การศึกษาวิเคราะห์และออกแบบการผลิตไฟฟ้าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับอากาศด้วยเทอร์โมอิเล็กทริคเพื่อประจุแบตเตอรี่

Abstract

วิทยานิพนธิ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาวิเคราะห์และออกแบบการผลิตไฟฟ้าจากความร้อนสูญเปล่าของระบบปรับอากาศด้วยเทอร์โมอิเล็กทริคเพื่อประจุแบตเตอรี่ เนื่องจากเครื่องปรับอากาศเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลาย ทำให้เกิดการใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก เครื่องปรับอากาศอาศัยหลักการถ่ายเทความร้อนออกจากห้องปิดผ่านสารทำความเย็นและระบายความร้อนออกจากคอนเดนเซอร์ด้วยพัดลม ความร้อนนี้สามารถนำกลับมาผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ด้วยเทอร์โมอิเล็กทริค โดยใช้ผลต่างของอุณหภูมิระหว่างผิวสัมผัสทั้งสองด้าน พลังงานไฟฟ้าที่ได้จะนำไปประจุแบตเตอรี่ขนาดพิกัด 12 โวลต์ ทำให้สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าและสามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็นพลังงานทดแทนเพื่อใช้ในครัวเรือนได้ต่อไป งานวิจัยได้นำเสนอการวิเคราะห์คุณสมบัติของเทอร์โมอิเล็คทริคโมดูล TEG – 12750D ด้วยการจำลองระบบด้วยโปรแกรม MATLAB/Simulink พร้อมทั้งสร้างชุดต้นแบบและทำการทดลองเพื่อนำผลที่ได้เปรียบเทียบกับผลที่ได้จากการจำลองระบบโดยทำการต่อเทอร์โมอิเล็คทริคแบบอนุกรมกันจำนวน 5 โมดูล แล้วนำมาขนานกันจำนวน 2 ชุด แรงดันไฟฟ้าที่ผลิตได้จะถูกนำมาต่อเข้ากับวงจรยกระดับแรงดันและควบคุมระดับแรงดันเพื่อทำการประจุแบตเตอรี่ขนาดพิกัด 12 โวลต์ จากผลการทดลองการทำงานต้นแบบที่สร้างขึ้นพบว่า อุณหภูมิที่ผิวสัมผัสทั้งสองด้านมีความแตกต่างระหว่างความร้อนสูญเปล่าของเครื่องปรับอากาศและน้ำเย็นที่ได้จากการปรับอากาศมีอุณหภูมิเฉลี่ย 40 องศาเซลเซียส สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าประจุแบตเตอรี่พิกัดแรงดัน 12 โวลต์ ด้วยกระแสไฟฟ้า 30 มิลลิแอมแปร์ เมื่อทำการเปรียบเทียบผลการทดลองจริงกับผลการจำลองระบบด้วยโปรแกรม MATLAB/Simulink พบว่ามีค่าใกล้เคียงกัน แสดงให้เห็นว่าพลังงานความร้อนสูญเปล่าที่ได้จากเครื่องปรับอากาศสามารถพัฒนาให้ใช้เป็นพลังงานทดแทนในครัวเรือนได้

This thesis is to study and analyze an application of using thermoelectric technology to produce electrical power from waste heat of air conditioning system. Since the split type air conditioning systems have been used increasingly, the energy consumption is also increase. According to the operation of air conditioning system, it generates waste heat from the condensing unit. The air conditioning system transfers heat from a closed room through the refrigerants and then the system removes heat via condenser unit. This waste heat of air conditioning system can be used to generate electric power from thermoelectric module for charging a 12 V battery and this can be used for renewable energy in households. The research proposed a design and construction of power generation unit by thermoelectric modules TEG – 12750D. The designed unit was analyzed by the simulation using MATLAB/Simulink program. The prototype was developed and tested in order to investigate the results and compared with the simulation results. The designed thermoelectric unit was connected in from of 5 modules in series for 1 string and 2 strings connected in parallel. The power from the such module was seat into the DC – DC converter inorder to control the 12V battery charging. From the experimental result, it shows that the prototype has temperature difference between waste heat and cooling water from evaporator at 40 degrees Celsius. This can generate power for charging a 12 V battery by 30 mA. When comparing experimental results with simulation results , both results are similar. This can prove that the waste heat from split type air conditioning system can be used for power generation for renewable energy household.