เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

ระบบผลิตน้ำร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ มีความน่าสนใจและกำลังจะก้าวเข้ามามีส่วนแบ่งการตลาดมากขึ้น เนื่องจากเป็นการลงทุนครั้งแรกเพียงครั้งเดียว แต่เชื้อเพลิงจะได้เปล่า ซึ่งต่างจากเครื่องทำน้ำร้อนจากไฟฟ้าทั่วไป ซึ่งจะต้องเสียค่าไฟฟ้าตลอดอายุการใช้งาน อีกทั้ง การใช้ระบบผลิตน้ำร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ ยังเป็นประโยชน์จากพลังงานธรรมชาติ และไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอีกทางหนึ่งด้วย

” เครื่องทำน้ำร้อน ” จัดเป็นอุปกรณ์อีกชนิดหนึ่งที่มีการใชัพลังงานไฟฟ้าที่มาก จึงมีการทำการวิจัยและพัฒนาในเรื่องของเครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ขึ้น เพื่อลดการใช้พลังงานไฟฟ้า
การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) เป็นอีกหน่วยงานหนึ่งที่ได้ทำการวิจัย และพัฒนาเครื่องทำน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Heater เพื่อทดสอบการใช้งานตามหน่วยงานของ กฟผ. เอง และในปัจจุบัน ได้ผลิต “เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ ที่มีคุณภาพจำหน่ายให้กับประชาชนผู้สนใจ นำไปใช้กับบ้านพักอาศัย โรงแรม โรงพยาบาล และโรงงานอุตสาหกรรม สำหรับบ้านพักอาศัยทั่วไป มีขนาดให้เลือกใช้ตามความเหมาะสมกับครอบครัว คือ ขนาด 100, 160, 320, 600 ลิตรต่อวัน

ส่วนประกอบ เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์
เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ ประกอบด้วย ส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ

1. แผงรับแสงอาทิตย์ ( Flat Plate Solar Collector )
2. ถังเก็บน้ำร้อน ( Thermal Storage Tank )

แผงรับแสงอาทิตย์
ทำหน้าที่สำหรับรับและถ่ายเทความร้อนที่ได้จากดวงอาทิตย์ให้กับน้ำ มีส่วนประกอบสำคัญ ดังนี้

• กระจกปิดด้านบน ใช้กระจกนิรภัย (Tempered Glass) ตามมาตรฐาน มอก. หนา 4.0 มม. สามารถทนต่อแรงกระแทกได้เป็นอย่างดี
• แผ่นดูดรังสี ผลิตจากแผ่นอลูมิเนียมรีดขึ้นรูป เคลือบด้วยสารเลือกรังสี (Selective Surface) ซึ่งมีคุณสมบัติในการดูดรังสี (Absorptance) สูงกว่า 93.87 % และมีค่าการแผ่รังสี (Emittance) ต่ำกว่า 12.29 % จึงทำให้แผ่นดูดรังสีมีประสิทธิภาพสูงกว่าแผ่นดูดรังสีทั่วไป ป้องกันการสูญเสียความร้อนด้วยฉนวนใยแก้ว
• ท่อน้ำภายในแผง ใช้ท่อทองแดงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1/2″ รีดอัดติดกับแผ่นดูดรังสีเชื่อมต่อกับ ท่อร่วมขนาด 7/8″ ซึ่งเจาะรูแบบขึ้นขอบเพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการเชื่อม เป็นผลให้มีประสิทธิภาพสูง ถ่ายเทความร้อนได้ดี ทนต่อการกัดกร่อน ไม่เป็นสนิม และรับแรงดันได้สูงถึง 10 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร
• ฉนวนความร้อน ใช้ไมโครไฟเบอร์แบบติดอลูมิเนียมฟอยล์ ชนิดทนอุณหภูมิได้สูงกว่า 120 องศาเซลเซียส ทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ลดการสูญเสียความร้อนได้เป็นอย่างดี
• กรอบแผงรับแสงอาทิตย์ ทำจากอลูมิเนียมรีดขึ้นรูป ชุบด้วยไฟฟ้าสีชาทอง ให้ความคงทนและสวยงาม

ถังเก็บน้ำร้อน

• ถังน้ำร้อน ทำด้วยสแตนเลสไม่เป็นสนิม สามารถทนความดันได้สูงกว่า 6 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร
• ภายในถัง ออกแบบให้สามารถเก็บและจ่ายน้ำร้อน โดยไม่ปนกับน้ำเย็นที่ไหลเข้าไป สามารถเก็บน้ำร้อนไว้ได้นานเนื่องจากหุ้มด้วยฉนวนใยแก้ว หนา 2 นิ้ว
• ภายนอกถัง หุ้มด้วยแผ่นอลูมิเนียมขึ้นรูป ให้ความคงทนและแข็งแรง
  ปิดด้วยฝาคลอบสเตนเลส ไม่เป็นสนิม

เครื่องทำน้ำร้อนด้วยแสงอาทิตย์ เป็นการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในรูปความร้อน โดยใช้ตัวรับรังสีดวงอาทิตย์ (Solar Collector) เป็นตัวแปลงและเก็บพลังงานความร้อนแล้วถ่ายเทความร้อน ให้กับน้ำทำให้น้ำที่มีอุณหภูมิต่ำเป็นน้ำร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 40-70 oC ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการอาบ และการซักล้าง หากประเมินความต้องการน้ำร้อนในครัวเรือน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการอาบ มีปริมาณการใช้ประมาณวันละ 200 ลิตร พลังงานที่กำหนดจากแหล่งกำเนิดความร้อน คือ แสงอาทิตย์ประมาณ 30 MJ/day จะต้องใช้พื้นที่ตัวรับรังสีประมาณ 2 ตารางเมตร

เครื่องทำน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ มีส่วนประกอบหลักอยู่ 2 ส่วน คือ ตัวรับรังสีดวงอาทิตย์ และถังเก็บน้ำร้อน การออกแบบเครื่องทำน้ำร้อนขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้ ความต้องการของผู้ใช้ และข้อกำหนดจะเป็นแบบระบบ Thermosiphon แบบราคาต้นทุน เครื่องทำน้ำร้อนราคาถูกรับความร้อนโดยตรงจากตัวรับรังสี ซึ่งเป็นแบบการไหลเวียนของน้ำร้อนอย่างอิสระเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ จึงไม่ต้องใช้ปั๊มน้ำช่วยในการไหลเวียน ส่วนเครื่องทำน้ำร้อนแบบโดยอ้อม (Indirect) เป็นแบบใช้ของเหลวบางชนิด รับความร้อนจากตัวรับรังสีแล้วมีตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ทำให้น้ำร้อนขึ้น เครื่องทำน้ำร้อนระบบนี้มีข้อดีหลายประการ แต่จะมีราคาแพง ในบางกรณีอาจจะต้องใช้ปั๊มน้ำช่วยใน การไหลเวียนของน้ำ ได้แก่เครื่องทำน้ำร้อนระบบใหญ่ที่ใช้กับโรงแรมหรือโรงพยาบาล

การพัฒนาทางเทคนิคของเครื่องทำน้ำร้อนแบบประหยัด จะต้องทำการพัฒนาที่ตัวรับรังสี ระบบท่อน้ำรับความร้อนจากตัวรับรังสี และถังเก็บน้ำร้อน โลหะที่ใช้สำหรับดูดกลืนรังสีของตัวรับรังสีจะใช้อลูมิเนียม หรือทองแดงเคลือบสีดำด้าน ส่วนท่อน้ำร้อนต้องใช้เทคนิคที่จะให้แผ่นดูดกลืนรังสีแนบสนิทกับผิวท่อ ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของการส่งผ่านความร้อนไปยังน้ำได้ดี ถังเก็บความร้อนจะต้องป้องกันการสูญเสียความร้อนจากถังเก็บน้ำได้ดี ทุกชิ้นส่วนไม่เป็นสนิม ไม่เกิดรอยรั่ว และการอุดตันภายในท่อ

ปัจจุบัน การใช้เครื่องทำน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ได้นิยมแพร่หลายอย่างกว้างขวางทั่วโลก ทั้งในยุโรป อเมริกา แคนาดา ญี่ปุ่น และประเทศจีน การผลิตเครื่องทำน้ำร้อน สามารถผลิตได้เองภายในประเทศ ในบางประเทศ เช่น จีน อิสราเอล แคลิฟอร์เนีย และออสเตรีย-ตอนเหนือ ซึ่งระบบทำน้ำร้อนได้มีผลบังคับทาง กฏหมาย เพื่อติดตั้งภายในบ้านที่สร้างใหม่

การใช้เครื่องทำน้ำร้อนด้วยแสงอาทิตย์ ในประเทศไทยยังไม่แพร่หลายเท่าที่ควร ทั้งนี้เนื่องจากมีราคาแพงกว่าเครื่องทำน้ำร้อนจากไฟฟ้า และก๊าซหุงต้ม นอกจากนี้การบริการในการขายและการซ่อมบำรุงหลังการขายเป็นไปอย่างลำบาก เนื่องจากตัวแทนจำหน่ายจะอยู่ที่ส่วนกลาง คือ กรุงเทพมหานคร อุปกรณ์ที่ใช้ในการซ่อมบำรุงเครื่องจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีจากต่างประเทศ

หลักการทำงานของเครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์นี้ ใช้หลักการทางธรรมชาติที่เรียกว่า”Thermosyphon” กล่าวคือ น้ำร้อนจะลอยขึ้นในขณะที่น้ำเย็นจะไหลลงข้างล่าง น้ำเย็น ในส่วนล่างของถังเก็บน้ำจะไหลลงสู่ส่วนล่างของแผงรับแสงอาทิตย์ เมื่อน้ำได้รับพลังงานความร้อนที่ส่งผ่านแผงรับรังสีแสงอาทิตย์น้ำก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นและจะลอยตัวขึ้นไปตามท่อทองแดงที่อยู่ในแผงไหลกลับเข้าไปสู่ถังเก็บน้ำและลอยตัวขึ้นไปสู่ส่วนบนของถังเก็บน้ำร้อนเป็นน้ำร้อนที่พร้อมนำไปใช้ได้

วิธีการใช้งาน

• สามารถติดตั้งได้ทั้งบนหลังคาและพื้นราบโดยมี โครงเหล็กรองรับเครื่องและแผง ในการติดตั้ง
• ให้วางแผงรับแสงอาทิตย์เอียงลาดไปในทางทิศใต้ โดยมีมุมเอียงระหว่าง 15 30 องศา การเดินท่อจะมีความสำคัญต่อระบบมากจึง จำเป็นต้องอาศัยช่างที่มีความรู้และความชำนาญ โดยต่อท่อน้ำเย็นเข้ากับท่อน้ำเข้าของเครื่องทำน้ำร้อน (ท่อน้ำเข้าจะอยู่ด้านล่าง) และต่อท่อน้ำร้อนที่จะนำไปใช้งานเข้ากับท่อน้ำออกทางด้านบนของเครื่อง

การบำรุงรักษา

• ใช้ผ้าสะอาดเช็ดทำความสะอาดด้านหน้าแผงอย่าให้มีฝุ่นเกาะหนาจนเกินไป
• ระวังการกระแทกที่จะทำให้กระจกแตก
• ตรวจตราดูรอยรั่วตามท่อและถังเก็บน้ำร้อน หากพบให้รีบซ่อมแซมแก้ไขทันที

เอกสารประกอบ

สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่.
กองพัฒนาพลังงานทดแทน ฝ่ายแผนงานพัฒนาโรงไฟฟ้า
การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย
โทรศัพท์ 0-2436-1644 โทรสาร 0-2436-1694