Upload
others
View
46
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Energy management in Energy management in building and industry building and industry
Refrigeration and Air conditioning SystemRefrigeration and Air conditioning System
ไชยณรงค จักรธรานนท
ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร
มหาวทิยาลัยธรรมศาสตร Room 413 E-mail: [email protected]
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 2
นักศึกษานําเสนอรายงานฉบับสมบูรณของโครงงาน 1 24 ธ.ค.7
มาตรการอนุรักษพลังงาน และกรณีศึกษาทางดานการปรับอากาศ (C)
และ นําเสนอรายงานความกาวหนาของโครงงาน 1 (C)17 ธ.ค.6
อุปกรณและการควบคุมระบบปรับอากาศ การคํานวณคาความรอนผานอากาศ3 ธ.ค.5
ชนิดของระบบปรับอากาศแบบตางๆ (C)26 พ.ย.4
การคํานวณคาพลังงานจากอุปกรณไฟฟา มอเตอร ไฟแสงสวาง มาตรการการ
อนุรักษพลังงาน และกรณีศึกษาทางดานไฟฟา (D)22 พ.ย.3
การใชพลังงานไฟฟา การคํานวณคาไฟฟา การติดตามการใชพลังงาน การ
วิเคราะหทางเศรษฐศาสตร (D) 15 พ.ย.2
ภาพรวมการใชพลังงาน และ การอนุรักษพลังงานเบื้องตน (D)8 พ.ย.1
หัวขอวันที่สัปดาห
นักศึกษานําเสนอรายงานฉบับสมบูรณของโครงงาน 1 24 ธ.ค.7
มาตรการอนุรักษพลังงาน และกรณีศึกษาทางดานการปรับอากาศ (C)
และ นําเสนอรายงานความกาวหนาของโครงงาน 1 (C)17 ธ.ค.6
อุปกรณและการควบคุมระบบปรับอากาศ การคํานวณคาความรอนผานอากาศ3 ธ.ค.5
ชนิดของระบบปรับอากาศแบบตางๆ (C)26 พ.ย.4
การคํานวณคาพลังงานจากอุปกรณไฟฟา มอเตอร ไฟแสงสวาง มาตรการการ
อนุรักษพลังงาน และกรณีศึกษาทางดานไฟฟา (D)22 พ.ย.3
การใชพลังงานไฟฟา การคํานวณคาไฟฟา การติดตามการใชพลังงาน การ
วิเคราะหทางเศรษฐศาสตร (D) 15 พ.ย.2
ภาพรวมการใชพลังงาน และ การอนุรักษพลังงานเบื้องตน (D)8 พ.ย.1
หัวขอวันที่สัปดาห
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 3
วัตถุประสงค
เขาใจหลักการทํางานของระบบทาํความเย็นแบบตางๆ
เขาใจหลักการทํางานของอุปกรณควบคุม เขาใจการใชอปุกรณควบคุมเพือ่การประหยัดพลังงาน
เขาใจวิธีการคํานวณคาการถายเทความรอนผานอาคารและขอกําหนด
ทางกฎหมายเกี่ยวกับระบบปรบัอากาศเพื่อการประหยัดพลังงาน
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 4
เนื้อหา
ประเภทของระบบปรบัอากาศ
หลักการควบคมุเบือ้งตน
อุปกรณควบคุมในระบบทําความเย็น
การคํานวณคาการถายเทความรอนถายอาคาร
มาตรฐานระบบปรบัอากาศ
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 5
Unitary
เครื่องในหอง (Room units)
- ขนาดเล็ก ราคาถูก
- ควบคุมความชื้นไมดี
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 6
Split type air conditioner
แบบไมมีทอลม
0.75 – 5 TR
บํารุงรักษางายและเดินเรียบ
มีปญหาเรื่องการกระจายลม
แบบมีทอลม
3 - 30 TR
บํารุงรักษางายและเดินเรียบ
กระจายลมดี
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 7
Central unit: Air – cooled chiller
50 - 500 TR
เหมาะกับในพื้นที่ทีข่าดน้าํหรือมีน้ําคุณภาพไมดี
สะดวกในการติดตั้ง บํารุงรักษา
คอมเพรสเซอรมักจะเปนแบบลูกสูบหรือสกรู
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 8
Central unit: Water – cooled chiller
100 – 3,000 TR และ ตองมี Cooling tower
คอมเพรสเซอรเปนแบบลูกสูบ สกรู หรือ หอยโขง
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 9
Water cooled package air conditioner
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 10
Hospital, Hotel, Large office,
Department store
0.9-1.1>500Water cooled chiller
(Centrifulgal)
Hospital, Hotel, Large office,
Department store
1.2-1.430-500Water cooled chiller
(reciprocating)
Hospital, Hotel, Medium office1.4-1.610-500Air cooled chiller
Office, Condominium1.2-1.45-50Water cooled package
Office, Condominium1.4-1.73-30Air cooled package
Office1.3-1.53-50Split type w duct
Residence, office1.1-1.50.75-5Split type w/o duct
Residence, office1.3-1.50.5-3Window
ApplicationkW/TonTRชนิด
ประสทิธิภาพของเครื่องปรับอากาศ
หลักการควบคุมเบื้องตน
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 12
Control devices in air conditioning system
ระบบควบคมุอัตโนมัติ
• ทําใหงานสําเร็จตามความมุงหมายไดรวดเร็วถูกตอง
• สิ้นเปลืองคาใชจายนอยในการทํางานนอย
• ปองกนัเครื่องจักรและอุปกรณตางๆ ไมใหเสียหายเมื่อเกดิการผิดพลาดจาก
สภาวะปกติในระหวางการทํางาน
การควบคมุในระบบปรบัสภาวะอากาศ
• รักษาอุณหภูมิและความชื้นในอากาศภายในหองใหคงทีอ่ยูเสมอ
การควบคมุในระบบปรบัสภาวะอากาศประกอบดวย 3 ขั้นตอน
• ขอมูลการวัด
• การประมวลผลจากขอมูลตางๆ
• การทาํใหเกิดการกระทําควบคุม (Control action)
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 13
Basic theory of control
ระบบควบคมุประกอบดวยสวนสําคัญ 4 สวนคือ
- ทําหนาที่วัดสิ่งทีต่องการควบคมุ (Control variable) เชน อุณหภูมิ ความดัน ความชื้น แลวสงผลไปใหตัวควบคุม
- มีหนาที่รับผลของการวัดจากตัววัดแลวปรับปรุงผลใหเหมาะสมเพื่อสงไปให ตัวถูกควบคุม
- มีหนาที่รับผลจากตัวควบคุมแลวทํางานตามผลที่ไดรับ เชน valve actuator,
damper actuator, relay and motor
- มีหนาที่สงพลังงานใหแกตัววัด ตัวควบคมุและตัวถูกควบคมุ เชน พลังงาน ความรอน
ไฟฟา อากาศที่มคีวามดันสูง ของเหลวที่มคีวามดันสงู
• ตัววัด (Sensor)
• ตัวควบคมุ (Controller)
• ตัวถูกควบคมุ (Controlled device) หรือตวัทํางาน
• แหลงจายพลงังาน
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 14
• ตัววัด – เทอรโมมิเตอร• ตัวควบคุม – คน• ตัวถูกควบคุม – สวิทชไฟ• แหลงจายพลังงาน – ความรอนในเตาอบ
ตัวอยางการควบคุมอุณหภูมิในเตาอบ
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 15
• ตัววัด – temperature sensor
• ตัวควบคมุ – controller
• ตัวถูกควบคมุ – control valve
• แหลงจายพลงังาน – temperature of air
ตัวอยางการควบคุมอุณหภูมิภายในหอง
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 16
ตัววัด
การวัดอณุหภูมิในระบบปรบัอากาศ ตัววัดที่ใชมอียู 3 ชนิดคือ
• เทอรโมมิเตอรแบบความตานทาน (Resistance thermometer detector, RTD)
• ตัววดัแบบโลหะคู (Bimetal sensor)
• เบลโล (A scaled bellow)
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 17
เทอรโมมิเตอรแบบความตานทาน
- เปนลวดโลหะที่มีความตานทานเพิ่มขึ้น เมือ่อุณหภูมิสูงขึน้ เชน นิเกิลและแพลตินัม
- ใชกับวงจรทางอิเลคโทรนิค เพื่อเปลี่ยนความตานทานของลวดทีเ่ปลี่ยนแปลงตาม
อุณหภูมิใหเปนกระแสไฟฟาหรือแรงดันไฟฟา
- ตัววดัที่ทําจากลวดโลหะที่มีมวลนอยจะทําใหตัววดัมีความไวในการวัดอุณหภูมิสูง
www.efunda.com/.../sensors/rtd/rtd_intro.cfm
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 18
ตัววัดแบบโลหะคู
- ประกอบดวยโลหะสองชนดิที่มีคาสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวตางกัน เชน อินวา
(Invar) ซึ่งมีคาสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ําและทองเหลืองซึ่งมีคาสัมประสิทธิ์การ
ขยายตวัสูง
Electric bimetallic thermostat
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 19
เบลโล
- เปนตวัวัดทีอ่าจจะมกีระเปาะ (bulb) หรือไมมีก็ได
- ภายในอาจจะเปนของเหลว กาซ หรือทัง้ของเหลวและกาซ
- เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไปของเหลวภายในเบลโลกจ็ะขยายตวัหรือหดตัว ทําใหเบลโล
เคลื่อนที่ บางครั้งอาจใชเปนแผนไดอะแฟรม
- การเคลื่อนที่ของเบลโลจะทําใหสวิทชไฟ
ปดหรือเปดได
- ใน Thermostatic expansion valve
การเคลือ่นที่ของไดอะแฟรมจะทําให
วาลวปด หรือเปด ซึ่งเปนการควบคุม
ปริมาณของสารทําความเย็นทีไ่หล
ผานวาลว
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 20
การวัดความชืน้
- ในการวัดความชื้นตวัวัดจะทํามาจากวัสดปุระเภทออแกนนิค เชน เสนผมของคน ไม
หรือ หนังสัตว ซึ่งเมือ่อุณหภูมิเปลี่ยนไปก็จะทําใหเสนผมยดืหรือหดได
- ถาเปนการควบคุมดวยระบบอเิลคโทรนิค ตัววดัจะทําเปนรูปตางๆ แลวเคลือบดวย
เกลือของลิเทยีมคลอไรด เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไปก็จะทําใหความตานทานของตัววัด
เปลี่ยนไปดวย
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 21
การวัดความดนั
- ตัววดัความดนัเปนแบบเบลโลหรือไดอะแฟรมเมื่อความดนัในตัวเบลโลเปลี่ยนไปก็จะ
ทําใหตัวเบลโลหดหรือขยายตวั
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 22
ชนดิของตัวควบคุม
ระบบควบคมุแบงตามชนิดของพลังงานที่ใช แบงไดเปน 5 ชนิด
- ระบบควบคุมดวยตวัเอง (Self actuated control system)
- ระบบควบคุมดวยไฟฟา (Electric control system)
- ระบบควบคุมนิวแมตคิ (Pneumatic control system)
- ระบบควบคุมอิเลคโทรนิค ไฟฟา (Electronic electric control system)
- ระบบควบคุมอิเลคโทรนิค ไฮโดรลิค (Electronic hydraulic control system)
- ระบบควบคุมอิเลคโทรนิค นิวแมติค (Electronic pneumatic control system)
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 23
ระบบควบคุมดวยตัวเอง
- เปนระบบที่รวมตัวควบคุมและตัวถกูควบคมุไวในตัวเดยีวกัน
- แหลงของพลงังานที่ใชไดมาจากแหลงทีต่องการจะควบคุม เชน thermal expansion
valve ตวัวัดจะไดรับความรอนจากภายในหองทีต่องการจะควบคุมอุณหภูมิ ในการ
ขยายตวัของของเหลวที่อยูในกระเปาะเมื่อของเหลวขยายตวัก็จะเปดหรือปดใหสารทํา
ความเยน็ไหลผานวาลว
- ความไวในการควบคมุต่ํา
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 24
ระบบควบคุมดวยตัวเอง
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 25
ระบบควบคุมดวยไฟฟา
- แหลงของพลงังานที่ใชเปนไฟฟาซึ่งอาจจะเปนแรงดันต่ําหรือสูง - ถาเปนสายแรงดัน 220 โวลต สวิทชจะตอตรงเขากบัสายไฟฟา
- ถาเปนสายแรงดัน 24 โวลต สวิทชจะตอตรงเขากับรีเลย
- การควบคุมโดยแรงดนัต่ําจะใหความไวดีกวาเพราะมวลของสวิทชจะนอย (คอนแทคเล็ก)
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 26
ระบบควบคุมนิวแมติค
- แหลงของพลงังานไดมาจากอากาศที่มีความดัน
- โดยทั่วไปใชอยูในชวง 15 – 25 psig
- ใชมากในโรงงานอุตสาหกรรม เนื่องจากพลังงานของ
อากาศที่มีความดันสูงมีอยูอยางเหลือเฟอ
- ปลอดภยักวาระบบควบคุมดวยไฟฟา
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 27
ระบบควบคุมอิเลคโทรนิคไฟฟา
- เปนระบบที่ใชไฟฟา แตในสวนที่เปนอิเลคโทรนิคจะตองแปลงจากไฟ AC เปน DC
- ตัวควบคุมมักจะเปนระบบอเิลคโทรนิคเพราะตัววดัจะมีมวลทําใหมีความไวสูงใน
การควบคุม
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 28
ระบบควบคุมอิเลคโทรนิค-ไฮโดรลิค
-แหลงของพลังงานไดมาจากไฟฟาและน้ํามันที่มีความดันสูง
- ตัวควบคุมจะเปนอิเลคโทรนคิ สวนตัวควบคุมจะเปนระบบไฮโดรลิค
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 29
ระบบควบคุมอิเลคโทรนิค-นิวแมติค
- แหลงของพลังงานไดมาจากไฟฟาและอากาศที่มีความดันสูง
- ตัวควบคุมจะเปนอิเลคโทรนคิ สวนตัวควบคุมจะเปนระบบนิวแมติค
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 30
ระบบควบคุมแบงตามลักษณะการทํางาน
แบงไดเปน 2 ประเภท
• ระบบควบคมุวงจรเปด
• ระบบควบคมุวงจรปด
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 31
ระบบควบคุมวงจรเปด
- เปนระบบควบคุมที่ตัวควบคุมไมทราบถึงผลของการควบคุมเลยเนื่องจากตัววัดไมไดวัดสิ่งที่
ตองการควบคุม แตไปวัดสิ่งอื่นที่มีความสัมพันธกับสิ่งที่ตองการควบคุม
- ถูกใชเมื่อไมตองการความถูกตองมากนัก
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 32
O.A. temp Thermometer Hot water valve Room temp
ระบบควบคุมวงจรเปด
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 33
ระบบควบคุมวงจรปด
- เปนระบบควบคุมทีต่วัควบคมุทราบผลของการควบคุมเพราะวัดสิ่งทีต่องการจะ
ควบคุมโดยตรง
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 34
ระบบควบคุมวงจรปด
Thermometer Controller Water valve
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 35
Set point
คํานิยาม
- ตําแหนงที่ตองการควบคุม ซึ่งอยูบนตัวควบคุม
Differential- ผลตางของสิ่งที่ตองการจะควบคุมทีท่ําใหตัวควบคุมเปลี่ยนทศิทาง
Controlled point- สิ่งที่ตองการจะควบคุม ณ ขณะใดๆ ที่ระบบควบคุมทํางาน เชน อุณหภูมิของเตา
อบ ณ เวลาใดๆ
Thermal lag- การลาชาอันเนื่องจากความรอน หรือความหนวงของการตอบสนองอันเนื่องจาก
ความรอน
Offset- ความแตกตางระหวาง Set point และ Controlled point บางครั้งเรียก drift หรือdeviation
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 36
การกระทําของการควบคุม (Control action)
ชนิดของการกระทําของระบบควบคมุแบงไดเปนหลายชนิดเชน
- การควบคุมแบบสองตาํแหนง (ปด-เปด) (Two position, on – off control)
- การควบคุมแบบสองตาํแหนงเสริมเวลา (Time two position control)
- การควบคุมแบบลอย (Floating control)
- การควบคุมแบบสัดสวน (Proportional or Modulating control)
- การควบคุมแบบสัดสวนรวมกับรีเชท (Proportional plus automatic reset control)
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 37
- ตัวถูกควบคุมจะมีเพียงสองตําแหนง คือ เปดสุดและปดหมด เชน Bimetal electric thermostat
การควบคุมแบบสองตําแหนง (ปด-เปด)
- Differential จะมากหรอืนอยขึ้นกับ thermal lag ที่เกิดขึ้น ซึ่งขึ้นอยูกับมวลของอากาศใน
เตาอบ มวลของ thermostat การเคลื่อนที่ของอากาศภายในเตาอบและตําแหนงการติดตั้ง
thermostat
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 38
- เปนปรับปรุงจากระบบสองตําแหนง โดยทําใหตัวควบคุมทาํงานสั้นลงกวาเดิม เพื่อลด Over
shoot (คาทีเ่กินจาก Set point) ใหนอยลง
การควบคุมแบบสองเสริมเวลา
- สําหรับ Bimetallic thermostat ทําไดโดยตอลวดทําความรอนอนุกรมเขากับตัววัด
- การทํางานเมื่อใชในการควบคมุเตาอบ หรือการควบคุมในการทําความรอน เมื่อหนาสัมผสัเปด
กระแสไฟฟาจะไหลผานลวดทําความรอนที่ตออยูใกลๆ กับโลหะคู ไดรับความรอนเพิ่มขึ้นอีกทาง
หนึ่ง ทําใหหนาสัมผัสเปดเร็วขึ้นกวาเดิม จึงชวยลด Over shoot
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 39
- เปนปรับปรุงจากระบบสองตําแหนง โดยจะเพิ่มอีกตําแหนงซึ่งอยูระหวางตําแหนงปดและเปด
การควบคุมแบบลอย
Floating action
Two position or on-off action
- ในชวงระหวางตําแหนงปดและตําแหนงเปดนี้ตัวควบคุมจะไมทํางาน
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 40
- ตัวควบคุมจะมี Proportional band ในระบบไฟฟาหรือ Throttling range ในระบบนิวแมติค
การควบคุมแบบสัดสวน
- ในชวงระหวางตําแหนงปดและตําแหนงเปดนี้ตัวควบคุมจะไมทํางาน
- อากาศภายนอกหองเปลี่ยนแปลงจาก 25 C ถึง 30 C
- ตัวควบคุมมี Sensitivity 1 psig/degree และมี Throttling range 4 C
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 41
- เนื่องจากการควบคุมแบบสัดสวนมี Offset เกิดขึ้นจงึแกไขโดยใหตัวควบคุมมีตวัวัดเพิ่มขึ้นอีกหนึ่ง
ตัว เพื่อให Output เปลี่ยนแปลงจนกระทั่งได Zero offset
การควบคุมแบบสัดสวนรวมกับรีเซท
Q
- เพิ่มตัววัดอุณหภูมิภายนอกอีกตัว
- เมื่ออุณหภูมิภายนอกเพิ่มขึ้นตัววัดที่อยูภายนอกก็
จะเพิ่ม Output ของตัวควบคุมใหเปดวาลวตามความ
รอนที่ถายเทเขาไปใหหองเพิ่มขึ้น จึงทําใหอุณหภูมิ
คงที่อยูเสมอ
การควบคุมในระบบปรับอากาศเพื่อการ
ประหยดัพลังงาน
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 43
ระบบปรับอากาศแบงตามวิธีควบคุม
• CAV = Constant air volume
• VAV = Variable air volume
• CWV = Constant water volume
• VWV = Variable water volume
• CRV = Constant refrigerant volume
• VRV = Variable refrigerant volume
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 44
อุปกรณควบคุมในระบบปรับอากาศ
Valves
Control speed of blowers and pumps with VSD
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 45
Water cool water chiller
Flow switch
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 46
Water cool water chiller with control
Flow switch
Motorized butterfly valve
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 47
Water pump
Check valve
Butterfly valve
Strainer
chilled water pump
Condensing pump
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 48
Air handling unit (AHU)
Two-way valve
Balancing valve
Strainer
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 49
AHU with control
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 50
AHU/FCU with control
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 51
2 - and 3- way valve
For variable flow
- More sensitive to high differential pressure
- Harder to close off against line pressure
For constant flow
- Actuator does not need to be as powerful
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 52
Normally openNormally close
Two-way valve
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 53
Two-way direct-acting contact valve
with pneumatic actuator and
positioner
Two-way control valve with electric
valve
Two-way valve
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 54
Reduce pumping energy
Potentially lower costs for pumping and distribution systems
System balancing is reduced or eliminated
Two-way valve
Advantages
Disadvantages
Most chillers and some boilers cannot handle widely varying flow
rates
Differential pressure will increase across control valves, reducing
system controllability
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 55
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 56
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 57
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 58
Selecting & Sizing valves
Control valve section depends on:
Fluid being controlled
Valve style: 2-way or 3-way
Control mode: modulating or 2 position
Maximum fluid temperature
Maximum inlet pressure
Desired flow characteristic
Maximum fluid flow rate
Desired pressure drop when valve is fully open
Turn-down ratio
Close-off pressure
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 59
A large turndown ratio will cramp the measurement signal at low flow rate.
TR = qmax / qmin
Turn-down ratio
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 60
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 61
Swing check valve
หนาที่ปองกันการไหลยอนกลบัของน้ํา
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 62
Butterfly valves
Duty
- balancing
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 63
Duty
- Shut off
Ball valves
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 64
Valves
Globe valves
Ball valves / gate valve
Butterfly valves
Check valve
balancing valve
Typical flow characteristics
quick opening
linear
equal percentage
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 65
Small reheat coils. Also chilled water
and hot water coils
VariesBall valve
Automatic shut-off for boiler, chillers,
and cooling tower coils
Quick openingButterfly valve
- Steam
- Chilled water and hot water coils
- Open-close
- Linear
- Equal percentage
- Quick opening
Globe valve
ApplicationFlow characteristic
available
Valve type
Control flow characteristic
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 67
อุปกรณควบคุมความเร็วรอบมอเตอร (Variable Speed Drive : VSD)
เปนอุปกรณควบคุมความเร็วรอบมอเตอรไฟฟาใหเหมาะสมกับสภาวะของโหลด เพื่อเพิ่มประสทิธิภาพการทํางานของมอเตอรในขบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม ระบบปมน้ํา พัดลม และระบบปรับอากาศขนาดใหญ อุปกรณ VSD ใชเทคโนโลยีแบบ Voltage Vector Control (VVC) ทาํใหประสิทธิภาพการควบคมุไมใหมีการสูญเสียพลังงานความรอนในตัวมอเตอร (Derating) และมีอุปกรณกําจัดสัญญาณรบกวน (Harmonics Filters) ที่เปนอุปกรณมาตรฐานของเครื่องปองกันการรบกวนสัญญาณควบคุมและยังสงผลดีในการประหยัดพลังงานอีกดวย
- ระบบควบคมุปมน้ํา พัดลม
- ระบบปรับอากาศในโรงงาน และอาคารขนาดใหญ
- การลําเลียง เชน ลิฟทขนสง บรรไดเลื่อน
- ระบบอัดอากาศ ระบบกําจัดคารบอนมอนอกไซดในที่จอดรถ ฯลฯ
- อื่น ๆ
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 68
Example
60%624.00 - 06.00
90%618.00 - 24.00
20%1008.00 - 18.00
40%206.00 - 08.00
% ของความเร็วรอบที่ใชจริงจํานวนชั่วโมงชวงเวลา
กรณทีี่ไมใช VSD
ในกรณีนี้จะเห็นวา มอเตอรทํางานเต็มพิกัดตลอดเวลา ดังนั้นการเสียคาไฟตอวันจะคาํนวณไดจาก
คาไฟฟาตอวัน = 75 กิโลวัตต x 24 ชั่วโมง x 1.7 บาท = 3,060 บาท/วัน
คาไฟฟาตอวัน = 3,060 บาท x 360 วัน = 1,101.600 บาท/ป
ในงานระบบปรับอากาศทีม่ีขนาดใหญ มีมอเตอรขนาดใหญในระบบทําความเยน็ขนาด 75 กิโลวัตต
ปกติทํางาน 24 ชั่วโมงตอวัน และประมาณการคาไฟฟา และคาดีมานดชารจ หนวยละ 1.70 บาท
โดยกรณีศึกษาจะเปรียบเทียบระหวางกรณีการใช VSD และกรณีไมใช VSD
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 69
ความสัมพันธของพลังงาน (Power), Flow/Speed และ Pressure
0.0%
0.1%
0.8%
2.7%
6.4%
12.5%
21.6%
34.3%
51.2%
72.9%
100.0%
0.0%
1.0%
4.0%
9.0%
16.0%
25.0%
36.0%
49.0%
64.0%
81.0%
100.0%
0.0%
10.0%
20.0%
30.0%
40.0%
50.0%
60.0%
70.0%
80.0%
90.0%
100.0%
พลังงานที่ใช Power (n3)แรงดันในทอ Pressure (n2)อัตราการไหล Flow (n)
1 1
2 2
Q NQ N
=2
1 1
2 2
P NP N
⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠
3
1 1
2 2
Hp NHp N
⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 70
จาํนวนพลังงานที่ใชตอป = 312.2 x 360 = 122,392
คาไฟฟาตอปในกรณีที่ใช VSD = 112,392 x 1.70 = 191.066 บาทตอป
* ความแตกตางของตัวเงินระหวางการเลือกใช VSD และกรณีไมใช VSD
= 1,101,600 – 191,066 = 910,534 บาทตอป
* ระยะเวลาคืนทุน = เงินลงทุน / เงินคาไฟที่ประหยัดไดตอป
= 700,000 / 910,534 = 0.77 ปหรือประมาณ 9 เดือน**
หมายเหตุ ** คาํนวณจากตัวเลขตารางขางตน ระยะคืนทุนอาจแตกตางตามการใชงานจริง
Example
จะไดจํานวนหนวยที่ใชตอวนั = 312.2 หนวย
75 x 0 = 0
54.7 x 2 = 109.4
16.2 x 10 = 162.0
4.8 x 6 = 28.8
2.0 x 6 = 12.0
100% x 75 = 75 กิโลวัตต
72.9% x 75 = 54.7 กิโลวัตต
= 16.2 กิโลวัตต
= 4.8 กิโลวัตต
= 2.0 กิโลวัตต
1.03 = 1.0 = 100%
9.03 = 0.729 = 72.9%
21.6%
6.4%
2.7%
100% = 1
90% = 0.9
60% = 0.6
40% = 0.4
30% = 0.3
คูณกบัจํานวนชัว่โมงจํานวนกิโลวัตตเทียบกับมอเตอร 75
(100%)พลังงาน (n3)ความเรว็รอบ (n)
เมื่อใช VSD
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 71
Direct Digital Electronic Control (DDC)
- Microprocessor-based controllers with the control logic performed by software.
- Analog-to-Digital (A/D)
- Remote controllers and no need for continuous communication (stand-alone).
- Monitor the status of the energy management system, store back-up copies
of the programs and record alarming and trending functions.
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 72
Benefits of DDC
Improves the control effectiveness and increases the control efficiency
Three main direct benefits of DDC
• Improve effectiveness
• Improved operation efficiency
• Increased energy efficiency
- Provide potential for more accurately sensed data
- More flexible in changing reset schedules, set points, overall control logic
- Improve operation efficiency
- Alarm capacities on all locations in a given network
- Diagnosis troubleshoot, control problem, and maintenance
- Analysis the suitable operation conditions from storing trends, energy
consumption patterns are monitored
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 73
Constant and variable air volume
Variable speed drive (VSD) ควบคมุปริมาณลมโดยการปรับรอบมอเตอร
ของ Blower
ควบคมุปริมาณลมดวยการปรับ Damper
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 74
Variable water volume
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 75
Air handler control
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 76
Air handler control
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 77
Building management system, BMS
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 78
Energy management system
HVAC control
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 80
Answer/auto-dial LAN architecture
The auto-answer/auto-dial LAN architecture is typically used by installations with
multiple facilities where control and monitoring needs to be centralized.
การคํานวณการถายเทความรอนผานอาคาร
(OTTV & RTTV)
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 84
การคํานวณคาการถายเทความรอนรวมสําหรับผนัง (OTTV)
Type of glazing
Window size
External shading to windows
Wall color
Wall type
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 86
( ) (1 - ) ( ) ( )( )( ) ( )( )( )i w eq fOTTV U WWR TD U WWR T SC WWR SF= + +
คาการถายเทความรอนรวมของผนังดานนอกแตละดาน (OTTVi)
OTTVi = คาการถายเทความรอนรวมของผนังดานที่พจิารณา [W/m2]
UW = สัมประสทิธิ์การถายเทความรอนรวมของผนังทึบ [W/m2.OC]
WWR = อัตราสวนพื้นที่ของหนาตางโปรงแสง และหรือของผนังโปรงแสงตอพื้นที่ทัง้หมด
ของผนังดานที่พิจารณา
TDeq = คาความแตกตางอุณหภูมิเทยีบเทา (temperature different equivalent) ระหวาง
ภายนอกและภายในอาคารซึ่งรวมถึงผลการดูดกลืนรังสีอาทิตยของผนังทึบ ใหเปนไป
ตามกระทรวงวิทยาศาสตร ฯ[OC]
Uf = สัมประสทิธิ์การถายเทความรอนรวมของกระจกหรือผนังโปรงแสง [W/m2.OC]
ΔT = คาความแตกตางอุณหภูมิระหวางภายในและภายนอกอาคาร ใหเปนไปตามกระทรวงฯSC = สัมประสทิธิ์การบังแดดของหนาตาง ซึ่งการคาํนวณใหเปนไปตามหลักเกณฑตาม
กระทรวงฯ
SF = คาตัวประกอบรังสีอาทิตย (solar factor) ที่ผานหนาตางโปรงแสงและหรือผนัง โปรงแสง
ใหเปนไปตามกระทรวงฯ [W/m2]
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 87
คาการถายเทความรอนรวมของผนังดานนอกทั้งหมดของอาคาร (OTTV)
• คาเฉลีย่ทีถ่วงน้ําหนักแลวของคาการถายเทความรอนรวมของผนังดานนอกแตละ
ดาน (OTTVi)
( ) ( ) ( )( ) ( )( )0,1 0,2 0,1 2
0,1 0,2 0,
j j
ij
A OTTV A OTTV A OTTVOTTV
A A A
+ + +=
+ + +
Aoi = พื้นที่ของผนังดานที่พิจารณา ซึ่งรวมพืน้ที่ผนังทึบและพื้นที่หนาตาง หรือผนัง
โปรงแสง [m2]
คาสัมประสิทธิ์การบงัแดดสําหรับ
อปุกรณบังแดดแนวราบเหนือหนาตาง
คาสัมประสิทธิ์การบงัแดดสําหรับ
อปุกรณบังแดดแนวตั้งของหนาตาง
คาสัมประสิทธิ์การบงัแดดสําหรับ
อปุกรณบังแดดชนิดรวม
กรณีที่สัดสวน W/Ah = 0.2 และ Bh/Ah = 0
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 91
คาการถายเทความรอนรวมของหลังคา
( )(1- )( ) ( )( )( ) ( )( )( )r eq rfRTTV U RSR TD U RSR T SC RSR SF= + Δ +
Ur = สัมประสทิธิ์การถายเทความรอนรวมของหลังคาสวนทึบ [W/m2.OC]
RSR = อัตราสวนพื้นที่ของสวนโปรงแสงที่ชองรับแสงบริเวณหลังคาตอพื้นที่ทั้งหมดของ
หลังคาสวนที่พจิารณา
TDeq = คาความแตกตางอุณหภูมิเทยีบเทา (temperature different equivalent) ระหวาง
ภายนอก และภายในอาคาร ซึ่งรวมถึงผลการดูดกลืนรังสีอาทิตยของหลังคาสวนทึบ
ตามกระทรวงไดประกาศกําหนด[OC]
Urf = สัมประสทิธิ์การถายเทความรอนรวมของสวนโปรงแสงที่ชองรับแสง [W/m2.OC]
ΔT = คาความแตกตางอุณหภูมิระหวางภายในและภายนอกอาคาร ใหเปนไปตามกระทรวงฯ ไดประกาศกําหนด
SC = สัมประสทิธิ์การบังแดดของสวนโปรงแสงที่ชองรับแสงบริเวณหลังคา ซึ่งการคํานวณให
เปนไปตามหลักเกณฑที่ตามกระทรวงฯ ไดประกาศกําหนด SF = คาตัวประกอบรังสีอาทิตย (solar factor) ทีผ่านสวนโปรงแสงที่ชองรับแสงบริเวณ
หลังคา [W/m2] ใหเปนไปตามกระทรวงฯ ไดประกาศกําหนด
มาตรฐานระบบปรับอากาศตามกฎหมาย
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 93
หมวด 2 การอนุรักษพลังงานในอาคาร
มาตรา 17 การอนุรักษพลังงานในอาคารไดแกการดําเนินการอยางใดอยางหนึ่งดงันี้
(1) การลดความรอนจากแสงอาทติยที่เขามาในอาคาร(2) การปรับอากาศอยางมีประสิทธิภาพ รวมทั้งการรักษาอุณหภูมิภายในอาคารให
อยูในระดบัทีเ่หมาะสม(3) การใชวัสดุกอสรางอาคารที่จะชวยอนุรักษพลังงาน ตลอดจน การแสดงคุณภาพ
ของวัสดุกอสรางนั้น ๆ
(4) การใชแสงสวางในอาคารอยางมปีระสิทธิภาพ(5) การใชและการตดิตัง้เครื่องจกัร อุปกรณ และวัสดทุี่กอใหเกดิ การอนุรักษ
พลังงานในอาคาร
(6) การใชระบบควบคุมการทํางานของเครื่องจกัรและอุปกรณ
(7) การอนุรักษพลังงานโดยวิธีอื่นตามที่กาํหนดในกฎกระทรวง
พ.ร.บ. การสงเสริมการอนุรักษพลังงาน พ.ศ. 2535 มาตรา 17 -22
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 94
มาตรฐานการปรับอากาศในอาคาร
ระบบปรับอากาศที่ตดิตัง้ในอาคารจะตองมคีาพลังไฟฟาตอตันความเย็น ที่ภาระ
เต็มพิกดั (full load) หรือที่ภาระใชงานจรงิ (actual load) ไมเกินกวาคาตามตาราง
หมวด 3 การใชพลังงานในอาคาร
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 95
• การคิดคาการถายเทความรอนรวมของผนังดานนอกของอาคาร หรือสวนของ อาคารที่มีการ
ปรับอากาศ ใหคํานวณจากคาเฉลี่ยถวงน้ําหนักตามขนาดพื้นที่ของผนังดานนอกแตละดาน
รวมกัน (weighted average) หรือสวนของผนังดานนอกแตละดานรวมกันของสวนของอาคาร
ที่มีการปรับอากาศ
2525RTTV
4555OTTV
อาคารใหม
(W/m2)
อาคารเกา
(W/m2)
กฎกระทรวง (พ.ศ. 2538) สําหรับอาคารควบคมุ
คาการถายเทความรอนรวมของอาคาร หรือ
สวนของอาคารที่มีการปรับอากาศ
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 96
หมวด 1 ขอ 2
"อาคารเกา" หมายความวา อาคารที่ไดกอสรางแลวเสรจ็หรือกําลัง
กอสรางหรือยงัไมไดกอสรางแตไดยืน่ขออนุญาตกอสรางไวกอนวันที่พระราช
กฤษฎกีากําหนดใหอาคารนั้นเปนอาคารควบคุมตามมาตรา 18 มีผลใชบังคับ
"อาคารใหม" หมายความวา อาคารทีย่ื่นขออนุญาตกอสรางหลังวนัที่พระ
ราชกฤษฎีกากาํหนดใหอาคารนั้นเปนอาคารควบคมุตามมาตรา 18 มีผลใชบังคบั
กฎกระทรวง (พ.ศ. 2538)ออกตามความในพระราชบัญญัติการสงเสริมการอนุรักษพลังงาน พ.ศ. 2535
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 97
ระบายความรอนดวยน้ํา
Chainarong Chaktranond, Mechanical Engineering, Thammasat University 98
ระบายความรอนดวยอากาศ