การศึกษาตัวแปรที่ส่งผลต่อสมรรถนะของเครื่องทำน้ำอุ่นด้วยปั๊มความร้อนขนาด 16 กิโลวัตต์

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาตัวแปรที่ส่งผลต่อสมรรถนะของเครื่องทำน้ำอุ่น 550 ลิตรด้วย ปั๊มความร้อนแบบอัดไอขนาด 16 กิโลวัตต์ ที่ใช้สารทำความเย็น R-134a โดยเพิ่มอุณหภูมิน้ำ จาก 30 องศาเซลเซียส จนกระทั่งอุณหภูมิน้ำที่ทางออกคอนเดนเซอร์เท่ากับ 65 องศาเซลเซียส โดยมี วัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ และเปรียบเทียบสมรรถนะของปั๊มความร้อนภายใต้สภาวะการทำงานที่ แตกต่างกัน รวมถึงหาความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรที่ส่งผลต่อสมรรถนะของปั๊มความร้อน ทำการทดสอบสมรรถนะของปั๊มความร้อนที่ห้องทดสอบภายใต้สภาวะการทำงานที่ แตกต่างกัน โดยตัวแปรที่ต้องการศึกษาในงานนี้คือ อัตราการไหลของสารทำความเย็น (𝑚̇[subscript r]) ที่ 0.0589, 0.0751, 0.0837 kg/s อัตราการไหลของน้ำ (𝑚̇ [subscript w]) ที่ 0.13, 0.23, 0.32 kg/s และอุณหภูมิอากาศที่ทางเข้าอีวาโปเรเตอร์ (𝑇 [subscript a]) ที่ 25, 30, 35 องศาเซลเซียส ข้อมูลที่ได้จากการทดสอบจะถูกนำมาคำนวณ วิเคราะห์ และเปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะของปั๊มความร้อน (COP) ต่อไป จากการศึกษาพบว่า ตัวแปรที่มีความสัมพันธ์และส่งผลต่อค่า COP มีดังนี้ อัตราการไหล ของสารทำความเย็น (𝑚̇ [subscript r]) อัตราการไหลของน้ำ (𝑚̇ [subscript w]) อุณหภูมิอากาศที่ทางเข้าอีวาโปเรเตอร์ (𝑇 [subscript a]) และอุณหภูมิน้ำ เข้าคอนเดนเซอร์ (𝑇 [subscript w], [subscript j]) จากความสัมพันธ์ของตัวแปรทั้งหมดจะพบว่าค่า COP จะแปรผันตามอัตราการไหลของสารทำความเย็น (𝑚̇ [subscript r]) อัตราการไหลของน้ำ (𝑚̇ [subscript w]) และอุณหภูมิอากาศที่ทางเข้าอีวาโปเรเตอร์ (𝑇[subscript a]) ส่วนอุณหภูมิน้ำ เข้าคอนเดนเซอร์ (𝑇[subscript w], [subscript j]) จะมีค่าแปรผกผันกับค่า COP จากความสัมพันธ์ของตัวแปรดังกล่าว สามารถนำไปประยุกต์ใช้ควบคุมการทำงานของปั๊มความร้อนให้มีค่า COP สูงสุด ซึ่งจะทำให้ประหยัดพลังงาน และใช้เป็นแนวทางในการพัฒนาระบบทำน้ำร้อนประหยัดพลังงานที่ใช้ปั๊มความร้อนในอนาคตได้

The study aimed to compare the coefficient of performance (COP) under different conditions and to investigate the relationship among parameters that affects the performance of the heat pump. The paper presents the research results of parameters effecting the performance of a 550 L water heater by 16 kW heat pump using R-134a refrigerant. The heat pump heated water from initial temperature (30 degree Celsius) to the set temperature (65 degree Celsius) at the condenser outlet. In testing room, the parameters were controlled and varied based on conditions of experiment. The data were collected from the experiment by varying the parameters. The refrigerant mass flow rate (𝑚̇[subscript r] ) varies at 0.0589, 0.0751 and 0.0837 kg/s. The water mass flow rate (𝑚̇ [subscript W]) varies at 0.13, 0.23 and 0.32 kg/s. The air temperature at inlet evaporator ([subscript a] ) varies at 25, 30 and 35 degree Celsius. The experimental data were analyzed and the coefficient of performance (COP) was compared. The results reveal that the associated parameters affecting the COP are the refrigerant mass flow rate (𝑚̇[subscript r] ), the water mass flow rate (𝑚̇[subscript W]), the air temperature at inlet evaporator (𝑇[subscript a]) and the water temperature at inlet condenser (𝑇[subscript w], [subscript j] ). Regarding the overall associated parameters, the COP varied directly with the refrigerant mass flow rate (𝑚̇[subscript r]), the water mass flow rate (𝑚̇[subscript W] ) and the air temperature at inlet evaporator (𝑇[subscript a]). On the other hand, the COP varied inversely with the water temperature at inlet condenser ([subscript W], [subscript j]). In addition, these results can be applied to control heat pumps having the highest COP for saving energy and used as a guideline for developing saving energy heat pump water heater systems in the future.