะการ ทํางาน คือ กลุมที่กําหนดเวลาทํางานที่แนนอนได เชน ทํางานเปนวัฏจักร มีแบบแผนชัดเจน กับกลุมที่กําหนด เวลา ทํางานที่แนนอนไมได 4. กลุมที่กําหนดเวลาทํางานที่แนนอนได - ดําเนินการสํารวจวัฏจักรการทํางาน และปริมาณพลังงานไฟฟาที่ใชในการทํางานแตละคาบของอุปกรณ - ดําเนินการแบงปริมาณพลังงานไฟฟาที่ใชในแตละคาบของอุปกรณออกเปนชวง ชวงละ 15 นาที - จัดตารางเวลาทํางานเพื่อหลีกเลี่ยงการใชงานพรอม ๆ กันของอุปกรณเหลานั้น เพราะการใชงานพรอมกันจะทําให ปริมาณพลังงานที่ใชในชวง 15 นาทีมีคาสูงขึ้นเกินกวาคาควบคุม 5. กลุมที่กําหนดเวลาทํางานที่แนนอนไมได ไดแกอุปกรณที่การทํางานไมเปนวัฏจักร ตัวอยางอุปกรณเหลานี้ในสํานักงาน ไดแกลิฟต บันไดเลื่อน - ทําการสํารวจอุปกรณที่อยูในกลุมนี้ทั้งหมดแลวแบงออกเปนกลุมยอย 2 กลุมคือกลุมที่ควบคุมการทํางานการได และกลุมที่ควบคุมการทํางานไมได 6. กลุมที่ควบคุมการทํางานไมได คือ กลุมอุปกรณที่ไมสามารถทําการควบคุมการทํางานเพิ่มเติมได เพราะทําใหการทํางาน มีสภาพที่ไมเหมาะสม เชน ขณะที่ลิฟตหรือบันไดเลื่อนขณะทํางาน ไมสามารถเปลี่ยนเงื่อนไขการทํางานของอุปกรณ ดังกลาวได หรือไมสามารถหยุดการทํางานของอุปกรณเหลานั้นได เพราะจะทําใหเกิดความเสียหาย 46

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด 7.

8.

9.

รหัสวิชา 2104-2127

กลุมที่ควบคุมการทํางานได คืออุปกรณในกลุมที่สามารถเปลี่ยนเงื่อนไข หรือสภาวะการทํางานไดตลอดเวลาเพื่อ ควบคุมการใชพลังงานไฟฟาในทุกชวงเวลา 15 นาที เพื่อไมใหการใชพลังงานไฟฟาสูงเกินกวาคาควบคุม ตัวอยางของ อุปกรณเหลานี้ที่สามารถเขาใจไดงาย เชน การใชพลังงานของอาคารในชวงเวลา 15 นาที กําลังจะเกินคาควบคุมที่ 250 หนวย ระบบสามารถสั่งหยุดเครื่องสูบน้ําขึ้นถังสูง แลวสั่งใหเครื่องสูบน้ําดังกลาวทํางานตอเมื่อเขาชวงเวลา 15 นาที ถัดไปได (กรณีนี้สามารถทําไดในกรณีที่ปริมาณน้ําในถังสูงยังอยูในระดับที่เหมาะสม) กลุมที่ควบคุมการทํางานแบบแบบเปด – ปดได การควบคุมแบบนี้คือการสั่งเปดหรือปดอุปกรณ โดยใชคอนแทคเตอร เปนตัวตัด-ตอวงจรอุปกรณ เชน การควบคุมมอเตอรเครื่องสูบน้ํา การควบคุมจะใชอุปกรณที่งาย และไมซับซอน แตอาจ เกิดผลเสียหากมีการตัด-ตอวงจรบอย ๆ อาจทําใหอุปกรณอายุสั้นได กลุมที่ควบคุมแบบปรับระดับการทํางานได การควบคุมกลุมนี้อยูบนพื้นฐานที่ความตองการพลังไฟฟาสูงสุดในชวงเวลา 15 นาทีเทากับ 4 เทาของปริมาณพลังงานที่ใชในเวลา 15 นาทีดังกลาว หากในชวงดังกลาวสามารถลดการทํางานเพื่อลด การใชพลังงานไฟฟาของอุปกรณลง 1 หนวย ก็สามารถลดความตองการพลังไฟฟาลงได 4 กิโลวัตต - การควบคุมแบบนี้มีความซับซอนและใชอุปกรณเสริมมากกวาแบบเปด-ปด ธรรมดา แตให ขอดี คือ เปนการควบคุมแบบตอเนื่อง ไมมีผลกับอายุของอุปกรณ - ตัวอยางการควบคุมอุปกรณที่อยูในกลุมนี้ เชน การใชอุปกรณหรี่แสงในระบบไฟฟาแสงสวาง การใช ระบบ ขับเคลื่อนแบบปรับความเร็วไดกับเครื่องสูบน้ํา พัดลม เครื่องอัดอากาศ เครื่องทําความเย็น และสายพานลําเลียง เปนตน

การนําขอมูลที่ไดจากการสํารวจขอมูลเครื่องจักรมาใชประโยชน ยกตัวอยางเชน จากการสํารวจ พบอุปกรณที่ใชพลังงาน ไฟฟา 2 ชุด ที่มีศักยภาพในการลดปริมาณความตองการพลังไฟฟาของหนวยงานลง โดยมีรายละเอียดการทํางานดังนี้ อุปกรณชุดที่ 1 - ทํางานเปนวัฏจักรมีคาบเวลา 30 นาที - ชวงเวลาทํางานใชเวลา 20 นาที ตองการกําลังงานไฟฟา 60 กิโลวัตต - ชวงเวลาหยุดพักใชเวลา 10 นาที ตองการกําลังงานไฟฟา - กิโลวัตต อุปกรณชุดที่ 2 - ทํางานเปนวัฏจักรมีคาบเวลา 30 นาที - ชวงเวลาทํางานใชเวลา 15 นาที ตองการกําลังงานไฟฟา 30 กิโลวัตต - ชวงเวลาหยุดพักใชเวลา 15 นาที ตองการกําลังงานไฟฟา 6 กิโลวัตต จากการสํารวจชวงเวลาการทํางานของอุปกรณชุดที่ 1 และอุปกรณชุดที่ 2 พบวามีการเริ่มตนการทํางานพรอมกัน โดยสามารถ แสดงใหเห็นรูปแบบการทํางานจากขอมูลไดดังรูปที่ 3.9

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

47


รหัสวิชา 2104-2127

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

kW

พลังไฟฟารวม พลังไฟฟาอุปกรณชุดที่1 พลังไฟฟาอุปกรณชุดที่2

90

60

30 6 00:00

00:15

00:30

00:45

01:00

01:15

01:30

01:45

02:00

เวลา

รูปที่ 3.9 รูปแบบความตองการพลังไฟฟาของอุปกรณทั้ง 2 ชุด กอนการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา รูปที่ 3.9 แสดงใหเห็นรูปแบบการใชพลังงานไฟฟาของอุปกรณทั้ง 2 ชุด สามารถคํานวณความตองการพลังไฟฟาในคาบการ ทํางาน 30 นาที ไดดังนี้ E0:00-0:15 = (30kW/4) + (60kW/4) = 22.5 kWh E0:15-0:30 = (6kW/4) + ((60kW x 5/15)/4) = 6.5 kWh P0:00-0:15 = 4 x E0:00-0:15 P0:15-0:30 = 4 x E0:15-0:30

= 90 kW = 26 kW

จากการคํานวณความตองการพลังงานไฟฟาในคาบการทํางานของอุปกรณ 2 ชุด แสดงใหเห็นวามีความเปนไปไดในการ บริหารจัดการเวลาการทํางานของแตละชุดอุปกรณเพื่อลดความตองการพลังไฟฟาลงได จากการใชพลังงานไฟฟาของอุปกรณ 2 ชุด รวมกันได 29 kWh ในชวงเวลา 30 นาที สามารถคํานวณหาความตองการพลัง ไฟฟาในชวงเวลา 15 นาทีไดดังนี้ P = (29kWh x (15นาที/30นาที)) x 4

= 58 kW

หากมีการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา สามารถลดความตองการพลังไฟฟาลงได 90 kW-58kW = 32 kW โดย รูปแบบการทํางานของอุปกรณทั้ง 2 ชุดหลังจากมีการปรับเปลี่ยนเวลา แสดงดังรูปที่ 3.10 พบวาเพียงแคเปลี่ยนเวลาการทํางานของ อุปกรณชุดที่ 2 และชุดที่ 1 ใหทํางานสลับกัน จะสามารถชวยลดความตองการพลังไฟฟาลงได ดังนี้ E0:00-0:15 = (60kW x 10/60) + (30 x 7.5/60) + (6 x 7.5/60) = 14.5 kWh E0:15-0:30 = (60kW x 10/60) + (30 x 7.5/60) + (6 x 7.5/60) = 14.5 kWh P0:00-0:15 = 4 x E0:00-0:15 P0:15-0:30 = 4 x E0:15-0:30

48

= 58 kW = 58 kW

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

รหัสวิชา 2104-2127

kW

พลังไฟฟารวม พลังไฟฟาอุปกรณชุดที่1 พลังไฟฟาอุปกรณชุดที่2

90

60

30 6 00:00

00:15

00:30

00:45

01:00

01:15

01:30

01:45

02:00

เวลา

รูปที่ 3.10 รูปแบบความตองการพลังไฟฟาของอุปกรณทั้ง 2 ชุด หลังการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟา จากรูปที่ 3.9 และรูปที่ 3.10 แสดงใหเห็นไดอยางชัดเจนวาการบริหารจัดการความตองการพลังไฟฟาสูงสุด จําเปนตองใช ขอมูลหลายประเภท ไมใชแคเพียงขนาดกําลังไฟฟาของอุปกรณ เทานั้น แตตองการทราบถึงจุดประสงคการงาน และลักษณะการทํางาน ตามชวงของอุปกรณดังกลาวอีกดวย ขอมูลทั้งหมดจะถูกนํามาประกอบการพิจารณาศักยภาพและความเปนไปไดในการเปลี่ยนแปลงเวลา การทํางานเพื่อลดความตองการพลังไฟฟาสูงสุดของทั้งระบบลง

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

49


รหัสวิชา 2104-2127

คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

คําสั่ง จงทําเครื่องหมาย (x) หนาขอที่เปนคําตอบที่ถูกที่สุด 1.

2.

3.

4.

5.

6

7

50

ขอใดไมใชเงื่อนไขในการคิดคาไฟฟาประเภทบานพักอาศัย ก. ปริมาณการใชพลังงานไฟฟาไมเกิน 150 หนวยตอเดือน ข. ปริมาณการใชพลังงานไฟฟาเกินกวา 150 หนวยตอเดือน ค. อัตราตามชวงเวลาของวัน (TOD) ง. อัตราตามชวงเวลาของการใช (TOU) ขอใดไมใชสวนประกอบหลักในการควบคุมคาไฟฟา ก. คาความตองการพลังงานไฟฟาสูงสุด ข. คาความตองการพลังงานไฟฟารีแอกทีฟ ค. คาพลังงานไฟฟา ง. คาปรับปรุงตนทุนการผลิตไฟฟา คาความตองการพลังงานไฟฟาคืออะไร ก. คาเฉลี่ยพลังงานไฟฟาที่ใชตอเดือน ข. คากําลังไฟฟาสูงสุดของเครื่องจักรอุปกรณที่มีใชในโรงงาน ค. คาเฉลี่ยกําลังไฟฟาของโหลดที่คิดการใชงานในแตละชวงเวลา ง. คาเฉลี่ยพลังงานไฟฟาสูงสุดของเครื่องจักรอุปกรณที่ใชงานจริง แนวทางในการลดคาไฟฟาควรเลือกขอใด ก. ลดคาปรับปรุงตนทุนการผลิตไฟฟา ข. ลดคาเพาเวอรแฟคเตอร ค. ลดคาบริการไฟฟา ง. ลดคาภาษีมูลคาเพิ่ม ควรเลือกการคิดคาไฟฟาแบบใดจึงจะเหมาะสมสําหรับโรงงานอุตสาหกรรม ก. เลือกแบบอัตราปกติ เมื่อโรงงานมีความตองการพลังงานสูงสุดในชวง 24.00-6.00 น. เทานั้น ข. เลือกแบบ TOD เมื่อโรงงานตองทํางานเต็มที่ในชวงเวลา 18.00-22.00 น. ค. เลือกแบบ TOD ในกรณีที่โรงงานมีการทํางานเฉพาะเวลากลางวันเทานั้น ง. เลือกแบบ TOU ถาโรงงานมีความตองการใชไฟในชวงเวลา 9.00-22.00 น. นอยมาก การวัดความตองการพลังไฟฟาเฉลี่ยทุก 15 นาที ขอใดถูกตอง ก. เทากับ 4 เทาของปริมาณพลังงานไฟฟาที่วัดไดในชวงเวลา 15 นาที ข. เทากับ 15 เทาของปริมาณพลังงานไฟฟาที่วัดไดในชวงเวลา 4 นาที ค. เทากับปริมาณพลังงานไฟฟาที่วัดไดในชวงเวลา 4 นาที ง. เทากับปริมาณพลังงานไฟฟาที่วัดไดในชวงเวลา 15 นาที ขอใดผิดหลักของการควบคุมความตองพลังไฟฟาสูงสุด ก. เปดใชงานอุปกรณที่ใชพลังงานไฟฟาทั้งหมดในชวงเวลา Peak ข. ควบคุมปริมาณการใชพลังงานไฟฟาในชวงเวลา 15 นาทีไมใหเกินคาควบคุมสูงสุด ค. ทําการจัดแบงกลุมของอุปกรณทั้งหมดเปนกลุมที่ควบคุมการทํางานได และกลุมที่ควบคุมการทํางานไมได ง. ใชการควบคุมแบบเปดปดกับอุปกรณที่อูในกลุมที่ควบคุมการทํางานได

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


คาไฟฟาและความตองการพลังไฟฟาสูงสุด

รหัสวิชา 2104-2127 บันทึก

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………

วันที่.............เดือน.............................พ.ศ. .........................

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

51


รหัสวิชา 2104-2127

4

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

โดยทั่วไปอุปกรณไฟฟาตางๆ ในอาคารหรือโรงงานนั้นตองอาศัยทั้งกําลังไฟฟาจริง และกําลังไฟฟารีแอกทีฟ เพื่อใชในการ ทํางาน อัตราสวนของกําลังไฟฟาจริงตอกําลังกําลังไฟฟาที่ปรากฎเรียกวา คาตัวประกอบกําลังไฟฟา ของอุปกรณไฟฟาแตละชนิดหรือ ของอาคารหรือโรงงานโดยรวม หากคาตัวประกอบไฟฟามีคาต่ํายอมหมายความวา มีความตองการใชกําลังไฟฟารีแอกทีฟสูงเมื่อเทียบกับ กําลังไฟฟาจริง ซึ่งจะกอผลเสียใหเกิดกําลังสูญเสียในอุปกรณหรือระบบสงจายไฟฟาสูงดวยเชนกัน ดังนั้นหากปรับปรุงคาตัวประกอบ กําลังไฟฟาใฟอยูในระดับที่เหมาะสม ก็สามารถลดกําลังสูญเสียลงได ตัวประกอบกําลังไฟฟาจึงเปนปจจัยที่สําคัญ เพราะเปนปจจัยที่ทําใหคาใชจายตาง ๆ เพิ่มขึ้นหรือลดลงได ระบบไฟฟาที่มีตัว ประกอบกําลังไฟฟาต่ําจะมีความสูญเสียในระบบมาก การแกตัวประกอบกําลังไฟฟาใหสูงขึ้นจําเปนตองพิจารณาถึงเงินลงทุนอุปกรณ ตางๆที่นํามาแกตัวประกอบกําลังไฟฟาเทียบกับคาใชจายที่ประหยัดไดจากการแกตัวประกอบกําลังไฟฟา การติดตั้งตัวเก็บประจุ หรือ คาปาซิเตอรเพื่อแกตัวประกอบกําลังไฟฟา ตองพิจารณาใหละเอียด เพื่อปองกันไมให คาปาซิเตอรเสียหายเนื่องจากการเกิดเรโซแนนซ

4.1

วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม หลังจากจบบทเรียนนี้แลวนักเรียนสามารถที่จะ 1. อธิบายกําลังไฟฟาในระบบไฟฟากระแสสลับได 2. บอกความสําคัญของการปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟาได 3. บอกวิธีการปรับปรุงคาตัวประกอบกําลังไฟฟาได 4. คํานวณหาคาคาปาซิเตอรที่ใชปรับปรุงคาตัวประกอบกําลังไฟฟาได 5. บอกขอดี-ขอเสียในการติดตั้งคาปาซิเตอรเพื่อปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟาได

52

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

4.2

รหัสวิชา 2104-2127

กําลังไฟฟาในระบบไฟฟากระแสสลับ

ภาระทางไฟฟา หรือโหลดในระบบไฟฟา สามารถพิจารณาออกไดเปนอุปกรณพื้นฐาน 3 ตัว คือ ตัวตานทาน (R) ตัวเหนี่ยวนํา (L) และตัวเก็บประจุ (C) แสดงพื้นฐานของวงจรโหลดดังรูปที่ 4.1 (ก) อุปกรณประเภทตัวเหนี่ยวนํา และอุปกรณประเภทตัวเก็บประจุ ทํา ใหเฟสของกระแสและเฟสของแรงดันตกครอมอุปกรณเกิดการเหลื่อมล้ํากัน โดยเฟสของกระแสไฟฟาที่ไหลผานโหลดและแรงดันไฟฟา ที่ตกครอมโหลดแสดงดังรูปที่ 4.1 (ข) ผลของกําลังงานไฟฟาที่ตกครอมโหลดจึงไมเทากับผลของแรงดันตกครอมโหลดและกระแสที่ ไหลผานโหลดเหมือนกับระบบไฟฟากระแสตรง การคํานวณกําลังงานไฟฟาที่โหลดในระบบ ก็จะอยูบนพื้นฐานของ แรงดันที่ตกครอม โหลด คูณกับกระแสไฟฟาที่ไหลผานโหลดควบคูกับการวิเคราะหวงจรทางคณิตศาสตร พบวา กําลังงานไฟฟาขณะใดขณะหนึ่งที่ตก ครอมโหลดทั้งระบบจะประกอบดวย 2 สวน คือกําลังงานที่ขึ้นกับเวลา และกําลังงานที่ไมขึ้นกับเวลา เมื่อหาคาเฉลี่ยของกําลังงานไฟฟา ขณะใดขณะหนึ่ง พบวาคาเฉลี่ยกําลังงานไฟฟาเทากับ ผลคูณของ แรงดันไฟฟา (VRMS) กระแสไฟฟา (IRMS) และคา cos θ เมื่อ θ คือผลตาง ของมุมระหวางแรงดัน และกระแส

I,V

กระแสไฟฟา L I

C

t

R

แรงดันไฟฟา (ก) วงจรสมมูลของโหลดในวงจรไฟฟากระแสสลับ

(ข) มุมเฟสของแรงดันไฟฟาและกระแสที่ไหลผานโหลด

รูปที่ 4.1 โหลดในระบบไฟฟากระแสสลับ จากคุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนํา ที่พบวาเฟสของแรงดันไฟฟาที่ตกครอมล้ําหนา กระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวเหนี่ยวนําเปนมุม 90° และตัวเก็บประจุที่พบวา เฟสของแรงดันไฟฟาที่ตกครอมตัวเก็บประจุ ลาหลังกระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวเก็บประจุเปนมุม 90° ทําให โหลดประเภทตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนําในระบบจะไมเปนอุปกรณที่ใชกําลังงานไฟฟา แตโหลดประเภทตัวตานทานจะเปนโหลดที่ ใชกําลังงานไฟฟาของระบบเทานั้น เพื่อชวยใหการมองภาพของกําลังงานไฟฟาในระบบไฟฟากระแสสลับสามารถมองไดงายขึ้น วิศวกรจึงไดมองคาของกําลัง งานไฟฟาเฉลี่ยในรูปของจํานวนเชิงซอน และสามเหลี่ยมกําลัง (Power Triangle) แสดงดังรูปที่ 4.2 (ก) และรูปที่ 4.2 (ข) ตามลําดับ รายละเอียดองคประกอบกําลังไฟฟา คือ - กําลังไฟฟาจริง (Real Power, P) เปนกําลังไฟฟาที่ระบบโหลดใชงาน และหากพิจารณาเพิ่มเติมในรูปที่ 4.1 จะพบวา กําลังงานไฟฟาจริง จะถูกใชงานไปโดยตัวตานทาน (R) เทานั้น หากพิจารณาในระบบจํานวนเชิงซอนจะปรากฏเปนคา จํานวนจริง มีหนวยวัดเปนวัตต(Watt,W) - กําลังไฟฟารีแอกทีฟ (Reactive Power,Q) เกิดขึ้นจากอุปกรณประเภทตัวเหนี่ยวนําและตัวเก็บประจุในระบบไฟฟา กระแสสลับ เปนกําลังไฟฟาที่ไมกอใหเกิดงานใดๆ ในระบบของโหลดไฟฟา หากพิจารณาในระบบจํานวนเชิงซอน จะ ปรากฏเปนคาของจํานวนจินตภาพ มีหนวยวัดเปนวาร(VAR) - กําลังไฟฟาปรากฏ (Apparent Power,S) เปนผลรวมของกําลังไฟฟาจริง และกําลังไฟฟารีแอกทีฟ โดยมีขนาดเทากับราก ที่สองของผลรวมกําลังไฟฟาจริงยกกําลังสองกับกําลังไฟฟารีแอกทีฟยกกําลังสอง หรือเทากับแรงดันคูณกับกระแส เทคนิคการประหยัดพลังงาน

53


รหัสวิชา 2104-2127

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

กําลังไฟฟาจริง (kW)

กําลังไฟฟาจริง (kW)

θ

กําลังไฟฟา รีแอกทีฟ (kVAr)

กําลังไฟฟาปรากฏ (kVA) (kW)2 + (kVAr)2

θ

กําลังไฟฟาปรากฏ (kVA) (kW)2 + (kVAr)2

(ก) รูปแบบสามเหลี่ยมกําลัง

(ข) รูปแบบเฟสเซอร

รูปที่ 4.2 คากําลังไฟฟาที่วัดไดในระบบไฟฟากระแสสลับ ความสั ม พั น ธร ะหว า งตั วประกอบกํ า ลัง กํ า ลั ง ไฟฟ า จริ ง กํ า ลัง ไฟฟ า รี แ อกที ฟ และกํ า ลั ง ไฟฟ า ปรากฏ จากรู ป 4.2 ใน สามเหลี่ยมกําลัง และรูปของเฟสเซอร สามารถเขียนความสัมพันธเปนสมการไดดังนี้ PF =

kW kVA

= cosθ

kW = (kVA) cos θ kVAr = (kVA) sin θ = (kW) tan θ ในระบบที่ดี คาตัวประกอบกําลังไฟฟาจะมีคาเทากับ 1 เพราะแสดงใหเห็นวากําลังไฟฟาจริง มีคาเทากับกําลังไฟฟาปรากฏ ไม มีคาของกําลังไฟฟารีแอกทีฟ จะทําใหระบบมีประสิทธิภาพการสงกําลังดีที่สุด เพราะทําใหกระแสไฟฟาไหลผานสายสงนอยที่สุด สงผล ใหเกิดความสูญเสียกําลังไฟฟาในระบบสายสงเกิดขึ้นนอยที่สุด นอกจากนี้ ยังชวยใหสามารถลดขนาดของสะพานไฟ ฟวส สายไฟฟา ใน ระบบสายสงใหมีขนาดที่เล็กลง สงผลใหมีคาติดตั้งต่ํากวาระบบที่มีคาตัวประกอบกําลังนอยกวา 1 ตัวอยางที่ 1 โรงงานอุตสาหกรรมแหงหนึ่ง ใชระบบ 3 เฟส แรงดันไฟฟา 380 โวลต อานกระแสจากมิเตอรได 1,266 A อาน กําลังไฟฟาจริงจากมิเตอรได 500 kW ตัวประกอบกําลังไฟฟาโรงงานแหงนี้มีคาเทาใด P=

3 VI cos θ

แทนคากําลังไฟฟาจริง แรงดันและกระแสไฟฟา ลงในสมการ เพื่อคํานวณคาตัวประกอบกําลังไฟฟาของระบบ 500kW cos θ

= (1.732 x 380 x 1266) cos θ / 1000 = 0.600

ตัวประกอบกําลังไฟฟา = 0.600

54

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

รหัสวิชา 2104-2127

ในทางปฏิบัติแลว หากวาคาตัวประกอบกําลังไฟฟาของระบบมีคานอยกวา 0.85 จะเขาเงื่อนไขการเสียคาปรับคาตัวประกอบ กําลัง โดยการไฟฟาจะคํานวณคาปรับเมื่อผูใชไฟฟามีความตองการพลังไฟฟารีแอกทีฟเฉลี่ยใน15 นาทีที่สูงสุด (kVAr) มากกวารอยละ 61.97 ของความตองการพลังไฟฟาเฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุด (kW) หรือระบบที่มีคาของตัวประกอบกําลังต่ํากวา 0.85 โดยคํานวณคาปรับ เฉพาะความตองการพลังไฟฟารีแอกทีฟสวนที่เกินจากรอยละ 61.97 ของความตองการพลังไฟฟาสูงสุด โดยราคาตอหนวยของความ ตองการพลังไฟฟารีแอกทีฟสวนที่เกินจากรอยละ 61.97 ที่ตองเสียคาตัวประกอบกําลังไฟฟาในอัตรา 14.02 บาทตอ kVAr (ไมรวม ภาษีมูลคาเพิ่ม) แสดงตัวอยางที่ตองเสียคาปรับดังตัวอยางที่ 2 ตัวอยางที่ 2 โรงงานอุตสาหกรรมแหงหนึ่ง ใชระบบ 3 เฟส แรงดันไฟฟา 380 โวลต อานกระแสจากมิเตอรได 1,266 A อาน กําลังไฟฟาจริงจากมิเตอรได 500 kW โรงงานแหงนี้จะตองเสียคาปรับเนื่องจากตัวประกอบกําลังไฟฟาต่ํากวา 0.85 เปนเงินเทาใด P = (1.732VI) cos θ แทนคาที่ทราบลงในสมการ เพื่อคํานวณคาตัวประกอบกําลังไฟฟาของระบบ 500kW cos (θ) θ

= (1.732 x 380 x 1266) cos θ / 1000 = 0.600 = cos-1 0.600 = 53.13°

kVAr= kW x tan θ = 667 ความตองการพลังไฟฟารีแอกทีฟ เทากับ 667 kVAr คาปรับ = (667 – (0.6197 x 500)) x 14.02 = (667 – 310) x 14.02 = 5,005.14 (ยังไมรวม VAT 7%) โรงงานนี้ตองเสียคาปรับโดยที่ยังไมรวมภาษีมูลคาเพิ่มเปนคาใชจายเทากับ 5,005.14 บาท

4.3

การปรับปรุงคาตัวประกอบกําลังไฟฟา

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังของระบบไฟฟากระแสสลับ จะสงผลดีตอระบบสายสงกําลังไฟฟาเปนอยางมาก ไมใชแคเพียง ลดคาใชจายขณะติดตั้งอุปกรณระบบแตเพียงอยางเดียว แตยังชวยลดการสูญเสียความรอนที่เกิดขึ้นกับสายสง หมอแปลง และอุปกรณ เชื่อมตอกระแสไฟฟาตางๆ ของทั้งระบบ และยังชวยยืดอายุการใชงานของอุปกรณเหลานั้นไดอีกดวย จากสมการกําลังไฟฟา 3 เฟส P = (1.732VI) cos θ การเพิ่มตัวประกอบกําลังไฟฟาของระบบ จะไมทําใหคาของกําลังไฟฟาจริงเปลี่ยนแปลง (P คงที่) แรงดันไฟฟาที่ตกครอม ระบบเทาเดิม (V คงที่) และคาของ cos (θ) เพิ่มสูงขึ้น เมื่อพิจารณาจากสมการ จะพบวาการปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา ทําให I ลดลง เทคนิคการประหยัดพลังงาน

55


รหัสวิชา 2104-2127

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

หรือหากเปนการพิจารณาในระบบจํานวนเชิงซอน หรือเฟสเซอรไดอะแกรม แสดงดังรูปที่ 4.3 จะพบวาการเพิ่มตัวประกอบ กําลังไฟฟา ทําใหมุมระหวางกําลังไฟฟาปรากฏ(S)และกําลังไฟฟาจริงแคบลง โดยที่กําลังไฟฟาจริงมีคาคงที่ ทําใหกําลังไฟฟาปรากฏมี ขนาดลดลง kW θ

kVAr

s

รูปที่ 4.3 สามเหลี่ยมกําลังไฟฟากอนและหลังปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา การลดลงของกําลังไฟฟาปรากฏ จากการปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟาของปรากฏในระบบไฟฟา 3 เฟส ทําให S2 < S1 จะมี ผลตอกระแส นั้นคือ PF1 =cosθ1 =

kW S1

;

PF2 =cosθ 2 =

kW S2

ดังนั้น P = 3VI1cosθ1 = 3VI 2 cosθ 2 I1cosθ1 = I 2 cosθ 2

Q cosθ 2 > cosθ1 Q

I 2 <I1

ดังนั้น สามารถสรุปไดวา I2 < I1 มีความนาสนใจมาก เพราะการเพิ่มตัวประกอบกําลังไฟฟา จะไมสงผลใหกําลังไฟฟาจริงของ ระบบเปลี่ยนแปลง แตทําใหกระแสที่ไหลเขาสูโหลดลดนอยลงโดยที่ไมไดไปปรับปรุงหรือเปลี่ยนแปลงองคประกอบใดๆในโหลด การ เพิ่มคาตัวประกอบกําลัง สามารถคํานวณหากําลังไฟฟารีแอกทีฟที่จะชดเชยจากอุปกรณเพิ่มเติมประกอบกําลังไฟฟา (Q’) ไดดังนี้ Q’ = kVAr1 – kVAr2 = kW (tan θ1 - tan θ2)

เมื่อ -1 θ1 เทากับ cos (PF) ของระบบกอนทําการปรับปรุง -1 θ2 เทากับ cos (PF) ของระบบที่ตองการปรับปรุง ตัวอยางที่ 3 จากตัวอยางที่ 1 ถาเพิ่มตัวประกอบกําลังไฟฟาเปน 0.95 กระแสอานจากมิเตอรจะลดลงเหลือเทาใด ตัวประกอบกําลังใหมของระบบที่ตองการ คือ 0.95 สามารถคํานวณหา θ2 ดังนี้ θ2 = cos

-1

(0.95) = 18.195° θ1 = cos (0.60) = 53.130° -1

56

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

รหัสวิชา 2104-2127

จากสมการ Q’ = kW (tan θ1 - tan θ2) แทนคาตางๆ ลงในสมการเพื่อคํานวณหากําลังไฟฟารีแอกทีฟที่ตองชดเชยเพื่อเพิ่มตัวประกอบกําลังไฟฟา Q’ = 500 (tan 53.130° - tan 18.195°) = 500 (1.333 – 0.329) = 502 kVAr สามารถคํานวณคากําลังไฟฟารีแอกทีฟใหม kVAr2โดยใชคา kVAr1 จากตัวอยางที่ 2 (kVAr = 667 ) ไดดังนี้ kVAr2

= kVAr1 - Q’ = 667 – 502 = 165 kVAr

พบวาคาของกําลังไฟฟารีแอกทีฟใหมลดลงเหลือ 165 kVAr และสามารถคํานวณหากําลังไฟฟาปรากฏใหมไดดังนี้ จาก kW = (S2) cos θ S2 = (kW) / cos θ = (500 kW) / 0.95 = 526.316 kVA และสามารถคํานวณหากระแสใหมได โดย จาก S =1.732VI I2 = S2 / (1.732.V) = (526.316 kVA) / (380 x 1.732) = 799.678 A หลังจากการปรับปรุงคาตัวประกอบกําลังเปน 0.95 โรงงานควรอานกระแสจากมิเตอรไดเทากับ 800 A

4.4

ประโยชนของตัวประกอบกําลังไฟฟาที่ใกลเคียง 1

4.4.1

ประหยัดคาเพาเวอรแฟคเตอร หากปรับปรุงใหระบบมีคาตัวประกอบกําลังสูงกวา 0.85 จะประหยัดคาปรับจากการที่คาของเพาเวอรแฟคเตอรของระบบมีคา

ต่ํากวา 0.85

4.4.2

ลดคากําลังสูญเสียในสาย

สามารถลดคากําลังสูญเสียในสายสงในรูปของความรอน เพราะการเพิ่มคาตัวประกอบกําลังไฟฟาทําใหกระแสไฟฟาที่ไหล ผานสายสงกําลังไฟฟามีคาลดลง จึงทําใหกําลังสูญเสียในสายลดลง สามารถคํานวณกําลังสูญเสียในสายสงไดดังนี้ เทคนิคการประหยัดพลังงาน

57


รหัสวิชา 2104-2127

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

กรณีระบบไฟฟาเฟสเดียว : กําลังสูญเสีย = I2R กรณีระบบไฟฟาสามเฟส : กําลังสูญเสีย = 3I2R ดังนั้นการแกตัวประกอบกําลังไฟฟาใหสูงขึ้น ทําใหลดความสูญเสียในสายลงไดดังนี้ จากสมการ P = 1.732VI. cos θ จากที่กลาวไปแลววา การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟาจะไมทําใหกําลังไฟฟาจริง เปลี่ยนแปลง จึงสามารถเขียนใหมไดเปน 1.732VI1. cos θ1 = 1.732VI2. cos θ2 I1. cos θ1 = I2. cos θ2 สามารถเขียนไดใหมวา

⎛ cosθ 1 ⎞ I 12 R - I 22 R ⎟⎟ = 1 - ⎜⎜ 2 I1 R cosθ ⎝ 2 ⎠

2

⎡ ⎛ cosθ ⎞ 2 ⎤ 1 ⎟⎟ ⎥ × 100% กําลังสูญเสียที่ลดลง = ⎢1 - ⎜⎜ cos θ ⎢⎣ ⎝ 2 ⎠ ⎥ ⎦ กําลังงานสูญเสียในสายสงที่แสดงดังสมการบน สามารถพล็อตเปนกราฟได โดยแสดงใหเห็นดังรูปที่ 4.4 ดังนั้นสามารถ คํานวณกําลังงานสูญเสียที่ลดลงจากการปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟาไดดังสมการที่แสดงไปแลว หรือสามารถใชรูปที่ 4.4 เพื่ออํานวย ความสะดวกได เชน PF เดิม 0.6 แกเปน 0.8 กําลังสูญเสียในสายจะลดลง 44 เปอรเซ็นต หรือ PF 0.6 แกเปน 1.0 กําลังสูญเสียในสาย จะลดลง 64 เปอรเซ็นต

รูปที่ 4.4 การหาคากําลังสูญเสียในสายดวยกราฟ

58

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

4.4.3

รหัสวิชา 2104-2127

หมอแปลงไฟฟาสามารถจายโหลดเพิ่มมากขึ้น

ตามปกติแลว ขนาดหมอแปลงไฟฟามีขนาดเปนกําลังไฟฟาปรากฏ (VA) หากพิจารณาสามเหลี่ยมกําลังไฟฟาในกรณีที่ระบบ ไฟฟามีคาตัวประกอบกําลังนอยทําใหคามุม θ มาก สําหรับกรณีที่ระบบไฟฟามีคาตัวประกอบกําลังไฟฟาสูง (ใกลเคียง 1.00) ทําใหคามุม θ นอย หากเปรียบเทียบกรณีระบบไฟฟาทั้งสองกรณี จะพบวาที่ขนาดหมอแปลงเทาๆ กัน ระบบไฟฟาที่มีคาตัวประกอบกําลังใกลเคียง 1.00 จะสามารถรองรับโหลดกําลังไฟฟาจริงไดมากกวาระบบที่มีคาตัวประกอบกําลังต่ํากวา โดยรายละเอียดการพิสูจน สามารถแสดงได ดังนี้

จาก P = 1.732VI.cos θ และ θ1 > θ2 P1

= 1.732VI.cos θ1

P2

= 1.732VI.cos θ2

P 2/ P 1

= cos θ2 / cos θ1 > 1.00

จะพบวา การปรับปรุงตัวประกอบกําลัง ทําให P2/ P1 มีคามากกวา 1.00 หมายความวา ในระบบเดียวกัน หากมีการปรับปรุงคาตัว ประกอบกําลังไฟฟาใหสูงขึ้น จะสามารถสงกําลังไฟฟาใหกับโหลดสูงขึ้น หรือกลาวอีกนัยหนึ่งคือ หมอแปลงขนาดเทาๆกัน ในระบบที่มีคาตัว ประกอบกําลังใกลเคียง 1.00 จะสามารถจายกําลังไฟฟาจริงใหกับโหลดไดสงู มากกวาระบบที่มีคาตัวประกอบกําลังไฟฟาต่ํา ดังนั้น ความสามารถในการรองรับโหลดติดตั้งของระบบจะมีมากขึ้นหลังจากมีการปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา โดย สามารถคํานวณไดดังนี้ กําลังไฟฟาปรากฏสํารอง =

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

59


รหัสวิชา 2104-2127

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

รูปที่ 4.5 ถาปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟาใหสูงขึ้นจะทําใหระบบไฟฟาสามารถจายโหลดไดเพิ่มขึ้น ตัวอยางที่ 4 หมอแปลงไฟฟา 400 kVA จายโหลด 200 kW ที่ตัวประกอบกําลังไฟฟา 0.5 ถาปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา เปน 0.8 หมอแปลงไฟฟาจะมีกําลังไฟฟาปรากฏสํารองสําหรับจายโหลดเพิ่มขึ้นเทาใด kVA (เหลือ)

1⎤ ⎡1 = ⎢ − ⎥ × 200kW ⎣ 0.5 0.8 ⎦

หมอแปลงไฟฟายังมีกําลังเหลือใชอีก = 400 – 250 kVA = 150 kVA หรือหาไดจากกราฟรูปที่ 4.5 ที่ตัวประกอบกําลังไฟฟากอนปรับปรุงเทากับ 0.5 และตัวประกอบกําลังไฟฟา ปรับปรุงใหม เทากับ 0.8 สามารถอานไดวากําลังไฟฟาปรากฏสํารองเทากับ 75% ของกําลังไฟฟาจริงของระบบ หรือเทากับ 150 kVA

4.5

วิธีการปรับปรุงคาตัวประกอบกําลังไฟฟา

ตามที่กลาวแลววาผลดีของตัวประกอบกําลังไฟฟาสูงมีมาก แตเนื่องจากอุปกรณประเภทเครื่องจักรกล หมอแปลงไฟฟา เครื่องเชื่อม เตาเผาแบบอารก และบัลลาสต ตัวประกอบกําลังไฟฟาต่ํา ดังนั้นจึงจําเปนตองหาแหลงกําเนิดกําลังไฟฟารีแอกตีฟชวยจาย ให ไดแก ซิงโครนัสมอเตอรและคาปาซิเตอร คาปาซิเตอรเปนอุปกรณที่จายกําลังไฟฟารีแอกตีฟชนิดหนึ่ง ที่ราคาถูก และนิยมใชกันมาก ดังรูปที่ 4.6

60

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

รหัสวิชา 2104-2127

รูปที่ 4.6 การแกตัวประกอบกําลังไฟฟาดวยคาปาซิเตอร อุปกรณไฟฟาในระบบเกือบทุกชนิด จะเปนโหลดที่มีพื้นฐานเปนตัวเหนี่ยวนํา จากคุณสมบัติความเปนตัวเหนี่ยวนํา ทําให กระแสไฟฟาที่ไหลผานโหลดมีมุมลาหลังจากมุมของแรงดันไฟฟาที่ตกครอมโหลด แตสําหรับอุปกรณไฟฟาประเภทตัวเก็บประจุ หรือคา ปาซิเตอร จะมีคุณสมบัติที่ตรงขามกับตัวเหนี่ยวนํา คือ มุมของกระแสที่ไหลผานตัวเก็บประจุ จะล้ําหนามุมของแรงดันที่ตกครอมตัวว โหลดเอง ตัวเหนี่ยวนํ า และตั วเก็บประจุ หากพิ จ ารณาในเฟสเซอร หรือสามเหลี่ ยมกําลั งไฟฟา จะพบวาเปนอุปกรณที่กอใหเกิ ด กําลังไฟฟารีแอกทีฟขึ้นในระบบไฟฟา แตตัวเหนี่ยวนํา จะกอใหเกิดกําลังไฟฟารีแอกทีฟที่เปนบวก และตัวเก็บประจุ จะกอใหเกิด กําลังไฟฟารีแอกทีฟที่เปนลบ ดังนั้นการติดตั้งตัวเก็บประจุในระบบไฟฟา กําลังไฟฟารีแอกทีฟของตัวเก็บประจุ จึงเขาชดเชยกําลังไฟฟา รีแอกทีฟของโหลด สงผลใหคารีแอกทีฟรวมของโหลดมีคาลดลง การคํานวณหาคากําลังไฟฟารีแอกทีฟที่ชดเชยจากตัวเก็บประจุ (Q’) สามารถคํานวณหาไดดังนี้ Q’ = kVAr1 – kVAr2 = kW (tan θ1 - tan θ2) เมื่อ

θ1 คือ มุมของสามเหลี่ยมกําลังไฟฟาของระบบเดิมกอนการติดตั้งตัวเก็บประจุ θ2

คือ มุมของสามเหลี่ยมกําลังไฟฟาของระบบหลังจากติดตั้งตัวเก็บประจุ θ2 = COS-1(PF)

ตัวอยางที่ 5 จากตัวอยางที่ 1 โหลดขนาด 500 kW ตัวประกอบกําลังไฟฟา 0.6 ลาหลัง ถาตองการปรับปรุงตัวประกอบ กําลังไฟฟาเปน 0.95 ลาหลัง จงคํานวณหาคากําลังไฟฟารีแอกทีฟที่ชดเชยจากตัวเก็บประจุ θ1

= cos-1 (0.6) = 53.13°

θ2

= cos-1 (0.95) = 18.19°

Q’ = 500 (tan 53.13 ํ - tan 18.19 ํ) = 500 (1.333 - 0.3285) = 502.25 kVAr

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

61


รหัสวิชา 2104-2127

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

อยางไรก็ตาม การติดตั้งคาปาซิเตอรจําเปนตองลงทุนราคาประมาณกิโลวารละ 700 บาท ดังนั้น ที่ 500 กิโลวาร จึงมีราคา ประมาณ 700 x 500 คือ 350,000 บาท แตในตัวอยางที่ 2 ในการปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟาเปน 0.95 เจาของโรงงานสามารถ ประหยัดคาไฟได 5,005 บาทตอเดือน จึงคืนทุนในเวลา (350,000/5,005) ประมาณ 70 เดือน เมื่อคิดแบบ Simple Payback Period

4.5.1

ลักษณะการติดตั้งคาปาซิเตอร

การติดตั้งคาปาซิเตอรที่ตําแหนงใดจึงจะเหมาะสมนั้นตองพิจารณาหลายดานดวยกัน ทั้งทางดานเศรษฐศาสตร ดานเทคนิค และการติดตั้ง สําหรับระบบเดิมที่มีอยูหรือติดตั้งใหม คาปาซิเตอรสามารถติดตั้งไดหลายตําแหนงในวงจร ดังแสดงในรูปที่ 4.7 ชนิดของ การติดตั้งสามารถแบงออกเปน 4 อยาง คือ 1. การติดตั้งที่โหลดแตละชุด 2. การติดตั้งที่กลุมของโหลด 3. การติดตั้งแบบศูนยกลาง 4. การติดตั้งแบบผสม

รูปที่ 4.7 แบบการติดตั้งคาปาซิเตอร ตารางที่ 4.1 เปรียบเทียบขอดีขอเสียลักษณะการติดตั้งคาปาซิเตอร

การติดตั้ง ที่โหลดแตละชุด

ที่กลุมของโหลด

62

คุณลักษณะ

ขอดี

ขอเสีย

เป น การเลื อ กขนาดคาปาซิ เ ตอร ต อ เข า กั บ - ส า ม า ร ถ แ ก ตั ว ป ร ะ ก อ บ - ใช ค าปาซิ เ ตอร ตั ว เล็ ก หลาย ตั ว แพงกว า ตั ว ใหญ เ พี ย งตั ว โหลดแตละตัว และจะ สวิตชพรอมกับเดิน กําลังไฟฟาที่จุดโหลด - ลดการสูญเสียและแรงดันตก เดียว มอเตอร ในสายวงจรยอย - ค า สั ม ป ร ะ สิ ท ธิ์ ก า ร ใ ช - ป ร ะ ห ยั ด ก าร ใ ช อุ ป ก ร ณ ประโยชนของคาปาซิเตอรต่ํา สวิตชขนาดใหญ สํ า หรั บ มอเตอร ที่ ไ ม ไ ด ใ ช งานบอย ๆ มอเตอรหลายตัวตอเขากับคาปาซิเตอรและ - ลดราคาคาปาซิเตอร - โหลดที่สายปอน หรือสาย คาปาซิเตอรจะถูกใชงานสอดคลองกับขนาด - ลดการสูญเสีย และแรงดันตก จายอาจไมแนนอน ที่สายปอน หรือสายจาย โหลด ที่ใช

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

การติดตั้ง แบบศูนยกลาง

แบบผสม

รหัสวิชา 2104-2127

คุณลักษณะ

ขอดี

ขอเสีย

โดยการสรางกําลังรีแอกตีฟที่จุดใดจุดหนึ่ง ค า สั ม ป ร ะ สิ ท ธิ์ ก า ร ใ ช - โหลดที่สายเมนและสายปอน จะต อ คาปาซิ เ ตอร เ ข า กั บ ระบบเมื่ อ ทํ า งาน ประโยชน ของคาปาซิเตอรที่ อาจไมแนนอน ดีที่สุด และปลด ออกเมื่องานสิ้นสุด - ใชระบบควบคุมอัตโนมัติ - ปรับปรุงระดับแรงดันทั่ว ๆ ไปดีขึ้นดูแลรักษาไดงาย โหลดขนาดใหญติดตั้งที่โหลดแตละชุดสวน โหลดอื่น ๆ จะ ติดตั้งเปนกลุมหรือศูนยกลาง

ขอควรระวังในการใชคาปาซิเตอร 1. อยาลืมวาเมื่อติดตั้งคาปาซิเตอรเขาไปที่จุดใดแลว แรงดันไฟฟาที่จุดนั้นจะมีคาสูงขึ้นกวาเดิม ดังนั้นการเลือกขนาดพิกัด แรงดันของคาปาซิเตอรจะตองคํานึงถึงดวย 2. จุดที่จะติดตั้งคาปาซิเตอรควรจะมีการระบายความรอนดีพอสมควร เพราะความรอนยิ่งสูงจะทําใหอายุใชงาน ของคาปา ซิเตอรยิ่งสั้นลง 3. การติดตั้งคาปาซิเตอรเขากับมอเตอรโดยตรง ตองเลือกคาปาซิเตอรใหมีขนาดเหมาะสม และตองดําเนินการ ติดตั้งใหถูก วิธี มิฉะนั้นมอเตอรจะเสียหายได 4. ถาจะติดตั้งคาปาซิเตอรแบงคควรใชแบบควบคุมอัตโนมัติ เพื่อปองกันอันตรายจากแรงดันเกินที่จะเกิดขึ้น เนื่องจากการ ตอคาปาซิเตอรเขาไปในระบบมากเกินไป 5. อุปกรณไฟฟาบางอยาง เชน วงจรเรียงกระแสและเตาเผาแบบอารกจะสรางฮารมอนิกเขาไปในระบบ เมื่อ ตองการติดตั้ง คาปาซิเตอรก็ตองระวังปญหาที่อาจจะเกิดจากฮารมอนิกเรโซแนนซ เพราะจะทําใหคาปาซิเตอร เสียหายทันที ในกรณีนี้ ตองใหวิศวกรผูเชี่ยวชาญชวยออกแบบชุดคาปาซิเตอรพรอมอุปกรณปองกันขึ้น เปนพิเศษสําหรับระบบนั้น

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

63


รหัสวิชา 2104-2127

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

คําสั่ง จงทําเครื่องหมาย (x) หนาขอที่เปนคําตอบที่ถูกที่สุด 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

64

การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา ขอใดกลาวถูกตอง ก. เปนการลดคากําลังไฟฟาจริง ข. เปนการลดคากําลังไฟฟารีแอกทีฟ ค. เปนการเพิ่มคากําลังไฟฟาจริง ง. เปนการเพิ่มคากําลังไฟฟารีแอกทีฟ โรงงานอุตสาหกรรมแหงหนึ่ง ระบบแรงดัน 3 เฟส 380V อานกระแสจากมิเตอรได 1,000 A อานกําลังไฟฟาจริงจาก มิเตอรได 500 kW กําลังไฟฟารีแอกทีฟโรงงานแหงนี้มีคาเทาใด ก. 398 kVAr ข. 428 kVAr ค. 500 kVAr ง. 658 kVAr การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา มีสวนในการประหยัดพลังงานอยางไร ก. ทําใหความตานทานในระบบไฟฟามีคาลดลง ข. ทําใหการสูญเสียเนื่องจากแรงเสียดทานมีคาลดลง ค. ทําใหกระแสไฟฟาในระบบมีคาลดลง ง. ทําใหกําลังไฟฟาจริงที่โหลดมีคาลดลง เมื่อใหกําลังไฟฟาจริงที่ใชงานมีคาคงที่ ถาตัวประกอบกําลังไฟฟามีคาต่ํา ผลจะเปนอยางไร ก. จะทําใหประหยัดพลังงาน ข. จะทําใหกระแสไฟฟามีคามาก ค. จะทําใหความตานทานของระบบมีคามาก ง. จะทําใหกําลังไฟฟาที่ปรากฏมีคาลดลง ถาตัวประกอบกําลังไฟฟามีคาสูงจะทําใหเกิดผลดีอยางไร ก. ประหยัดพลังงานไฟฟา เนื่องจากกําลังไฟฟาจริงที่ใชงานมีคาลดลง ข. ระบบไฟฟาสามารถจายโหลดไดเพิ่มขึ้นเนื่องจากกระแสไฟฟาของระบบลดลง ค. กําลังไฟฟาสูญเสียของระบบจะมีคาเพิ่มมากขึ้น แตพลังงานรวมลดลง ง. ถูกทุกขอ ขอใดไมใชวิธีการปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา ก. ใชซิงโครนัสมอเตอรชวยลดกําลังไฟฟารีแอคทีฟ ข. ใชหมอแปลงไฟฟาประสิทธิภาพสูง ลดกําลังไฟฟารีแอกทีฟ ค. ใชคาปาซิเตอรตอที่หมอแปลงไฟฟา ง. ใชคาปาซิเตอรตอที่โหลดประเภทรีแอกทีฟ ขอใดกลาวไดถูกตอง ก. การติดตั้งคาปาซิเตอรที่โหลดแตละชุด คาสัมประสิทธิการใชประโยชนของคาปาซิเตอรดีที่สุด ข. การติดตั้งคาปาซิเตอรแบบศูนยกลาง ทําใหลดการสูญเสียเนื่องจากแรงดันตกในสายวงจรยอย ค. การติดตั้งคาปาซิเตอรที่โหลดแตละชุด ราคาคาปาซิเตอรจะมีคาสูงกวาแบบศูนยกลาง ง. การติดตั้งคาปาซิเตอรแบบศูนยกลาง ควรใชระบบควบคุมอัตโนมัติปองกันไมใหคา PF > 1 เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา

รหัสวิชา 2104-2127 บันทึก

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………

วันที่.............เดือน.............................พ.ศ. .........................

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

65


รหัสวิชา 2104-2127

5

การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

พลังงานไฟฟา จัดเปนพลังงานแปรรูป(Secondary Energy) เนื่องจากไฟฟาไมใชแหลงพลังงาน หากแตแปรรูปมาจาก พลังงานตนกําเนิด (Primary Energy) ไดแก น้ํา ลม แสดงแดด เชื้อเพลิงธรรมชาติ เชน น้ํามัน ถานหิน กาซ ไอน้ําใตดิน แ รนิวเคลียร ไ ม พื้น แกลบ ชานออย เปนตน เพื่อนํามาเดินเครื่องกําเนิดไฟฟาและสงจายไปยังผูใชผานระบบสงจายกําลังไฟฟา เนื่องจากการสงจายไฟฟา จะตองมีการสูญเสียตามระยะทาง โดยระยะทางไกลจะมีการสูญเสียมากกวาระยะทางใกล นอกจากนี้ยังมีการสูญเสียระหวางการลดและ การเพิ่มระดับแรงดันที่หมอแปลงไฟฟาดวยเชนกัน ดังนั้นหากมีความรูและความเขาใจเกี่ยวกับระบบสงจายกําลังไฟฟาจะทําใหเกิดการ ประหยัดพลังงานได

5.1

วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม หลังจากจบบทเรียนนี้แลวนักเรียนสามารถที่จะ 1. บอกองคประกอบหลักของระบบการสงจายกําลังไฟฟาในโรงงานได 2. อธิบายสาเหตุที่ทําใหเกิดการสูญเสียกําลังไฟฟาในสายสงได 3. อธิบายการสูญเสียกําลังไฟฟาในหมอแปลงไฟฟาได 4. อธิบายวิธีการใชหมอแปลงไฟฟาอยางมีประสิทธิภาพได 5. บอกวิธีการดูแลบํารุงรักษาหมอแปลงไฟฟาได

66

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

5.2

รหัสวิชา 2104-2127

ระบบสงจายกําลังไฟฟา

ระบบสงจายกําลังไฟฟามีหลายองคประกอบ แสดงดังรูปที่ 5.1 สวนประกอบสําคัญของระบบสงจายกําลังไฟฟา สามารถ แสดงรายละเอียดไดดังนี้ 6. สายสงกําลังไฟฟา แบงออกเปน - สายสงแรงดันสูง - สายสงแรงดันต่ํา ใชภายในอาคาร 7. หมอแปลงไฟฟา - รับไฟแรงสูงจากการไฟฟา แลวแปลงเปนไฟแรงต่ําเพื่อใชภายในอาคารหรือโรงงาน 8. ตูควบคุมระบบไฟฟา แบงเปน - ตูควบคุมหลัก (MDB: Main Distribution Board) รับไฟจากหมอแปลงไฟฟา ผานอุปกรณตัดตอนอัตโนมัติและอุปกรณควบคุมเพื่อจายไปยังตูควบคุมยอย - ตูควบคุมยอย (PB: Panel Board) รับไฟจากตูควบคุมหลักผานอุปกรณตัดตออัตโนมัติและอุปกรณควบคุมเพื่อจายไปยังโหลด

รูปที่ 5.1 ผังการสงจายกําลังไฟฟาในโรงงาน

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

67


รหัสวิชา 2104-2127

5.2.1

การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

การสูญเสียในสายสงไฟฟา

สายสงแรงสูง นับจากจุดรับไฟจากการไฟฟาฯ ถึงหมอแปลงไฟฟา สายสงแรงต่ําหลัก นับจากตูควบคุมหลักไปยังตูควบคุมยอยภายในอาคารตาง ๆ สายสงแรงต่ํายอย นับจากตูควบคุมยอยไปยังเครื่องจักรอุปกรณไฟฟาตาง ๆ เมื่อมีการใชพลังงานไฟฟากระแสไฟฟา (I) จะไหลไปตามสายสง และเนื่องจากสายสงมีคาความตานทาน (R) จึงทําให เกิด การ สูญเสียกําลังไฟฟาในสายสง (P) การสูญเสียกําลังไฟฟาในสายสง เปนไปตามสมการ

P

= I2R

เมื่อกําหนดให P คือ การสูญเสียกําลังไฟฟาในสายสง (วัตต) I คือ กระแสไฟฟาที่ไหลผานสายสง (แอมป) R คือ ความตานทานของสายสง (โอหม) ความตานทานของสายสงจะขึ้นอยูกับความยาวและขนาดพื้นที่หนาตัดของสายสง R

= ρ Al

เมื่อกําหนดให ρ คือ คาคงที่ขึ้นอยูกับวัสดุที่นํามาทําสายตัวนํา เรียกวา Resistivity คือ ความยาวของสายตัวนํา (เมตร) A คือ พื้นที่หนาตัดของสายตัวนํา (ตารางเมตร)

l

หมายเหตุ

ρ ของทองแดงเทากับ 1.72 x 10-6 โอหม/เซนติเมตร ρ ของอลูมิเนี่ยมเทากับ 2.7 x 10-6 โอหม/เซนติเมตร ρ ของคารบอนเทากับ 4 x 10-3 โอหม/เซนติเมตร

ปริมาณของกระแสที่จายสูโหลดจะเปนปจจัยที่ใชกําหนดขนาดพื้นที่หนาตัดของสายสง โดยตองมีขนาดใหญพอที่จะทน กระแสไฟฟา ของโหลดได ถามีขนาดใหญมากเกินไป จะทําใหสิ้นเปลืองเนื่องจากราคาของสายไฟฟา มีราคาสูง สวนความยาวสายจะ ขึ้นอยูตําแหนงที่ติดตั้งโหลดและเสนทางการเดินสายไฟฟา คา R ของสายตัวนํามาตรฐาน มอก. 11-2531 (THW) แสดงดังนี้ ขนาดสาย R 70°C (sq.mm) (mΩ/m) 0.5 42.8976 1.0 21.5680 1.5 14.4184 2.5 8.8297 4.0 5.4933 6.0 3.6701 68

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

รหัสวิชา 2104-2127

การติดตั้งสายสงกําลังไฟฟาสูโหลดในรูปแบบที่แตกตางกัน จะสงผลตอปริมาณกําลังงานสูญเสียในสายสงที่แตกตางกัน ตัวอยางการสูญเสียกําลังไฟฟาในสายไฟ เมื่อมีการติดตั้งตูจายไฟฟาตางกัน แสดงดังรูปที่ 5.2

I I

I

(ก) การติดตั้งทางดานขางของหอง

I (ข) การติดตั้งบริเวณกลางหอง

รูปที่ 5.2 การติดตั้งตูจายไฟฟาในหองสี่เหลี่ยมผืนผา การติดตั้งสายสงสูโหลดในลักษณะตามรูปที่ 5.2 (ก) สามารถประเมินกําลังงานสูญเสียในสายสงไดดังนี้ จาก P = I2R

เมื่อพิจารณาตามรูปที่ 5.2 (ก) สามารถเขียนสมการกําลังงานสูญเสียในสายสงไดใหมวา P1 = (I + I)2.(ρ.l/A) = 4.I2. (ρ.l/A) เชนเดียวกัน หากพิจารณารูปที่ 5.2 (ข) สามารถเขียนสมการกําลังงานสูญเสียในสายสงไดใหมเปน P2 = 2.I2. (ρ.l/2.A) = I2. (ρ.l/A) จะเห็นไดวา P1 = 4.P2 รูปแบบการติดตั้งสายสงกําลังไฟฟาสูโหลดตามรูปที่ 5.2 (ก) เกิดกําลังงานสูญเสียมากเปน 4 เทาเมื่อ เปรียบเทียบกับลักษณะสายสงตามรูปที่ 5.2 (ข) จะพบวากําลังงานสูญเสียในสายสง จะขึ้นอยูกับปจจัยตางๆ ดังนี้ ความยาวของสายสง พื้นที่หนาตัดของสายสง และปริมาณกระแสไฟฟาที่ไหลผานสายสง ลักษณะของความยาว พื้นที่หนาตัด และชนิดตัวนําไฟฟาของสายสง จะสงผลตอความตานทานรวมของสายสง สายสงที่มีความยาวมาก สายสงที่มีพื้นที่หนาตัดตัวนํานอย และสายสงที่ใชตัวนําไฟฟาที่ไมดี จะทําใหคาความตานทานรวมของสายสงสูงขึ้น สําหรับการกระจายโหลดที่ดี สามารถชวยลดปริมาณกระแสที่ไหลผานสายสงเสนใดเสน หนึ่งที่สูงเปนอยางมากใหลดลงได และเปนการลดกําลังงานสูญเสียในสายสงลงได เพราะกําลังงานสูญเสียในสายสงจะแปรผันตาม ปริมาณกระแสที่ไหลผานสายสง การสูญเสียในหมอแปลงไฟฟา จากการที่หมอแปลงไฟฟาเปนอุปกรณที่ลดระดับแรงดันจากสายสงแรงดันสูงลงเปนระดับแรงดันต่ํา เพื่อจายกําลังงาน ไฟฟาใหกับโหลดตางๆ ที่ตอพวงอยูกับหมอแปลงไฟฟา ดังนั้นหมอแปลงไฟฟาจึงมีกระแสไฟฟาไหลผานเปนปริมาณสูง ซึ่งทําใหเกิด ความรอนและกลายเปนการสูญเสียกําลังงานในขณะทํางานเปนอยางมาก นอกจากนี้ ยังมีการสูญเสียกําลังงานเนื่องจากการสงพลังงาน ผานวงจรแมเหล็กภายในหมอแปลงไฟฟาอีกดวย หมอแปลงไฟฟามีสวนประกอบสําคัญ 2 สวน คือ - แกนเหล็ก (Core) ทําดวยแผนเหล็กบาง ๆ จํานวนมากวางซอนกัน - ขดลวด (Winding) มี 2 ขด คือขดปฐมภูมิ ตอกับแหลงจายไฟฟา และขดทุติยภูมิ ตอไปยังเครื่องใชไฟฟาตาง ๆ เทคนิคการประหยัดพลังงาน

69


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

รูปที่ 5.3 สวนประกอบของหมอแปลงไฟฟา การสูญเสียที่เกิดขึ้นในหมอแปลงไฟฟา จะเกิดขึ้นในองคประกอบทั้งสองสวนของหมอแปลง ปริมาณการสูญเสียจะขึ้นอยูกับ คุณสมบัติของวัสดุที่ใชทําหมอแปลงไฟฟา อยางไรก็ตาม ในทางปฏิบัติจะพิจารณาองคประกอบการสูญเสียของหมอแปลงไดแก 1. กําลังสูญเสียขณะไมมีโหลด (No load Loss) เกิดขึ้นในแกนเหล็ก เรียกวา Core Loss หรือ Iron Loss (Wi) มีคาคงที่ 2. กําลังสูญเสียเนื่องจากโหลด (Load Loss) เกิดขึ้นเนื่องจากความตานทานของขดลวดขณะที่หมอแปลงไฟฟาจายโหลด เรียกวา Copper Loss (Wcu) ขึ้นอยูกับเปอรเซ็นต การจายโหลด (I)

รูปที่ 5.4 คุณสมบัติของหมอแปลงไฟฟา (ที่มา : การอนุรักษพลังงานในอาคาร กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน กระทรวงพลังงาน) วิธีใชหมอแปลงไฟฟาอยางมีประสิทธิภาพ 1. ลดกําลังสูญเสียขณะไมมีโหลดของหมอแปลงไฟฟา 2. ปรับแรงดันไฟฟาดานทุติยภูมิใหอยูระดับที่เหมาะสม 3. ปรับปรุงคาเพาเวอรแฟคเตอรของหมอแปลงไฟฟาใหเหมาะสม 4. ตรวจสอบ และดูแลรักษาหมอแปลงไฟฟาอยางสม่ําเสมอ 70

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

รหัสวิชา 2104-2127

การเลือกใชหมอแปลงไฟฟา หากโรงงานกําลังพิจารณาซื้อหมอแปลงไฟฟาใหม ควรเลือกซื้อชนิดที่มีประสิทธิภาพสูง หรือเปนแบบ ประหยัดพลังงาน ซึ่ง จะมีการสูญเสียในแกนเหล็ก (Core loss) ต่ํากวาแบบธรรมดา และควรเลือกขนาดที่เหมาะสมกับโหลด หากพิจารณาจากคุณสมบัติของ หมอแปลงไฟฟาในรูปที่ 5.4 แลว จะเห็นวา ประสิทธิภาพของหมอแปลงไฟฟาจะแปรผัน ตามคาโหลด ดังนั้นถาโรงงาน เลือกใชหมอ แปลงไฟฟาขนาดใหญเกินไป จะทําใหหมอแปลงไฟฟามีประสิทธิภาพต่ําลง หมอแปลงไฟฟาแตละชุดจะมีคุณสมบัติในแงของการ สูญเสียตามรูปที่ 5.4 และรูปที่ 5.5 แตกตางกัน การพิจารณาเลือกใชหมอแปลงควรพิจารณาคุณสมบัติของหมอแปลงใหเหมาะสมกับ ระบบไฟฟาของหนวยงานเพื่อลดความสูญเสียใหมากที่สุด อยางไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ จะพบวาในชวงนอกเวลาทํางาน หมอแปลงไฟฟาจะเกิดความสูญเสียเนื่องจากโหลดนอยมาก แต จะเกิดความสูญเสียขณะที่ไมมีโหลดยังคงอยูในระดับเดิม ดังนั้นการพิจารณาเลือกหมอแปลงจะตองพิจารณาถึงคุณสมบัติขอนี้ของหมอ แปลงดวยเชนกัน

รูปที่ 5.5 กําลังงานสูญเสียของหมอแปลงไฟฟาแบบธรรมดากับชนิดประหยัดพลังงาน (ที่มา : การอนุรักษพลังงานในอาคาร กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน กระทรวงพลังงาน)

5.2.2

การบํารุงรักษาตูควบคุมไฟฟา

ตูควบคุมไฟฟาเปนสวนที่รับพลังงานไฟฟามาจากหมอแปลง เพื่อที่จะจายไฟฟาไปยังอาคาร หรือตาง ๆ การบํารุงรักษา ตูควบคุมไฟฟาจะเปนการตรวจสอบจุดสําคัญตาง ๆ วาอยูในสภาพปกติหรือไม เครื่องจักร หรือ อุปกรณไฟฟา ตารางที่ 6.1 รายการการตรวจสอบจุดที่สําคัญของระบบสงจายกําลังไฟฟา

จุดที่สําคัญ สวนที่ขันเกลียวไวเปลี่ยนสีหรือไม - ถาพบการเปลี่ยนสีใหตรวจสอบดูวาเกลียวหลวมหรือไม มีสิ่งแปลกปลอมเขาไปหรือไม - หัวน็อตหลนตกลงมา - เศษกระดาษ เศษผา - เศษสายไฟ - น้ําหรือของเหลวอื่น ๆ มีรอยแตกในตัวฉนวนหรือไม - รอยแตกของฉนวนหอหุม - ขั้วตอแตกเสียหาย

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

สภาพผิดปกติ - จุดขันเกลียวไมแนน - ลัดวงจร - ทํางานผิดปกติ

- ความเปนฉนวนลดต่ําลง

ตัวอยางอุบัติเหตุ อาจทําใหเกิดการอารก หรือชอตจนทํา ใหเกิดเพลิงไหมได - อาจถูกเผาไหมเสียหายได

- อาจเกิดการลัดวงจรและไหมเสียหายได

71


รหัสวิชา 2104-2127

จุดที่สําคัญ มิเตอรตางๆ บนแผงอานคาผิดไปจากที่เปนมาหรือไม - โวลตมิเตอร แอมมิเตอร เทอรโมมิเตอรอานคาผิดไปจาก ที่เปนมาหรือไม - ถาคาเปลี่ยนไปมากใหลองสํารวจดู มีน้ํารั่วซึมหรือไม - น้ํารั่วซึมจากเครื่องทําความเย็น หรือจากน้ําฝน - ไมควรฉีดน้ําทําความสะอาดพื้นอุปกรณขณะทําความ สะอาด อุณหภูมิของอุปกรณผิดปกติหรือไม - ถาอุณหภูมิอุปกรณควบคุมสูงเกิน 60 °C ถือวาอันตราย - ถาสายไฟฟาแรงต่ําอุณหภูมิสูงผิดปกติ เปนสนิมหรือสึกกรอนหรือไม - สนิมตรงสวนสัมผัสของโลหะตัวนํา - สนิมบริเวณขั้วสัมผัส - สนิมของสายไฟที่ติดกับอุปกรณ - สนิมที่ขั้วสาย อุณหภูมิภายในหองเหมาะสมหรือไม - ถาอุณหภูมิหองสูงกวา 40 °C ถือวาอันตราย - อุปกรณถูกแสงแดดสองโดยตรง

72

การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

สภาพผิดปกติ - โหลดเกิน - แรงดันเปลี่ยนแปลง

ตัวอยางอุบัติเหตุ - อาจจะไมสามารถควบคุมตอไปได - อาจจะรอนเกินไปจนเผาไหมเสียหาย ได

- ฉนวนเสื่อม

- อาจเกิดเพลิงไหมจากไฟรั่วได

- โหลดเกิน

- อาจเกิดเพลิงไหมได

- เกิดความรอน

- อาจเกิดความรอนจนเกิดไฟไหมได

- อายุการใชงานสั้นผิดปกติ - ฉนวนเสื่อมเร็วผิดปกติ

- อุปกรณไมสามารถควบคุมการทํางาน ไดอยางปกติ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

รหัสวิชา 2104-2127

คําสั่ง จงทําเครื่องหมาย (X) หนาขอที่เปนคําตอบที่ถูกที่สุด 1.

2.

3.

4.

5.

ขอใดไมใชองคประกอบหลักของระบบสงจายกําลังไฟฟา ก. ซิงโครนัสมอเตอร ข. เซอรกิตเบรกเกอร ค. ตูควบคุมระบบไฟฟา ง. สายสงกําลังไฟฟา อุปกรณรับไฟฟาจากหมอแปลงไฟฟาเพื่อจายไปใชงานคือ ก. กลองควบคุมยอย ข. กลองควบคุมหลัก ค. ภาระ ง. สายไฟแรงสูง ขอใดกลาวผิดในเรื่องกําลังสูญเสียในสายสงไฟฟา ก. กระแสไฟฟาในสายสงมีคาสูง กําลังสูญเสียมีคามาก ข. สายสงไฟฟาที่มีระยะทางไกล กําลังสูญเสียมาก ค. สายสงไฟฟาที่มีขนาดใหญเกินไป กําลังสูญเสียมาก ง. จุดตอสกปรกหรือหลวมสูญเสียกําลังมาก สายสงไฟฟามีการสูญเสียมากควรปรับปรุงขอใด ก. เปลี่ยนสายสงใหยาวขึ้น ข. เปลี่ยนสายสงใหขนาดเล็กลง ค. เปลี่ยนสายสงใหขนาดโตขึ้น ง. เพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟาใหสูงขึ้น ขอใดไมใชสาเหตุที่ทําใหเกิดการสูญเสียกําลังไฟฟาที่หมอแปลงไฟฟา ก. ความตานทานของขดลวด ขณะที่ไมมีการจายโหลด ข. แกนเหล็กของหมอแปลงไฟฟา ค. ภาระของหมอแปลงไฟฟา ง. การอารคที่ขั้วตอ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

73


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

6.

ขดลวดปฐมภูมิในหมอแปลงไฟฟามีหนาที่ ก. รับไฟเขาหมอแปลงไฟฟา ข. จายไฟออกไปใชงาน ค. รับและจายไฟไปใชงาน ง. เปนตัวนําไฟฟาแรงเคลื่อนต่ํา 7. ขอใดกลาวไดถูกตอง ก. ลดการสูญเสียเนื่องจาก Copper Loss โดยการปลดหมอแปลงไฟฟาออกเมื่อไมมีโหลด ข. ลดการสูญเสียเนื่องจาก Copper Loss มีคามากเพราะกระแสไฟฟาที่โหลดมีคามาก ค. การสูญเสียเนื่องจาก Core Loss มีคาเปลี่ยนแปลงเนื่องมาจากโหลด ง. ลดการสูญเสียเนื่องจาก Core Loss โดยการปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา 8. การใชหมอแปลงไฟฟาอยางมีประสิทธิภาพควรทําอยางไร ก. ทําใหคา Copper Loss มีคาสูงกวาคา Core Loss ข. ทําใหคา Copper Loss มีคาต่ํากวาคา Core Loss ค. จายโหลดนอย ๆ เพื่อไมใหเกิดคา Copper Loss กับคา Core Loss ง. ปลดหมอแปลงไฟฟาออกจากระบบเมื่อไมมีโหลด เพื่อลดคา Core Loss เทานั้น 9. ขอใดไมถือวาเปนการบํารุงรักษาตูควบคุมไฟฟา ก. ตรวจอุณหภูมิภายในตู เชน สายไฟแรงต่ําไมควรมีอุณหภูมิสูง ข. ตรวจดูรอยแตกฉนวนไฟฟาของอุปกรณภายในตู ค. ตรวจดูจุดขันเกลียวสกรูยึดสายไฟใหแนนอยูเสมอ ง. ตรวจดูระดับแรงดันไฟฟาดานแรงต่ําใหมีคาคงที่เสมอ 10. ขอใดคือการดูแลบํารุงรักษาตูควบคุมไฟฟา ที่มีสวนชวยในการประหยัดพลังงาน ก. การอารกที่ขั้วตอสาย ข. กระแสรั่วไหลลงดิน ค. ไมใชงานเกินภาระ ง. ฉนวนปองกันชํารุด

74

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานในระบบสงจายกําลังไฟฟา

รหัสวิชา 2104-2127 บันทึก

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………

วันที่.............เดือน.............................พ.ศ. ......................... เทคนิคการประหยัดพลังงาน

75


รหัสวิชา 2104-2127

6

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

เนื่องจากพลังงานไฟฟาสามารถนําไปแปลงรูปเปนพลังงานรูปแบบอื่นๆ ได โดยทั่วไปอุปกรณไฟฟากําลังที่มีใชกันอยาง แพรหลายในบานเรือนหรืออุตสาหกรรมการผลิตตางๆ คือ อุปกรณที่ทําหนาที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟาเปนพลังงานกล ไดแก มอเตอร ปมน้ํา และระบบอัดอากาศ เปนตน ดังนั้นการมีความรูและความเขาใจเบื้องตนของหลักการทํางาน ตลอดจนการเลือกใชงาน ของอุปกรณไฟฟา กําลังที่ถูกตองเหมาะสมก็จ ะทํ าเกิดประโยชน ตอการลดการใชพลังงานได เพราะอุปกรณไฟฟากํ าลังเป นอุป กรณที่ประกอบอยูใน กระบวนการผลิตหลักของทุกอุตสาหกรรม

6.1

วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม หลังจากจบบทเรียนนี้แลวนักเรียนสามารถที่จะ 1. บอกการสูญเสียพลังงานในมอเตอรไฟฟาได 2. บอกความสัมพันธระหวางขนาดมอเตอรกับโหลดได 3. บอกวิธีประหยัดพลังงานไฟฟาจากการใชมอเตอรได 4. บอกความสําคัญในการประหยัดพลังงานโดยการปรับความเร็วรอบของมอเตอรได 5. บอกการประหยัดพลังงานในการใชงานปมน้ําได 6. บอกการประหยัดพลังงานในการใชงานเครื่องอัดอากาศได

76

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

6.2

รหัสวิชา 2104-2127

การสูญเสียในมอเตอรไฟฟากระแสสลับ

เครื่องจักรในโรงงานใชมอเตอรเปนเครื่องจักรตนกําลังเปนสวนใหญ ดังนั้นความสูญเสียพลังงานไฟฟาสวนใหญใน ภาคอุตสาหกรรม และการสูญเสียพลังงานในมอเตอรสวนใหญเกิดจากการที่มอเตอรทํางานอยูในชวงที่มีประสิทธิ์ภาพต่ํา

Rotor

Stator (ก) ภาพภายนอกมอเตอร

(ข) ภาพโรเตอรและสเตเตอรภายในมอเตอร

รูปที่ 6.1 มอเตอรไฟฟา โดยทั่วไปการสูญเสียในมอเตอรเกิดจากการ 1. สูญเสียทางไฟฟา (Electric Loss) 2. การสูญเสียทางแมเหล็กไฟฟา (Magnetic Loss) 3. การสูญเสียทางกล (Mechanic Loss) 4. การสูญเสียจากภาระการใชงาน (Stray Loss) จากสาเหตุการสูญเสียพลังงานของมอเตอร สามารถแบงเปนการสูญเสียออกได 2 ประเภท คือที่มีคาคงที่ และการสูญเสียที่ เปลี่ยนแปลงตามโหลดของมอเตอร

6.2.1

การสูญเสียที่มีคาคงที่

การสูญเสียที่แกนเหล็ก (Core Loss) เกิดจากพลังงานที่ใชในการเปลี่ยนแปลงทิศทางของสนามแมเหล็ก ในแกนเหล็ก (Hysteresis Loss) รวมทั้งการสูญเสียที่เกิดจากกระแสไหลวนในแกนเหล็ก การสูญเสียที่เกิดจากแรงลมและแรงเสียดทาน เกิดจากแรงเสียดทานในตลับลูกปน และแรงตานของครีบระบาย อากาศที่โร เตอร ซึ่งระบายอากาศที่รอนภายในมอเตอร และใบพัดที่ติดอยูที่ปลายเพลาของมอเตอร เปนคาการสูญเสียที่คงที่ ไมขึ้นกับโหลดของ มอเตอร เรียกโดยรวมวา "คาการสูญเสียขณะที่มอเตอรไมมีโหลด" (No Load Loss)

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

77


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

รูปที่ 6.2 การสูญเสียที่เกิดจากแรงเสียดทานในตลับลูกปน การสูญเสียที่สเตเตอร (Stator Loss) จะอยูในรูปของความรอนที่เกิดจากกระแสที่ไหลผาน ขดลวดที่มีความตานทาน อยู

ภายใน การสูญเสียที่โรเตอร (Rotor Loss) อยูในรูปความรอนเชนเดียวกับสเตเตอร แตเกิดที่ขดลวดในโรเตอร

6.2.2

การสูญเสียที่เปลี่ยนแปลงตามโหลดของมอเตอร การสูญเสียจากภาระการใชงาน (Stray Loss) เปนผลจาก การสูญเสียที่เกิดจากกระแสไหลวนในแกนเหล็ก ที่โรเตอร ในขดลวดที่สเตเตอร ขณะที่มีโหลด การสูญเสียจากคากระแสฮารโมนิกในตัวนํา ของโรเตอรขณะที่มีโหลด สนามแมเหล็กรั่วไหล ที่เกิดจากกระแสไฟฟาขณะที่มีโหลด การสูญเสียที่เปลี่ยนแปลงตามโหลดของมอเตอรจะเพิ่มขึ้นตามขนาดของโหลด เรียกวา "การสูญเสียขณะที่มอเตอรมีโหลด"

6.2.3

ความสัมพันธของมอเตอรกับโหลด

ควรหลีกเลี่ยงการติดตั้งมอเตอรที่มีขนาดใหญกวาโหลดมากเกินไป เพราะทําใหประสิทธิภาพและตัวประกอบกําลังไฟฟาของ มอเตอรลดลง ซึ่งมอเตอรแตละขนาดจะมีความสัมพันธกับโหลดไมเหมือนกัน ดังนั้นจึงควรพิจารณาติดตั้งใหเหมาะสมกับการใชงาน ตัวอยาง อาคารสํานักงานแหงหนึ่งติดตั้งมอเตอรขนาด 22 kW 380 V 50 Hz 48 A ประสิทธิภาพเมื่อทํางานเต็มที่ 88.5% (จาก ปายเครื่อง) เพื่อขับเคลื่อนปมน้ํา ขณะใชงานวัดกําลังไฟฟาได 10.06 kW

นั่นคือ

ภาระการใชงาน =

10.06 x100 = 40.47% 22 0.885

จากการประเมินภาระการใชงานของมอเตอรตัวดังกลาว พบวาทํางานที่ 40.47 % ของพิกัดมอเตอร จึงสามารถประเมินกําลัง งานทางกลที่มอเตอรตัวดังกลาวใชงานอยูได Pm = (40.47/100) x 22kW = 8.90 kW

78

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

รหัสวิชา 2104-2127

มอเตอรตัวใหมที่มีขนาดเล็กกวาไมควรเลือกใชใหมีขนาดกําลังขับนอยกวา 8.90 kW เพราะจะเกิดเหตุการณโหลดมากเกิน เปนสาเหตุของความเสียหายของมอเตอรภายในเวลาอันรวดเร็ว จึงไดเลือกใชมอเตอรขนาด 11 kW เพราะเมื่อมอเตอรตัวใหมเขามา ทดแทนขนาด 22kW มอเตอรตัวใหมจะทํางานที่ภาระประมาณ 80% ของพิกัดมอเตอร หลังจากที่ไดทําการลดขนาดมอเตอรลงเหลือ 11 kW โดยมีประสิทธิภาพเมื่อทํางานเต็มที่ 87.1% (จากปายเครื่อง) ขณะใช งานวัดกําลังไฟฟาได 9.43 kW สามารถประเมินผลประหยัดพลังงานไฟฟาจากการเปลี่ยนมอเตอรไดถาใน 1 เดือน มอเตอรชุดดังกลาวใช งานทุกวัน วันละ 12 ชั่วโมง ดังนี้ ภาระการใชงาน =

9.43 ×100 = 74.67% 11/ 0.871

ดังนั้น ⎛ 74.67 ⎞ Pm = ⎜ ⎟ ×11kW = 8.21kW ⎝ 100 ⎠

ประหยัดพลังงานไดเปน Psaving = ( 8.90-8.21) kW×12×30 = 248.4 kW .h/เดือน

ในบางกรณี มอเตอรที่ผานการใชงานมาสักระยะขอมูลของปายประจําเครื่องอาจเลือน หรือถูกทาสีทับ หรืออาจหลุดหายไป ทราบแตเพียงขนาดวามอเตอรตัวดังกลาวมีขนาดเทาใด จึงไมสามารถหาคาประสิทธิภาพเมื่อมอเตอรทํางานที่สภาวะเต็มกําลังได ขอมูล ดังกลาว อาจใชขอมูลในตารางที่ 6.1 ได ตารางที่ 6.1 ประสิทธิภาพและตัวประกอบกําลังไฟฟา (Power Factor) ของมอเตอรเหนี่ยวนํา ขนาดมอเตอร (HP) 3-30 40-100

6.2.4

ประสิทธิภาพ (Efficiency) 1/2 Load 3/4 Load Full Load 83 86 86 61 89 91

ตัวประกอบกําลังไฟฟา (Power Factor) 1/2Load 3/4 Load Full Load 0.7 0.79 0.84 0.79 0.8 0.87

การประหยัดพลังงาน

6.2.4.1 การใชมอเตอรประสิทธิภาพสูง มอเตอรประสิทธิภาพสูงมีสวนประกอบและลักษณะการทํางานเหมือนมอเตอรแบบมาตรฐาน แตใชพลังงาน ไฟฟานอยกวา ทําใหประสิทธิภาพของมอเตอรสูงขึ้นประมาณ 2-4% หรือสามารถลดการสูญเสียพลังงานไดประมาณ 25-30% นอกจากประหยัด พลังงานแลว มอเตอรประสิทธิภาพสูงยังมีขอดีอื่น ๆ อีกคือ เกิดความรอนจากการทํางานนอยกวา อายุการใชงาน ของฉนวนและลูกปน ยาวนานขึ้น การสั่นสะเทือนนอยกวา มีเสียงรบกวนนอย และคาตัวประกอบกําลังไฟฟาดีขึ้น มีการเปลี่ยนแปลงรายละเอียดในการ ออกแบบและเลือกใชวัสดุในการผลิตที่ดีขึ้น จึงเปนการเพิ่มคาประสิทธิภาพใหกับมอเตอร

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

79


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

รูปที่ 6.3 มอเตอรประสิทธิภาพสูง

รูปที่ 6.4 กราฟประสิทธิภาพของมอเตอร

80

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

รหัสวิชา 2104-2127

6.2.4.2 การจัดการทํางาน (Optimum Management) การจัดการอยางเหมาะสมนั้น จะพิจารณาถึงระบบและการทํางานเพื่อใหไดผลที่ดีที่สุด โดยแยกพิจารณา ไดดังตอไปนี้ 1. ระบบที่เหมาะสม (Optimum System) จะชวยใหประหยัดพลังงานไดเปนอยางดี กลาวคือขนาดของมอเตอรที่เหมาะกับ งานทําใหกําลังสูญเสียของมอเตอรมีนอย 2. วิธีการจัดการที่เหมาะสม (Optimum Operation) เปนสวนสําคัญที่ชวยใหการทํางาน มีประสิทธิภาพ และลดการ สูญเสีย จากการทํางานของมอเตอร เชน ขณะเริ่มตน ขณะหยุด หรือขณะกลับทิศทางการหมุนของมอเตอร ซึ่งเปนการใชกําลัง ไฟฟามากกวากําลังไฟฟาเต็มพิกัดของตัวมอเตอร สงผลใหคาความตองการกําลังไฟฟาสูงสุด (Peak Demand) เพิ่ม สูงขึ้น อาจทําให เกิดแรงดันไฟฟาตก ซึ่งสงผลกระทบกับโหลดที่ตอรวมอยูในระบบเดียวกัน ตลอดจนทําให มอเตอร นั้น มีอายุการใชงานที่สั้นลง แนวทางที่สามารถแกไขไดคือ - แยกประเภทและขนาดของโหลดที่จะใชมอเตอรใหเปนไปอยางเหมาะสม งานบางประเภทที่ตองเดินเครื่อง และ หยุดเครื่องบอย ๆ (Start-Stop) ควรจัดใหมีการเริ่มเดินเครื่องอยางเหมาะสม โดยเฉพาะอยางยิ่งถาเปนมอเตอร ขนาดใหญ อาจจะตองพิจารณาโหลดขางเคียงดวย โดยหลีกเลี่ยงการเดินมอเตอรขนาดใหญในชวงเวลาที่มีความ ตองการ กําลังไฟฟาสูงสุด เปนตน - งานที่จําเปนตองใชความเร็วหลายระดับ (Multi-Speed) หรืองานที่ตองการปรับความเร็ว (Adjustable-Speed) ควร เลือกใชวิธีปรับความเร็วรอบของมอเตอรใหเหมาะสม เพื่อชวยลดการสูญเสียไฟฟา

6.2.4.3 การใชอุปกรณควบคุมความเร็วรอบมอเตอร (Variable Speed Drive : VSD) เปนอุปกรณที่ใชควบคุมความเร็วรอบมอเตอรใหเหมาะสมกับสภาวะของโหลด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ในกระบวนการผลิต ทําใหประหยัดพลังงานได โดยจุดทํางานที่เหมาะสม ทําใหประสิทธิภาพการทํางานสูงสุด จุดที่เหมาะสมของแตละอุปกรณจะแตกตางกัน จึงควรพิจารณาเปนรายอุปกรณ หรือรายเครื่องจักร งานที่สามารถใชอุปกรณควบคุมความเร็วรอบมอเตอรได - งานดานการผลิตในอุตสาหกรรม - เครื่องจักรกลในอุตสาหกรรมทุกประเภทที่ใชมอเตอรในการขับเคลื่อน - ระบบสายพานลําเลียง - กระบวนการผลิตที่ตองการควบคุมประสิทธิภาพและคุณภาพในการผลิตใหคงที่ - เครื่องสูบน้ํา - พัดลม - ลิฟท บันไดเลื่อน - ระบบอัดอากาศ

6.2.5

สรุป มอเตอรเปนอุปกรณไฟฟาที่ใชพลังงานไฟฟามาก การใชมอเตอรใหประหยัดพลังงานมีขอปฏิบัติโดยสรุปดังนี้ 1. เลือกใชมอเตอรประสิทธิภาพสูงแทนมอเตอรแบบมาตรฐานเมื่อเปลี่ยนมอเตอรใหม 2. หลีกเลี่ยงการเดินมอเตอรตัวเปลา 3. หลีกเลี่ยงการเริ่มเดินเครื่องหรือกลับทิศทางการหมุนของมอเตอรขนาดใหญในชวงเวลา ที่มีความตองการ กําลังไฟฟา สูงสุด (Peak Demand) 4. ควรควบคุมความเร็วของมอเตอร โดยใชอุปกรณควบคุมความเร็ว

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

81


รหัสวิชา 2104-2127

5. 6.

7.

6.3

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

ควรปรับปรุงและบํารุงรักษาระบบทางกลของมอเตอรอยูเสมอ เชน ตรวจสอบความตึงของสายพาน อัดจาระบีและ หยอดน้ํามันหลอลื่น ตามกําหนด เพื่อลดกําลังงานสูญเสียเนื่องจากแรงเสียดทานหรือความฝด ควรติดตั้งมอเตอรในบริเวณที่มีอากาศถายเทไดดี เพราะการใชงานมอเตอรในที่ที่ มีอุณหภูมิสูงจะทําให กําลังงาน สูญเสียของมอเตอรเพิ่มขึ้น เนื่องจากความรอนของขดลวดมีคาเพิ่มขึ้น ควรติดตั้งมอเตอรในบริเวณ ที่มีอากาศถายเทได ดีเพราะการใชงานมอเตอรในที่ที่มีอุณหภูมิสูงจะทําใหกําลังงานสูญเสียของมอเตอรเพิ่มขึ้น เนื่องจากความตานทานของ ขดลวด มีคาเพิ่มขึ้น ตรวจสอบแรงดันไฟฟาที่จายใหมอเตอรถาหากแรงดันไฟฟาสูงเกินกวาพิกัดที่บอกไวบนปายเครื่อง (Name Plate) จะทํา ใหเกิดกําลังสูญเสียในแกนเหล็กมากขึ้นกวาพิกัด ทําใหสมรรถนะการทํางาน ของมอเตอรเปลี่ยนไปและมีผลตออายุ การ ใชงานมอเตอรดวย

ปมน้ํา (เครื่องสูบน้ํา)

ปมน้ําเปนอุปกรณที่ชวยสูบน้ําหรือทําใหน้ําเคลื่อนที่จากตําแหนงหนึ่งไปยังอีกตําแหนงหนึ่ง ปจจุบันปมน้ําเปนอุปกรณที่มี ความจําเปนสําหรับบานพักอาศัยโดยเฉพาะอาคารชุดหรืออาคารที่มีความสูงหลายชั้น ปมน้ําทํางานโดยใชพลังงานไฟฟา ความเขาใจถึง ลักษณะการใชงานเพื่อเลือกใชปมอยางถูกตอง การใชงานอยางเหมาะสม และการติดตั้งปมน้ําอยางถูกวิธี จะทําใหประหยัดน้ําและไฟฟา

6.3.1

ปมน้ําแบงตามลักษณะโครงสราง การแบงปมน้ํา สามารถแบงตามลักษณะโครงสรางได 2 ชนิด - ปมหอยโขง (Centrifugal Pump) - ปมแบบลูกสูบ (Reciprocating Pump) - ปมน้ําบนถังความดัน (Pressure Pump) 1.

ปมหอยโขง (Centrifugal Pump) เปนแบบปมแรงเหวี่ยงที่ไดรับความนิยม เนื่องจากเหมาะกับการใชงานหลายประเภทและดูแลรักษางาย หลักการทํางาน ของปมหอยโขง คือใชพลังงานไฟฟาขับเคลื่อนมอเตอรซึ่งเพลาตออยูกับใบพัดของปม เมื่อใบพัดเคลื่อนที่ของเหลวภายใน จะไหลจาก สวนกลางไปสูสวนปลายของใบพัดและแรงเหวี่ยงจากใบพัดที่มีความเร็วสูงขึ้นจะสงน้ําจากปลายของใบพัดเขาสูปลายหอยโขง ซึ่งเปน ทางออกของน้ํา

รูปที่ 6.5 ปมหอยโขง (Centrifugal Pump) หรือปมแรงเหวี่ยง

82

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

รหัสวิชา 2104-2127

รูปที่ 6.6 การทํางานของปมหอยโขงหรือปมแรงเหวี่ยง 2.

ปมแบบลูกสูบ (Reciprocating Pump) ปมน้ําชนิดนี้มีการเคลื่อนที่ไป-กลับของลูกสูบที่อยูภายในกระบอกสูบ การเคลื่อนที่ของลูกสูบจะสรางแรงดันน้ําเพื่อขับ ดันใหน้ําไหลไปสูที่ที่ตองการไดแตการไหลของน้ําจะเปนชวง ๆ ตามจังหวะการเคลื่อนที่ของลูกสูบ

รูปที่ 6.7 การทํางานของปมแบบลูกสูบ (Reciprocating Pump) 3.

ปมน้ําบนถังความดัน (Pressure Pump) ปมน้ําที่ใชในที่พักอาศัยสวนใหญจะเปนชนิดที่มีถังความดันและตัวปมประกอบรวมกันอยู ซึ่งมีอยูหลายรูปแบบ เชน แบบตัวปมติดตั้ง อยูบนถังความดัน ปมแบบนี้มีสวิตชความดัน (Pressure Switch) เปนตัวควบคุมการทํางานซึ่งจะทํางานอัตโนมัติ ปมน้ํา แบบนี้มักมีขนาดเล็ก ถาเปนบานหรืออาคารขนาดใหญเหมาะสมที่จะใชปมน้ําแบบหอยโขงขนาดใหญ ซึ่งจายน้ําได ในปริมาณมากกวา และสามารถเลือกความดันไดหลายระดับ

รูปที่ 6.8 ปมน้ําที่ใชตามบาน

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

83


รหัสวิชา 2104-2127

6.3.2

การประหยัดพลังงาน 1.

2. 3. 4. 5. 6.

7.

8.

9.

84

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

เลือกใชปมน้ําขนาดเล็กจํานวนหลายตัวทําใหประสิทธิภาพโดยรวมของระบบปมสูงกวาใชปมขนาดใหญเพียงตัวเดียว เพราะในชวงที่มีความตองการน้ําต่ํา ปมน้ําขนาดใหญจะทํางานไมเต็มที่ ทําใหประสิทธิภาพระบบต่ํา สามารถแกไข ปญหาโดยการใชเครื่องสูบน้ําขนาดเล็กหลายตัวตอขนานกันเพื่อรองรับอัตราการไหลที่เปลี่ยนแปลงอยูตลอดเวลา เลือกกําลังมอเตอรของปมใหเหมาะสมกับการใชงาน เชน ไมเลือกขนาดปมที่เล็กเกินไป เพราะจะทําใหปมน้ํา ทํางาน บอย เกิดการสิ้นเปลืองไฟฟา เลือกปมน้ําซึ่งมีจุดทํางานอยูในชวงประสิทธิภาพสูงสุด ใหใกลเคียงกับจุดใชงานมากที่สุด เลือกใชมอเตอรประสิทธิภาพสูงในปมน้ํา แทนการใชมอเตอรแบบมาตรฐานทั่วไป การใชระบบปรับความเร็วรอบ (VSD Control) แทนการหรี่วาลว หรือแทนการใช bypass valve จะประหยัดพลังงาน ไฟฟาไดมากกวา เพราะการใชกําลังงานไฟฟาของปมน้ําจะแปรผันตรงกับความเร็วรอบยํากําลังสาม การติดตั้งระบบควบคุมอัตโนมัติ หรือเครื่องตั้งเวลาเพื่อควบคุมการทํางานและหยุดการใชงานของปมน้ํา ที่ไมจําเปน เชน การใชสวิตชอัตโนมัติ สําหรับระบบที่ใชถังเก็บน้ําติดตั้งไวในที่สูงและปลอยน้ําลงมานั้น ควรสูบน้ําขึ้นไปไว ในถัง น้ําใหเต็มแตอยาใหลน เมื่อใชน้ําจนเกือบหมดถังหรือระดับน้ําที่เหมาะสมจึงสูบน้ําขึ้นมาเก็บใหม โดยใชสวิตชอัตโนมัติ ชวยเปดและปดปมน้ํา เพราะการสูบน้ําจะใชพลังงานมากตอนเริ่มเดินเครื่อง ควรเลือกปมน้ําที่มีถังความดันประกอบสําเร็จเปนชุด เพราะถังความดันสามารถเก็บน้ํารักษาความดันภายในระบบ ทอ สงน้ํา ทําใหปมน้ําไมตองทํางานตลอดเวลา เปนการประหยัดการใชพลังงานไฟฟา และปมน้ําจะมีอายุ การใชงานนาน ขึ้นดวย ขนาดของถังความดันควรเลือกใชใหเหมาะสมกับการใชงาน ถาถังความดันมีขนาดเล็กเกินไปปมน้ําจะทํางาน บอยขึ้น เปนผลใหมอเตอรตองทํางานมากขึ้น และใชพลังงานไฟฟามาก การตอทอที่ดีจะตองมีขอตอใหนอยที่สุด เพื่อลดการสูญเสียพลังงานการไหลของน้ํา เนื่องจากความเสียดทาน ภายในห ทอทางดานสูบควรมีความลาดเอียงไมเกิน 2 ซม. ทุกความยาวทอ 1 เมตร เพื่อใหการสูบน้ําของปมน้ํามีประสิทธิภาพดี ที่สุด และตองระวังอยาใหเกิดรอยรั่วตามขอตอไมวาจะเปนทอทางดานสูบหรือดานสง เพราะจะมีผลตอประสิทธิภาพ การทํางานของปมน้ํา เชน ถาทอดานสูบมีการรั่ว จะทําใหมีอากาศเกิดขึ้นในทอ และทําใหไมสามารถสูบน้ําใหไหล ตอเนื่อง และเต็มทอได สงผลใหน้ําทางดานสงหรือดานทอที่ตอออกจากปมน้ําไปถึงกอกน้ํามีอัตราการไหลนอยกวา ปกติ และหากมีอากาศรั่วไหลเขาในระบบมากขึ้นเรื่อย ๆ จะทําใหปมน้ําไหมได เนื่องจากกรณีที่มีการรั่วของทอดานสง หรือทอที่ตอไปถึงกอกน้ํา เปนผลใหปมน้ําทํางานบอยครั้ง การรั่วเพียงเล็กนอยเชน เปนเพียงหยดน้ําเล็กๆ ก็มีผลทําให ความดันในเสนทอลดลง และเมื่อลดลง ถึงระดับที่ตั้งไว สวิตชความดันจะสั่งงานใหปมน้ําทํางาน การติดตั้งถังเก็บน้ําสําหรับบานพักอาศัยทั่วๆไป ซึ่งมีความสูงไมเกิน 3 ชั้น ควรติดตั้งถังเก็บน้ําไมวาจะเปนถังเก็บ บน ดิน หรือแบบใตดินใหตอจากมิเตอรวัดน้ําของการประปา เพื่อสํารองน้ําจากทอประปาไวในถังเก็บน้ําใหมากพอ แลวจึง ตอทอเขาปมน้ํา ในกรณีอาคารสูง การติดตั้งจะเหมือนแบบตามบานอาศัย แตจะเพิ่มถังเก็บน้ําอยูบนชั้นบนสุดของ อาคาร แลวสูบน้ําจากระดับพื้นดินขึ้นสูถังเก็บน้ําชั้นบน เพื่อสํารองน้ํา แลวสงไปใชตามจุดใชน้ําตามแตละชั้นของ อาคาร การติดตั้งถังเก็บน้ําเพื่อปลอยน้ําประปาลงไปในบอ หรือถังเก็บน้ําจะชวยประหยัดพลังงานดวยเพราะปมน้ําจะ ทํางานเมื่อมีการใชน้ําเทานั้น

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

รหัสวิชา 2104-2127

รูปที่ 6.9 สรางบอพักน้ําหรือติดตั้งถังเก็บน้ําในระดับพื้นดิน 10. ทําการบํารุงรักษาปมน้ํา โดยทําการซอมบํารุงรักษาเครื่องสูบน้ําอยางสม่ําเสมอ เพราะการซอมบํารุงจะสามารถรักษา ประสิทธิภาพของเครื่องสูบน้ําใหดีอยูเสมอ และยังเปนการยืดอายุการใชงานของเครื่องสูบน้ําใหยาวนานขึ้น - อายุงานที่ยาวนาน ทําใหแผนปะเก็น ซีล และลูกยางจะสึกทําใหประสิทธิภาพการสูบน้ําลดลง จึงควรตรวจสอบ และแกไข ซอมแซมใหอยูในสภาพดีอยูเสมอ - ตรวจสอบสภาพสายพานระหวางมอเตอรไฟฟาและปมน้ํา ไมใหตึงหรือหยอนเกินไป - ควรทําความสะอาดถังความดันเปนครั้งคราวถามีตะกอนมากอาจเกิดการอุดตัน ทําใหปมน้ําทํางานหนัก

6.4

ระบบอัดอากาศ

ในโรงงานอุตสาหกรรมนิยมใชเครื่องอัดอากาศ เพื่อสงอากาศอัดใหกับกระบวนการผลิต เชน การใชลมขับกระบอกสูบ เครื่องพิมพผา การพนสีรถยนต เปนตน เครื่องอัดอากาศที่นิยมใชกันแพรหลาย - เครื่องอัดอากาศแบบสกรู - เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ

รูปที่ 6.10 เครื่องอัดอากาศขนาดใหญขับดวยมอเตอรไฟฟากระแสสลับ เทคนิคการประหยัดพลังงาน

85


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

รูปที่ 6.11 เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบขับดวยมอเตอรไฟฟากระแสสลับ

6.4.1

หลักการทํางาน

อากาศถูกดึงเขาทางทอลมเขา (Air Intake) สงไปยังเครื่องอัดอากาศ (Air Compressor) โดยผานตัวกรองอากาศ (Filter) อากาศ ที่ออกมาจากเครื่องอัดอากาศจะถูกสงผานเครื่องลดอุณหภูมิและความชื้น แลวนําไปเก็บไวในถังเก็บที่ความดันและอุณหภูมิสูง กอนที่จะ สงผานทอจายอากาศและแยกเขาเครื่องมือหรืออุปกรณตาง ๆ เชน กระบอกสูบ พูกันลม และควรมีอุปกรณดักหรือกรองสิ่งสกปรก กอน เขาสูเครื่องมือและอุปกรณ

6.4.2

การดูแลบํารุงรักษาระบบอัดอากาศ 1. 2.

3.

4.

5.

6.4.3

การประหยัดพลังงานไฟฟาระบบอัดอากาศ 1. 2. 3. 4.

86

ตรวจสอบตามระยะเวลาเปนประจําทุกวัน ทุกเดือน ทุก 6 เดือน และ 1 ป ตรวจสอบระบบการทํางานของเครื่องอัดอากาศ - สวนสรางอากาศอัด วาลวนิรภัย วาลวควบคุม มาตรวัดระดับน้ํามันหลอลื่น - สวนจายอากาศ วาลวขอตอ ปริมาณลมอัด ระบบทอและฉนวน ตรวจสอบการควบคุมความดัน - การตั้งคาสวิตชความดันของวาลวนิรภัย - อุปกรณควบคุมการดันลม - มาตรวัดความดัน ตรวจสอบการระบายน้ําทิ้ง (Water Drain) - ควรระบายน้ําทิ้งทุกวัน ชวงกอนเดินเครื่อง ปองกันน้ําสะสมในถังสะสมอากาศ - ระบายน้ําทิ้ง (Water Drain) ตามจุดระบายน้ําทิ้งทุกจุด ตรวจสอบระบบทออากาศ - การรั่วตามทอหรือจุดตาง ๆ

ลดอุณหภูมิอากาศเขาเพื่อใหการระบายความรอนทําไดอยางเต็มที่ ปรับตั้งความดันลมของเครื่องอัดอากาศใหเหมาะสมกับการใชงาน เลือกใชเครื่องอัดอากาศที่มีประสิทธิภาพสูง บริหารการใชเครื่องอัดอากาศและถังเก็บอากาศ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง

รหัสวิชา 2104-2127

คําสั่ง จงทําเครื่องหมาย (X) หนาขอที่เปนคําตอบที่ถูกที่สุด 1.

2.

3.

4.

5.

6.

ขอใดไมใชการสูญเสียพลังงานที่เกิดขึ้นกับมอเตอรไฟฟา ก. การสูญเสียจากการไหลของกระแสไฟฟา ข. การสูญเสียทางแมเหล็กไฟฟา ค. การสูญเสียทางกล ง. การสูญเสียจากการตอคาปาซิเตอรเพื่อปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา ขอใดกลาวถูกตอง ก. ควรติดตั้งมอเตอรใหมีขนาดใหญกวาโหลดมาก ๆ มอเตอรจะทํางานไมหนักเกินไป ข. ควรเลือกใชมอเตอร 3 เฟสเทานั้น เพราะจะชวยลดคากระแสไฟฟา ค. ที่ Full Load ของมอเตอร จะทําใหคาตัวประกอบกําลังไฟฟามีคาสูงดวย ง. ที่ Full Load ของมอเตอร จะทําใหประสิทธิภาพของมอเตอรต่ํา ขอใดเปนการประหยัดพลังงานในการใชงานมอเตอรไฟฟา ก. ใชมอเตอรใหมีขนาดใกลเคียงกับโหลด ข. ใชคาปาซิเตอรตอขนานกับมอเตอร เพื่อปรับปรุงตัวประกอบกําลังไฟฟา ค. หลีกเลี่ยงการเดินมอเตอรขนาดใหญในชวงที่มีความตองการพลังงานไฟฟาสูง ง. ใชอุปกรณควบคุมความเร็วรอบ สําหรับงานที่โหลดคงที่ งานที่มีความจําเปนในการควบคุมความเร็วรอบมอเตอรเพื่อการประหยัดพลังงานคือ ก. ระบบปรับอากาศในโรงงานขนาดใหญ ข. ระบบควบคุมสายพานลําเลียง ค. ระบบปมน้ําเพื่อสงไปเก็บยังถังพักน้ํา ง. ระบบลิฟต ขอใดไมใชการประหยัดพลังงานสําหรับปมน้ํา ก. ไมควรเลือกขนาดกําลังมอเตอรที่เล็กเกินไป เพราะจะทําใหปมน้ําทํางานบอย ข. ควรใชการหรี่วาลวควบคุมน้ํา แทนการปรับความเร็วรอบของปมน้ํา ค. ควรเลือกปมที่มีถังความดันประกอบ ทําใหมอเตอรไมตองทํางานตลอดเวลา ง. เลือกใชเครื่องสูบน้ําขนาดเล็กจํานวนหลายตัว จะดีกวาใชขนาดใหญแตจํานวนนอย ขอใดไมเปนการประหยัดพลังงานใหกับเครื่องอัดอากาศ ก. เพิ่มอุณหภูมิอากาศเขา ข. ควบคุมความดันลมของเครื่องอัดอากาศใหพอดีกับการใชงาน ค. ตรวจสอบรอยรั่วในระบบทออากาศ ง. เพิ่มประสิทธิภาพการทําความเย็นของอุปกรณแลกเปลี่ยนความรอน

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

87


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟากําลัง บันทึก

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………

วันที่.............เดือน.............................พ.ศ. ......................... 88

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

7

รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

ประเทศไทยตั้งอยูในเขตภูมิอากาศรอนชื้นเกือบตลอดทั้งป การใชระบบปรับอากาศ เพื่อทําความเย็นใหเกิดความรูสึกสบายแก ผูอาศัยในบานพัก หรือพนักงานที่อยูในที่ทํางานหรือสถานที่ตางๆ โดยเฉพาะในเมืองใหญหรือตามชานเมือง แตเครื่องปรับอากาศเปน เครื่องจักรกลที่ใชพลังงานไฟฟาคอนขางสูง ประมาณการใชพลังงานไฟฟาในที่ทํางานพบวารอยละ 60 เปนการใชพลังงานในระบบปรับ อากาศ ผูใชจึงตองตระหนักถึงคาไฟฟาที่มากขึ้นการอนุรักษพลังงานไฟฟาของระบบปรับอากาศโดยไมทําใหเกิดผลเสียตอความสุข สบายของผูใช หรือเทคนิคการประหยัดพลังงานไฟฟาของระบบปรับอากาศจะทําใหประหยัดคาไฟฟาได ดังนั้นจึงจําเปนตองทราบถึง ลักษณะการทํางานของระบบปรับอากาศแตละประเภท ขนาดที่เหมาะสม ตลอดจนการติดตั้ง การใชงาน และการบํารุงรักษาใหถูกวิธี จะ ทําใหเกิดประโยชนสูงสุดตอผูใชเองและตอประเทศชาติโดยสวนรวม

7.1

วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม หลังจากจบบทเรียนนี้แลวนักเรียนสามารถที่จะ 1. อธิบายการทํางานเบื้องตนของระบบปรับอากาศได 2. บอกชื่ออุปกรณในระบบปรับอากาศได 3. อธิบายแนวทางการประหยัดพลังงานของระบบปรับอากาศได

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

89


รหัสวิชา 2104-2127

7.2

การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

การทํางานของระบบทําความเย็นและปรับอากาศ

เครื่องทําความเย็นทั่วไปจะออกแบบใหสามารถนําสารทําความเย็นที่ระเหยเปนแกสกลับมาใชหมุนเวียนไดอีก โดยการใช คอมเพรสเซอร (Compressor) เปนตัวอัดสารทําความเย็นที่เปนแกส แลวนํามาระบายความรอนใหเกิดการกลั่นตัว เปนของเหลวอีกครั้งที่ คอนเดนเซอร (Condenser) และสงกลับสูถังบรรจุสารทําความเย็นใหม

รูปที่ 7.1 โครงสรางและการทํางานของตูเย็น

แกสที่ออกจากคอยลเย็น (Evaporator) จะเปนแกสความดันต่ํา คอมเพรสเซอร (Compressor) จะอัดใหมีความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น แลวสงเขาสูตัวควบแนน (Condenser) หรือเรียกกันวา คอยลรอน ทําหนาที่ ระบายความรอนของแก ส ทํ าให แกสเกิ ดการควบแนนเปลี่ยนสถานะเป น ของเหลวที่มีความดันสูง และกลับเขาสูถังพักสารทําความเย็น จากนั้นสารทํา ความเย็นจะไหลเขาสูคอยลเย็นโดยผานตัวควบคุม หรือวาลวทําหนาที่ลด ความดันสารทําความเย็นกอนเขาสูคอยลเย็น คือ ทอแคปปลารี หรือทอรูเข็ม วาลวตัวนี้จะควบคุมปริมาณการปลอยสารทําความเย็นใหระเหยหมดพอดีใน คอยลเย็น หลังจากนั้นสารทําความเย็นที่ระเหยหมดกลายเปนแกสความดันต่ํา อุณหภูมิต่ํา จะถูกคอมเพรสเซอร (Compressor) อัดใหมีความดันและอุณหภูมิ สูงขึ้นอีกครั้งวนเปนวัฏจักร เครื่องปรับอากาศมีพื้นฐานการทํางานเหมือนเครื่องทําความเย็น โดยบริเวณคอยลเย็นจะติดตั้งพัดลมเพื่อเปาอากาศ อุปกรณชุดดังกลาวเรียกวา รูปที่ 7.2 การปรับอากาศภายในหอง Fan coil อากาศที่ผานจากคอลยเย็นจะมีอุณหภูมิและความชื้นต่ํา

7.3

เครื่องปรับอากาศแบบรวมศูนย (Chiller)

เครื่องปรับอากาศที่ใชในอาคารขนาดใหญหรือในโรงงานอุตสาหกรรม โดยทั่วไปจะเปนเครื่องปรับอากาศแบบรวมศูนย ที่ นิยมเรียกวาชิลเลอร (Chiller) โดยอาจจะแบงออกเปนระบบระบาย ความรอนดวยน้ํา และระบบระบายความรอนดวยอากาศ ระบบชิล เลอร จะอาศัยน้ําเปนตัวพาความรอนจากจุดใชงานน้ําเย็นจุดตางๆ กลับไปยังเครื่องชิลเลอร โดยน้ําเย็นที่ไหลเวียนกลับจากเครื่องทําลม เย็นที่ติดตั้งอยูในบริเวณปรับอากาศของอาคารจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น และสงกลับสูเครื่องชิลเลอรเพื่อลดอุณหภูมิลงแลวสงกลับไปยังเครื่อง ทําลมเย็นตอไป ดังแสดงในรูปที่ 7.3

90

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

รหัสวิชา 2104-2127

รูปที่ 7.3 เครื่องปรับอากาศแบบรวมศูนย จากรูปที่ 7.3 ขางตน T1 คือ ตําแหนงที่น้ําเย็นไหลออกจากเครื่องทําน้ําเย็น โดยทั่วไปจะมีอุณหภูมิประมาณ 6-8 ํC ขึ้นอยูกับ ลักษณะการใช หากมีการสูญเสียหรือมีการใชความเย็นมาก ก็จําเปนตองลดอุณหภูมิที่จุดนี้ใหต่ําลง T2 คือ ตําแหนงที่น้ําไหลออกมาจากเครื่องทําลมเย็นซึ่งจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น ปกติจะอยูประมาณ 11-13 ํC และเมื่อถูกปม เขาสู เครื่องทําน้ําเย็น อุณหภูมิจะลดลงเหลือ 6-8 ํC เพื่อสงออกมาในตําแหนง T1 T3 และ T4 เปนชุดระบายความรอนที่ถูกติดตั้งอยูภายนอกอาคาร บริเวณที่ปรับอากาศนั้นมีเฉพาะเครื่องทําลมเย็น ทอน้ํา และทอลมที่ตอเขากับเครื่องทําลมเย็นเทานั้น ไมมีสวนที่จะ ทําใหเกิด ไฟลุกไหม หรือระเบิดได โดยน้ําเย็นที่มีอุณหภูมิประมาณ 6-8 ํC จะไหลเขาไปในเครื่องทําลมเย็น ที่ประกอบดวย แผนกรองอากาศ ซึ่ง โดยทั่วไปจะเปนแผงใยอลูมิเนียม แผงทอน้ําเย็นที่มีน้ําเย็นไหลอยูภายใน พัดลมและมอเตอรไฟฟา ที่ดูดอากาศจากบริเวณที่ปรับอากาศให ไหลผานแผนกรองและแผงทอน้ําเย็น อากาศที่ไหลเขามามีอุณหภูมิประมาณ 26 ํC กระเปาะแหง ความชื้นสัมพัทธประมาณ 55 เปอรเซ็นต และอากาศ ที่ออกจากเครื่องมีอุณหภูมิประมาณ 15.5 ํC กระเปาะแหง 14.5 ํC กระเปาะเปยกความเสียหายอาจเกิดขึ้น หากประกอบเครื่อง และเชื่อมทอไมไดมาตรฐาน คือ ทอน้ําอาจจะแตกทําใหน้ํารั่วทําความเสียหายใหกับหองที่ติดตั้งได องคประกอบตางๆ ในระบบปรับอากาศแบบรวมศูนยประกอบดวยระบบยอย 4 ระบบดังรูป 7.4

รูปที่ 7.4 โครงสรางพื้นฐานของระบบปรับอากาศ (ตัวอยางของระบบปรับอากาศรวม) (ที่มา : การปรับอากาศ สมาคมอุตสาหกรรมอนามัย "สารานุกรมการปรับอากาศ การจาย-ระบายน้ํา" บ.โอหม)

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

91


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

- ระบบแหลงความรอน :(1)หมอไอน้ํา, (2)ปมจายน้ํา, (3)ถังน้ําหมุนเวียน, (4)กับดักไอน้ํา, (5)เครื่องทําน้ําเย็น (7)คูลลิ่งทาวเวอร, (8)ปมน้ําระบายความรอน, (9)ทอน้ําระบายความรอน - ระบบเครื่องปรับอากาศ : (10)เครื่องเพิ่มความชื้น, (11)เครื่องทําความรอน, (12)เครื่องทําความเย็น-ลดความชื้น (13)เครื่องกรองอากาศ - ระบบลําเลียงความรอน :(6)ปม, (14) พัดลม, (15)ทอลม, (16)ทอไอน้ํา, (17)ทอน้ําหมุนเวียน, (18)ทอน้ําเย็น - ระบบควบคุมอัตโนมัติ : (19)เทอรโมสตัต, (20) humidity Sensor, (21) วาลวอัตโนมัติ ขอดีของเครื่องปรับอากาศแบบสวนกลาง - ประสิทธิภาพสูง - บํารุงรักษางาย - ควบคุมอัตโนมัติไดงาย มีขอจํากัด คือ ตองลงทุนสูงใชพื้นที่มาก

7.4

เทคนิคการประหยัดพลังงานในระบบปรับอากาศ การประหยัดพลังงานในระบบปรับอากาศมีหลายเทคนิค แตสามารถแบงกลุมของเทคนิคไดดังนี้ - การลดภาระทําความเย็น - การใชอุปกรณระบบปรับอากาศประสิทธิภาพสูง - การควบคุมการใชงานอยางมีประสิทธิภาพ - การใชระบบกักเก็บความเย็น - การควบคุมคุณภาพอากาศ

7.4.1

ลดภาระการทําความเย็นของระบบปรับอากาศ ความรอนจากภายนอกอาคาร - จากดวงอาทิตยและระบบระบายความรอน - การรั่วซึมของอากาศ ความรอนจากภายนอกดังกลาวสามารถเขาสูพื้นที่ปรับอากาศภายในอาคารไดดวยวิธีตางๆ ดังนี้ - การนําความรอนและการแผรังสีความรอนผานผนังทึบ ความรอนจากผนังทึบเคลื่อนตัวผานเขาไปภายในโดยการพา ความรอน - การแผรังสีความรอนผานผนังกระจก - การนําความรอนผานผนังกระจก เนื่องจากอุณหภูมิแตกตางระหวางภายนอกอาคารและภายในอาคาร - การพาความรอนเนื่องจากการรั่วซึมของอากาศภายนอก ความรอนจากภายในอาคาร - ความรอนจากอุปกรณภายใน เชน หลอดไฟ - ความรอนจากรางกายคน

92

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

รหัสวิชา 2104-2127

การลดความรอนจากแสงอาทิตยเขาสูตัวอาคาร - การลดความรอนผานกระจก - การลดความรอนผานผนังทึบ - การลดความรอนผานหลังคา - การลดความรอนจากอากาศที่รั่วซึมเขาสูอาคาร

7.4.2

การใชอุปกรณระบบปรับอากาศประสิทธิภาพสูง เครื่องปรับอากาศที่นิยมใชแบงเปน - เครื่องปรับอากาศแบบหนวยเดียว - เครื่องปรับอากาศแบบรวมศูนย

7.4.2.1 แบบหนวยเดียว ประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศแบบหนวยเดียวสามารถคํานวณไดดังนี้ ความสามารถในการทําความเย็น (บีทียู/ชัวโมง) ประสิทธิภาพ (Energy Efficiency Ratio : EER) = กําลังไฟฟา (วัตต)

เมื่อ กําลังไฟฟา (P) คือ กําลังไฟฟาที่เครื่องปรับอากาศใช วัดคาโดยใชเพาเวอรมิเตอร ตรวจวัดคา kW, Volt, Amp, pf ความสามารถในการทําความเย็น (Q) Q = m ( h return − h supply )

Q คือ อัตราการดึงกําลังงานความรอนออกจากพื้นที่ปรับอากาศของเครื่องปรับอากาศ m คือ อัตราการไหลอากาศผานเครื่องปรับอากาศ (ความเร็วอากาศ x พื้นที่หนาตัดการไหล x ความหนาแนนอากาศ) หนวย lb/s h คือ เอนธัลปของอากาศ ณ ชองลมกลับ (Return) ชองจายลมเย็น (Supply) หนวย BTU/lb อานจาก Psychometric chart ชองจายลมเย็น ชองลมกลับ kW Volt Amp pf

รูปที่ 7.5 การตรวจวัดประสิทธิภาพ (EER) เครื่องปรับอากาศแบบหนวยเดี่ยว

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

93


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

การตรวจวัดอุณหภูมิ ความชื้น ความเร็วลมบริเวณชองจายลมเย็น และชองลมกลับ ควรกระทําหลายๆจุด แลวหาคาเฉลี่ย เพื่อใหคา EER ที่ไดมีความถูกตองมากยิ่งขึ้น คา EER ของเครื่องปรับอากาศดังกลาว สามารถเปรียบเทียบไดกับมาตรฐานเบอร 1 ถึง 5 รายละเอียดดังตารางที่ 7.1 คา EER ยิ่งสูงเครื่องปรับอากาศจะสามารถทํางานไดอยางมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เครื่องปรับอากาศที่ใชงานมาเปนระยะเวลานาน ประสิทธิภาพ ของระบบจะลดต่ําลง สามารถยืนยันไดดวยคา EER ของระบบ และเพื่อความประหยัดพลังงานไฟฟาในระยะยาว ควรพิจารณาติดตั้ง เครื่องปรับอากาศเบอร 5 ตารางที่ 7.1 ระดับ EER ของเครื่องปรับอากาศแบบหนวยเดียว

ระดับประสิทธิภาพ เบอร 1 เบอร 2 เบอร 3 เบอร 4 เบอร 5

คา EER ต่ํากวา 8.6 ตั้งแต 8.6 ขึ้นไป แตไมถึง 9.6 ตั้งแต 9.6 ขึ้นไป แตไมถึง 10.6 ตั้งแต 10.6 ขึ้นไป แตไมถึง 11 ตั้งแต 11 ขึ้นไป

ตัวอยางที่ 1 การตรวจวัดเครื่องปรับอากาศแบบหนวยเดียวเครื่องหนึ่ง สามารถวัดคากําลังไฟฟาได 1.9kW การตรวจวัดอากาศ ที่ชองลมกลับสามารถวัดอุณหภูมิและความชื้นเฉลี่ยไดเทากับ 27 °C ความชื้นสัมพัทธ 60% ที่ชองจายลมเย็นสามารถวัดอุณหภูมิ ความชื้น ความเร็วลม และพื้นที่จายลมเย็นเฉลี่ยไดเทากับ 15 °C ความชื้นสัมพัทธ 100% ความเร็วลม 2.07m/s พื้นที่ชองจายลมเย็น 0.09m2 สามารถประเมินคา EER ไดดังนี้ ที่ชองจายลมเย็น สามารถอานคาเอนธัลปจาก Psychometric chart ไดเทากับ 25.722 BTU/lb สามารถอานคาปริมาตรจําเพาะอากาศจาก Psychometric chart ไดเทากับ 13.294 ft3/lb สามารถคํานวณอัตราการไหลของอากาศในหนวยของลูกบาศกฟุตไดเทากับ 6.58 ft3/s ที่ชองลมกลับ สามารถอานคาเอนธัลปจาก Psychometric chart ไดเทากับ 34.051 BTU/lb

(34.051 − 25.722 BTU/lb ) × (6.58 ft EER =

)

s × (13.294 ft 3 lb ) × (3,600 s hr ) 1,900 W 3

−1

EER = 7.81 BTU/hr.W คา EER ของเครื่อ งปรั บอากาศแบบหนวยเดี ยวดั งกลาวเที ย บเทากั บ เครื่องปรับ อากาศเบอร 2 หากเปลี่ย นใหมดว ย เครื่องปรับอากาศเบอร 5 ที่มีคา EER เปน 10.6 BTU/hr.W สามารถประเมินการใชกําลังงานไฟฟาลดลงไดดังนี้ ⎛ EER 1 ⎞ ⎟⎟ × 100 Percent Saving = ⎜⎜ 1 − EER ⎝ 2 ⎠ 7.81 ⎞ ⎛ = ⎜1 − ⎟ × 100 ⎝ 10.60 ⎠ = 26.32% 94

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

รหัสวิชา 2104-2127

7.4.2.2 แบบรวมศูนย (Chiller) เครื่องปรับอากาศแบบรวมศูนย จะใชเครื่องทําน้ําเย็นเปนอุปกรณหลักในการลดอุณหภูมิน้ําเย็นกอนสงจายไปสูเครื่องสงลมเย็นที่ ติดตั้งอยูในบริเวณพื้นที่ปรับอากาศ การตรวจวัดประสิทธิภาพภาพการใชพลังงานระบบปรับอากาศแบบรวมศูนย จะกระทําที่เครื่องทําน้ําเย็น เพราะเปนหัวใจการทํางานของระบบทั้ งหมด คาดัชนี ที่นิยมใช ในการตั ดสินประสิทธิ ภาพวาอยู ในระดั บที่สู ง หรือเครื่องทําน้ําเย็นมี ประสิทธิภาพต่ํา จะใชคาสัมประสิทธิสมรรถนะ (COP) โดย COP ของระบบที่มีคามากจะประหยัดพลังงานกวาระบบที่มีคานอย คา COP ของเครื่องทําน้ําเย็นขนาดตางๆ แสดงดังตารางที่ 7.2 สมรรถนะการทําความเย็นของเครื่องทําน้ําเย็น (Coefficient of Performance: COP) สามารถประเมินไดดังนี้ COP =

ความสามารถในการทําความเย็น (kW) กําลังไฟฟาที่ใช (kW)

เมื่อ กําลังไฟฟาที่ใช (P) คือ กําลังไฟฟาที่เครื่องปรับอากาศใช วัดคาไดโดยใชเพาเวอรมิเตอร และตรวจวัดคา kW, Volt, Amp, PF ความสามารถในการทําความเย็น (Q) Q = mρCp ( Treturn − Tsupply )

เมื่อ

Q คือ อัตราการดึงกําลังงานความรอนออกจากน้ําเย็น m คือ อัตราการไหลอากาศน้ําเย็น มีหนวยเปน m3/s ρ คือ ความหนาแนนของน้ํา เทากับ 995 kg/m3 Cp คือ คาความจุความรอนของน้ํา มีคาเทากับ 4.193 kJ/kg T คือ อุณหภูมิของน้ําเย็นสงออกจากเครื่องทําน้ําเย็น (Supply) และรับเขาเครื่องทําน้ําเย็น (Return)

ตารางที่ 7.2 เกณฑคาการใชพลังงานของเครื่องทําน้ําเย็น ระบบระบายความรอน ระบายความรอนดวยน้ํา

ระบายความรอนดวยอากาศ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

ขนาดเครื่องทําน้ําเย็น (ตัน) ไมเกิน 150 150 ถึง 200 200 ถึง 250 250 ถึง 500 มากกวา 500 ไมเกิน 100 มากกวา 100

COP ไมต่ํากวา 3.91 ไมต่ํากวา 4.69 ไมต่ํากวา 5.25 ไมต่ํากวา 5.41 ไมต่ํากวา 5.67 ไมต่ํากวา 2.70 ไมต่ํากวา 2.93

95


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

ตัวอยางที่ 2 การตรวจวั ดเครื่อ งทําน้ําเย็นระบายความร อนดวยน้ําเพื่อ ใชในกระบวนการผลิ ตเครื่องหนึ่ ง ขนาด 116 ตั น สามารถวัดคากําลังไฟฟาได 93.28kW อุณหภูมิน้ําเย็นดาน Return 16 °C อุณหภูมิน้ําเย็นดาน Supply 14 °C อัตราการไหลของน้ําเทากับ 117.9 m3/hr ประเมินคา COP ไดดังนี้

(117.9 m hr ) × (995 kg m ) × (4.193 kJ kg .C ) × (16 − 14 C ) COP = 3

3

(93.28 kW ) × (3,600 s hr )

COP = 2.93 คา COP ของเครื่องทําน้ําเย็นดังกลาวไมควรมีคาต่ํากวา 3.91 ดังนั้น หากเปลี่ยนไปใชเครื่องทําน้ําเย็นใหมที่มีคา COP เทากับ 3.91 สามารถประเมินการใชกําลังงานไฟฟาลดลงไดดังนี้

⎛ COP1 ⎞ ⎟⎟ × 100 Percent Saving = ⎜⎜ 1 − COP ⎝ 2 ⎠ ⎛ 2.93 ⎞ = ⎜1 − ⎟ × 100 ⎝ 3.91 ⎠ = 25.0%

7.4.3

การควบคุมการใชงานอยางมีประสิทธิภาพ

อุปกรณระบบปรับอากาศที่ติดตั้งใชงานอยู ถาใชอยางมีหลักเกณฑและคํานึงถึงเรื่องการประหยัดพลังงานแลวจะสามารถลด การใชพลังงานลงไดโดยที่ไมจําเปนตองลงทุน โดยมีวิธีการดังนี้ 1. ควบคุมความดันดานคอนเดนเซอรใหต่ํา ทําไดโดยการทําความสะอาดเครื่องควบแนนหรือคอนเดนเซอร เพื่อชวยให การระบายความรอนทําไดดีขึ้น ในกรณีที่เปนระบบปรับอากาศที่ระบายความรอนดวยอากาศ ก็คือการทําความสะอาด คอยลรอน ในกรณีที่เปนระบบปรับอากาศที่ระบายความรอนดวยน้ํา ก็คือการทําความสะอาดเครื่องควบแนน หรือ คอนเดนเซอรของเครื่องทําน้ําเย็น และหอผึ่งเย็น หรือคูลลิ่งทาวเวอรใหสะอาด จะทําใหประสิทธิภาพการระบายความ รอนสามารถทําไดเต็มที่ ทําใหความดันคอนเดนเซอรต่ําลงได ทั้งนี้โดยทั่วไปแลวอุณหภูมิน้ําหลอเย็นเขาคอนเดนเซอร ของเครื่องทําน้ําเย็นที่อุณหภูมิ 32.2 °C คอมเพรสเซอรของเครื่องจะใชกําลังงานไฟฟา 0.275 kW/TONr แตถาลด อุณหภูมิของน้ําหลอเย็นเขาคอนเดนเซอรลงเหลือ 30.6 °C คอมเพรสเซอรของเครื่องจะใชกําลังงานไฟฟา 0.255 kW/TONr 2. ควบคุมความดันดานอีแวปพอเรเตอรใหสูง คือการเพิ่มอุณหภูมิระเหยในอุปกรณระเหย ทางปฏิบัติ ก็คือทําความสะอาด คอยลเย็นของเครื่องปรับอากาศแบบแยกหนวย หรือทําความสะอาดอีแวปพอเรเตอรของเครื่องทําน้ําเย็น และทําความ สะอาดคอยลเย็นของเครื่องเปาลมเย็นใหสะอาดอยูเสมอ สามารถชวยใหระบบรับความรอนจากพื้นที่ปรับอากาศได เต็มที่ เปนผลใหอุณหภูมิระเหย และความดันระเหยของสารทําความเย็นสูงขึ้น และการปฏิบัติที่งายที่สุด ก็คือการเพิ่ม อุณหภูมิเทอรโมสตัทระบบปรับอากาศใหสูงขึ้น แตก็ควรพิจารณาถึงความสบายของผูที่อยูในพื้นที่ปรับอากาศดวย ทั้งนี้ โดยทั่วไปแลว การเพิ่มอุณหภูมิของน้ําเย็นที่เขาเครื่องทําน้ําเย็นจาก 7.2 °C เปน 10 °C ทําใหคอมเพรสเซอรของเครื่อง ทําน้ําเย็นลดการใชกําลังงานไฟฟาลงจาก 13.2 kW/TONr ลงเหลือ 10.3 kW/TONr 3. การหุมฉนวนกันความรอนทอน้ําเย็นที่มีขนาดเหมาะสม เพราะการใชฉนวนที่มีความหนามากเกินไป จะทําใหคาใชจาย ในการติดตั้งและดูแลรักษาสูง แตหากใชฉนวนที่มีความหนานอยเกินไป ทําใหความรอนจากภายนอกถายเทเขาสูน้ําเย็น เปนผลใหเครื่องทําน้ําเย็นมีภาระความรอนเพิ่มขึ้นโดยไมจําเปน 96

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

4.

รหัสวิชา 2104-2127

การใชอุปกรณแลกเปลี่ยนความรอนระหวางอากาศบริสุทธิ์จากภายนอกที่นําเขาสูพื้นที่ปรับอากาศ กับอากาศที่ระบาย ออกจากพื้นที่ปรับอากาศ เพราะอากาศที่ระบายออกจากพื้นที่ปรับอากาศจะมีอุณหภูมิที่ต่ํากวาอุณหภูมิของอากาศ บริสุทธิ์ การแลกเปลี่ยนความรอนระหวางอากาศบริสุทธิ์ที่จะนําเขาสูพื้นที่ปรับอากาศกับอากาศระบายออกชวยใหภาระ ความรอนเนื่องจากอากาศนําเขาลดลง อุปกรณแลกเปลี่ยนความรอนที่นิยมใช คือ เครื่องแลกเปลี่ยนอากาศแบบลอความ รอน (Heat wheel air to air heat exchanger) และเครื่องแลกเปลี่ยนความรอนแบบแผน (Plate-Type heat exchanger) ดัง รูปที่ 7.6

(ก) แบบแผน

(ข) แบบลอความรอน

รูปที่ 7.6 เครื่องแลกเปลี่ยนความรอนระหวางอากาศบริสุทธิ์นําเขาพื้นที่ปรับอากาศกับอากาศระบายออกจากพื้นที่ปรับอากาศ

7.4.4

การใชระบบกักเก็บความเย็น

หลักการใชระบบกักเก็บความเย็น จะไมเปนการประหยัดพลังงาน แตสามารถลด คาใชจายของระบบปรับอากาศลงได เพราะอาศัยชวงเวลาที่คาไฟฟามีราคาตอหนวยต่ําทําความ เย็นแลวกักเก็บไวในอุปกรณ Ice bank พอเขาสูชวงเวลาที่คาไฟฟาตอหนวยมีราคาแพง ก็จะให น้ําเย็นของระบบปรับอากาศไหลเขาสู Ice bank เพื่อนําความรอนจากพื้นที่ปรับอากาศเขาไป ถายเทสะสมไวใน Ice bank ดังนั้นจึงสามารถลดการทํางานของเครื่องทําน้ําเย็น หรือหยุดการ ทํางานเครื่องทําน้ําเย็นลงได แตขอเสีย คือระบบนี้ตองการพื้นที่ในการติดตั้ง Ice bank เพราะ เปนระบบที่มีขนาดใหญ และมีราคาสูงมาก แสดงดังรูปที่ 7.7

รูปที่ 7.7 ระบบกักเก็บความเย็น

7.4.5

การควบคุมคุณภาพอากาศ

ในระบบปรับอากาศ จะตองนําอากาศบริสุทธิ์ภายนอกพื้นที่ปรับอากาศเขามาภายในพื้นที่ปรับอากาศเพื่อใหภายในพื้นที่ปรับ อากาศมีการถายเทอากาศอยูตลอดเวลา ปกติอากาศภายนอกที่จะนําเขามา จะไมเกิน 10% ของปริมาณลมจายในแตละพื้นที่ การนําอากาศ บริสุทธิ์จากภายนอกที่มีอุณหภูมิและความชื้นสูงเขาสูพื้นที่ปรับอากาศมากเกินกวาความตองการ สงผลใหความรอนที่สะสมอยูในอากาศ บริสุทธิ์กลายเปนภาระความรอนใหกับระบบปรับอากาศ ดังนั้นในขณะที่บรรยากาศภายนอกพื้นที่ปรับอากาศมีอุณหภูมิสูง และความชื้น สูง ควรจะจํากัดปริมาณอากาศนําเขาใหเหมาะสม แตหาบรรยากาศภายนอกมีอุณหภูมิและความชื้นต่ํา สามารถนําอากาศบริสุทธิ์จาก ภายนอกเขาสูภายในพื้นที่ปรับอากาศไดมาก เชนในชวงฤดูหนาว ควรจะปรับใหอากาศบริสุทธิ์จากภายนอกเขาสูพื้นที่ปรับอากาศใหมาก ที่สุด จะสามารถชวยประหยัดพลังงานในระบบปรับอากาศได

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

97


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

คําสั่ง จงทําเครื่องหมาย (x) หนาขอที่เปนคําตอบที่ถูกที่สุด 1.

2.

3.

4.

5.

6.

98

สวนที่ทําหนาที่รับความรอนแฝงเพื่อทําใหน้ํายาทําความเย็นกลายเปนไอคือขอใด ก. Condenser Unit ข. Evaporator ค. Expansion Valve ง. Compressor การทําความเย็นขนาด 10,000 Btu เทียบไดกับพลังงานขนาดเทาใด ก. 10,550 กิโลจูล ข. 29,307 กิโลจูล ค. 10,550 กิโลวัตต ง. 29,307 กิโลวัตต คา EER (Energy Efficiency Ratio) คืออะไร ก. พลังงานไฟฟาที่ใชตอความรอนที่ถายเทออกจากหอง ข. พลังงานไฟฟาขาออกสวนดวยพลังงานไฟฟาขาเขา ค. ความสามารถในการทําความเย็นตอพลังงานไฟฟาที่ใช ง. พลังงานไฟฟาที่ใชของสวนทําความเย็นตอความสามารถในการทําความเย็น การกําหนดระดับประสิทธิภาพและคาเฉลี่ยของการใชพลังงาน ระดับที่ 5 มีคา EER เทาไร ก. มากกวา 8.6 ข. มากกวา 9.6 ค. มากกวา 10.6 ง. มากกวา 11.6 ขอใดจัดวาเปนเทคนิคในการประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ ก. ควบคุมการระบายอากาศเพื่อลดภาระการทําความเย็นโดยการเปดพัดลมดูดอากาศตลอดเวลา ข. ใชเครื่องปรับอากาศขนาดใหญกวาโหลดมาก ๆ เพื่อทําความเย็นไดเร็ว ค. ใชเครื่องปรับอากาศขนาดเล็กกวาโหลดเพื่อประหยัดพลังงานไฟฟา ง. ไมมีขอใดถูกตอง ขอใดเปนระบบทําความเย็นที่ชวยในการประหยัดพลังงานแบบลดความตองการพลังงานไฟฟาสูงสุด ก. ระบบทําความเย็นแบบดูดซึม ข. ระบบทําความเย็นแบบสะสมน้ําแข็ง ค. ระบบทําความเย็นแบบอัดไอ ง. ระบบทําความเย็นแบบควบคุมความเร็วรอบของคอมเพรสเซอร

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับระบบปรับอากาศ

รหัสวิชา 2104-2127 บันทึก

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………

วันที่.............เดือน.............................พ.ศ. ......................... เทคนิคการประหยัดพลังงาน

99


รหัสวิชา 2104-2127

8

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

แสงสวาง เปนสิ่งจําเปนในการดํารงชีวิตของมนุษย เพราะแสงทําใหเรามองเห็นสิ่งตางๆ ที่อยูรอบตัวเราได แสงเปนพลังงาน รูปหนึ่ง เชนเดียวกับพลังงานรูปอื่นๆ มีคุณสมบัติเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟา เชนเดียวกับคลื่นวิทยุ คลื่นโทรทัศน คลื่นไมโครเวฟ และคลื่น ของรังสีตางๆ เมื่อแสงเคลื่อนที่ไปในตัวกลางตางๆ จะมีปรากฎการทะลุผาน การสะทอน การหักเห การกระจาย และการดูดกลืน โดยจะ แตกตางกันไปในตัวกลางแตละชนิด ซึ่งเปนสิ่งสําคัญที่มีผลตอการเลือกวัสดุ การออกแบบ และติดตั้ง การปฏิบัติงานภายใตระบบแสง สวางที่เหมาะสม จะทําใหผูปฏิบัติงานสามารถทํางานไดรวดเร็ว ประณีตมากขึ้น ระบบแสงสวางที่ดี นอกจากจะทําใหการประกอบ กิจกรรมตางๆ เปนไปอยางมีประสิทธิภาพแลว ยังเสียคาใชจายในการใชงานนอยลงดวย ดังนั้นการเลือกใชอุปกรณไฟฟาแสงสวางให เหมาะสมตามลักษณะการใชงาน การออกแบบ การใชงานไฟฟาแสงสวางอยางถูกวิธี และหมั่นบํารุงรักษาอุปกรณไฟฟาแสงสวางจะเปน การเพิ่มประสิทธิภาพระบบแสงสวางได

8.1

วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม หลังจากจบบทเรียนนี้แลวนักเรียนสามารถที่จะ 1. บอกแหลงกําเนิดแสงและการสองสวางได 2. บอกหลอดไฟฟาชนิดตางๆ ได 3. บอกอุปกรณประกอบหลอดไฟฟาที่ประหยัดพลังงานไฟฟาได 4. บอกโคมไฟฟาชนิดตางๆ ได 5. บอกแนวทางการประหยัดพลังงานไฟฟาแสงสวางได

100

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

8.2

รหัสวิชา 2104-2127

ธรรมชาติของแสงและการมองเห็น สีของวัตถุที่เราเห็นเกิดจากการที่วัตถุดูดกลืนแสงสีอื่นไวแลวสะทอนแสงสีที่เปนสีของวัตถุ

8.2.1

แสง -

เคลื่อนที่ไปตามขวาง เปนเสนตรง ดวยความเร็ว 2.99 x 108 m/s อยูในรูปของคลื่น การมองเห็นแสงสีตาง ๆ ขึ้นอยูกับความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบตา แสงที่ทําใหเกิดการมองเห็นจะมีความยาวคลื่นอยูในยาน 400-700 nm มีผลตอบสนองตอดวงตามากที่สุด ที่ความยาว คลื่น 555 nm ตรงแถบสีเขียว-เหลือง แสงทําใหเกิดการมองเห็น ตาและการมองเห็น มีความสําคัญตอการออกแบบแสงสวาง อยางเหมาะสมและประหยัด

รูปที่ 8.1 ความสามารถในการมองเห็นแสงที่ความยาวคลื่นตางๆ ของมนุษย

8.2.2

หนวยที่ใชในการวัดแสงสวาง หนวยที่ใชวัดความสวาง มีหนวยหลายประเภท สามารถอธิบายรายละเอียดไดดังนี้ 6. ความสวาง (Illuminance : E) เปนปริมาณแสงที่ตกกระทบพื้นผิวตอพื้นที่ 1 ตารางเมตร มีหนวยเปน ลูเมนตอตารางเมตร (lm/m2) หรือลักซ (Lux) 7. ความเขมการสองสวาง (Luminous Intensity : I) เปนความเขมของแสงที่สองออกมาจากแหลงกําเนิดแสง ในทิศทางใด ทิศทางหนึ่ง วัดเปนจํานวนเทาของความเขมแสงที่ไดจากเทียนไข 1 เลม มีหนวยเปนแคนเดลลา (Candela : cd) 8. ฟลักซการสองสวาง (Luminous lux : φ) เปนปริมาณแสงทั้งหมดที่สองออกมาจากแหลงกําเนิดแสง มีหนวยเปนลูเมน (Lumen : lm) 9. ประสิทธิผลการสองสวาง (ลูเมนตอวัตต)

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

101


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

ตัวอยาง ความสวางที่เหมาะสมในการใชงาน ตัวอยางการใชงาน หองเรียน รานขายยา งานครัว โรงอาหาร หองพนสี หองเปลี่ยนเครื่องแตงกาย ทางเดิน หองตรวจสอบผลิตภัณฑ

8.3

หลอดไฟชนิดตาง ๆ แบงตามโครงสรางเปน 3 ประเภท 1.

2. 3.

8.3.1

เมื่อกระแสไฟฟาไหลผานไสหลอด ไสหลอดจะรอนแลวเปลงแสงออกมา ปริมาณของแสงจะขึ้นอยูกับปริมาณของกระแสไฟฟา ตะกั่วบัดกรี cap หลอดจะสวางทันทีที่เปดสวิตชใชงาน base cement สองเนนเฉพาะจุด เชน สินคา รูปภาพ ไดดี ครอบแกว (bulb) สามารถหรี่หรือปรับความสวางไดงาย ไมเกิดคลื่นสัญญาณรบกวน เคลื อ บขาว ใชกําลังไฟฟามาก (เสียคาใชจายมาก) ไส หลอด เปนแหลงกําเนิดความรอน กาซบรรจุ อายุการใชงานสั้น (ประมาณ 750-2000 ชั่วโมง) รูปที่ 8.2 โครงสรางของหลอด Incandescent ประสิทธิผลการสองสวาง 6-24 ลูเมนตอวัตต

หลอดทังสเตน ฮาโลเจน (Tungsten Halogen Lamp) -

* 102

หลอดเผาไส - หลอดไส (Incandescent) - หลอดทังสเตน ฮาโลเจน (Tungsten Halogen Lamp) หลอด HID (High Intensity Discharge Lamp) หลอดฟลูออเรสเซนต (Fluorescent)

หลอดไส (Incandescent) -

8.3.2

ความสวางที่เหมาะสม (Lux) 300 300 300 200 600 100 50 1200

ทํางานเหมือนหลอดเผาไสเพียงแตบรรจุกาซฮาโล เจนเขาไปในหลอดดวย เมื่อกระแสไฟฟาไหลผานไสหลอด ไสหลอดจะ รอนทังสเตนจะระเหิดไปรวมกับกาซฮาโลเจน กลายเปน สารประกอบทังสเตน-ฮาโลเจน และ จะกลับมาเกาะที่ไสหลอดใหมเมื่อไสหลอดเย็นลง จุดเดนเมื่อเทียบกับหลอดเผาไส

ขั้วหลอด cap

quartz

ไสหลอด

แผนโมลิบดินัม

รูปที่ 8.3 โครงสรางของหลอดทังสเตน-ฮาโลเจน

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

*

8.3.3

รหัสวิชา 2104-2127

- อายุการใชงานนานกวา (ประมาณ 2,000-4,000 ชั่วโมง) - มีลูเมนเอาตพุตคอนขางคงที่ตลอดการใชงาน - ขนาดของหลอดเล็กกวาที่กําลังไฟฟาเทากัน - ประสิทธิผลในการสองสวาง 6-33 ลูเมนตอวัตต ใชกับงานที่ตองการความสวางมาก ๆ เชน - สองปายโฆษณาหรือสองอาคาร - ใชในเครื่องฉายภาพยนตรในหองสตูดิโอ - ใชสองสวางในงานถายรูป - หลอดไฟในเครื่องถายเอกสาร - ไฟฟา แสงสวางในสนามบิน สนามกีฬา

หลอด HID (High Intensity Discharge Lamp) เปนหลอดไฟฟาประเภทแกสปลอยประจุ (Gas Discharge) มีประสิทธิภาพสูง ไดแก - หลอดแสงจันทร (Mercury Vapor Lamp) - หลอดเมทอลฮาไลด (Metal Halide Lamp) - หลอดโซเดียมความดันไอสูง (High Pressure Sodium Lamp) - หลอดโซเดียมความดันไอต่ํา (Low Pressure Sodium Lamp) 1. หลอดแสงจันทร (Mercury Vapor Lamp) - อายุการใชงาน 24,000 ชั่วโมง - ประสิทธิผลการสองสวาง 40-60 ลูเมนตอวัตต - ความถูกตองของสีคอนขางต่ํา (ออกสีนวล) - เหมาะสําหรับโรงงานและสวนสาธารณะ

cap ขายึดหลอดเปล งแสง ขั้ วไฟฟาเสริม กาซบรรจุ หลอดเปล งแสง ขั้ วไฟฟา (สารเรืองแสง : กรณีข องหลอดปรอทฟลูออเรสเซนต) หลอดนอก

รูปที่ 8.4 โครงสรางหลอดแสงจันทร

2.

หลอดเมทอลฮาไลด (Metal Halide Lamp) - อายุการใชงาน 7,500-10,000 ชั่วโมง - ประสิทธิผลการสองสวาง 50-110 ลูเมนตอวัตต - ใหแสงเหมือนธรรมชาติ

cap glow starter

ตัวตานทาน

หลอดเปล งแสง ฉนวนความรอน

getter

lead wire หลอดนอก

รูปที่ 8.5 โครงสรางหลอดเมทอลฮาไลด

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

103


รหัสวิชา 2104-2127

3.

4.

8.3.4

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

หลอดโซเดียมความดันไอสูง (High Pressure Sodium Lamp) - อายุการใชงาน 16,000-24,000 ชั่วโมง - ประสิทธิผลการสองสวาง 50-120 ลูเมนตอวัตต - มีแสงสีเหลืองอมสม - นิยมใชตามถนนและลานจอดรถใหญ - การจุดหลอดใชเวลานานประมาณ 3-10 นาที หลอดโซเดียมความดันไอต่ํา (Low Pressure Sodium Lamp) - อายุการใชงาน 20,000 ชั่วโมง - ประสิทธิผลการสองสวาง 156 ลูเมนตอวัตต - ใหแสงสีเหลือง - นิยมใชตามสี่แยก

cap getter holder

หลอดนอก

หลอดเปลงแสง seal

รูปที่ 8.6 โครงสรางหลอดโซเดียมความดันไอสูง

หลอดฟลูออเรสเซนต (Fluorescent Lamp) -

อายุการใชงาน 7,500-24,000 ชั่วโมง ประสิทธิผลการสองสวาง 26-105 ลูเมนตอวัตต มีอุปกรณประกอบหลายอยาง เชน บัลลาสต สตารตเตอร

รูปที่ 8.7 โครงสรางหลอดฟลูออเรสเซนต 8.3.5

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต (Compact Fluorescent Lamp : CFL) -

อายุการใชงาน 10,000-20,000 ชั่วโมง ประสิทธิผลการสองสวาง 28-84 ลูเมนตอวัตต

ตารางที่ 8.1 เปรียบเทียบประสิทธิภาพของหลอดไฟชนิดตางๆ ประเภทหลอดไฟ

หลอดไส หลอดทังสเตนฮาโลเจน หลอดแสงจันทร หลอดเมทอลฮาไลด หลอดโซเดียมความดันไอสูง หลอดโซเดียมความดันไอต่ํา หลอดฟลูออเรสเซนต (Fluorescent) 104

รูปที่ 8.8 โครงสรางหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต ประสิทธิภาพ (Lumen/Watt) 6 - 24 6 – 33 40 - 60 50 – 110 50 – 120 156 26 - 105 เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

8.4

รหัสวิชา 2104-2127

โคมไฟชนิดตาง ๆ

ทําหนาที่บังคับทิศทางของแสงจากหลอดไฟใหกระจายไปในทิศทางตาง ๆ หากการสะทอนแสงของโคมมี ประสิทธิภาพสูง จะชวยใหการสองสวางดีขึ้น ดังนั้นโคมจึงเปนสวนหนึ่งที่ชวยประหยัดพลังงานไดเปนอยางดี 1. โคมดาวนไลท - ใชกับหลอดเผาไส หลอดทังสเตนฮาโลเจน และหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต - นิยมติดไวที่ฝาเพดานเพื่อความสวยงาม

(ก) (ข) รูปที่ 8.9 โคมไฟสะทอนแสงแบบดาวนไลต (ก) ดานหลังโคม (ข) ดานหนาโคม 2.

โคมหลอดฟลูออเรสเซนต - มีทั้งโคมเปลือยและโคมแบบมีแผนสะทอนแสง ดานหลังเพื่อเพิ่มความสวาง - ใชในพื้นที่ทํางานทั่วไป รูปที่ 8.10 โคมไฟ สะทอนแสงหลอดฟลูออเรสเซนต

3.

โคมไฮเบยหรือโคมโรงงาน - ใชกับหลอด HID - ใชติดตั้งกับหลังคาที่มีความสูง เชน โรงงาน โรงยิม

รูปที่ 8.11 โคม HID แบบไฮเบย

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

105


รหัสวิชา 2104-2127

4.

8.5

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

โคมไฟสองอาคาร - ใชกับหลอด HID - ใชสําหรับสองภายนอกอาคาร

บัลลาสต

รูปที่ 8.12 โคม HID แบบใชภายในอาคาร

บัลลาสตเปนอุปกรณสวนหนึ่งของวงจรหลอดฟลูออเรสตเซนต บัล ลาสตทําหนาที่ ควบคุมกระแสที่ไหลผาน หลอดฟลูออเรสเซนต และทําใหเกิด ไฟฟาแรงสูงเพื่อจุดหลอดฟลูออเรสเซนตในตอนเริ่มตนรวมกับสตารตเตอร มีกําลังสูญเสียมากประมาณ 8 - 12 วัตต สําหรับบัลลาสตที่ใชกับ หลอด 36 หรือ 40 วัตต และหลอด 18 หรือ 20 วัตต การสูญเสียดังกลาวจะ เปลี่ยนไปในรูปของความรอน 8.5.1

บัลลาสตประสิทธิภาพสูง

ปจจุบันจะมีบัลลาสตที่ใชเสนลวดพันบนแกนเหล็กประสิทธิภาพสูง ที่มีกําลังสูญเสียที่บัลลาสตประมาณ 5 - 6 วัตต วางจําหนายแตจะมีราคาสูงขึ้น ประมาณ 2 เทา เรียกวาบัลลาสตความสูญเสียต่ํา 8.5.2

รูปที่ 8.13 ลักษณะของบัลลาสต แบบความสูญเสียต่ําและแบบธรรมดา

บัลลาสตอิเล็กทรอนิกส

บัลลาสตอิเล็กทรอนิกส คืออุปกรณที่ใชคูกับหลอด ฟลูออเรสเซนต เพื่อทดแทนบัลลาสตแบบขดลวด ทํางานดวยวงจร อิเล็กทรอนิกสทําใหความสูญเสียต่ํา และยังสามารถที่จะควบคุม กระแส ที่ผานหลอด และจุดหลอด ไดในตอนเริ่มตนโดยไมตองใช สตารตเตอร ขอดีของบัลลาสตอิเล็กทรอนิกส 1. เมื่อใชกับหลอด 18 - 40 วัตต กําลังสูญเสียลดลง เหลือ 3.5 - 4.0 วัตต (เทียบกับ 8 - 12 วัตต ของบัล รูปที่ 8.14 บัลลาสตอิเล็กทรอนิกส ลาสต ชนิด ขดลวด แกนเหล็กแบบธรรมดา) 2. อายุการใชงานของหลอดจะเพิ่มขึ้น 3. คงคาความสวางไดดีเมื่อเทียบกับอายุการใชงาน 4. ใชไดกับแรงดันไฟฟากระแสสลับตั้งแต 110 - 260 โวลต 5. หลอดติดงายไมมีการกะพริบหลายหน 6. ไมมีปญหาเรื่องหลอดกะพริบจากสตารตเตอรเสีย เนื่องจากไมตองใชสตารตเตอร และเมื่อหลอดเสื่อมวงจรจะหยุด ทํางาน

106

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

รหัสวิชา 2104-2127

ขอเสียของบัลลาสตอิเล็กทรอนิกส 1. มีการรบกวนเนื่องจากคลื่นแมเหล็กไฟฟามากกวาบัลลาสตแบบขดลวดพันบนแกนเหล็ก 2. ราคาสูงเมื่อเทียบกับบัลลาสตแบบขดลวดพันบนแกนเหล็ก 3. ถา เปด / ปด บอย ๆ จะทําใหอายุการใชงานสั้น 4. มีความทนทานนอยกวาบัลลาสตแบบขดลวดพันบนแกนเหล็ก ทั้งนี้ขึ้นอยูกับเทคนิคทางวงจร อุปกรณและ การควบคุม คุณภาพของผูผลิต

8.6

แนวทางการประหยัดพลังงานไฟฟาแสงสวาง คํานึงถึงการใหแสงสวางอยางมีประสิทธิภาพสูงสุด 1. การออกแบบอาคารหรือโรงงาน คํานึงถึงชวงเวลาการใชงานกอนออกแบบระบบแสงสวาง - อาคารที่ใชงานเฉพาะเวลากลางวันออกแบบใหรับแสงของดวงอาทิตยอยางเต็มที่ - อาคารที่ใชงาน 24 ชั่วโมง ควรแบงสวิตชสําหรับใชในเวลากลางวันแยกกับเวลากลางคืน 2. การเลือกวิธีใหแสงสวาง โดยทั่วไปมี 2 แบบ - แบบทั่วทั้งพื้นที่เปนบริเวณกวาง - แบบเปนจุด เฉพาะตําแหนง ทั้ง 2 แบบ ตองคํานึงถึง - ระดับความสวางที่ตองการ - ระดับการใชสายตา - ความสะดวกในการติดตั้งและซอมบํารุง - ความสบายตาของผูปฏิบัติงาน 3. การเลือกใชหลอดไฟและอุปกรณรวมที่เหมาะสม - เลือกใชหลอดที่มีประสิทธิภาพการสองสวางสูง เชน หลอด CFL - เลือกใชบัลลาสตที่มีกําลังไฟฟาสูญเสียต่ํา เชน บัลลาสตแกนเหล็กประสิทธิภาพสูง หรือบัลลาสต อิเล็กทรอนิกส - เลือกใชหลอดไฟฟาที่มีความสวางเหมาะสมกับงาน - เลือกใชโคมสะทอนแสงประสิทธิภาพสูง - เลือกใชสีออน เชน เพดาน ฝาพนัง พื้น เครื่องจักร - ทําความสะอาดหลอดไฟและโคมไฟอยางสม่ําเสมอ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

107


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

คําสั่ง จงทําเครื่องหมาย (x) หนาขอที่เปนคําตอบที่ถูกที่สุด 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

108

ขอใดกลาวไดถูกตองที่สุด ก. หลอดไฟฟาที่มีกําลังไฟฟาเทากัน จะใหความสวางเทากันดวย ข. ความสวางของหลอดไฟฟา 1 ลักซ จะมีคาเทากับ 1 ลูเมน ค. ความเขมในการสองสวาง (Luminous Intensity) มีหนวยวัดเปนแคนเดลลา ง. ไมมีขอใดถูกตอง หลอดทังสเตน ฮาโลเจนมีโครงสรางของหลอดเหมือนหลอดชนิดใด ก. หลอดเผาไส ข. หลอด HID ค. หลอดฟลูออเรสเซนต ง. หลอด CFL หลอดโซเดียม ความดันไอสูง มีโครงสรางของหลอดเหมือนหลอดชนิดใด ก. หลอดเผาไส ข. หลอด HID ค. หลอดฟลูออเรสเซนต ง. หลอด CFL อุปกรณใดตอไปนี้มีผลตอการประหยัดพลังงาน ก. บัลลาสตอิเล็กทรอนิกส ข. หลอด CFL ค. โคมไฟสะทอนแสง ง. ถูกทุกขอ อุปกรณใดตอไปนี้ไมชวยในการประหยัดพลังงาน ก. โคมไฟแบบสะทอนแสง ข. แผนกรองแสงสําหรับดวงโคมฟลูออเรสเซนต ค. คาปาซิเตอรที่ตอในวงจรหลอดฟลูออเรสเซนต ง. หลอด CFL โคมไฟดาวนไลต ควรใชกับหลอดชนิดใด ก. หลอดทังสเตนฮาโลเจน ข. หลอดฟลูออเรสเซนต ค. หลอดโซเดียมไอปรอทต่ํา ง. หลอดแสงจันทร ขอใดกลาวถูกตองที่สุด ก. การประหยัดพลังงานในระบบสองสวางคือการใหปริมาณแสงสวางมากแตใชกําลังไฟฟาเทาเดิม ข. ควรใชบัลลาสตประสิทธิภาพสูง กับหลอดเผาไสเสมอ ค. การประหยัดพลังงานในระบบสองสวางคือการใชแสงสวางใหนอยที่สุดเทาที่จะทําได ง. ถูกทุกขอ

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับอุปกรณไฟฟาแสงสวาง

รหัสวิชา 2104-2127 บันทึก

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………

วันที่.............เดือน.............................พ.ศ. ......................... เทคนิคการประหยัดพลังงาน

109


รหัสวิชา 2104-2127

9

การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

อุตสาหกรรมที่ใชความรอนทุกประเภทนิยมใชไอน้ําเปนสื่อใหความรอน เนื่องจากสะดวก ราคาถูก ความรอนแฝงสูง เทคโนโลยีไมยุงยาก ปลอดภัยไมเปนพิษ และไอน้ําสามารถนํามาใชซ้ําได

9.1

วัตถุประสงคเชิงพฤติกรรม หลังจากจบบทเรียนนี้แลวนักเรียนสามารถที่จะ 1. บอกหลักการผลิตไอน้ําได 2. บอกการสูญเสียที่เกิดขึ้นในหมอไอน้ําได 3. บอกลักษณะการเผาไหมที่มีประสิทธิภาพได 4. บอกวิธีการประหยัดพลังงานในการผลิตไอน้ําได 5. บอกหลักการนําความรอนทิ้งกลับมาใชใหมได

110

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

9.2

รหัสวิชา 2104-2127

ไอน้ํา (Steam)

คือน้ําที่ไดรับความรอนจนถึงจุดเดือด น้ําจะเริ่มเปลี่ยนสถานะเปนกาซ จุดเดือดของน้ําสามารถเปลี่ยนตามความดัน กลาวคือ ถาตมน้ําในภาชนะเปด น้ําจะกลายเปนไอน้ํา ที่อุณหภูมิประมาณ 100 ํC ที่ความดันบรรยากาศ หรือความดันที่อานจากเกจจวัดความดัน เทากับ 0 bar (1 bar = 100 kPa) แตถา ตมน้ําในหมอไอน้ําซึ่งเปนภาชนะปด ความดันจะสูงขึ้น ทําใหจุดเดือดของน้ําสูงขึ้น ดังนั้นไอน้ําที่ ผลิตไดจึงมีอุณหภูมิสูงขึ้น 9.2.1

ชนิดของไอน้ํา

น้ํา ตามปกติแลวจะอยูในสถานะของเหลว แต หากลดอุณหภูมิใหต่ํากวา 0 °C จะเปลี่ยนสถานะเป น ของแข็ง ที่เรียกวา น้ําแข็ง แตหากเพิ่มอุณหภูมิจนถึง 100 0 °C จะมี ก ารเปลี่ ย นสถานะกลายเป น ไอน้ํ า การเปลี่ ย น สถานะของน้ํา มีลักษณะเดน คือ เมื่อน้ํามีอุณหภูมิถึง 100 °C แล ว เมื่ อ ให พ ลั ง งานเพิ่ ม เข า ไป น้ํ า จะไม มี อุ ณ หภู มิ เพิ่มขึ้น จะคงที่อยูที่ 100 °C ไมเปลี่ยนแปลง จนกระทั่งน้ํา ระเหยจนหมด หากยังใหความรอนกับไอน้ําตอไปอีก ไอน้ํา จะมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นตอไปอีกอยางตอเนื่อง แสดงดังรูปที่ 9.1

รูปที่ 9.1 การเกิดไอน้ํา

ไอน้ําแบงได 3 ชนิด คือ 1. ไอน้ําเปยก (Wet Steam) คือ ไอน้ําที่มีอุณหภูมิที่จุดเดือดกําลังกลายเปนไอ 2. ไอน้ําอิ่มตัวแหง (Saturated Vapor) คือ ไอน้ําที่ไดรับความรอนจนกลายเปนไอน้ําแหง หรือไอน้ําที่ไมมี ของเหลว ปะปน โดยอุณหภูมิยังเทากับจุดเดือด เรียกวา "อุณหภูมิอิ่มตัว" 3. ไอน้ําความรอนยิ่งยวด (Superheated Steam) คือ ไอน้ําอิ่มตัวแหงที่มีอุณหภูมิสูงกวาอุณหภูมิอิ่มตัวของมัน จะเห็นวาไอน้ําอิ่มตัวแหงมีความรอนแฝงสูงเมื่อถายเทความรอนออกไป อุณหภูมิไมลดลง แตไอน้ําจะเปลี่ยน สถานะเปนน้ํา ซึ่งสามารถนํากลับมาใชซ้ําอีกได จึงนิยมใชไอน้ําอิ่มตัวแหงเปนสื่อความรอนในกระบวนการผลิต สวนไอน้ํา ความรอนยิ่งยวด ซึ่งมี ความรอนสูง ไมมีปญหาเรื่องการกัดรอนและสนิม เหมาะสําหรับใชขับกังหันไอน้ํา และเมื่อถายเท ความรอน ออกไปแลว อุณหภูมิจะ ลดลงโดยไอน้ําไมเปลี่ยนสถานะ จึงสามารถนําไอน้ําไปใชตอในกระบวนการผลิตได

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

111


รหัสวิชา 2104-2127 9.2.2

ระบบไอน้ํา

ระบบไอน้ําแสดงตัวอยางดังรูปที่ 9.2 ประกอบดวย ระบบการ ผลิต สงจายและใชไอน้ํา ไอน้ําผลิตจากหมอไอน้ําแลวถูกสงไปยัง อุปกรณที่ใชไอน้ําผานทอสงจายไอน้ํา ไอน้ําจะสูญเสียความรอนออกสู บรรยากาศรอบ ๆ ทอ ทําใหไอน้ําบางสวนเปลี่ยนสภานะกลายเปนน้ํา รอนเรียกวา คอนเดนเสท (Condensate) ถาไมระบาย คอนเดนเสท ออก จากระบบไอน้ําสงจายไอน้ํา ไอน้ําที่ผลิตจะกลายเปนไอน้ําเปยก ความ รอนจะลดลง และสงผลกระทบตอการใชงาน นอกจากนี้ คอนเดนเสทมี แรงกระแทกจากการไหลสูง อาจจะทําใหอุปกรณเสียหายได ดังนั้นจึงมี การติดตั้งอุปกรณดักไอน้ํา (Steam Trap) เพื่อระบาย คอนแดนเสตออก จากระบบสงจายไอน้ํา สําหรับการใชไอน้ํา อุปกรณแตละชุดมีความ ต อ งการไอน้ํ า ที่ ค วามดั น และปริ ม าณไม เ ท า กั น วาล ว ลดความดั น (Pressure Reducing Valve : PRV) จึงทําหนาที่ลดความดัน ใหเหมาะสม กับการใชงานของอุปกรณ เมื่อไอน้ําถูกนําไปใชจะคายพลังงานความรอน ออกจากไอน้ํา แลวควบแนนเปนคอนแดนเสต การติดตั้งอุปกรณกับดัก ไอน้ําที่อุปกรณที่ใชไอน้ําสามารถชวยแยกระหวางไอน้ําที่ยังมีพลังงาน ความรอนอยู กับน้ําคอนเดนเสทออกจากกันเพื่อระบายน้ําคอนเดนเสท ออกไปภายนอกอุปกรณ น้ําคอนเดนเสทที่ออกจากอุปกรณ และระบบสง จายไอน้ํา ควรนํากลับมาใชซ้ํา เพราะน้ําที่ไหลเวียนอยูในระบบเปนน้ํา บริสุทธิ์ และมีพลังงานความรอนเหลืออยู หากนํากลับมาใชสามารถลด คาใชจายน้ํา และลดคาใชจายพลังงานของระบบไอน้ําลงได

9.3

การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

รูปที่ 9.2 ระบบไอน้ํา

หมอไอน้ํา

เปนเครื่องจักรที่ใชผลิตไอน้ํามีหลายประเภท แตที่นิยมใชกันอยางแพรหลาย สามารถแบงออกเปน 2 ชนิด คือ ชนิดทอน้ํา และชนิดทอไฟ 9.3.1

หมอไอน้ําชนิดทอน้ํา

หมอไอน้ําชนิดนี้มักมีขนาดใหญ ใชผลิตไอน้ําความดันสูง อัตราการผลิตไอน้ําสูง แตมีราคาแพง นิยมใชสําหรับผลิตไอน้ําใน โรงไฟฟา และผลิตไอน้ําใชในกระบวนการผลิตที่ตองใชไอน้ําปริมาณมาก แสดงดังรูปที่ 9.3 (ก) และ (ข) หมอไอน้ําชนิดทอน้ํา สามารถ สังเกตไดงาย จากภาพทั้งสอง จะพบวามีดรัม 2 ชุด คือชุดบน คือดรัมไอน้ําอิ่มตัว และดรัมลาง คือดรัมน้ํา แตหากหมอไอน้ํามีขนาดใหญ มากๆ อาจมีดรัมมากกวา 2 ชุด หลักการทํางานรวมๆ ของหมอไอน้ําชนิดนี้ คือ กาซรอนที่อยูในหลอดน้ํา น้ํา เมื่อไดรับความรอน จะเดือด กลายเปนไอ และลอยตัวขึ้นสูดรัมไอน้ําอิ่มตัวดานบน น้ําที่บรรจุอยูในดรัมไอน้ําอิ่มตัวจะไหลลงมาแทนที่ในทอเพื่อรับความรอนแลว กลายเปนไอตอไป การระบายน้ําทิ้งเพื่อควบคุมระดับสารแขวนลอยที่อาจกอใหเกิดปญหาตะกรัน หรือสนิม (Blow down) จะถูกระบาย ออกจากดรัมดานลางของหมอไอน้ํา

112

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

รหัสวิชา 2104-2127

(ก) (ข) รูปที่ 9.3 หมอไอน้ําชนิดทอน้ํา (ก) ทอน้ําภายในหมอไอน้ํา (ข) ภายนอกหมอไอน้ํา 9.3.2

หมอไอน้ําชนิดทอไฟ

หมอไอน้ําชนิดนี้จะมีความรอนหรือ เปลวไฟวิ่งอยูภายในทอ แสดงดังรูปที่ 9.4 (ก) และ (ข) โดยทอจะถูกออกแบบ ใหกาซ รอน ไหลผาน 2 หรือ 3 เที่ยว เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหมและเพิ่มเวลาที่กาซรอนจะอยูในหมอไอน้ําไดนานมากยิ่งขึ้น หมอไอน้ํา ชนิดนี้ น้ําที่อยูรอบนอกทอไฟ จะไดรับความรอนจากกาซรอนที่ไหลผานอยูในทอ มักมีขนาดไมใหญ ผลิตไอน้ําความดันไมเกิน 24 bar ปริมาณ ไอน้ํา ไมเกิน 20 ตัน/ชั่วโมง ที่ความดันบรรยากาศ นิยมใชสําหรับผลิตไอน้ําใชในกระบวนการผลิต หมอไอน้ําชนิดนี้เปนที่นิยม ใชมากที่สุด เพราะมีขนาดกําลังการผลิตไอน้ําที่ไมสูงจนเกินไป การระบายน้ําทิ้งเพื่อควบคุมระดับสารแขวนลอยที่อาจกอใหเกิดปญหา ตะกรัน หรือสนิม (Blow down) จะถูกระบายออกจากดานลางของหมอไอน้ํา

(ก) (ข) รูปที่ 9.4 หมอไอน้ําแบบทอไฟ (ก) ทอไฟภายในหมอไอน้ํา (ข) ภายนอกหมอไอน้ํา

9.3.3

พิกัดหมอไอน้ํา สามารถแบงได 2 หัวขอ คือ 1. อัตราการผลิตไอน้ํา คือ ปริมาณไอน้ําอิ่มตัวแหงที่ผลิตไดใน 1 ชั่วโมง หนวยเปน ตัน/ชั่วโมง แตควรระบุ เงื่อนไขดวย วา ปริมาณไอน้ําที่ผลิตไดที่ความดันบรรยากาศ หรือที่ความดันพิกัดของหมอไอน้ํา เชน ถาระบุวาหมอไอน้ํามีขนาด12 ตัน/ชั่วโมง ที่ความดันบรรยากาศ (h = 2,676 kJ/kg) แตที่ความดัน 8 bar (ความดันที่พิกัด) (h = 2,769.1 kJ/kg) อัตรา การผลิตไอน้ําเหลือ 11.6 ตัน/ชั่วโมง (122,676/2,769.1)

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

113


รหัสวิชา 2104-2127

2.

9.3.4

การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

แรงมาหมอไอน้ํา (Boiler Horse Power : bhp) คือ หนวยวัดอัตราการผลิตไอน้ําของหมอไอน้ําอีกวิธีหนึ่ง โดย กําหนดให 1 แรงมาหมอไอน้ํา มีอัตราการผลิตไอน้ํา = 15.7 กิโลกรัม/ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 100 ํC และที่ความดัน บรรยากาศ ดังนั้นอัตราการผลิตไอน้ํา 1 ตัน/ชั่วโมง = 63 แรงมา ที่อุณหภูมิ 100 ํC และที่ความดันบรรยากาศ

ประสิทธิภาพหมอไอน้ํา ประสิทธิภาพของหมอไอน้ํา หมายถึงพลังงานความรอนที่ออกไปกับไอน้ํา ตอพลังงานที่หมอไอน้ําใชในการผลิตไอน้ํา ประสิทธิภาพ

= ความรอนในไอน้ําที่ผลิตได/ความรอนในเชื้อเพลิง

ประสิทธิภาพ

=

อัตราการผลิตไอน้ําx(ความรอนไอน้ํา - ความรอนนำปอน) อัตราการใชเชื้อเพลิงxคาความรอนเชื้อเพลิง

หรือ หาจากความรอน

=

ความรอนจากเชื้อเพลิง - ความรอนสูญเสีย ความรอนจากเชื้อเพลิง

= 1 – (ความรอนสูญเสีย/ความรอนในเชื้อเพลิง) ดังนั้น ประสิทธิภาพ (%)

9.4

= ( 1 - อัตราสวนความรอนสูญเสีย) x 100

การสูญเสียพลังงานที่หมอไอน้ํา ความรอนสูญเสียที่มีผลตอประสิทธิภาพของหมอไอน้ํา ประกอบดวย - การสูญเสียความรอนไปกับกาซรอนทางปลองไอเสีย (ประมาณ 10-45%) - การสูญเสียความรอนจากการพาและการแผรังสีผานผนังหมอไอน้ํา (0.2-10%) - การสูญเสียคารบอนที่ไมถูกเผาไหมในกาก สําหรับเชื้อเพลิงแข็ง (1-5%) - การสูญเสียความรอนจากการโบลวดาวน (1-3%)

รูปที่ 9.5 การสูญเสียในหมอไอน้ํา

114

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

9.5

รหัสวิชา 2104-2127

เทคนิคการประหยัดพลังงาน การประหยัดพลังงานสามารถกระทําไดหลายวิธี - การประหยัดพลังงานในการผลิตไอน้ํา - การประหยัดพลังงานในการสงจายไอน้ํา - การประหยัดพลังงานในการใชไอน้ํา - การนําความรอนทิ้งกลับมาใช - การนํา Flash Steam กลับมาใช

9.5.1

การประหยัดพลังงานในการผลิตไอน้ํา

การประหยัดพลังงานในการผลิตไอน้ํา เปนการดําเนินการที่หมอไอน้ํา จุดมุงหมายของการดําเนินการคือการลดการสูญเสีย ความรอนที่หมอไอน้ํา และเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหมที่หมอไอน้ํา โดยสามารถดําเนินการไดดังนี้ - ปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม - ลดการสูญเสียความรอนผานผนังหมอไอน้ํา - ควบคุมการโบลวดาวน การคํานวณผลประหยัดเชื้อเพลิงที่สามารถประหยัดได อาจคํานวณไดดังนี้ เชื้อเพลิงที่ประหยัดได (%) =

ประสิทธิภาพเครื่องใหม - ประสิทธิภาพเครื่องเกา ประสิทธิภาพเครื่องใหม

9.5.1.1 การปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม ถาปอนอากาศในปริมาณพอดีในเชิงทฤษฎี จะทําให O2 ในอากาศทําปฏิกิริยากับธาตุตาง ๆ ในเชื้อเพลิงไดหมด จนกลายเปน CO2 และ SO2 ซึ่งเปนการเผาไหมที่สมบูรณ จะไดพลังงานมาก แตในทางปฏิบัติหากปอนอากาศเขาเผาไหมในปริมาณที่พอดีในเชิงทฤษฎีแลว เปนการยากที่จะทําให O2 ทําปฏิกิริยา กับธาตุ ตาง ๆ ในเชื้อเพลิงไดหมดและทั่วถึง ทําใหการเผาไหมที่ใชปริมาณอากาศที่พอดี จะทําใหเปนการเผาไหมที่อากาศไมเพียงพอ ทําใหการ เผาไหมไมสมบูรณเกิดเขมาไฮโดรคารบอนเปนควันสีเทาอมฟา และกาซที่เกิดจากการเผาไหมไมสมบูรณ เชนกาซคารบอนมอนน็อกไซด (CO) นอกจากนี้ที่สภาวะการเผาไหมที่ไมสมบูรณ เชื้อเพลิงเผาไหมไมหมดจนเหลือเปนละอองไฮโดรคารบอนด ทําใหพลังงานความรอน ที่ไดจากการเผาไหมลดนอยลง สงผลใหประสิทธิภาพการเผาไหมของหมอไอน้ําลดลง ดังนั้นในทางปฏิบัติ จําเปนตองปอนอากาศใหเกินกวาความตองการในเชิงทฤษฎี ปริมาณอากาศสวนเกินนี้ จะตองไมใหมาก จนเกินไป เพราะอากาศสวนเกินจะไมทําปฏิกิริยาใด ๆ ในการเผาไหม และยังดึงพลังงานความรอนที่ไดจากการเผาไหมออกไปกับกาซไอ เสียดวย การตรวจสอบประสิทธิภาพการเผาไหม สามารถทําไดงาย ๆ โดยการสังเกตสภาพการเผาไหมดวยตาเปลา ดังแสดงรายละเอียด ในตารางที่ 9.1 ตารางที่ 9.1 ลักษณะกาซไอเสียเมื่อสังเกตุดวยตาเปลา ปริมาณอากาศ พอดี มากเกินไป ไมพอ เทคนิคการประหยัดพลังงาน

สีและรูปรางของเปลวไฟ เปลวไฟสีแสด รูปรางเปลวสั้นคงที่ เปลวไฟสีขาวสวางจา เปลวไฟยาวเคลื่อนไหวรุนแรงสีแดงคล้ํา

สีของควันจากปลองไอเสีย สีน้ําตาลออน สีเทาขาว เขมาสีดํา หรือน้ําตาลเขม 115


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

แตถาจะใหไดขอมูลที่ถูกตองแมนยํา ก็ตองใชเครื่องมือในการตรวจสอบปริมาณ O2 หรือ CO2 ในกาซไอเสีย คาที่เหมาะสม ของเชื้อเพลิงแตละชนิดแสดงในตารางที่ 9.2 ตอไปนี้ ตารางที่ 9.2 ปริมาณอากาศสวนเกิน และองคประกอบหลักกาซไอเสียของเชื้อเพลิงแตละประเภท

ชนิดของเชื้อเพลิง น้ํามันเตา น้ํามันดีเซล กาซ เชื้อเพลิงแข็ง

องคประกอบหลักกาซไอเสีย O2 (%) CO2 (%) 3-4 3-4 2-3 7-10

13-14 12-13 9-10 12-13

อากาศสวนเกิน (%) 10-20 10-20 10-20 50-70

โดยเมื่อทําการลดอากาศสวนเกินที่ปอนใหหมอไอน้ํา อุณหภูมิของกาซไอเสียไมควรสูงขึ้นเพราะถาอุณหภูมิสูงขึ้น แสดงวา ผิวถายเทความรอนสกปรกมีเขมาจับมาก ทําใหการถายเทความรอนลดลง จึงสูญเสียความรอนมากขึ้น ดังนั้นควรทําความสะอาดผิวถายเทความรอน โดยเฉพาะอยางยิ่งทอไฟ และควบคุมการทํางานของหัวเผาให เหมาะสม ถา ปริมาณไอน้ําที่ตองการมีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มและลดบอยครั้ง และปริมาณความตองการไอน้ําสูงสุดกับต่ําสุดแตกตางกันมาก ควรใช การ ควบคุมหัวเผาแบบเรง-หรี่ไฟ อยางตอเนื่อง (Modulating Control) หรือใชหัวเผาที่มีความสามารถในการเรง-หรี่ไฟไดกวาง (ความสามารถในการเรง-หรี่ไฟ หรือ Turn Down Ratio คือ อัตราสวนระหวาง ปริมาณความรอนสูงสุด ตอปริมาณความรอนต่ําสุด โดย ประสิทธิภาพการเผาไหมคงที่ เชน Turn Down Ratio 10 : 1 หมายความวาหัวเผา สามารถ หรี่เชื้อเพลิงเหลือ 1 ใน 10 ของปริมาณ เชื้อเพลิงที่ใชสูงสุดไดตอเนื่องโดยประสิทธิภาพยังคงที่) ถาปริมาณความตองการใชไอน้ําเปลี่ยนแปลงไมมาก อาจจะใชการควบคุมหัวเผาแบบเปด-ปด (On-Off Control) หรือไฟแรงไฟออน (High Fire-Low Fire Control) ในกรณีที่ใชน้ํามันเปนเชื้อเพลิง การอุนน้ํามันกอนเขาหัวเผาก็มีความสําคัญ ถาอุณหภูมิไมเพียงพอ ทําใหน้ํามันกระจายไมดี ตองใชอากาศสวนเกินมาก แตหากน้ํามันอุณหภูมิสูงเกินไปทําใหลักษณะเปลวไฟเพี้ยน อุณหภูมิ กาซรอนจะสูง 9.5.1.2

การลดการสูญเสียความรอนผานผนังหมอไอน้ํา

การสูญเสียความรอนจากการพาและแผรังสีผานผนังหมอไอน้ําขึ้นอยู กับขนาดหมอไอน้ําและสภาพฉนวน ที่หุมหมอไอน้ํา โดยสามารถประเมินไดจากกราฟวิเคราะหการสูญเสียความรอนผานผนังหมอไอน้ํา จากกราฟจะพบวา ถาหมอไอน้ําทํางานที่โหลดต่ํา สัดสวนของความรอนสูญเสียผานผนังหมอไอน้ําจะมากขึ้น การลดการ สูญเสีย ทําไดโดยหยุดหมอไอน้ําเครื่องอื่น เพื่อใหเหลือหมอไอน้ําที่ยังทํางานอยูทํางานที่โหลดสูงขึ้น โดยโหลดของแตละตัวไมควรต่ํา กวารอยละ 65 ของพิกัด และวางแผนการทํางานของอุปกรณที่ใชไอน้ําในแตละวันใหเหมาะสมกับกําลังการผลิตไอน้ําของหมอไอน้ํา เพื่อให สามารถควบคุมจํานวน หมอไอน้ําใชงานไดเหมาะสมตามโหลดอยางตอเนื่อง และใชระบบควบคุมอัตโนมัติควบคูไปดวย

116

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

รหัสวิชา 2104-2127

รูปที่ 9.6 กราฟวิเคราะหการสูญเสียความรอนผานผนังหมอไอน้ํา 9.5.1.3

ควบคุมการโบลวดาวน

โบลวดาวนหรือการระบายน้ําทิ้งจากหมอไอน้ํา เพื่อลดความเขมขนของ สารละลาย ในหมอไอน้ํา (Total Dissolved Solid : TDS) เพื่อปองกันน้ําหรือฟองอากาศลอยไปพรอมกับไอน้ํา ลดการกัดกรอน และเพื่อปองกันตะกรันเกาะบนผิวถายเทความรอน แตการโบลวดาวนมากเกินไปทําใหความรอนสูญเสียมากขึ้น ดังนั้นเพื่อลดการสูญเสียจากการโบลวดาวน ควรมีการโบลว ดาวนเหลือนอยที่สุด ในขณะเดียวกันจะตองรักษาระดับความเขมขนของสารละลายใหอยูในเกณฑมาตรฐานโดยการ - ปรับปรุงคุณภาพของน้ําปอน โดยปรับน้ํากระดาง ซึ่งมีแคลเซียมและแมกนีเซียม เปนตัวทําใหเกิดตะกรันละลายอยูให เปนน้ําออน และปรับคาความเปนกรด-ดาง (pH)โดยใชโซเดียมไฮดรอกไซด โซเดียมคารบอเนต และโซเดียมฟอสเฟต และนําคอนเดนเสทกลับมาใชใหไดมากที่สุด ซึ่งเปนวิธีปรับปรุงคุณภาพ น้ําที่ดีที่สุด - โบลวดาวน เฉพาะเมื่อความเขมขนของสารละลายของน้ําในหมอไอน้ําเกินมาตรฐาน - ในกรณีของหมอไอน้ําขนาดใหญที่ใชการโบลวดาวนตอเนื่องควรนําความรอนจากโบลวดาวน กลับมาใช ตารางที่ 9.3 มาตรฐานคุณสมบัติของน้ําสําหรับหมอไอน้ําชนิดทอไฟ ชนิด น้ําปอน น้ําหมอไอน้ํา

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

pH 7-8 11-12

TDS (ppm) 300-350 3,500 (ไอน้ํา 0-20 bar) 3,000 (ไอน้ํา 21-30 bar) 2,500 (ไอน้ํา 31-40 bar)

117


รหัสวิชา 2104-2127

9.5.2

การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

การประหยัดพลังงานในการสงจายไอน้ํา การประหยัดพลังงานในการสงจายไอน้ําสามารถทําไดโดย 1. ซอมรอยรั่วของไอน้ําโดยเฉพาะบริเวณวาลว และขอตอตาง ๆ เพราะแรงดันของไอน้ําจะทําใหรอยรั่วขยายตัวมากขึ้น โดยปริมาณไอน้ําสูญเสียขึ้นอยูกับขนาดรอยรั่ว 2. หุมฉนวนกันความรอน ซึ่งนอกจากจะลดการสูญเสียความรอนแลว ยังชวยสรางความปลอดภัยในการทํางาน 3. เลือกขนาดทอสงจายไอน้ําใหเหมาะสม

9.5.3

การประหยัดพลังงานในการใชไอน้ํา สามารถดําเนินการไดโดย 1. วางแผนการใชไอน้ําอยางมีประสิทธิภาพ โดยการลดความตองการสูงสุดของการใชไอน้ํา และหลีกเลี่ยงการเริ่มทํางาน ของอุปกรณที่ใชไอน้ําพรอมกันซึ่งเปนการลดจํานวนหมอไอน้ําที่ตองเดินเครื่องใหนอยที่สุด 2. การนําคอนเดนเสทกลับมาใช ประโยชนโดยทั่วไปนิยมนํามาผสมกับน้ําที่ปอนเขาหมอไอน้ํา 3. เลือกใชกับดักไอน้ําใหเหมาะสม 4. เลือกขนาดทอคอนเดนเสทใหเหมาะสม 5. หุมฉนวนอุปกรณใชไอน้ํา

9.5.4

การนําความรอนทิ้งกลับมาใชใหม

ในการนําความรอนทิ้งกลับมาใชใหมสิ่งแรกที่ตองพิจารณา คือ อุปกรณและเครื่องจักรในกระบวนการผลิตทํางาน มี ประสิทธิภาพสูงสุดหรือยัง ความรอนทิ้งอาจเหลือปริมาณไมมากพอที่จะนํากลับมาใช ถาอุปกรณและเครื่องจักร ไดรับการปรับปรุงให ทํางานอยางเหมาะสมแลว หลังจากปรับปรุงประสิทธิภาพการทํางานแลว พิจารณาคุณสมบัติของความรอนทิ้งวาเหมาะสมที่จะนํากลับมาใชหรือไม โดย พิจารณาอุณหภูมิ และปริมาณความรอนทิ้งในแตละชวงเวลา วาสอดคลองตอความตองการใชงานหรือไม หากความรอนมีปริมาณมากก็ จริงแตไมสามารถนํากลับมาใชไดเพราะชวงเวลาการใชงานความรอนดังกลาวอาจไมตรงกับชวงที่มีการทิ้งความรอนทิ้งออกมา ความรอน ทิ้งมีหลายประเภท ตั้งแตน้ําหลอเย็นที่มีอุณหภูมิต่ําจนถึงกาซไอเสียจากเตาอุตสาหกรรมซึ่งเปนความรอนทิ้งอุณหภูมิสูง ประเภทของ ความรอนทิ้งสามารถแบงไดตามระดับอุณหภูมิไดดังแสดงในตารางที่ 9.4 ตารางที่ 9.4 ประเภทของความรอนทิ้ง

อุณหภูมิต่ํา คอนเดนเสทจากระบบไอน้ํา น้ําหลอเย็นจาก - อุปกรณและเครื่องจักรในกระบวนการผลิต - เครื่องอัดอากาศ - เครื่องยนตสันดาปภายใน - ระบบทําความเย็น - เตาอบ

118

25-225 ํC 56-92 32-96 27-52 66-122 32-42 76-232

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

อุณหภูมิปานกลาง กาซไอเสียจากหมอไอน้ํา กาซไอเสียจากกังหัน กาซไอเสียจากเครื่องยนตสันดาปภายใน กาซไอเสียจากเตาเผา

อุณหภูมิสูง กาซไอเสียจากเตาหลอมแกว เตาเผาซีเมนต เตากลั่นน้ํามัน เตาหลอมเหล็ก เตาเผาขยะ

รหัสวิชา 2104-2127

225-625 ํC 226-375 376-526 251-576 426-625

มากกวา 625 ํC 977-1,526 626-726 651-1,076 928-1,026 652-977

ความรอนทิ้งมักนําไปใชในการอุนอากาศเพื่อการเผาไหม อบแหง ใหความรอนแกเครื่องจักรในกระบวนการผลิต อุนน้ําปอน หมอไอน้ํา หรืออุนน้ําสําหรับใชในกระบวนการผลิต โดยความรอนทิ้งที่มีอุณหภูมิสูง จะนําไปใชอุนอากาศ สวนความรอนทิ้งอุณหภูมิ ต่ํามักจะใชในการอุนน้ําสําหรับกระบวนการผลิตและระบบไอน้ํา อุปกรณที่ใชในการนําความรอนทิ้งกลับมาใช คือ อุปกรณแลกเปลี่ยนความรอน (Heat Exchanger) ซึ่งมีหลายประเภท การ เลือกใชขึ้นอยูกับความดัน อุณหภูมิ ชนิดของของไหล ขนาดของอุปกรณแลกเปลี่ยนความรอนที่หาได ตารางที่ 9.5 กระบวนการผลิตที่ตองการอุณหภูมิต่ํา กระบวนการผลิต พาสเจอรไรซ สเตอริไรซ อิวาเพอรไรซ ลางขวด บรรจุกระปอง บมเบียร กลั่นน้ําตาล อบผักผลไม อบแหงผา ฟอกยอมผา หลอมพลาสติก

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

อุณหภูมิที่ตองการ ( ํC) 50-80 100-120 100-120 70-80 100-140 70-80 30-100 70-130 80-100 80-90 80-200

119


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

อุปกรณใชไอน้ํา น้ําอุน คอนเดนเสท อุณหภูมิสูง

เครื่องแลกเปลี่ยนความรอน

คอนเดนเสท อุณหภูมิต่ํา

น้ําเย็น รูปที่ 9.7 อุปกรณแลกเปลี่ยนความรอน 9.5.5

การนําแฟลชสตีม (Flash Steam) กลับมาใชใหม

เมื่อคอนเดนเสทถูกปลอยออกจากกับดักไอน้ํา สวนหนึ่งของคอนเดนเสทจะระเหย กลายเปนไอน้ําอีกครั้ง เรียกวาแฟลชสตีม ซึ่งความรอนในสวนนี้สามารถนํากลับมาใชได การหาปริมาณแฟลชสตีม สามารถหาไดจากรูปที่ 9.8 ระบบการนําแฟลชสตีมกลับมาใช แสดงดังรูปที่ 9.9

รูปที่ 9.8 ปริมาณแฟลชสตีมที่เกิดจากการลดความดันคอนเดนเสท

120

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

รหัสวิชา 2104-2127

คอนเดนเสท จากอุปกรณ

คอนเดนเสท

รูปที่ 9.9 การแฟลชสตีมกลับมาใช ถ า ความดั น ระหว า งคอนเดนเสทที่ อ อกจาก อุปกรณดักไอน้ํา แตกตางกับความดัน ของแฟลชสตีมมีคา มาก จะมีปริมาณแฟลชสตีมมากขึ้นตามไปดวย ดังนั้น โรงงานที่ มี ก ระบวนผลิ ต ที่ ต อ งใช ไ อน้ํ า ความดั น สู ง สามารถนําแฟลชสตีมกลับมาใชในระบบไอน้ําความดันต่ํา ได ดังรูปที่ 9.10 (ก) กอนปรับปรุงโดยจะพบวาในระบบ นําคอนเดนเสทกลับจากอุปกรณใชไอน้ําความดันสูง และ คอนเดนเสทจากอุปกรณใชไอน้ําความดันต่ําจะนําคอนเดน เสททั้งสองมารวมกันในทอคอนเดนเสทเพียงทอเดียว แต การทํางานของระบบนําคอนเดนเสทแบบนี้ จะเกิดความ สูญเสียศักยภาพที่มีอยูในคอนเดนเสทความดันสูง เพราะ คอนเดนเสทความดันสูงจะมีคาพลังงานความรอนอยูใน ตัวเองมากกวาคอนเดนเสทความดันต่ํา ดังนั้นจึงไดมีการ ปรับปรุงระบบทอคอนเดนเสทใหม โดยมีการเปลี่ยนแปลง ที่ ท อ คอนเดนเสทความดั นสู ง ให สงเขาสูถั งแฟลชสตี ม กอนเพื่อแยกแฟลชสตีมออกมาใชที่อุปกรณใชไอน้ําความ ดันต่ํา ทําใหสามารถลดปริมาณการใชสตีมความดันต่ําลง ไปไดดังแสดงในรูปที่ 9.10 (ข)

(ก) ระบบเดิม

(ข) หลังการปรับปรุง รูปที่ 9.10 ไอน้ําความดันต่ําสวนหนึ่งไดจากการนําแฟลชสตีมมาใช (ที่มา : วัชระ มั่งวิทิตกุล, “กระบวนการและเทคนิคการลดคาใชจายพลังงาน”, ศูนยอนุรักษพลังงานแหงประเทศไทย, 2544)

เทคนิคการประหยัดพลังงาน

121


รหัสวิชา 2104-2127

การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

คําสั่ง จงทําเครื่องหมาย (x) หนาขอที่เปนคําตอบที่ถูกที่สุด 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

122

ไอน้ําอิ่มตัวแหงมีคุณสมบัติอยางไร ก. เปนไอน้ําที่มีอุณหภูมิเทากับจุดเดือด แตยังมีสถานะเปนของเหลว ข. เปนไอน้ําที่มีอุณหภูมิสูงกวาอุณหภูมิอิ่มตัว ค. เปนไอน้ําที่มีอุณหภูมิเทากับจุดเดือด แตต่ํากวาอุณหภูมิอิ่มตัว ง. เปนไอน้ําที่มีเทากับอุณหภูมิอิ่มตัว แตไมมีของเหลวปะปน ประโยชนที่ไดรับจากไอน้ําอิ่มตัวแหง ขอใดกลาวไดถูกตองที่สุด ก. มีความรอนแฝงสูง เมื่อถายเทความรอนออกไปบางสวน อุณหภูมิยังไมลดลงทันที ข. มีคาความรอนและอุณหภูมิสูง ไมมีของเหลวปะปน ไมมีปญหาเรื่องการกัดกรอนของสนิม ค. มีคาความชื้นสัมพัทธและอุณหภูมิสูง ควบคุมอุณหภูมิไดตามความตองการ ง. ทําใหความชื้นในอากาศแหง เหมาะกับการควบคุมการผลิต ขอใดกลาวไดถูกตองที่สุด ก. หมอไอน้ําที่ใชในการผลิตไอน้ําตองเปนภาชนะแบบเปดเทานั้น ข. เมื่อไอน้ําบางสวนเปลี่ยนสถานะเปนน้ํารอน จะทําใหไอน้ําที่ผลิตกลายเปนไอน้ําเปยก ค. ไอน้ําที่ความดันเกจ 1 bar มีอุณหภูมิอิ่มตัวที่ 100 ํC ง. ไอน้ําความรอนยิ่งยวดจะมีอุณหภูมิคงที่เทากับอุณหภูมิอิ่มตัว ขอใดคือการสูญเสียที่เกิดขึ้นในหมอไอน้ํา ก. ไอน้ําบางสวนผลิตได เปลี่ยนสถานะเปนคอนเดนเสท จะทําใหคาความรอนลดลง ข. การติดตั้งอุปกรณกับดักไอน้ําที่อุปกรณใชไอน้ํา ค. การนําคอนเดนเสทกลับมาใชงานใหม ทําใหตองสูญเสียเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น ง. การหุมฉนวนกันความรอนบริเวณทอสงน้ํามากเกินไป ทําใหการระบายความรอนไมดีพอ ขอใดไมใชลักษณะการเผาไหมที่ดี ก. ควรใหปริมาณออกซิเจนในการเผาไหมในปริมาณมาก ๆ จะชวยใหการเผาไหมสมบูรณขึ้น ข. การเผาไหมที่สมบูรณจะทําใหเกิด CO2 และ SO2 ค. การเผาไหมที่ดีจะตองมี CO ปะปนมากับกาซไอเสียดวย ง. พยายามทําใหเกิดอากาศสวนเกินเพื่อลดมลภาวะจากการเผาไหม ขอใดควรปฏิบัติเพื่อการประหยัดพลังงานในการผลิตไอน้ํา ก. ไมควรหุมฉนวนกันความรอนบริเวณอุปกรณใชไอน้ํา เพราะจะทําใหไอน้ําไมกลายเปนของเหลว ข. ควรควบคุมการโบลวดาวน เพื่อลดระดับความเขมขนของสารละลายในหมอไอน้ํา ค. ควรใหหมอน้ําทํางานที่โหลดต่ํา ๆ จะชวยใหความรอนสูญเสียผานผนังหมอไอน้ําลดลง ง. ควรใหปริมาณออกซิเจนในการเผาไหมในปริมาณมาก ๆ จะชวยใหการเผาไหมสมบูรณขึ้น ขอใดไมใชการนําความรอนทิ้งกลับมาใชใหม ก. ระบบ Cogeneration ข. การทําแฟลชสตีม ค. การแลกเปลี่ยนความรอนเพื่ออุนอากาศหรือน้ํา ง. การโบลวดาวน

เทคนิคการประหยัดพลังงาน


การประหยัดพลังงานสําหรับหมอไอน้ํา (Steam Boiler)

รหัสวิชา 2104-2127 บันทึก

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………

วันที่.............เดือน.............................พ.ศ. ......................... เทคนิคการประหยัดพลังงาน

123

power plan  

test1 111111

Advertisement