การทำความเย็นและการทำความร้อนโดยกำจัดคาร์บอนได้ด้วยเทคโนโลยีการดูดซับ
โดยอัลบิน แฟน ผู้จัดการผลิตภัณฑ์ประจำภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกของจอห์นสัน คอนโทรลส์

เราทุกคนมีส่วนในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงทางสภาพภูมิอากาศ และเราสามารถต่อสู้ร่วมกันได้โดยมุ่งทำให้เกิดความเป็นกลางทางคาร์บอนมากขึ้น จีนได้ประกาศที่จะมุ่งมั่นในการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปสู่จุดสูงสุดก่อนปี 2030 และทำให้เป็นคาร์บอนเป็นกลางก่อนปี 2060 เพื่อจัดการปัญหาการเปลี่ยนแปลงทางสภาพภูมิอากาศ สิงคโปร์เปิดตัวแผนอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมสิงคโปร์ 2030 เมื่อวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 2021 แผนนี้ส่งเสริมความมุ่งมั่นของสิงคโปร์ที่มีต่อวาระการพัฒนาที่ยั่งยืน 2030 และข้อตกลงปารีสของสหประชาชาติ และกำหนดจุดยืนเพื่อให้เราบรรลุปณิธานการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ในระยะยาวให้ได้โดยเร็วที่สุด ภาคความร้อน (การทำความเย็นและการทำความร้อน) เป็นส่วนสำคัญในการใช้พลังงานทั้งหมดในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก การกำจัดคาร์บอนออกจากภาคความร้อนเป็นเรื่องที่จำเป็นต่อการบรรลุเป้าหมายในการทำให้คาร์บอนเป็นกลาง

เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึม/ปั๊มความร้อนใช้น้ำเป็นสารทำความเย็น ทำให้ไม่มีการทำลายโอโซนและเกิดภาวะโลกร้อน นอกจากนี้ หน่วยดูดซึมทำงานภายใต้สุญญากาศโดยมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวไม่กี่ชิ้น จึงเงียบและมีเสียงรบกวนต่ำ เทคโนโลยีการดูดซึมส่งเสริมการรักษาธรรมชาติ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และเสริมสร้างความยั่งยืนได้อย่างแท้จริง

เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึม/ปั๊มความร้อนจะถ่ายเทพลังงานจากแหล่งความร้อนที่ปล่อยทิ้งเพื่อทำความเย็นและความร้อนโดยกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกไป เพื่อผลิตพลังงานแบบรวมศูนย์สำหรับใช้ในเชิงพาณิชย์ อุตสาหกรรม และแม้แต่ใช้ในการเดินเรือ เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึม/ปั๊มความร้อนมีมาตั้งแต่ปี 1960 โดยประสบความสำเร็จในการติดตั้งนับร้อยนับพันครั้งสำหรับการดำเนินการทั่วโลก

หลักการใช้วิธีดูดซึมสองประการในภาคพลังงานในเมืองมีดังนี้

1) โครงการ CHP:

ดูเพิ่มเติมที่ www.epa.gov/chp/discover-chp

CHP (Combined Heat and Power Supply) เป็นเทคโนโลยีเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน ซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าและจับความร้อนที่อาจสูญเสียไปเพื่อนำมาใช้เป็นพลังงานความร้อนที่เป็นประโยชน์ เช่น ไอน้ำหรือน้ำร้อน ซึ่งสามารถใช้สำหรับการทำความร้อนให้กับพื้นที่ การทำความเย็น รวมทั้งการทำนำร้อนภายในและกระบวนการทางอุตสาหกรรมต่างๆ ระบบ CHP สองประเภทหลักมีดังนี้

กังหันเผาไหม้หรือเครื่องยนต์ลูกสูบพร้อมหน่วยดูดซึมเพื่อนำความร้อนกลับมาใช้ (ขนาดเล็ก-กลาง)

ระบบ CHP ในกังหันเผาไหม้หรือเครื่องยนต์ลูกสูบจะเผาผลาญเชื้อเพลิง (ก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน หรือก๊าซชีวภาพ) เพื่อทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไฟฟ้า และใช้อุปกรณ์นำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ในการดักจับความร้อนจากกังหันหรือเครื่องยนต์ ความร้อนนี้จะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนที่มีประโยชน์ ซึ่งมักจะอยู่ในรูปของก๊าซไอเสีย ไอน้ำ หรือน้ำร้อนเพื่อขับเคลื่อนเครื่องทำความเย็น/ปั๊มความร้อน

• เครื่องกำเนิดไอน้ำ พร้อมด้วยกังหันไอน้ำและหน่วยดูดซึมเพื่อนำความร้อนกลับมาใช้ (ขนาดใหญ่)

เนื่องจากมีกังหันไอน้ำ กระบวนการดังกล่าวจึงเริ่มต้นด้วยการผลิตไอน้ำในเครื่องกำเนิดไอน้ำ จากนั้น ไอน้ำจะถูกนำมาใช้ในการหมุนกังหันเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้ผลิตกระแสไฟฟ้า ไอน้ำที่ออกมาจากกังหันนั้นสามารถนำไปใช้ผลิตพลังงานความร้อนที่เป็นประโยชน์ได้ ระบบเหล่านี้สามารถใช้เชื้อเพลิงได้หลากหลาย เช่น ก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน ชีวมวล และถ่านหิน

นอกเหนือจากการใช้ CHP อย่างกว้างขวางแล้ว สนามบิน สถานีรถไฟ โรงพยาบาล ศูนย์การค้าใจกลางเมือง มหาวิทยาลัย สวนอุตสาหกรรม ฯลฯ ใช้เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึม/ปั๊มความร้อนเพื่อใช้ประโยชน์จากความร้อนเกรดต่ำอย่างเต็มที่หลังการผลิตไฟฟ้า คุณอาจจะแปลกใจที่ทราบว่า สนามบินต่อไปนี้ในเอเชียใช้เทคโนโลยีเครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึมเป็นส่วนใหญ่หรือบางส่วนในการทำความเย็น: ทั้งสนามบินนาริตะและฮาเนดะที่โตเกียว สนามบินคันไซที่โอซาก้า สนามบินกัวลาลัมเปอร์ สนามบินสุวรรณภูมิที่กรุงเทพ สนามบินปักกิ่ง และสนามบินผู่ตงที่เซี่ยงไฮ้

2) โครงการพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ / ชีวมวล / ก๊าซชีวภาพ / พลังงานความร้อนใต้พิภพ / เซลล์เชื้อเพลิง ฯลฯ

เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ เครื่องกำเนิดไอน้ำชีวมวลที่ผสานการทำงานกับเครื่องทำน้ำร้อนแบบดูดซึมสำหรับไอน้ำ/น้ำร้อน เครื่องทำน้ำเย็นแบบใช้ก๊าซชีวภาพโดยตรงหรือโครงการ CHP ของก๊าซชีวภาพ เครื่องทำน้ำร้อนจากพลังงานความร้อนใต้พิภพ/ปั๊มความร้อน และการใช้ระบบ CHP ของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่เป็นนวัตกรรมใหม่ล่าสุด

จอห์นสัน คอนโทรลส์และแบรนด์ YORK® ถือเป็นผู้นำด้านความก้าวหน้าและการพัฒนาเทคโนโลยีการดูดซึมที่ให้บริการในตลาดโลกมาตั้งแต่ปี 1960

เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึม/ปั๊มความร้อนจาก YORK® ซึ่งได้รับสิทธิบัตรมากกว่า 80 รายการที่แสดงถึงการยอมรับในนวัตกรรมทางวิศวกรรม มีประวัติที่หยั่งรากลึกยิ่งขึ้นเมื่อผสมผสานความน่าเชื่อถือที่ผ่านการพิสูจน์มาแล้วหลายทศวรรษเข้ากับความยืดหยุ่นในการออกแบบแหล่งความร้อนในการขับเคลื่อนพลังงานหลายแหล่ง แหล่งที่มาเหล่านี้มีโซลูชันที่เชื่อถือได้อย่างแท้จริง พร้อมมีประสิทธิภาพสูงและฟื้นฟูการทำงานได้อย่างรวดเร็วเพื่อการใช้งานที่ยืดหยุ่นมากขึ้น โดยมีคุณสมบัติเฉพาะ เช่น เครื่องระเหย/เครื่องดูดซึมแบบสองขั้นตอนที่จดสิทธิบัตร และวงจรโซลูชันแบบขนานสำหรับการออกแบบให้ทำงานแบบสองชั้น

การออกแบบเครื่องระเหย/เครื่องดูดซึมแบบสองขั้นตอนนี้มีความแตกต่างของความดันไอที่มีประสิทธิผลทั้งในส่วนบนและส่วนล่าง เมื่อเปรียบเทียบกับวงจรทั่วไป ทั้งยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึมในขั้นตอนเดียวโดยปรับปรุงการป้องกันการตกผลึก ควบคู่ไปกับการเปิดใช้งานการใช้น้ำร้อนคุณภาพต่ำหรือไอน้ำความดันต่ำเป็นแหล่งความร้อนในการขับเคลื่อนการทำงาน ประโยชน์เหล่านี้มีอยู่ในเครื่องทำความเย็นระบบการดูดซึมแบบสองชั้นที่ใช้ประโยชน์จากวัฏจักรการไหลแบบขนานร่วมกับโครงสร้าง E/A แบบสองขั้นตอน โดยมีความเข้มข้นของสารละลายลิเธียมโบรไมด์ต่ำเป็นประวัติการณ์ในระหว่างการทำงาน ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงในการตกผลึกและให้ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพ (ดูรูปที่ 1 และ 2)

การผสมผสานระหว่างเทคโนโลยี E/A แบบสองขั้นตอนพร้อมวัฏจักรการไหลแบบคู่ขนานสองชั้นนั้น สามารถทำได้โดยการก่อสร้างที่เรียบง่าย และผลลัพธ์สุดท้ายคือความยืดหยุ่นในการใช้งานที่เพิ่มมากขึ้น รวมถึงความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้เกิดความน่าสนใจยิ่งขึ้นในการนำการออกแบบเครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึม/ปั๊มความร้อนขั้นสูงไปใช้งานได้มากขึ้นกว่าเดิม

นอกจากนี้ จอห์นสัน คอนโทรลส์ยังเพิ่มความยืดหยุ่นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตัวอย่างบางส่วนมีดังนี้

1) อุณหภูมิต่ำของน้ำเย็นขาออก

เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึม YORK® YHAU-C-LL ที่เป็นนวัตกรรมใหม่นั้น ช่วยทำความเย็น -5°C ได้โดยไม่ต้องใช้แอมโมเนีย แต่ใช้เครื่องระเหยแบบสองขั้นตอนขั้นสูงและวงจรการดูดซึม ด้วยเหตุนี้ เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึม YHAU-C-LL จึงมีโซลูชันที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและประหยัดพลังงาน ซึ่งจำเป็นต่อการทำความเย็นต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง เช่น การแปรรูปอาหารและการเก็บรักษา

2) การประยุกต์ใช้การดูดซึมในงานเดินเรือ

การใช้เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึมบนเรือโดยสารแสดงให้เห็นมากขึ้นถึงวิวัฒนาการของเทคโนโลยี YORK® เครื่องทำน้ำเย็นแบบดูดซึมสามารถเอาชนะการม้วน การโต้คลื่น และการเอียงของเรือได้สำเร็จ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นในการใช้งานอย่างแท้จริง

บทความนี้ตีพิมพ์ครั้งแรกในนิตยสาร APUEA ฉบับวันที่ 11 กันยายน 2021 (www.apuea.org)