วิธีคำนวณขนาด Chiller สำหรับโรงงานและอาคาร พร้อมตัวอย่างจริง สูตรคำนวณ ตารางอ้างอิง และแนวทางเลือกเครื่องให้เหมาะสม

บทนำ

การเลือกขนาดชิลเลอร์ (Chiller Capacity) เป็นขั้นตอนสำคัญที่สุดขั้นตอนหนึ่งในการออกแบบระบบทำความเย็นสำหรับโรงงานอุตสาหกรรม อาคารสำนักงาน โรงแรม โรงพยาบาล ห้องเย็น และกระบวนการผลิตต่าง ๆ หากเลือกเครื่องเล็กเกินไป ระบบจะไม่สามารถรักษาอุณหภูมิที่ต้องการได้ คอมเพรสเซอร์จะทำงานเต็มกำลังตลอดเวลา กินไฟสูง และมีอายุการใช้งานสั้นลง ในทางกลับกัน หากเลือกเครื่องใหญ่เกินไป จะทำให้ต้นทุนการลงทุนสูงเกินความจำเป็น เกิดปัญหา Short Cycling และทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลง

วิศวกรระบบทำความเย็นจึงต้องคำนวณโหลดความเย็น (Cooling Load) อย่างถูกต้องก่อนเลือกขนาด Chiller ทุกครั้ง โดยพิจารณาจากอัตราการไหลของของเหลว อุณหภูมิก่อนและหลังการทำความเย็น ชั่วโมงการทำงาน และแผนการขยายกำลังการผลิตในอนาคต

Chiller คืออะไร

Chiller คือเครื่องผลิตน้ำเย็นหรือของเหลวเย็นที่ใช้วงจรสารทำความเย็นในการดึงความร้อนออกจากกระบวนการผลิตหรือระบบปรับอากาศ น้ำเย็นที่ผลิตได้มักมีอุณหภูมิประมาณ 5-12°C และถูกส่งไปยัง AHU, FCU, เครื่องจักรอุตสาหกรรม, ถังผลิต, เครื่องฉีดพลาสติก หรือระบบห้องเย็น

ขนาดของ Chiller นิยมวัดเป็นหน่วย TR (Ton of Refrigeration)

1 TR = 12,000 BTU/hr = 3.517 kW Cooling = 3,024 kcal/hr

ดังนั้น Chiller ขนาด 100 TR จะมีกำลังความเย็นประมาณ 351.7 kW Cooling

หลักการคำนวณโหลดความเย็น

สำหรับน้ำ สูตรพื้นฐานที่นิยมใช้คือ

TR=\frac{Flow(L/min)\times60\times\Delta T}{3024}

โดยที่

• Flow = อัตราการไหลของน้ำ (L/min)
• ΔT = ผลต่างอุณหภูมิระหว่างน้ำเข้าและน้ำออก (°C)

สูตรนี้เหมาะสำหรับน้ำสะอาดที่มีค่า Specific Heat ประมาณ 1 kcal/kg°C

ตัวอย่างการคำนวณจริง

กรณีที่ 1 โรงงานน้ำดื่ม

อัตราการไหล 100 L/min

อุณหภูมิน้ำเข้า 30°C

อุณหภูมิน้ำออก 20°C

ΔT = 10°C

คำนวณได้

TR = (100 × 60 × 10) ÷ 3024

= 19.84 TR

ดังนั้นควรเลือก Chiller ขนาด 20 TR

กรณีที่ 2 โรงงานน้ำมะพร้าว

อัตราการไหล 180 L/min

อุณหภูมิน้ำเข้า 30°C

อุณหภูมิน้ำออก 3°C

ΔT = 27°C

TR = (180 × 60 × 27) ÷ 3024

= 96.4 TR

ดังนั้นควรเลือก Chiller ขนาด 100 TR

กรณีที่ 3 ระบบ Glycol 30%

อัตราการไหล 150 L/min

อุณหภูมิ 20°C ลดเหลือ -5°C

ΔT = 25°C

TR ≈ 74.4 TR

ดังนั้นควรเลือก Chiller ขนาด 75-80 TR

ตารางอัตราการไหลน้ำมาตรฐาน

ขนาด Chiller	อัตราการไหล
10 TR	30 L/min
20 TR	60 L/min
30 TR	90 L/min
50 TR	150 L/min
75 TR	225 L/min
100 TR	300 L/min
150 TR	450 L/min
200 TR	600 L/min
300 TR	900 L/min
500 TR	1,500 L/min
1,000 TR	3,000 L/min

ตารางเลือกขนาด Chiller ตามประเภทโรงงาน

ประเภทโรงงาน	ขนาด Chiller ที่พบได้บ่อย
โรงงานน้ำดื่ม	20-100 TR
โรงงานน้ำผลไม้	50-500 TR
โรงงานอาหาร	50-500 TR
โรงงานพลาสติก	20-200 TR
โรงงานยา	50-500 TR
โรงงานเคมี	100-1,500 TR
ห้องเย็น	10-500 TR
โรงน้ำแข็ง	100-1,000 TR
Data Center	100-2,000 TR

ตารางเปรียบเทียบกำลังไฟ

ขนาด	Air Cooled	Water Cooled
50 TR	52 kW	35 kW
100 TR	105 kW	70 kW
200 TR	210 kW	140 kW
500 TR	525 kW	350 kW
1,000 TR	1,050 kW	700 kW

จะเห็นว่า Water Cooled Chiller ประหยัดพลังงานมากกว่า Air Cooled Chiller ประมาณ 25-40% โดยเฉพาะระบบที่ทำงานตลอด 24 ชั่วโมง

ควรเผื่อขนาด Chiller เท่าไร

ในทางวิศวกรรมไม่ควรเลือกเครื่องตามค่าที่คำนวณได้พอดี 100% เพราะโหลดความเย็นจริงอาจเปลี่ยนแปลงตามสภาพอากาศ การผลิต หรือการขยายโรงงาน

โดยทั่วไปแนะนำให้เผื่อประมาณ 10-20%

ตัวอย่าง

คำนวณได้ 96 TR

ควรเลือก 100-120 TR

คำนวณได้ 180 TR

ควรเลือก 200 TR

เลือก Air Cooled หรือ Water Cooled

Air Cooled Chiller เหมาะสำหรับระบบขนาดเล็กถึงกลาง ติดตั้งง่าย ใช้พื้นที่น้อย และไม่ต้องใช้ Cooling Tower

Water Cooled Chiller เหมาะสำหรับโรงงานขนาดใหญ่ที่ทำงานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง มีประสิทธิภาพสูงกว่าและประหยัดค่าไฟระยะยาว แม้จะมีต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่า

โดยทั่วไป

• ต่ำกว่า 150-200 TR มักเลือก Air Cooled
• มากกว่า 200 TR มักเลือก Water Cooled

สรุป

การคำนวณขนาด Chiller ที่ถูกต้องต้องพิจารณาอัตราการไหล อุณหภูมิ ชั่วโมงการทำงาน และลักษณะกระบวนการผลิตร่วมกัน การเลือกขนาดที่เหมาะสมจะช่วยลดค่าไฟฟ้า เพิ่มประสิทธิภาพการผลิต และยืดอายุการใช้งานของระบบทำความเย็นในระยะยาว

KATO ให้บริการออกแบบ คำนวณ และติดตั้งระบบ Air Cooled Chiller, Water Cooled Chiller, Cooling Tower, AHU, FCU และระบบน้ำเย็นอุตสาหกรรมทั่วประเทศไทย

ดูสินค้า ชิลเลอร์ขนาดเล็กทั้งหมด https://kato.in.th/product-category/ชิลเลอร์ขนาดเล็ก/

ดูสินค้า ชิลเลอร์ทุกขนาด https://kato.in.th/product-category/ชิลเลอร์/