หลักการทำงานของระบบทําความเย็นมีขั้นตอนอย่างไร

[พรสัก ส่องแสง]

หลักการทำงานของระบบทําความเย็นมีขั้นตอนอย่างไร 

ในปัจจุบันระบบทําความเย็นระบบทําความเย็นอยู่รอบตัวคุณเกือบทุกที่ เพราะส่วนมากจะพบภายในตู้เย็น หรือ แอร์ แม้ในกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมม ระบบทําความเย็นในโรงงานอุตสาหกรรม หรือ การสร้างระบบห้องเย็น ก็ยังเข้ามามีส่วนหนึ่งที่สำคัญ เพื่อต้องการความเย็นมาช่วยในการเก็บรักษาอาหาร ควบคุมอุณหภูมิผลิตภัณฑ์ต่างๆ ให้มีความสด ยืดอายุให้ได้นานที่สุด

แล้วคุณเคยสงสัยกันมั้ยว่าระบบเครื่องทําความเย็นทำงานอย่างไร ถ้าคุณกำลังสนใจเกี่ยวกับ หลักการทำงานของเครื่องทำความเย็น,หลักการทํางานของแอร์,หลักการทํางานของเครื่องปรับอากาศ,วงจรทําความเย็นแอร์,เครื่องทำความเย็น,เครื่องทําความเย็นและปรับอากาศ, หรือวัฏจักรการทําความเย็นเครื่องปรับอากาศ  บทความนี้ได้รวบรวมสรุปมาให้คุณเรียบร้อย


อุปกรณ์สำคัญในระบบทําความเย็น

การทําความเย็นหมายถึง กระบวนการในการลดระดับอุณหภูมิให้มีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิโดยรอบ กระบวนการถ่ายเทความร้อนออกจากบริเวณที่ต้องการทำความเย็น การดึงเอาปริมาณความร้อนจากอากาศในห้องปรับอากาศผ่านฟินคอยล์ หรือดึงเอาปริมาณความร้อนภายในห้องเย็นออกไประบายทิ้งภายนอก ทำให้อากาศภายในมีอุณหภูมิลดต่ำลง
หลักการทําความเย็นนิยมนำมาใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน  มีทั้งนำไปใช้ในกระบวนการทำงานของแอร์ที่ใช้กันตามบ้าน ตู้เย็น เพื่อความสะดวกสบายให้แก่ผู้อยู่อาศัย นอกจากนี้ระบบทําความเย็น ยังถูกนำไปใช้ระบบห้องเย็นในโรงงานอุตสาหกรรม โดยส่วนใหญ่ก็เพื่อรักษาอุณหภูมิให้กับสินค้าและผลิตภัณฑ์ อุปกรณ์เครื่องทําความเย็นที่สำคัญ มีดังนี้

อีวาพอเรเตอร์ (Evaporator)
อีวาโปเรเตอร์ Evaporator หรือ คอยล์เย็น Cooling Coil ทำหน้าที่ดูดรับปริมาณความร้อนจากบริเวณหรือเนื้อที่ที่ต้องการทำความเย็น โดยการรับน้ำยาที่เป็นของเหลว มีแรงดันต่ำ และ อุณหภูมิ เปลี่ยนสถานะจากของเหลวให้กลายเป็นแก๊ส และจะดูดความร้อนจากตัวคอยล์เย็น เมื่อความร้อนของอากาศโดยรอบอีวาโปเรเตอร์ถูกดูดออกไป จะได้อากาศเย็นที่พัดออกมาทางช่องลมเย็นนั้นเอง

คอมเพรสเซอร์ (Compressor)
คอมเพรสเซอร์ ( Compressor ) หรือเครื่องอัดไอ เป็นอุปกรณ์ทำหน้าที่ในการดูดและอัดน้ำยาในสถานะที่เป็นแก๊ส ดูดสารทำความเย็นในสถานะแก๊ส และอีกกระบวนการของคอนเดนเซอร์จะช่วยระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็นให้อีกด้วย

คอนเดนเซอร์ (Condenser)
คอนเดนเซอร์ (Condenser) ทำหน้าที่ให้น้ำยาในสถานะที่เป็นแก๊สกันตัวเป็นของเหลว โดยใช้กระบวนการการระบายความร้อนออกจากน้ำยา เมื่อถูกระบายความร้อนแฝงออกจะกลั่นตัวเป็นของเหลว แต่ยังมีความดันและอุณหภูมิสูงอยู่

เอ็กซ์แพนชั่นวาล์ว (Expansion Valve)
เอ็กซ์แพนชั่นวาล์ว (Expansion Valve) ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของน้ำยาเหลวที่ผ่านเข้าไปยังอีวาพอเรเตอร์ เพื่อลดความดันของน้ำยาให้มีความดันต่ำลง จนสามารถระเหยเปลี่ยนสถานะเป็นไอได้

ท่อพักน้ำยาเหลว (Receiver Tank)
ท่อพักน้ำยาเหลว (Receiver Tank) จะทำหน้าที่คอยรองรับน้ำยาเหลวที่มีความดันสูง และอุณหภูมิสูงซึ่งกลั่นตัวมาแล้วจากคอนเดนเซอร์จะถูกส่งเข้ามาพักในท่อพักน้ำยานี้

หลักการทำงานของระบบทําความเย็น

ทุกวันนี้ ความต้องการในการใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นทั้ง ตู้เย็น ตู้แช่ ห้องเย็น โรงน้ำแข็ง เครื่องปรับอากาศ การทำความเย็นในโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปมีมากขึ้น เนื่องจากสภาพอากาศของประเทศไทยที่ร้อน การมีระบบทําความเย็นแบบอัดไอ จึงเข้ามามีส่วนสำคัญ เพราะสามารถลดอุณหภูมิ และรักษาระดับอุณหภูมิให้เป็นไปตามที่กำหนด ได้ตามที่คุณต้องการ

โดยหลักการทำให้เกิดความเย็นมีขึ้นมาเพื่อ  ทำให้สารซึ่งเป็นตัวกลางในการทำความเย็น (Refrigerant) เปลี่ยนสถานะด้วยการใช้ความร้อนแฝง เพื่อให้สารที่เป็นตัวกลางในการทำความเย็นเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นไอ ส่งผลให้บริเวณนั้นมีอุณหภูมิลดลง และจะทำให้บริเวณนั้นจะมีความเย็น ขั้นตอนในการทำงานของระบบทําความเย็น แสดงในรูปด้านบน มีขั้นตอนดังนี้

1.   จะเริ่มต้นที่ท่อพักน้ำยาเหลว น้ำยาในท่อพักมีสถานะเป็นของเหลวที่ อุณหภูมิสูง ความดันสูง ถูกส่งเข้าไปยังเอกซ์แพนชันวาล์ว หรือ วาล์วลดความดัน โดยผ่านท่อนี้ ซึ่งจะทำหน้าที่ควบคุมการไหลของน้ำยาเหลวที่ผ่านเข้าไปยัง อีวาพอเรเตอร์หรือคอยล์เย็น เพื่อลดความดันของน้ำยาเหลวให้มีความดันต่ำลงจนสามารถระเหยเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊ส
2.   ขณะที่น้ำยากำลังไหลผ่าน คอยล์เย็นจะทำหน้าที่ระเหยตัวเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊ส ดูดรับปริมาณความร้อนจากอากาศโดยรอบ ทำให้อากาศโดยรอบที่ คอยล์เย็นมีอุณหภูมิต่ำลง และถ้ามีฉนวนกันความร้อนกั้นโดยรอบคอยล์เย็นไว้ ความร้อนจากภายนอกไม่สามารถผ่านเข้าไปได้ อาจจะผ่านได้น้อย ก็จะทำให้อุณหภูมิภายในบริเวณที่ต้องการทำความเย็นลง

3.   เมื่อแก๊สจะมีอุณหภูมิ และความดันต่ำจาก คอยล์เย็น จะถูกคอมเพรสเซอร์ ดูดผ่านเข้าไปยังท่อ Suction และส่งออกทางท่อ Discharge ลักษณะของแก๊สที่มีอุณหภูมิและความดันสูง เพื่อส่งไปกลั่นตัวเป็นของเหลวในคอนเดนเซอร์หรือคอยล์ร้อน โดยมีการระบายความร้อนออก

4.   น้ำยาเหลวนี้จะยังคงมีความดันและอุณหภูมิสูงอยู่ และถูกส่งเข้าไปวนต่อไปแบบนี้ ซึ่งคอยล์เย็นและจะวนการทำงานไปแบบนี้เรื่อยๆ เพื่อทำการหมุนเวียนน้ำยาต่อไป เราเรียก วัฏจักรเครื่องทําความเย็น แบบนี้ว่า วัฏจักรการทําความเย็นแบบอัดไอ