EG-Blog

ผศ.บรรยงวุฒิ จุลละโพธิ
อ.ดร.สราวุธ เวชกิจ
ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

1. บทนำ

เครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ หรือ ชิลเลอร์ (Chiller) เป็นอุปกรณ์ที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในอาคารธุรกิจขนาดกลางและขนาดใหญ่ และในโรงงานอุตสาหกรรม ผลจากการสำรวจพบว่าจากปริมาณการใช้เครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ ที่มีอยู่ในประเทศไทยในปัจจุบันส่งผลให้เครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ เป็นอุปกรณ์ที่มีการใช้พลังงานสูงสุดในกลุ่มของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ในระบบปรับอากาศ ดังนั้น เพื่อประโยชน์ในการอนุรักษ์พลังงาน จึงจำเป็นต้องมีการกำหนดเกณฑ์ระดับประสิทธิภาพพลังงาน ของเครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ ชนิดต่างๆ ที่มีการจำหน่ายและใช้งานในประเทศไทย ดังเช่นในกฎกระทรวง พ.ศ. 2538 ข้อ 5 หมวด 3 หรือตามร่างมาตรฐานระบบปรับอาการและระบายอากาศ พ.ศ.2548 (วสท. 03003-48) โดยวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ ซึ่งได้กำหนดประสิทธิภาพขั้นต่ำของเครื่องทำน้ำเย็นชนิดต่างๆไว้ หรือในร่างกฏกระทรวงว่าด้วยการกำหนดเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง โดยกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) พ.ศ. 2548 ซึ่งได้กำหนดประสิทธิภาพขั้นสูงของ เครื่องทำน้ำเย็นชนิดต่าง ๆ [1]

อย่างไรก็ตาม ปัญหาหนึ่งของการกำหนดมาตรฐาน และการทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นในระบบปรับอากาศโดยทั่วไปในประเทศไทย คือระดับค่าประสิทธิภาพที่กำหนด รวมถึงการทดสอบ จะพิจารณาเฉพาะที่สภาวะการทำความเย็นเต็มพิกัด (Full Load) หากแต่เป็นที่รู้กันโดยทั่วไปว่า ในการใช้งานจริงของเครื่องทำความเย็นนั้น มีเพียงระยะเวลาไม่เกินร้อยละ 10 ของอายุการใช้งานของเครื่องฯ เท่านั้นที่จะทำงานที่ภาระเต็มพิกัด โดยในอีกร้อยละ 90 จะเป็นการทำงานที่ภาระทำความเย็นบางส่วน (Part Load) ในระดับตั้งแต่ ร้อยละ 20 ถึง ร้อยละ 90 ของภาระทำความเย็นเต็มพิกัด ดังนั้น [2] นอกเหนือจากการกำหนดเกณฑ์ระดับค่าประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นที่สภาวะการทำความเย็นเต็มพิกัดแล้ว เพื่อให้การกำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นสอดคล้องกับสภาวะการใช้งานจริงจึงควรมีการกำหนดค่าดังกล่าวที่สภาวะการทำความเย็นบางส่วน ควบคู่กันไป

1. การกำหนดสมรรถนะของ Chiller ในต่างประเทศ

ข้อมูลจากต่างประเทศเกี่ยวกับมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นนั้น มาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติ และใช้ในการอ้างอิงในหลายประเทศ เป็นมาตรฐานที่กำหนดโดยสถาบัน The Air Conditioning and Refrigeration Institute หรือ ARI ซึ่งเป็นสถาบันกลางที่กำหนดมาตรฐานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ในระบบทำความเย็น โดย ARI ได้ใช้ตัวเลขแสดงค่าประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นที่เรียกว่า ค่าภาระทำความเย็นบางส่วน หรือ Part Load Value – PLV มาใช้ประกอบในการกำหนดค่าประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็น เพื่อกำหนดมาตรฐานของเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง (ARI 550/590-98) โดยในหลักการหาค่า PLV นั้นทำได้โดยใช้ค่า COP ของเครื่องทำน้ำเย็นที่ทดสอบในขณะที่ภาระการทำความเย็นมีค่าเท่ากับ ร้อยละ 25 (COP₂₅) ร้อยละ 50 (COP₅₀) ร้อยละ 75 (COP₇₅) ของภาระการทำความเย็นเต็มพิกัด และที่ภาระการทำความเย็นเต็มพิกัด (COP₁₀₀) และหาค่าเฉลี่ยจากค่า COP ทั้งสี่ค่าโดยการใช้วิธีการเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก (Weight Average) โดยใช้สูตรในการคำนวณดังนี้

(1)สาระสำคัญของสูตรการคำนวณค่า PLV ดังกล่าวคือตัวเลขทศนิยมสองตำแหน่งสี่ค่าที่ปรากฏในสมการซึ่งได้มาจากการสำรวจและเก็บสถิติการใช้งานของเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศสหรัฐอเมริกา กล่าวคือจากการเก็บข้อมูลเป็นระยะเวลามากกว่า 5 ปีด้วยโครงการวิจัยสนับสนุนโดย ARI พบว่าโดยเฉลี่ยแล้วในช่วงระยะเวลาการใช้งานหนึ่งๆ เครื่องทำน้ำเย็นในประเทศสหรัฐอเมริกา จะทำงานที่สภาวะที่มีภาระการทำความเย็นเต็มพิกัดเพียงร้อยละ 1 ของระยะเวลาทำงาน โดยร้อยละ 42 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 75 ของภาระเต็มพิกัด ร้อยละ 45 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 50 ของภาระเต็มพิกัด และร้อยละ 12 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 25 ของภาระเต็มพิกัด นอกเหนือจากตัวเลขที่ใช้ในการให้น้ำหนักในการหาค่าเฉลี่ยดังกล่าวแล้ว ในการหาค่า COP ที่ภาระการทำความเย็นระดับต่างๆ นั้นสภาวะแวดล้อมที่ใช้ในการทดสอบก็จะแตกต่างกัน โดยสภาวะการทดสอบดังกล่าวก็ได้จากการสำรวจและเก็บข้อมูลการใช้งานเครื่องทำน้ำเย็นเช่นเดียวกัน

ในประเทศอื่นๆ ถึงแม้ว่าจะประยุกต์ใช้มาตรฐาน ARI ในการกำหนดมาตรฐานของเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง หากแต่ในกรณีของการคำนวณเพื่อหาค่า PLV และการทดสอบเพื่อหาค่า COP เพื่อนำมาแทนค่าในสูตรดังกล่าวก็จะแตกต่างกันออกไป เช่นในกรณีของกลุ่มประเทศยุโรบ ซึ่งได้ศึกษาและพบว่า โดยเฉลี่ยแล้วในช่วงระยะเวลาการใช้งานหนึ่งๆ เครื่องทำน้ำเย็นจะทำงานที่สภาวะที่มีภาระการทำความเย็นเต็มพิกัดเพียงร้อยละ 2 ของระยะเวลาทำงาน โดยร้อยละ 10 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 75 ของภาระเต็มพิกัด ร้อยละ 33 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 50 ของภาระเต็มพิกัด และร้อยละ 55 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 25 ของภาระเต็มพิกัด ผลให้สูตรในการคำนวณหาค่า PLV เป็นไปตามสมการที่ 2 ดังนี้

(2)จากข้อมูลดังกล่าวจะเห็นได้ว่า ในการที่จะกำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สภาวะการทำความเย็นบางส่วนของแต่ละประเทศนั้น จำเป็นที่จะต้องมีข้อมูลการใช้งานของเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศนั้นๆ ที่มากพอ ซึ่งจะทำให้สามารถกำหนดรูปแบบการใช้งานโดยเฉลี่ยของเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศนั้นๆ ได้อย่างถูกต้องและใกล้เคียงกับสภาวะการใช้งานจริงมากที่สุด

1. การจัดทำมาตรฐานกำหนดสมรรถนะของ Chiller ในประเทศไทย

ดังที่ได้กล่าวแล้วในเบื้องต้น สำหรับประเทศไทยนั้น ได้มีการกำหนดเกณฑ์ระดับประสิทธิภาพพลังงาน ของเครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ ชนิดต่างๆ ที่มีการจำหน่ายและใช้งานในประเทศไทย ดังเช่นในกฎกระทรวง พ.ศ. 2538 ข้อ 5 หมวด 3 หรือตามร่างมาตรฐานระบบปรับอาการและระบายอากาศ พ.ศ.2548 (วสท. 03003-48) โดยวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ ซึ่งได้กำหนดประสิทธิภาพขั้นต่ำของเครื่องทำน้ำเย็นชนิดต่างๆไว้ ในขณะที่กฏกระทรวงดังกล่าวนั้นได้ถูกใช้ในการอ้างอิง และเป็นข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับการเลือกใช้เครื่องทำน้ำเย็นสำหรับอาคารหรือสำนักงานโดยทั่วไป แต่เนื่องจากกฏกระทรวงฉบับนี้มีอายุค่อนข้างมาก เกณฑ์ระดับประสิทธิภาพขั้นต่ำของเครื่องทำน้ำเย็นที่กำหนดไว้ในบางกรณี อาจจะไม่สอดคล้องกับเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไป สำหรับร่างมาตรฐานระบบปรับอาการและระบายอากาศของ วสท.นั้น อาจจะถือได้ว่าเป็นความพยายามที่จะเสนอแนะการปรับปรุงข้อกำหนดที่ระบุไว้ในของกฏกระทรวง ซึ่งถึงแม้ว่าร่างมาตรฐานนี้จะไม่มีการประกาศใช้หรือบังคับใช้แต่อย่างใด เกณฑ์ระดับประสิทธิภาพที่ระบุไว้สามารถที่จะนำมาใช้เป็นแนวทางในการเลือกใช้เครื่องทำน้ำเย็นในปัจจุบันได้เช่นกัน

ทั้งกรณีของกฏกระทรวง พ.ศ. 2538 และร่างมาตรฐานระบบปรับอาการและระบายอากาศของ วสท.นั้น มุ่งเน้นที่การกำหนดค่าประสิทธิภาพพลังงานขั้นต่ำของเครื่องทำน้ำเย็น ดังนั้นเพื่อเป็นการสนับสนุนและส่งเสริมการใช้เครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง พพ.ได้มีโครงการจัดทำร่างกฏกระทรวงว่าด้วยการกำหนดเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง เมื่อปี พ.ศ. 2548 ซึ่งเนื้อหาในโครงการดังกล่าวมุ่งประเด็นในการกำหนดค่าประสิทธิภาพพลังงานขั้นสูงของเครื่องทำน้ำเย็นชนิดต่าง ๆ ในการดำเนินโครงการดังกล่าวซึ่งได้มีการประชุมวิชาการ และสัมมนาร่วมกับผู้ประกอบการและหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ซึ่งผลจากการประชุมพบว่ามีข้อเสนอแนะที่จะให้ทาง พพ.พิจารณากำหนดค่า PLV เพิ่มเติมลงไปในร่างกฏกระทรวงที่ได้จัดทำขึ้น [1] อย่างไรก็ตามเนื่องจากระยะเวลาที่จำกัดและปัญหาของข้อมูลที่ไม่เพียงพอที่จะใช้ในการกำหนดค่า PLV ตามที่ได้กล่าวมาแล้ว จึงทำให้ไม่สามารถที่จะพิจารณากำหนดค่า PLV เพิ่มเติมลงในร่างกฏกระทรวงที่จัดทำขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม ข้อเสนอแนะดังกล่าวได้ถูกนำไปทบทวนและนำเสนอในรูปแบบของข้อเสนอแนะเกี่ยวกับโครงการเพื่อการวิจัย และพัฒนาในรายงานฉบับสมบูรณ์ของโครงการดังกล่าว นอกเหนือจากนี้ ยังมีข้อแนะนำจากผู้ประกอบการในลักษณะเดียวกัน จากการดำเนินโครงการศึกษาและจัดทำแผนส่งเสริมการผลิตและจำหน่ายเครื่องจักร อุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงและวัสดุเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน พ.ศ.2549 [4] ซึ่งดำเนินงานโดย พพ. เช่นเดียวกัน

นอกเหนือจากการดำเนินงานของ พพ. แล้ว ยังมีผลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการกำหนด หรือการใช้ค่า PLV ในการระบุค่าประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นอยู่บ้าง โดยผู้เชี่ยวชาญ หรือคณาจารย์จากสถาบันการศึกษาหรือองค์กรที่เกี่ยวข้อง เช่นผลการศึกษาของ ชลทิศ เอี่ยมวรวุฒิกุล [5] ได้ทดลองเก็บข้อมูลของเครื่องทำน้ำเย็น 1 เครื่องที่มีขนาดความสามารถในการทำความเย็น 1000 ตันความเย็น เป็นระยะเวลา 1 ปี (8760 ชั่วโมง) ซึ่งผลจากการศึกษาพบว่าค่า PLV เป็นค่าที่ใช้อธิบายประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นได้ดีกว่าค่า COP หรือค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะของเครื่องทำน้ำเย็นที่ภาระทำความเย็นเต็มพิกัด ทั้งนี้เนื่องจากการคำนวณหาค่า PLV ได้มีการพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงของภาระการทำความเย็นของอาคารดังที่ได้กล่าวมาแล้ว จึงทำให้สามารถเข้าใจพฤติกรรมการทำงาน และลดความคลาดเคลื่อนในการประเมินการใช้พลังงานของเครื่องทำน้ำเย็น อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อมูลที่ได้มาจากเครื่องทำน้ำเย็นเพียงหนึ่งเครื่องจึงทำให้ไม่สามารถที่จะสรุปผลวิธีการคำนวณและการทดสอบเพื่อหาค่า PLV สำหรับประเทศไทยได้

1. แนวทางการวิจัยเพื่อกำหนดสมรรถนะของ Chiller ที่ภาระทำความเย็นบางส่วน

ถึงแม้ว่าจากการศึกษาในหลายๆส่วนจะแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นของค่า PLV อย่างไรก็ตามการศึกษาหรือวิจัยที่ผ่านมามีข้อจำกัดของระยะเวลาที่จำกัด และจำนวนข้อมูลที่ไม่มากพอ จึงส่งผลทำให้ยังไม่สามารถที่จะนำผลการศึกษาที่ผ่านมามาใช้ในการกำหนด หรือวิธีการทดสอบที่จะใช้เป็นมาตรฐานอ้างอิงได้ การส่งเสริมการทำวิจัยในเรื่องของวิธีการคำนวณค่า PLV ที่เหมาะสมสำหรับประเทศไทยนี้นั้น เนื่องจากลักษณะภาระทำความเย็นมักจะมีการเปลี่ยนแปลงแตกต่างกันไปในแต่ละช่วงเวลาของปีหรือแม้กระทั่งในช่วงเวลาเดียวกันของแต่ละปี ดังนั้นเพื่อให้การศึกษามีความถูกต้อง และมีปริมาณข้อมูลมากพอที่จะใช้ในการวิเคราะห์ จึงอาจจำเป็นที่จะต้องแบ่งการวิจัยจะดังกล่าวเป็น 3 ระยะ ในระยะเวลา 3 ปี โดยในระยะที่ 1 จะมุ่งเน้นถึงการเก็บข้อมูลการใช้งานจริงของเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศไทย เพื่อใช้ในการกำหนดแนวทางการคำนวณค่า PLV ในเบื้องต้น และเพื่อเป็นการยืนยันผลการศึกษารวมถึงพิจารณาความน่าเชื่อถือของผลการศึกษาในระยะที่ 1 การเก็บข้อมูลในระยะที่ 1 จะมีการเก็บอย่างต่อเนื่องไปถึงโครงการในระยะที่ 2 เพื่อปรับปรุงวิธีการคำนวณและการทดสอบที่กำหนดในโครงการระยะที่ 1 มีความถูกต้องเป็นที่ยอมรับ สำหรับโครงการในระยะที่ 3 สาระสำคัญจะมุ่งเน้นถึงการทดสอบ และการกำหนดมาตรฐานเกณฑ์ค่า PLV สำหรับเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศไทย ซึ่งผลดังกล่าวจะสามารถนำไปเพิ่มเติมในการกำหนดกฏกระทรวงว่าด้วยการกำหนดเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูงในระบบปรับอากาศในอนาคตต่อไป

1. สรุป

สำหรับประเทศไทยเองนั้นยังไม่มีการศึกษาวิธีการทดสอบ และการคำนวณเพื่อหาค่าประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นที่ภาระทำความเย็นบางส่วนแต่อย่างใด หากแต่ในอนาคตนั้นค่า PLV จะเป็นสิ่งจำเป็นในการกำหนดประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็น เนื่องจากเป็นค่าที่สะท้อนให้เห็นถึงระดับประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นที่สภาวะใกล้เคียงกับการใช้งานจริงมากกว่าค่าประสิทธิภาพที่ภาระทำความเย็นเต็มพิกัด นอกจากนี้ในปัจจุบันพบว่าสภาวะตลาดการใช้เครื่องทำน้ำเย็นมีแนวโน้มที่เปลี่ยนแปลงไป โดยระบบเครื่องทำน้ำเย็นที่นิยมในปัจจุบันจะเป็นระบบที่เรียกว่า Multiple Units โดยจะประกอบไปด้วยเครื่องทำน้ำเย็นขนาดเล็กหลายเครื่องทำงานไม่พร้อมกันขึ้นอยู่กับสภาวะของภาระการทำความเย็น ผลงานวิจัยของ ARI พบว่าการกำหนดค่าประสิทธิภาพพลังงาน และการทดสอบโดยใช้ค่า COP นั้นจะไม่สามารถใช้กับเครื่องทำน้ำเย็นประเภทนี้ได้ แต่จะสามารถใช้การคำนวณและการทดสอบ และค่า PLV ได้โดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงเนื้อหารายละเอียดของมาตรฐานแต่อย่างใด [3] ซึ่งดังกล่าวนี้จะเห็นได้ว่าการศึกษาเพื่อหาแนวทางในการกำหนดค่า PLV สำหรับประเทศไทยจะมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่งต่อการกำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นในอนาคต

1. เอกสารอ้างอิง

[1] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน, รายงานฉบับสุดท้าย โครงการจัดทำร่างกฏกระทรวงว่าด้วยการกำหนดเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง, พ.ศ. 2548

[2] วิรัญ เชิงชวโน, “ประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นในช่วงการทำงาน Part Load เป็นสิ่งที่ควรพิจารณามากกว่าค่า Full Load IKW/Ton”, บริษัทแคเรียร์ (ประเทศไทย) จำกัด, พ.ศ. 2549

[3] York International Corporation, “New NPLV Rating Works Weather Your Plant Has a Single or Multiple Chillers”, HVAC&R Engineering Update, 1999

[4] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน, รายงานฉบับสุดท้าย โครงการศึกษาจัดทำแผนการส่งเสริมเครื่องจักรอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงและวัสดุเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน, พ.ศ. 2549

[5] ชลทิศ เอี่ยมวรวุฒิกุล, การใช้ปริมาณพลังงานเฉลี่ยรวมจากการทำความเย็นที่แปรเปลี่ยนสำหรับการพิจารณาเลือกใช้เครื่องทำน้ำเย็นที่เหมาะสมในระบบปรับอากาศ, ENETT49-094-2, การประชุมวิชาการเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 2, พ.ศ. 2549

ผศ.บรรยงวุฒิ จุลละโพธิ
อ.ดร.สราวุธ เวชกิจ
ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

1. บทนำ

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่ในภาวะ ช่วงรอการใช้งาน หรือ Standby Mode จะสามารถพบได้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยส่วนใหญ่ ทั้งนี้จุดประสงค์หลักของการพัฒนาเทคโนโลยีดังกล่าวเพื่อความสะดวกให้กับผู้ใช้งาน โดยการทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่ใน Standby Mode จะเปรียบเสมือนการทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่ในสภาวะพร้อมใช้งาน แต่ใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าภาวะปกติมาก ลักษณะของ Standby Mode ในทางปฏิบัติสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท คือ Off Mode, Active Standby Mode และ Passive Standby Mode ซึ่งภาวะ Passive Standby Mode นี้จะเป็นภาวะ Standby Mode ที่เข้าใจกันโดยทั่วไป อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่า Standby Mode จะมีผลในการช่วยลดปริมาณการใช้ไฟฟ้าได้ แต่หากไม่มีการควบคุมหรือกำหนดระดับประสิทธิภาพของการใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วงการทำงานดังกล่าวแล้ว อัตราการสิ้นเปลืองไฟฟ้าในบางกรณียังอาจถือได้ว่ายังมากอยู่ เช่น ในกรณีของประเทศออสเตรเลียนั้น มีการใช้พลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากช่วง Standby Mode ของเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน ถึงร้อยละ 11.6 [1] ของปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าในครัวเรือน หรืออย่างกรณีของประเทศจีนซึ่งมีการใช้พลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากช่วง Standby Mode ของเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน ถึงร้อยละ 16.3 ของปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าในครัวเรือน

ดังนั้นจะเห็นได้ว่าการควบคุมระดับการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าในช่วง Standby Mode จะมีส่วนสำคัญในการช่วยลดปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าของประเทศ อย่างไรก็ตามเนื่องจากเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มี Standby Mode นั้นมีอยู่หลายชนิด ดังนั้นเพื่อให้การกำหนดมาตรฐานมีความเหมาะสมกับสภาวะตลาดของเครื่องใช้ไฟฟ้า รวมถึงสอดคล้องกับพฤติกรรมการใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้าของผู้บริโภคในประเทศไทย จึงมีความจำเป็นที่จะต้องทราบถึงปัญหาและพฤติกรรมการใช้ Standby Mode ของประเทศไทย จุดประสงค์หลักเพื่อสำรวจหาอัตราการใช้พลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทต่างๆในช่วง Standby Mode เพื่อที่จะจัดลำดับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานในช่วง Standby Mode ตั้งแต่มาไปหาน้อย อีกทั้งเพื่อประเมินศักยภาพการประหยัดพลังงานที่จะเกิดขึ้นเพื่อกำหนดแผนการการจัดทำมาตรฐานที่เหมาะสมต่อไปในอนาคต

1. 2. การใช้พลังงานของช่วงรอการใช้งาน (Standby Mode)

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่ในภาวะ ช่วงรอการใช้งาน หรือ Standby Mode ได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันเป็นอย่างมาก โดยเทคโนโลยีดังกล่าวจะสามารถพบได้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยส่วนใหญ่ ทั้งนี้จุดประสงค์หลักของการพัฒนาเทคโนโลยีดังกล่าวจะสืบเนื่องมาจากความต้องการที่จะเพิ่มความสะดวกสบาย และความประหยัดในการใช้พลังงานไฟฟ้าในการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ โดยในอดีตนั้นหากไม่ต้องการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าใดๆแล้วนั้น ผู้ใช้งานจะปิดระบบการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยการปิดสวิทช์จ่ายไฟ หรือถอดปลั๊กไฟออก ซึ่งหากจะต้องมีการใช้งานในครั้งต่อไป จะต้องเสียเวลาบางส่วนในการเริ่มต้นระบบและการอุ่นเครื่องก่อนการใช้งาน หากเป็นกรณีที่เครื่องใช้ไฟฟ้านั้นๆมีการใช้งานเป็นช่วงๆ ไม่ต่อเนื่องกันเช่นอุปกรณ์สำนักงานหลายประเภท การปิดเครื่องและเปิดเครื่องแต่ละครั้งอาจจะต้องใช้ระยะเวลานาน ดังนั้นเพื่อความสะดวก ผู้ใช้มักจะเลือกที่จะเปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าไว้เพื่อรอการใช้งานในครั้งต่อไป ซึ่งจะเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้า ยิ่งไปกว่านั้นในหลายๆครั้งจะสามารถพบได้ว่าเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นๆไม่ได้มีการใช้งานในครั้งต่อไปแต่อย่างใด เพื่อแก้ปัญหาของความไม่สะดวกดังกล่าว เครื่องใช้ไฟฟ้าในปัจจุบันจึงได้มีการเพิ่มเทคโนโลยี Standby Mode เข้ามา โดยการทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่ใน Standby Mode จะเปรียบเสมือนการทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่ในสภาวะพร้อมใช้งาน แต่ใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าภาวะปกติมาก และเมื่อใดที่ผู้ใช้ต้องการจะนำเครื่องใช้ไฟฟ้ากลับมาสู่สภาวะการทำงานปกติ ระยะเวลาที่ใช้จาก Standby Mode กลับไปสู่สภาวะใช้งานจะน้อยกว่า ระยะเวลาที่ใช้จาก สภาวะปิดเครื่องกลับไปสู่สภาวะใช้งานมาก เป็นการเพิ่มความสะดวกสบาย และความประหยัดพลังงานในการใช้งาน

จากการศึกษางานวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้องนั้นพบว่า ลักษณะของ Standby Mode ในทางปฏิบัติสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท [2] คือ

1. Off Mode

เป็นภาวะที่เครื่องใช้ไฟฟ้าไม่ได้มีการใช้งาน โดยมีการปิดสวิทช์ควบคุมการจ่ายไฟฟ้าหรือสวิทช์เปิด/ปิดของตัวเครื่อง หากแต่ยังมีการเสียบปลั๊กระหว่างตัวเครื่องกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าภายนอกอยู่ เมื่อเครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่ในภาวะดังกล่าวนี้ เครื่องใช้ไฟฟ้าจะสามารถกลับเข้าสู่สภาวะการทำงานปกติได้ด้วยวิธีการเปิดสวิทช์เปิด/ปิดเท่านั้น ในบางกรณีที่เครื่องใช้ไฟฟ้าที่สนใจไม่มีสวิทช์เปิด/ปิด Off Mode จะหมายถึงภาวะที่เครื่องใช้ไฟฟ้านั้นๆมีการใช้ไฟฟ้าน้อยที่สุด

1. Active Standby Mode

เป็นภาวะที่เครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่ในสภาวะที่เปิดการทำงาน โดยสวิทช์เปิด/ปิดของเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นๆจะอยู่ในตำแหน่งเปิด หากแต่เครื่องใช้ไฟฟ้าจะไม่ได้ทำงานในหน้าที่หลัก เช่นกรณีของเครื่องถ่ายเอกสารช่วงที่รอการถ่ายเอกสาร (หน้าที่หลักคือถ่ายเอกสาร) ซึ่งจะมีการใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่าช่วงที่กำลังถ่ายเอกสาร หรือกรณีของเครื่องพิมพ์ช่วงที่รอคำสั่งให้มีการพิมพ์ซึ่งจะมีการใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่าช่วงที่กำลังพิมพ์เอกสาร

1. Passive Standby Mode

เป็นภาวะที่เครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่ในสภาวะที่เปิดการทำงาน โดยสวิทช์เปิด/ปิดของเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นๆจะอยู่ในตำแหน่งเปิด หากแต่เมื่อต้องการจะใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นๆ จะต้องมีการปลุกเครื่องใช้ไฟฟ้าให้อยู่ในสภาวะพร้อมใช้งาน โดยการปลุกนี้อาจจะทำได้โดยการกดปุ่มที่รีโมทคอนโทรล์ เช่น โทรทัศน์ วิทยุ หรือเครื่องเล่นแผ่นภาพ VCD/DVD โดยทั่วไป หรืออาจจะทำได้โดยการกดปุ่มที่ตัวเครื่องเพื่อให้เครื่องกลับสู่สภาวะการใช้งาน เช่น เครื่องถ่ายเอกสาร เครื่องสแกนเอกสาร หรือเครื่องคอมพิวเตอร์ เป็นต้น ภาวะ Passive Standby Mode นี้จะเป็นภาวะ Standby Mode ที่เข้าใจกันโดยทั่วไป นอกเหนือจากนี้ ในบางอุปกรณ์ Passive Standby Mode ยังสามารถที่จะแบ่งแยกเป็นกรณีย่อยได้อีก เช่นกรณีของ เครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะมีภาวะ Passive Standby Mode อยู่สองกรณีคือ

- Standby Mode

ซึ่งจะเป็นภาวะที่เครื่องจะทำการปิดหน้าจอมอนิเตอร์ ปิดการทำงานของฮาร์ดไดรว์ และหน่วยประมวลผลกลาง หรือ Central Processing Unit – CPU จะอยู่ในสภาวะที่ใช้ไฟฟ้าน้อยที่สุด ในส่วนที่จะใช้ไฟฟ้ามากที่สุดคือส่วนของหน่วยความจำซึ่งจะเก็บข้อมูลการทำงานและสภาวะการทำงานล่าสุดก่อนที่จะมีการนำเครื่องเข้าสู่ภาวะ Standby Mode เอาไว้ จึงมีผลทำให้เมื่อต้องการนำเครื่องกลับสู่สภาวะการทำงานปกติจะสามารถทำได้โดยใช้ระยะเวลาอันสั้น

- Hibernation Mode

ซึ่งจะเป็นภาวะที่เครื่องจะทำการปิดระบบทั้งหมดเหมือนกับการปิดเครื่องโดยปกติ หากแต่ข้อมูลการทำงานและสภาวะการทำงานล่าสุดก่อนที่จะมีการนำเครื่องเข้าสู่ภาวะ Hibernation Mode นี้จะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำ ดังนั้นเมื่อเปิดเครื่องจะทำให้สามารถกลับสู่สภาวะการทำงานก่อนการปิดเครื่องได้เร็วกว่าการปิด-เปิดเครื่องโดยปกติ

จากการที่เครื่องใช้ไฟฟ้าในปัจจุบันได้มีการพัฒนาจนทำให้สามารถเข้าสู่สภาวะ Standby Mode ได้และคุณสมบัติดังกล่าวในปัจจุบันได้กลายเป็นคุณสมบัติมาตรฐาน ซึ่งจะมีอยู่ในเครื่องใช้ไฟฟ้าแทบทุกประเภท อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่า Standby Mode จะมีผลในการช่วยลดปริมาณการใช้ไฟฟ้าได้ แต่หากไม่มีการควบคุมหรือกำหนดระดับประสิทธิภาพของการใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วงการทำงานดังกล่าวแล้ว อัตราการสิ้นเปลืองไฟฟ้าในบางกรณียังอาจถือได้ว่ายังมากอยู่ ดังจะเห็นได้จากผลการสำรวจการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าในช่วง Standby Mode ของต่างประเทศ [2] ซึ่งพบว่า ในกรณีของประเทศออสเตรเลียนั้น ในปี พ.ศ. 2543 มีการใช้พลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากช่วง Standby Mode ของเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน ถึง 760 หน่วย (kWh) ต่อครัวเรือน หรือคิดเป็นร้อยละ 11.6 ของปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าในครัวเรือน โดยเครื่องใช้ไฟฟ้าหลักที่ทำให้การใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วง Standby Mode มีค่าสูงคือ โทรทัศน์ วิทยุ และเครื่องเล่นเทปวีดีโอ ตามลำดับ หรืออย่างกรณีของประเทศจีน ซึ่งจากการสำรวจพบว่า มีการใช้พลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากช่วง Standby Mode ของเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน ถึง 13 พันล้านหน่วย (billion kWh) หรือคิดเป็นร้อยละ 16.3 ของปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าในครัวเรือน โดยเครื่องใช้ไฟฟ้าหลักที่ทำให้การใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วง Standby Mode มีค่าสูงคือ โทรทัศน์ เครื่องเล่นเทปวีดีโอ และวิทยุ ตามลำดับ

1. 3. มาตรฐานอุปกรณ์ไฟฟ้าในประเทศไทย

ในประเทศไทย ได้มีการกำหนดลักษณะเฉพาะของเครื่องใช้ไฟฟ้าบางประเภทถึงอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วง Standby Mode ไว้ในโครงการฉลากเขียว ซึ่งเป็นโครงการโดยการริเริ่มของคณะกรรมการนักธุรกิจเพื่อสิ่งแวดล้อมไทย (Thailand Business Council for Sustainable Development หรือ TBCSD) ซึ่งได้ริเริ่มโครงการฉลากเขียว เมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ. 2536 และได้รับความเห็นชอบและความร่วมมือจากกระทรวงอุตสาหกรรม และกระทรวงวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม โดยในปัจจุบันมีเครื่องใช้ไฟฟ้าที่อยู่ในโครงการฉลากเขียวที่มีการระบุค่าการใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วง Standby Mode ทั้งสิ้น 6 ผลิตภัณฑ์คือ

1. เครื่องคอมพิวเตอร์ จัดทำขึ้นในปี พ.ศ. 2540
2. เครื่องโทรสาร จัดทำขึ้นในปี พ.ศ. 2546
3. เครื่องเล่น/บันทึก สัญญาณภาพและเสียง จัดทำขึ้นในปี พ.ศ. 2547
4. เครื่องรับโทรทัศน์ จัดทำขึ้นในปี พ.ศ. 2547
5. เครื่องพิมพ์ จัดทำขึ้นในปี พ.ศ. 2547
6. เครื่องถ่ายเอกสาร จัดทำขึ้นในปี พ.ศ. 2549

ฉลากเขียวเป็นฉลากที่ไม่บังคับใช้ หรืออาศัยกลไกความร่วมมือของผู้ผลิตเป็นหลัก ซึ่งจากรายนามผู้ผลิตที่ได้รบการรับรองฉลากเขียวนั้นพบว่า ผู้ผลิตให้ความสนใจและร่วมมือกับโครงการเป็นอย่างดี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะโครงการฉลากเขียวนั้น มุ่งประเด็นไปในเรื่องสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก ดังนั้นข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดระดับการใช้พลังงานนั้น ยังไม่เป็นที่แพร่หลาย จึงทำให้การรณรงค์ในเรื่องของการใช้ Standby Mode นั้นยังไม่ได้รับความสนใจเท่าที่ควร นอกเหนือจากนี้แล้ว ยังมีผลิตภัณฑ์อีกหลายชนิดที่มีช่วงการทำงานในสภาวะ Standby Mode แต่ยังไม่ได้รับการพิจารณาในโครงการฉลากเขียว เช่นเครื่องเล่นวิทยุ หรือเครื่องเสียงในบ้าน หรือเครื่องสแกนเอกสาร เป็นต้น ดังนั้นเพื่อการรณรงค์ส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงานที่กระทรวงพลังงานดำเนินการอยู่เกิดประสิทธิผลสูงสุด จึงควรมีการประสานงานกับคณะกรรมการนักธุรกิจเพื่อสิ่งแวดล้อมไทย เพื่อนำข้อกำหนดในเรื่องของการใช้พลังงานของผลิตภัณฑ์ต่างๆ มาทบทวนและดำเนินการจัดทำมาตรฐานด้านพลังงานของอุปกรณ์ รวมถึงจัดทำโครงการเพื่อการส่งเสริมการผลิตและจำหน่ายต่อไปในอนาคต

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการกำหนดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับพลังงานใดๆ จะมีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงของตลาด ทั้งในแง่ของผู้ผลิต และผู้บริโภค ในกรณีของผู้ผลิตนั้นการกำหนดให้มีมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของอุปกรณ์อาจหมายถึงการลงทุนและพัฒนาทางเทคโนโลยีทั้งในแง่ของกระบวนการผลิต หรือในแง่ของเทคโนโลยีของเพื่อการใช้งานของผลิตภัณฑ์นั้นๆ ซึ่งจะต้องมีการพิจารณาความคุ้มค่าในการลงทุน เช่นเดียวกันกับกรณีของผู้บริโภคซึ่งอาจจะประสบปัญหาราคาของผลิตภัณฑ์ที่สูงขึ้นในกรณีของผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูง ดังนั้นจึงควรมีการศึกษาลักษณะของตลาด และพฤติกรรมการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้า เพื่อให้ทราบถึงปัญหาการใช้งานในปัจจุบัน และเพื่อทำให้การกำหนดมาตรฐานและการส่งเสริมที่จะตามมาเกิดประสิทธิผลสูงสุด

1. การศึกษาปริมาณการใช้พลังงานช่วง Standby Mode ในประเทศไทย

ในกรณีของประเทศไทย ยังไม่มีรายงานการศึกษาเรื่องการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าในช่วง Standby Mode ผลการสำรวจและวิจัยในโครงงานที่ใกล้เคียงโดย Mungwittitkul and Mohanty [3] ได้นำเสนอผลการศึกษาเพื่อวิเคราะห์การใช้พลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าในอาคารสำนักงาน โดยมีการสุ่มตัวอย่างจากลักษณะอาคารพาณิชย์ขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ จำนวนสามอาคารเพื่อสำรวจลักษณะของเครื่องใช้ไฟฟ้าในสำนักงานรวมถึงลักษณะการใช้งานเพื่อสรุปผลการใช้พลังงานจากเครื่องใช้ไฟฟ้าในช่วงต่างๆ ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ผลการศึกษาพบว่า เครื่องถ่ายเอกสารมีการใช้พลังงานในช่วง Standby Mode สูงสุด ตามด้วยเครื่องเครื่องพิมพ์ และเครื่องคอมพิวเตอร์ ผลการสำรวจยังทำให้ทราบถึงลักษณะพฤติกรรมการใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทต่างๆ ซึ่งพบว่าโดยส่วนใหญ่แล้วเครื่องใช้ไฟฟ้ามีการเปิดทิ้งไว้โดยไม่ได้ใช้งานโดยเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นๆ จะปรับเข้าสู่สภาวะ Standby Mode โดยอัตโนมัติ การศึกษาดังกล่าวทำให้ทราบว่าควรจะมีการกำหนดอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วง Standby Mode กับเครื่องถ่ายเอกสารก่อนผลิตภัณฑ์อื่นๆ โดยในขณะที่ยังไม่มีการกำหนดมาตรการควบคุมระดับประสิทธิภาพของเครื่องใช้ไฟฟ้าในช่วงของ Standby Mode การใช้ Standby Mode ให้เหมาะสมจะสามารถที่จะช่วยลดปริมาณการใช้พลังงานได้ ถึง 700 GWh ต่อปี อย่างไรก็ตาม การสำรวจดังกล่าวพบว่า ค่าอัตราการใช้พลังงานโดยเฉลี่ยของเครื่องใช้ไฟฟ้าในสำนักงานในช่วง Standby Mode มีค่าสูงเมื่อเปรียบเทียบจากผลการศึกษาของต่างประเทศ เช่น ในกรณีของเครื่องคอมพิวเตอร์ซึ่งมีค่าอัตราการใช้พลังงานโดยเฉลี่ยช่วง Standby Mode เท่ากับ 42 วัตต์ ในขณะที่ในประเทศออสเตรเลียได้มีการกำหนดให้ค่าดังกล่าวมีได้ไม่เกิน 12 วัตต์ เป็นต้น

1. สรุป

จากข้อมูลดังที่ได้กล่าวมาแล้วนั้น จะเห็นได้ว่าการควบคุมระดับการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าในช่วง Standby Mode จะมีส่วนสำคัญในการช่วยลดปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าของประเทศ อย่างไรก็ตามเนื่องจากเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มี Standby Mode นั้นมีอยู่หลายชนิด ดังนั้นเพื่อให้การกำหนดมาตรฐานมีความเหมาะสมกับสภาวะตลาดเครื่องใช้ไฟฟ้า และพฤติกรรมการใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้าของผู้บริโภคในประเทศไทย จึงมีความจำเป็นที่จะต้องทราบถึงปัญหาและพฤติกรรมการใช้ Standby Mode ของประเทศไทย จุดประสงค์หลักเพื่อสำรวจหาอัตราการใช้พลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทต่างๆในช่วง Standby Mode เพื่อที่จะจัดลำดับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานในช่วง Standby Mode ตั้งแต่มาไปหาน้อย อีกทั้งเพื่อประเมินศักยภาพการประหยัดพลังงานที่จะเกิดขึ้นเพื่อกำหนดแผนการการจัดทำมาตรฐานที่เหมาะสมต่อไปในอนาคต นอกจากนี้การส่งเสริมและรณรงค์การใช้ประโยชน์จากภาวะ Standby Mode ยังเป็นอีกส่วนหนึ่งที่มีความสำคัญเพื่อให้ประชาชนได้มีความรู้ความเข้าใจมากยิ่งขึ้น และการศึกษาพฤติกรรมในลักษณะดังกล่าวควรมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อขยายของเขตการศึกษาไปสู่เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนต่อไป

1. 6. เอกสารอ้างอิง

[1] Australian Local Government Buildings: Standby Energy Consumption, Australia National Appliance and Equipment Energy Efficiency Committee, Report No. 2005/22, 2005

[2] Appliance Standby Power Consumption: Store Survey 2004/2005 – Executive Summary, Australia National Appliance and Equipment Energy Efficiency Committee, Report No. 2005/15, 2005

[3] Mungwittitkul, W., and Mohanty, B., “Energy efficiency of office equipment in commercial buildings: The case of Thailand”, Energy, Vol. 22, No. 7, pp. 673-680, 1997

อ.ดร.สราวุธ เวชกิจ
ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

1. บทนำ

เครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ หรือ ชิลเลอร์ (Chiller) เป็นอุปกรณ์ที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในอาคารธุรกิจขนาดกลางและขนาดใหญ่ และในโรงงานอุตสาหกรรม ผลจากการสำรวจพบว่าจากปริมาณการใช้เครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ ที่มีอยู่ในประเทศไทยในปัจจุบันส่งผลให้เครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ เป็นอุปกรณ์ที่มีการใช้พลังงานสูงสุดในกลุ่มของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ในระบบปรับอากาศ ดังนั้น เพื่อประโยชน์ในการอนุรักษ์พลังงาน จึงจำเป็นต้องมีการกำหนดเกณฑ์ระดับประสิทธิภาพพลังงาน ของเครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ ชนิดต่างๆ ที่มีการจำหน่ายและใช้งานในประเทศไทย ดังเช่นในกฎกระทรวง พ.ศ. 2538 ข้อ 5 หมวด 3 หรือตามร่างมาตรฐานระบบปรับอาการและระบายอากาศ พ.ศ.2548 (วสท. 03003-48) โดยวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ ซึ่งได้กำหนดประสิทธิภาพขั้นต่ำของเครื่องทำน้ำเย็นชนิดต่างๆไว้ หรือในร่างกฏกระทรวงว่าด้วยการกำหนดเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง โดยกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) พ.ศ. 2548 ซึ่งได้กำหนดประสิทธิภาพขั้นสูงของ เครื่องทำน้ำเย็นชนิดต่าง ๆ [1]

อย่างไรก็ตาม ปัญหาหนึ่งของการกำหนดมาตรฐาน และการทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นในระบบปรับอากาศโดยทั่วไปในประเทศไทย คือระดับค่าประสิทธิภาพที่กำหนด รวมถึงการทดสอบ จะพิจารณาเฉพาะที่สภาวะการทำความเย็นเต็มพิกัด (Full Load) หากแต่เป็นที่รู้กันโดยทั่วไปว่า ในการใช้งานจริงของเครื่องทำความเย็นนั้น มีเพียงระยะเวลาไม่เกินร้อยละ 10 ของอายุการใช้งานของเครื่องฯ เท่านั้นที่จะทำงานที่ภาระเต็มพิกัด โดยในอีกร้อยละ 90 จะเป็นการทำงานที่ภาระทำความเย็นบางส่วน (Part Load) ในระดับตั้งแต่ ร้อยละ 20 ถึง ร้อยละ 90 ของภาระทำความเย็นเต็มพิกัด ดังนั้น [2] นอกเหนือจากการกำหนดเกณฑ์ระดับค่าประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นที่สภาวะการทำความเย็นเต็มพิกัดแล้ว เพื่อให้การกำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นสอดคล้องกับสภาวะการใช้งานจริงจึงควรมีการกำหนดค่าดังกล่าวที่สภาวะการทำความเย็นบางส่วน ควบคู่กันไป

1. การกำหนดสมรรถนะของ Chiller ในต่างประเทศ

ข้อมูลจากต่างประเทศเกี่ยวกับมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นนั้น มาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติ และใช้ในการอ้างอิงในหลายประเทศ เป็นมาตรฐานที่กำหนดโดยสถาบัน The Air Conditioning and Refrigeration Institute หรือ ARI ซึ่งเป็นสถาบันกลางที่กำหนดมาตรฐานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ในระบบทำความเย็น โดย ARI ได้ใช้ตัวเลขแสดงค่าประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นที่เรียกว่า ค่าภาระทำความเย็นบางส่วน หรือ Part Load Value – PLV มาใช้ประกอบในการกำหนดค่าประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็น เพื่อกำหนดมาตรฐานของเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง (ARI 550/590-98) โดยในหลักการหาค่า PLV นั้นทำได้โดยใช้ค่า COP ของเครื่องทำน้ำเย็นที่ทดสอบในขณะที่ภาระการทำความเย็นมีค่าเท่ากับ ร้อยละ 25 (COP₂₅) ร้อยละ 50 (COP₅₀) ร้อยละ 75 (COP₇₅) ของภาระการทำความเย็นเต็มพิกัด และที่ภาระการทำความเย็นเต็มพิกัด (COP₁₀₀) และหาค่าเฉลี่ยจากค่า COP ทั้งสี่ค่าโดยการใช้วิธีการเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก (Weight Average) โดยใช้สูตรในการคำนวณดังนี้

(1)สาระสำคัญของสูตรการคำนวณค่า PLV ดังกล่าวคือตัวเลขทศนิยมสองตำแหน่งสี่ค่าที่ปรากฏในสมการซึ่งได้มาจากการสำรวจและเก็บสถิติการใช้งานของเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศสหรัฐอเมริกา กล่าวคือจากการเก็บข้อมูลเป็นระยะเวลามากกว่า 5 ปีด้วยโครงการวิจัยสนับสนุนโดย ARI พบว่าโดยเฉลี่ยแล้วในช่วงระยะเวลาการใช้งานหนึ่งๆ เครื่องทำน้ำเย็นในประเทศสหรัฐอเมริกา จะทำงานที่สภาวะที่มีภาระการทำความเย็นเต็มพิกัดเพียงร้อยละ 1 ของระยะเวลาทำงาน โดยร้อยละ 42 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 75 ของภาระเต็มพิกัด ร้อยละ 45 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 50 ของภาระเต็มพิกัด และร้อยละ 12 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 25 ของภาระเต็มพิกัด นอกเหนือจากตัวเลขที่ใช้ในการให้น้ำหนักในการหาค่าเฉลี่ยดังกล่าวแล้ว ในการหาค่า COP ที่ภาระการทำความเย็นระดับต่างๆ นั้นสภาวะแวดล้อมที่ใช้ในการทดสอบก็จะแตกต่างกัน โดยสภาวะการทดสอบดังกล่าวก็ได้จากการสำรวจและเก็บข้อมูลการใช้งานเครื่องทำน้ำเย็นเช่นเดียวกัน

ในประเทศอื่นๆ ถึงแม้ว่าจะประยุกต์ใช้มาตรฐาน ARI ในการกำหนดมาตรฐานของเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง หากแต่ในกรณีของการคำนวณเพื่อหาค่า PLV และการทดสอบเพื่อหาค่า COP เพื่อนำมาแทนค่าในสูตรดังกล่าวก็จะแตกต่างกันออกไป เช่นในกรณีของกลุ่มประเทศยุโรบ ซึ่งได้ศึกษาและพบว่า โดยเฉลี่ยแล้วในช่วงระยะเวลาการใช้งานหนึ่งๆ เครื่องทำน้ำเย็นจะทำงานที่สภาวะที่มีภาระการทำความเย็นเต็มพิกัดเพียงร้อยละ 2 ของระยะเวลาทำงาน โดยร้อยละ 10 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 75 ของภาระเต็มพิกัด ร้อยละ 33 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 50 ของภาระเต็มพิกัด และร้อยละ 55 ของระยะเวลาทำงานจะทำงานที่สภาวะการทำความเย็นร้อยละ 25 ของภาระเต็มพิกัด ผลให้สูตรในการคำนวณหาค่า PLV เป็นไปตามสมการที่ 2 ดังนี้

(2)จากข้อมูลดังกล่าวจะเห็นได้ว่า ในการที่จะกำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สภาวะการทำความเย็นบางส่วนของแต่ละประเทศนั้น จำเป็นที่จะต้องมีข้อมูลการใช้งานของเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศนั้นๆ ที่มากพอ ซึ่งจะทำให้สามารถกำหนดรูปแบบการใช้งานโดยเฉลี่ยของเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศนั้นๆ ได้อย่างถูกต้องและใกล้เคียงกับสภาวะการใช้งานจริงมากที่สุด

1. การจัดทำมาตรฐานกำหนดสมรรถนะของ Chiller ในประเทศไทย

ดังที่ได้กล่าวแล้วในเบื้องต้น สำหรับประเทศไทยนั้น ได้มีการกำหนดเกณฑ์ระดับประสิทธิภาพพลังงาน ของเครื่องทำน้ำเย็นที่ใช้ในการปรับอากาศ ชนิดต่างๆ ที่มีการจำหน่ายและใช้งานในประเทศไทย ดังเช่นในกฎกระทรวง พ.ศ. 2538 ข้อ 5 หมวด 3 หรือตามร่างมาตรฐานระบบปรับอาการและระบายอากาศ พ.ศ.2548 (วสท. 03003-48) โดยวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ ซึ่งได้กำหนดประสิทธิภาพขั้นต่ำของเครื่องทำน้ำเย็นชนิดต่างๆไว้ ในขณะที่กฏกระทรวงดังกล่าวนั้นได้ถูกใช้ในการอ้างอิง และเป็นข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับการเลือกใช้เครื่องทำน้ำเย็นสำหรับอาคารหรือสำนักงานโดยทั่วไป แต่เนื่องจากกฏกระทรวงฉบับนี้มีอายุค่อนข้างมาก เกณฑ์ระดับประสิทธิภาพขั้นต่ำของเครื่องทำน้ำเย็นที่กำหนดไว้ในบางกรณี อาจจะไม่สอดคล้องกับเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไป สำหรับร่างมาตรฐานระบบปรับอาการและระบายอากาศของ วสท.นั้น อาจจะถือได้ว่าเป็นความพยายามที่จะเสนอแนะการปรับปรุงข้อกำหนดที่ระบุไว้ในของกฏกระทรวง ซึ่งถึงแม้ว่าร่างมาตรฐานนี้จะไม่มีการประกาศใช้หรือบังคับใช้แต่อย่างใด เกณฑ์ระดับประสิทธิภาพที่ระบุไว้สามารถที่จะนำมาใช้เป็นแนวทางในการเลือกใช้เครื่องทำน้ำเย็นในปัจจุบันได้เช่นกัน

ทั้งกรณีของกฏกระทรวง พ.ศ. 2538 และร่างมาตรฐานระบบปรับอาการและระบายอากาศของ วสท.นั้น มุ่งเน้นที่การกำหนดค่าประสิทธิภาพพลังงานขั้นต่ำของเครื่องทำน้ำเย็น ดังนั้นเพื่อเป็นการสนับสนุนและส่งเสริมการใช้เครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง พพ.ได้มีโครงการจัดทำร่างกฏกระทรวงว่าด้วยการกำหนดเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง เมื่อปี พ.ศ. 2548 ซึ่งเนื้อหาในโครงการดังกล่าวมุ่งประเด็นในการกำหนดค่าประสิทธิภาพพลังงานขั้นสูงของเครื่องทำน้ำเย็นชนิดต่าง ๆ ในการดำเนินโครงการดังกล่าวซึ่งได้มีการประชุมวิชาการ และสัมมนาร่วมกับผู้ประกอบการและหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ซึ่งผลจากการประชุมพบว่ามีข้อเสนอแนะที่จะให้ทาง พพ.พิจารณากำหนดค่า PLV เพิ่มเติมลงไปในร่างกฏกระทรวงที่ได้จัดทำขึ้น [1] อย่างไรก็ตามเนื่องจากระยะเวลาที่จำกัดและปัญหาของข้อมูลที่ไม่เพียงพอที่จะใช้ในการกำหนดค่า PLV ตามที่ได้กล่าวมาแล้ว จึงทำให้ไม่สามารถที่จะพิจารณากำหนดค่า PLV เพิ่มเติมลงในร่างกฏกระทรวงที่จัดทำขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม ข้อเสนอแนะดังกล่าวได้ถูกนำไปทบทวนและนำเสนอในรูปแบบของข้อเสนอแนะเกี่ยวกับโครงการเพื่อการวิจัย และพัฒนาในรายงานฉบับสมบูรณ์ของโครงการดังกล่าว นอกเหนือจากนี้ ยังมีข้อแนะนำจากผู้ประกอบการในลักษณะเดียวกัน จากการดำเนินโครงการศึกษาและจัดทำแผนส่งเสริมการผลิตและจำหน่ายเครื่องจักร อุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงและวัสดุเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน พ.ศ.2549 [4] ซึ่งดำเนินงานโดย พพ. เช่นเดียวกัน

นอกเหนือจากการดำเนินงานของ พพ. แล้ว ยังมีผลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการกำหนด หรือการใช้ค่า PLV ในการระบุค่าประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นอยู่บ้าง โดยผู้เชี่ยวชาญ หรือคณาจารย์จากสถาบันการศึกษาหรือองค์กรที่เกี่ยวข้อง เช่นผลการศึกษาของ ชลทิศ เอี่ยมวรวุฒิกุล [5] ได้ทดลองเก็บข้อมูลของเครื่องทำน้ำเย็น 1 เครื่องที่มีขนาดความสามารถในการทำความเย็น 1000 ตันความเย็น เป็นระยะเวลา 1 ปี (8760 ชั่วโมง) ซึ่งผลจากการศึกษาพบว่าค่า PLV เป็นค่าที่ใช้อธิบายประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นได้ดีกว่าค่า COP หรือค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะของเครื่องทำน้ำเย็นที่ภาระทำความเย็นเต็มพิกัด ทั้งนี้เนื่องจากการคำนวณหาค่า PLV ได้มีการพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงของภาระการทำความเย็นของอาคารดังที่ได้กล่าวมาแล้ว จึงทำให้สามารถเข้าใจพฤติกรรมการทำงาน และลดความคลาดเคลื่อนในการประเมินการใช้พลังงานของเครื่องทำน้ำเย็น อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อมูลที่ได้มาจากเครื่องทำน้ำเย็นเพียงหนึ่งเครื่องจึงทำให้ไม่สามารถที่จะสรุปผลวิธีการคำนวณและการทดสอบเพื่อหาค่า PLV สำหรับประเทศไทยได้

1. แนวทางการวิจัยเพื่อกำหนดสมรรถนะของ Chiller ที่ภาระทำความเย็นบางส่วน

ถึงแม้ว่าจากการศึกษาในหลายๆส่วนจะแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นของค่า PLV อย่างไรก็ตามการศึกษาหรือวิจัยที่ผ่านมามีข้อจำกัดของระยะเวลาที่จำกัด และจำนวนข้อมูลที่ไม่มากพอ จึงส่งผลทำให้ยังไม่สามารถที่จะนำผลการศึกษาที่ผ่านมามาใช้ในการกำหนด หรือวิธีการทดสอบที่จะใช้เป็นมาตรฐานอ้างอิงได้ การส่งเสริมการทำวิจัยในเรื่องของวิธีการคำนวณค่า PLV ที่เหมาะสมสำหรับประเทศไทยนี้นั้น เนื่องจากลักษณะภาระทำความเย็นมักจะมีการเปลี่ยนแปลงแตกต่างกันไปในแต่ละช่วงเวลาของปีหรือแม้กระทั่งในช่วงเวลาเดียวกันของแต่ละปี ดังนั้นเพื่อให้การศึกษามีความถูกต้อง และมีปริมาณข้อมูลมากพอที่จะใช้ในการวิเคราะห์ จึงอาจจำเป็นที่จะต้องแบ่งการวิจัยจะดังกล่าวเป็น 3 ระยะ ในระยะเวลา 3 ปี โดยในระยะที่ 1 จะมุ่งเน้นถึงการเก็บข้อมูลการใช้งานจริงของเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศไทย เพื่อใช้ในการกำหนดแนวทางการคำนวณค่า PLV ในเบื้องต้น และเพื่อเป็นการยืนยันผลการศึกษารวมถึงพิจารณาความน่าเชื่อถือของผลการศึกษาในระยะที่ 1 การเก็บข้อมูลในระยะที่ 1 จะมีการเก็บอย่างต่อเนื่องไปถึงโครงการในระยะที่ 2 เพื่อปรับปรุงวิธีการคำนวณและการทดสอบที่กำหนดในโครงการระยะที่ 1 มีความถูกต้องเป็นที่ยอมรับ สำหรับโครงการในระยะที่ 3 สาระสำคัญจะมุ่งเน้นถึงการทดสอบ และการกำหนดมาตรฐานเกณฑ์ค่า PLV สำหรับเครื่องทำน้ำเย็นในประเทศไทย ซึ่งผลดังกล่าวจะสามารถนำไปเพิ่มเติมในการกำหนดกฏกระทรวงว่าด้วยการกำหนดเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูงในระบบปรับอากาศในอนาคตต่อไป

1. สรุป

สำหรับประเทศไทยเองนั้นยังไม่มีการศึกษาวิธีการทดสอบ และการคำนวณเพื่อหาค่าประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นที่ภาระทำความเย็นบางส่วนแต่อย่างใด หากแต่ในอนาคตนั้นค่า PLV จะเป็นสิ่งจำเป็นในการกำหนดประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็น เนื่องจากเป็นค่าที่สะท้อนให้เห็นถึงระดับประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นที่สภาวะใกล้เคียงกับการใช้งานจริงมากกว่าค่าประสิทธิภาพที่ภาระทำความเย็นเต็มพิกัด นอกจากนี้ในปัจจุบันพบว่าสภาวะตลาดการใช้เครื่องทำน้ำเย็นมีแนวโน้มที่เปลี่ยนแปลงไป โดยระบบเครื่องทำน้ำเย็นที่นิยมในปัจจุบันจะเป็นระบบที่เรียกว่า Multiple Units โดยจะประกอบไปด้วยเครื่องทำน้ำเย็นขนาดเล็กหลายเครื่องทำงานไม่พร้อมกันขึ้นอยู่กับสภาวะของภาระการทำความเย็น ผลงานวิจัยของ ARI พบว่าการกำหนดค่าประสิทธิภาพพลังงาน และการทดสอบโดยใช้ค่า COP นั้นจะไม่สามารถใช้กับเครื่องทำน้ำเย็นประเภทนี้ได้ แต่จะสามารถใช้การคำนวณและการทดสอบ และค่า PLV ได้โดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงเนื้อหารายละเอียดของมาตรฐานแต่อย่างใด [3] ซึ่งดังกล่าวนี้จะเห็นได้ว่าการศึกษาเพื่อหาแนวทางในการกำหนดค่า PLV สำหรับประเทศไทยจะมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่งต่อการกำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องทำน้ำเย็นในอนาคต

1. เอกสารอ้างอิง

[1] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน, รายงานฉบับสุดท้าย โครงการจัดทำร่างกฏกระทรวงว่าด้วยการกำหนดเครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง, พ.ศ. 2548

[2] วิรัญ เชิงชวโน, “ประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็นในช่วงการทำงาน Part Load เป็นสิ่งที่ควรพิจารณามากกว่าค่า Full Load IKW/Ton”, บริษัทแคเรียร์ (ประเทศไทย) จำกัด, พ.ศ. 2549

[3] York International Corporation, “New NPLV Rating Works Weather Your Plant Has a Single or Multiple Chillers”, HVAC&R Engineering Update, 1999

[4] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน, รายงานฉบับสุดท้าย โครงการศึกษาจัดทำแผนการส่งเสริมเครื่องจักรอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงและวัสดุเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน, พ.ศ. 2549

[5] ชลทิศ เอี่ยมวรวุฒิกุล, การใช้ปริมาณพลังงานเฉลี่ยรวมจากการทำความเย็นที่แปรเปลี่ยนสำหรับการพิจารณาเลือกใช้เครื่องทำน้ำเย็นที่เหมาะสมในระบบปรับอากาศ, ENETT49-094-2, การประชุมวิชาการเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 2, พ.ศ. 2549