การเลือกทิศทางท่อและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อสำหรับชุดทำความเย็นแบบขนาน

1. บทนำเกี่ยวกับหน่วยทำความเย็นแบบขนาน

ชุดทำความเย็นแบบขนาน หมายถึง ชุดทำความเย็นที่รวมคอมเพรสเซอร์มากกว่าสองตัวไว้ในแร็คเดียวกัน และจ่ายพลังงานให้กับคอยล์เย็นหลายตัว คอมเพรสเซอร์เหล่านี้มีแรงดันการระเหยและแรงดันการควบแน่นร่วมกัน และชุดทำความเย็นแบบขนานสามารถปรับพลังงานได้โดยอัตโนมัติตามภาระของระบบ ช่วยให้คอมเพรสเซอร์สึกหรออย่างสม่ำเสมอ ชุดทำความเย็นใช้พื้นที่น้อย และง่ายต่อการควบคุมจากส่วนกลางและการควบคุมระยะไกล

ชุดอุปกรณ์เดียวกันอาจประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์ชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกันก็ได้ อาจประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์ชนิดเดียวกัน (เช่น เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ) หรืออาจประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์ต่างชนิดกัน (เช่น เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ + เครื่องอัดอากาศแบบสกรู) อาจรองรับอุณหภูมิการระเหยเดียวหรือหลายอุณหภูมิ อาจเป็นระบบแบบขั้นตอนเดียวหรือสองขั้นตอน อาจเป็นระบบแบบวงจรเดียวหรือแบบหลายวงจร เป็นต้น คอมเพรสเซอร์ที่ใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่เป็นระบบแบบขนานวงจรเดียวชนิดเดียวกัน

ชุดคอมเพรสเซอร์แบบขนานเหมาะสมกับภาระการทำความเย็นแบบไดนามิกของระบบทำความเย็นได้ดีกว่า โดยการปรับการเริ่มต้นและหยุดการทำงานของคอมเพรสเซอร์ในระบบโดยรวม จะช่วยหลีกเลี่ยงสถานการณ์ "ม้าตัวใหญ่กับเกวียนคันเล็ก" ได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อความต้องการกำลังการทำความเย็นต่ำในฤดูหนาว คอมเพรสเซอร์จะทำงานน้อยลง และในฤดูร้อนเมื่อความต้องการกำลังการทำความเย็นสูง คอมเพรสเซอร์จะทำงานมากขึ้น การรักษาระดับความดันดูดของชุดคอมเพรสเซอร์ให้คงที่ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบได้อย่างมาก มีการทดลองเปรียบเทียบระหว่างชุดคอมเพรสเซอร์เดี่ยวและชุดคอมเพรสเซอร์แบบขนานในระบบเดียวกัน และพบว่าระบบแบบขนานสามารถประหยัดพลังงานได้ถึง 18%

ระบบควบคุมทั้งหมดสำหรับคอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ และอีวาพอเรเตอร์ สามารถรวมไว้ในกล่องควบคุมไฟฟ้าของระบบได้ และสามารถใช้ตัวควบคุมคอมพิวเตอร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบให้สูงสุด โดยพื้นฐานแล้ว สามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติและควบคุมจากระยะไกลได้อย่างสมบูรณ์

2. การเลือกทิศทางท่อและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ
ทิศทางของท่อ: ในระบบทำความเย็นด้วยสารทำความเย็นฟรีออน น้ำมันหล่อลื่นคอมเพรสเซอร์จะไหลเวียนในระบบพร้อมกับสารทำความเย็น ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำมันจะไหลกลับเข้าสู่ระบบได้อย่างราบรื่น ท่อส่งอากาศกลับ (ท่อแรงดันต่ำ) จะต้องมีความลาดเอียงในระดับหนึ่งไปยังคอมเพรสเซอร์ โดยปกติจะมีความลาดเอียงประมาณ 0.5%

การเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ: หากเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อทองแดงเล็กเกินไป การสูญเสียแรงดันของสารทำความเย็นในท่อส่งของเหลว (ท่อแรงดันสูง) และท่อส่งก๊าซกลับ (ท่อแรงดันต่ำ) จะมีขนาดใหญ่เกินไป หากค่ามีขนาดใหญ่เกินไป แม้ว่าจะสามารถลดการสูญเสียความต้านทานในท่อได้ แต่จะทำให้ต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นเพิ่มขึ้น และในขณะเดียวกันก็จะทำให้ความเร็วในการไหลกลับของน้ำมันในท่อส่งอากาศกลับไม่เพียงพอ

หลักการเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่แนะนำ: ความเร็วการไหลของสารทำความเย็นในท่อส่งของเหลวอยู่ที่ 0.5-1.0 เมตร/วินาที ไม่เกิน 1.5 เมตร/วินาที; ในท่อส่งอากาศกลับ ความเร็วการไหลของสารทำความเย็นในท่อแนวนอนอยู่ที่ 7-10 เมตร/วินาที และความเร็วการไหลของสารทำความเย็นในท่อแนวตั้งอยู่ที่ 15-18 เมตร/วินาที

การออกแบบแบบแยกสาขา: ในระบบทำความเย็นแบบขนานจะมีท่อจ่ายของเหลวและท่อส่งอากาศกลับอยู่ และจะมีท่อจ่ายของเหลวแยกสาขาหลายท่ออยู่บนท่อจ่ายของเหลว และจะมีท่อส่งอากาศกลับหนึ่งท่อที่สอดคล้องกับแต่ละท่อจ่ายของเหลวรวมอยู่ที่ท่อส่งอากาศกลับ ระบบท่อส่งของระบบทำความเย็นแบบขนานเช่นนี้เรียกว่าแบบแยกสาขา แต่ละคู่ของสาขา คือ ท่อจ่ายของเหลวและท่อส่งอากาศกลับที่สอดคล้องกัน สามารถมีคอยล์เย็นหนึ่งตัว (สาขาที่ 1) หรือกลุ่มของคอยล์เย็น (สาขาที่ n) ได้ เมื่อเป็นกลุ่มของคอยล์เย็น โดยปกติแล้วกลุ่มของคอยล์เย็นจะเริ่มทำงานและหยุดทำงานพร้อมกัน

เครื่องระเหยอยู่สูงกว่าคอมเพรสเซอร์:
หากคอยล์เย็นอยู่สูงกว่าคอมเพรสเซอร์ ตราบใดที่ท่อส่งกลับมีความลาดเอียงในระดับหนึ่งและเลือกใช้ขนาดท่อที่เหมาะสม ระบบก็สามารถรับประกันการไหลเวียนของน้ำมันที่ราบรื่นได้ อย่างไรก็ตาม หากความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างคอยล์เย็นและคอมเพรสเซอร์มากเกินไป สารทำความเย็นเหลวในท่อส่งจะเกิดไอน้ำขึ้นก่อนที่จะถึงกลไกการลดความดัน (supercooling mechanism)

ตัวระเหยอยู่ต่ำกว่าคอมเพรสเซอร์:
หากคอยล์เย็นอยู่ต่ำกว่าคอมเพรสเซอร์ สารทำความเย็นในท่อส่งจะไม่เกิดไอน้ำเนื่องจากความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างคอยล์เย็นและคอมเพรสเซอร์ แต่ในการออกแบบท่อระบบทำความเย็น ต้องพิจารณาถึงปัญหาเรื่องน้ำมันในระบบอย่างครบถ้วน ในกรณีนี้ ควรออกแบบและติดตั้งข้อต่อโค้งสำหรับน้ำมันในส่วนขาขึ้นของแต่ละท่อส่งอากาศกลับ

เครื่องระเหยอยู่สูงกว่าคอมเพรสเซอร์:
หากคอยล์เย็นอยู่สูงกว่าคอมเพรสเซอร์ ตราบใดที่ท่อส่งกลับมีความลาดเอียงในระดับหนึ่งและเลือกใช้ขนาดท่อที่เหมาะสม ระบบก็สามารถรับประกันการไหลเวียนของน้ำมันที่ราบรื่นได้ อย่างไรก็ตาม หากความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างคอยล์เย็นและคอมเพรสเซอร์มากเกินไป สารทำความเย็นเหลวในท่อส่งจะเกิดไอน้ำขึ้นก่อนที่จะถึงกลไกการลดความดัน (supercooling mechanism)

ตัวระเหยอยู่ต่ำกว่าคอมเพรสเซอร์:
หากคอยล์เย็นอยู่ต่ำกว่าคอมเพรสเซอร์ สารทำความเย็นในท่อส่งจะไม่เกิดไอน้ำเนื่องจากความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างคอยล์เย็นและคอมเพรสเซอร์ แต่ในการออกแบบท่อระบบทำความเย็น ต้องพิจารณาถึงปัญหาเรื่องน้ำมันในระบบอย่างครบถ้วน ในกรณีนี้ ควรออกแบบและติดตั้งข้อต่อโค้งสำหรับน้ำมันในส่วนขาขึ้นของแต่ละท่อส่งอากาศกลับ