เครื่องทำความเย็นแบบระเหยคืออะไร? วิธีการทำงาน ต้นทุน และการเปรียบเทียบ

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยคืออะไร?

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยเป็นอุปกรณ์ที่ลดอุณหภูมิของอากาศโดยการส่งอากาศอุ่นจากภายนอกไปบนแผ่นที่มีน้ำอิ่มตัว ทำให้น้ำระเหยและดูดซับความร้อนจากกระแสลม ผลลัพธ์ที่ได้คือกระแสอากาศเย็นและความชื้นที่ส่งเข้าสู่อวกาศ ต่างจากเครื่องปรับอากาศที่ใช้สารทำความเย็น เครื่องทำความเย็นแบบระเหยไม่จำเป็นต้องมีคอมเพรสเซอร์ ไม่มีคอยล์คอนเดนเซอร์ และไม่มีสารทำความเย็นที่เป็นสารเคมี ผลการทำความเย็นทั้งหมดเกิดจากฟิสิกส์ธรรมชาติของการระเหยของน้ำ

"Swamp cooler" เป็นเพียงชื่อเรียกของอุปกรณ์เดียวกัน คำทั้งสองนี้สามารถใช้แทนกันได้อย่างสมบูรณ์ ชื่อเล่นนี้เชื่อกันว่ามีต้นกำเนิดมาจากภาคตะวันตกเฉียงใต้ของอเมริกา ซึ่งมีการนำเครื่องทำความเย็นแบบระเหยมาใช้อย่างแพร่หลาย และอาจหมายถึงอากาศที่ชื้นและชื้นในทางแดกดัน หรือหมายถึงรุ่นแรกๆ ที่ทำให้เกิดเชื้อราและกลิ่นเหม็นอับเมื่อไม่ดูแลรักษา ในบริบทของอุตสาหกรรมทางเทคนิค เชิงพาณิชย์ และ HVAC "เครื่องทำความเย็นแบบระเหย" เป็นคำศัพท์มาตรฐาน

การทำความเย็นแบบระเหยเป็นหนึ่งในวิธีการทำความเย็นที่เก่าแก่ที่สุดที่มนุษย์รู้จัก ชาวอียิปต์โบราณแขวนต้นกกเปียกไว้ที่ทางเข้าประตูเพื่อระบายความร้อนจากลมที่เข้ามา และหลักการนี้ถูกนำมาใช้ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งมาเป็นเวลาหลายพันปีแล้ว หน่วยสมัยใหม่เป็นเวอร์ชันทางวิศวกรรมของกระบวนการพื้นฐานเดียวกันนั้น

เป็นอย่างไร เครื่องทำความเย็นแบบระเหย ทำงาน?

หลักการทำงานเบื้องหลังการทำความเย็นแบบระเหยนั้นตรงไปตรงมา นั่นคือ เมื่อน้ำระเหย น้ำจะเปลี่ยนจากของเหลวเป็นไอ และการเปลี่ยนเฟสนั้นต้องใช้พลังงาน พลังงานนั้นถูกดึงโดยตรงจากอากาศโดยรอบในรูปของความร้อน ส่งผลให้อุณหภูมิของอากาศในกระบวนการลดลง คำศัพท์ทางอุณหพลศาสตร์สำหรับสิ่งนี้คือ การระบายความร้อนแบบอะเดียแบติก — ไม่มีแหล่งความร้อนภายนอกหรืออ่างล้างจานเข้ามาเกี่ยวข้อง มีเพียงการถ่ายโอนพลังงานภายในที่ขับเคลื่อนโดยการระเหยเท่านั้น

ภายในเครื่องทำความเย็นแบบระเหยมาตรฐาน กระบวนการทำงานดังนี้:

1. ปั๊มจะดึงน้ำจากอ่างเก็บน้ำที่ฐานของตัวเครื่อง และหมุนเวียนไปยังส่วนจ่ายน้ำที่ด้านบนของแผ่นทำความเย็น
2. น้ำหยดลงมาผ่านแผ่นอิเล็กโทรด ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะทำจากเซลลูโลส เส้นใยแอสเพน หรือสื่อสังเคราะห์ที่มีความแข็ง ซึ่งจะทำให้แผ่นอิเล็กโทรดอิ่มตัวอย่างสม่ำเสมอ
3. พัดลมดึงอากาศอุ่นจากภายนอกในแนวนอนผ่านแผ่นเปียก เมื่ออากาศไหลผ่าน ความชื้นจะระเหยออกจากพื้นผิวแผ่นดูดซับความร้อนจากอากาศ และทำให้อุณหภูมิลดลงตั้งแต่ 15°F ถึง 40°F (8°C ถึง 22°C) ขึ้นอยู่กับสภาวะ
4. อากาศที่มีความชื้นและเย็นลงในขณะนี้จะถูกผลักเข้าไปในห้องนั่งเล่นหรือพื้นที่ทำงานผ่านทางท่อระบายอากาศหรือจากตัวเครื่องโดยตรง
5. น้ำส่วนเกินที่ไม่ระเหยออกไปจะไหลกลับเข้าสู่อ่างเก็บน้ำเพื่อหมุนเวียนซ้ำ

ประสิทธิผลของกระบวนการนี้เชื่อมโยงโดยตรงกับ ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศที่เข้ามา . อากาศที่มีความชื้นหนาแน่นอยู่แล้วมีความสามารถจำกัดในการดูดซับได้มากขึ้น การระเหยจึงช้าลงและอุณหภูมิที่ลดลงก็น้อยลง ในทางตรงกันข้าม อากาศแห้งจะดูดซับน้ำที่ระเหยออกไปอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดความเย็นที่มากขึ้น นี่คือสาเหตุที่เครื่องทำความเย็นแบบระเหยทำงานได้ดีเป็นพิเศษในสภาพอากาศที่แห้งแล้งและประสบปัญหาในสภาพอากาศชื้น

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยแบบพกพาคืออะไร และทำงานอย่างไร

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยแบบพกพาเป็นเครื่องแบบอิสระมีล้อเลื่อน ซึ่งสามารถเคลื่อนย้ายจากห้องหนึ่งไปอีกห้องหนึ่งได้โดยไม่ต้องติดตั้งถาวร ประกอบด้วยแท้งค์น้ำภายใน (โดยทั่วไปคือ 5 ถึง 20 ลิตร) ปั๊ม แผ่นทำความเย็น และพัดลม ทั้งหมดนี้อยู่ในตู้เดียวที่เสียบเข้ากับเต้ารับติดผนังมาตรฐาน

กลไกการทำความเย็นจะเหมือนกันกับของทั้งบ้าน — อากาศในห้องอุ่นจะถูกดึงผ่านแผ่นเปียกและปล่อยออกมาเป็นอากาศที่เย็นกว่า — แต่มีความแตกต่างในการปฏิบัติงานที่สำคัญ:

• ข้อกำหนดการระบายอากาศ: เนื่องจากเครื่องทำความเย็นแบบระเหยเพิ่มความชื้นให้กับอากาศ อุปกรณ์แบบพกพาจึงต้องมีแหล่งอากาศบริสุทธิ์และแห้ง และช่องทางให้อากาศชื้นออกจากห้อง การใช้งานเครื่องทำความเย็นแบบระเหยแบบพกพาในห้องที่ปิดสนิทจะทำให้ความชื้นเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งทั้งลดประสิทธิภาพการทำความเย็นและทำให้รู้สึกไม่สบาย หน้าต่างหรือประตูที่เปิดอยู่เล็กน้อยจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้
• การเติมถัง: ต่างจากระบบท่อที่เชื่อมต่อกับท่อน้ำ อุปกรณ์แบบพกพามีถังเก็บน้ำจำนวนจำกัดซึ่งจำเป็นต้องเติมด้วยตนเองทุกๆ สองสามชั่วโมงระหว่างการทำงานต่อเนื่อง
• พื้นที่ทำความเย็น: อุปกรณ์พกพาเหมาะที่สุดสำหรับห้องเดี่ยวหรือโซนทำความเย็นส่วนบุคคลที่มีขนาดไม่เกิน 300–500 ตารางฟุต ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อปรับสภาพบ้านทั้งหลัง
• การใช้พลังงาน: เครื่องทำความเย็นแบบระเหยแบบพกพาส่วนใหญ่จะใช้พลังงานระหว่าง 40 ถึง 200 วัตต์ ซึ่งถือเป็นเสี้ยวหนึ่งของเครื่องปรับอากาศแบบหน้าต่างที่ใช้ในห้องขนาดเดียวกัน

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยแบบพกพาได้รับความนิยมสำหรับการทำความเย็นเฉพาะจุดในโรงงาน โรงรถ ลานบ้าน ห้องเซิร์ฟเวอร์ และโฮมออฟฟิศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศแห้งที่ไม่จำเป็นต้องติดตั้ง AC เต็มรูปแบบหรือทำไม่ได้ในทางปฏิบัติ

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยกับเครื่องปรับอากาศ: ความแตกต่างที่สำคัญ

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยและเครื่องปรับอากาศมีทั้งอุณหภูมิอากาศภายในอาคารที่ต่ำกว่า แต่ทำงานบนหลักการพื้นฐานที่แตกต่างกันและเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน การทำความเข้าใจความแตกต่างจะช่วยชี้แจงว่าเทคโนโลยีใดเหมาะสมกับสถานการณ์ที่กำหนด

ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดในการใช้งานจริงคือการตอบสนองต่อความชื้น เครื่องปรับอากาศจะขจัดความชื้นออกจากอากาศโดยเป็นผลพลอยได้จากความเย็น - คอยล์เย็นจะทำให้น้ำควบแน่นออกจากกระแสลม ทำให้เครื่องปรับอากาศมีประสิทธิภาพในสภาพอากาศชื้น เครื่องทำความเย็นแบบระเหยทำสิ่งที่ตรงกันข้าม: เพิ่มความชื้น ในสถานที่ซึ่งความชื้นภายนอกอยู่ที่ 70–80% อยู่แล้ว การเพิ่มความชื้นให้กับอากาศภายในอาคารมากขึ้นจะทำให้สภาพอากาศอบอ้าวขึ้น และส่งผลให้อุณหภูมิลดลงเพียงเล็กน้อยที่วัดได้

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยกับพัดลม: อะไรคือความแตกต่าง?

พัดลมเคลื่อนอากาศแต่ไม่เปลี่ยนอุณหภูมิ ความรู้สึกเย็นที่เกิดจากพัดลมนั้นเป็นไปตามสรีรวิทยาล้วนๆ โดยอากาศที่เคลื่อนไหวจะช่วยเร่งการระเหยของเหงื่อออกจากผิวหนัง ซึ่งทำให้รู้สึกเย็นขึ้นแม้ว่าอุณหภูมิห้องจะไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม ทันทีที่คุณปล่อยกระแสลม ความรู้สึกนั้นก็หายไป

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยจะช่วยลดอุณหภูมิของอากาศที่ส่งเข้าไปได้จริง อากาศที่ระบายออกจากเครื่องทำความเย็นแบบระเหยที่ทำงานอย่างเหมาะสมในสภาวะแห้งสามารถเย็นกว่าอากาศโดยรอบที่ถูกดูดเข้าไปได้ 15°F ถึง 40°F อากาศเย็นนั้นจะทำให้อุณหภูมิห้องตามจริงลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ไม่ใช่แค่อุณหภูมิที่รับรู้เท่านั้น ในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศที่ดีในวันที่อากาศร้อนและแห้ง เครื่องทำความเย็นแบบระเหยจะช่วยลดอุณหภูมิภายในอาคารที่วัดได้และยั่งยืน ซึ่งเป็นสิ่งที่พัดลมเพียงอย่างเดียวไม่สามารถทำได้

อย่างไรก็ตาม เครื่องทำความเย็นแบบระเหยใช้พัดลมภายในเป็นส่วนหนึ่งของกลไก และหลายยูนิตมีโหมดเฉพาะพัดลมซึ่งจะข้ามปั๊มน้ำเพื่อใช้ในวันที่เย็นกว่าหรือในสภาวะที่มีความชื้นสูงกว่า ซึ่งการทำความเย็นแบบระเหยจะมีประสิทธิภาพน้อยลง

การทำความเย็นแบบระเหยได้ผลจริงหรือ?

ใช่ — ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม การทำความเย็นแบบระเหยจะมีประสิทธิภาพสูง ตัวแปรวิกฤตก็คือ ภาวะซึมเศร้ากระเปาะเปียก : ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิอากาศกระเปาะแห้ง (จริง) และอุณหภูมิกระเปาะเปียก ซึ่งสะท้อนถึงปริมาณความชื้นที่อากาศยังสามารถดูดซับได้ การกดกระเปาะเปียกขนาดใหญ่หมายถึงอากาศแห้งที่มีศักยภาพในการทำความเย็นแบบระเหยสูง ความหดหู่เล็กน้อยหรือเป็นศูนย์หมายความว่าอากาศใกล้จะอิ่มตัวและการระเหยมีน้อยมาก

เพื่อเป็นแนวทางทั่วไป:

• ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 40% — การทำความเย็นแบบระเหยทำงานได้ดีมาก อุณหภูมิจะลดลงได้ 20°F–35°F ภูมิภาคต่างๆ เช่น แอริโซนา นิวเม็กซิโก เนวาดา บางส่วนของแคลิฟอร์เนีย และตะวันออกกลางส่วนใหญ่ ออสเตรเลีย และเอเชียกลาง ตกอยู่ในหมวดหมู่นี้เกือบตลอดฤดูร้อน
• ความชื้นสัมพัทธ์ 40–60% — การทำความเย็นแบบระเหยยังคงให้ความเย็นที่มีประโยชน์แต่อุณหภูมิจะลดลงเล็กน้อย โดยทั่วไปคือ 10°F–20°F การปรับปรุงความสะดวกสบายนั้นสังเกตได้ชัดเจนแต่ไม่ได้น่าทึ่งมากนัก
• ความชื้นสัมพัทธ์สูงกว่า 60–70% — ประสิทธิภาพความเย็นลดลงอย่างเห็นได้ชัด ที่ 80% หรือสูงกว่า เครื่องทำความเย็นแบบระเหยจะเพิ่มความชื้นโดยไม่ทำให้อุณหภูมิลดลงอย่างมาก และอาจทำให้สภาวะต่างๆ รู้สึกแย่ลง ไม่ดีขึ้น

สำหรับผู้อยู่อาศัยในสภาพอากาศชื้น — ชายฝั่งอ่าวไทย ฟลอริดา สหรัฐอเมริกาตะวันออกเฉียงใต้ เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ หรือภูมิภาคชายฝั่งทะเลเขตร้อน การทำความเย็นแบบระเหยโดยทั่วไปไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาการทำความเย็นเบื้องต้นที่ใช้ได้ สำหรับผู้ที่อยู่ในสภาพอากาศที่แห้งแล้งในแผ่นดิน ผลิตภัณฑ์นี้อาจเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าและประหยัดพลังงานมากที่สุด

ต้นทุนระบบทำความเย็นแบบระเหย

เครื่องทำความเย็นแบบระเหยมีราคาถูกกว่าเครื่องปรับอากาศส่วนกลางอย่างมากทั้งในด้านต้นทุนล่วงหน้าและต้นทุนการดำเนินงานต่อเนื่อง ซึ่งเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ได้รับความนิยมในสภาพอากาศที่เหมาะสม

ค่าใช้จ่ายในการซื้อและติดตั้ง

• เครื่องทำความเย็นแบบระเหยแบบพกพา มีราคาตั้งแต่ 50 ถึง 400 เหรียญสหรัฐฯ สำหรับยูนิตพักอาศัย โดยรุ่นเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมมีราคา 500 ถึง 3,000 เหรียญสหรัฐฯ หรือมากกว่านั้น ขึ้นอยู่กับความสามารถในการไหลเวียนของอากาศ
• เครื่องทำความเย็นแบบระเหยแบบติดหน้าต่าง โดยทั่วไปจะมีราคา 200 ถึง 700 เหรียญสหรัฐสำหรับหน่วย บวก 100 ถึง 300 เหรียญสหรัฐสำหรับการติดตั้งโดยมืออาชีพ หากจำเป็น
• ระบบหลังคาทั้งบ้านหรือระบบติดตั้งด้านข้าง โดยทั่วไปจะมีราคา 700 ถึง 2,500 เหรียญสหรัฐต่อหน่วย โดยมีค่าใช้จ่ายติดตั้งทั้งหมดซึ่งรวมถึงท่อและการเชื่อมต่อไฟฟ้า 1,500 ถึง 4,500 เหรียญสหรัฐสำหรับบ้านโดยเฉลี่ย จากการเปรียบเทียบ ระบบ AC ส่วนกลางสำหรับบ้านหลังเดียวกันมักจะมีราคาติดตั้ง 5,000 ถึง 12,000 เหรียญสหรัฐ

ต้นทุนการดำเนินงาน

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องทำความเย็นแบบระเหยทั้งบ้านจะใช้พลังงานไฟฟ้า 300 ถึง 700 วัตต์ เทียบกับ 3,000 ถึง 5,000 วัตต์สำหรับเครื่องปรับอากาศส่วนกลางที่มีความจุเท่ากัน ที่อัตราค่าไฟฟ้าเฉลี่ยของสหรัฐอเมริกาอยู่ที่ 0.16 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง การใช้เครื่องทำความเย็นแบบระเหยแปดชั่วโมงต่อวันสำหรับฤดูทำความเย็นสามเดือนมีค่าใช้จ่ายโดยประมาณ ค่าไฟฟ้า $35 ถึง $80 . บิล AC กลางที่เทียบเท่าในช่วงเวลาเดียวกันมักจะอยู่ที่ 300 ถึง 600 เหรียญสหรัฐหรือมากกว่า

ค่าบำรุงรักษา

การบำรุงรักษาเครื่องทำความเย็นแบบระเหยเป็นประจำทุกปีนั้นค่อนข้างเรียบง่าย โดยทั่วไปแผ่นทำความเย็นจำเป็นต้องเปลี่ยนหนึ่งครั้งต่อฤดูกาล โดยมีค่าใช้จ่าย 20 ถึง 80 เหรียญสหรัฐ ขึ้นอยู่กับขนาดหน่วยและประเภทของแผ่นทำความเย็น สายจ่ายน้ำ ปั๊ม และวาล์วลูกลอยจำเป็นต้องได้รับการซ่อมบำรุงเป็นครั้งคราว ค่าบำรุงรักษารายปีทั้งหมดสำหรับทั้งบ้านมักจะอยู่ที่ 50 ถึง 200 เหรียญสหรัฐฯ ซึ่งน้อยกว่าการเติมสารทำความเย็น การทำความสะอาดคอยล์ และการบำรุงรักษาคอมเพรสเซอร์ที่ระบบ AC ต้องการอย่างมาก