ตู้ทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกชนิดไฮบริดที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง

Array ( [0] => Array ( [0] => 42000 [SQLSTATE] => 42000 [1] => 102 [code] => 102 [2] => [Microsoft][ODBC Driver 11 for SQL Server][SQL Server]Incorrect syntax near '-'. [message] => [Microsoft][ODBC Driver 11 for SQL Server][SQL Server]Incorrect syntax near '-'. ) [1] => Array ( [0] => 01000 [SQLSTATE] => 01000 [1] => 16954 [code] => 16954 [2] => [Microsoft][ODBC Driver 11 for SQL Server][SQL Server]Executing SQL directly; no cursor. [message] => [Microsoft][ODBC Driver 11 for SQL Server][SQL Server]Executing SQL directly; no cursor. ) ) 1

วิศวกรรมศาสตร์ - พลังงาน

ในปัจจุบันเทคโนโลยีการทำความเย็นมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ โดยเฉพาะในด้านการเก็บรักษาอาหาร ยา วัคซีน และผลิตผลทางการเกษตร ซึ่งจำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมเพื่อยืดอายุการเก็บรักษาและรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ระบบทำความเย็นที่นิยมใช้งานโดยทั่วไปคือระบบทำความเย็นแบบอัดไอ (Vapor Compression Refrigeration System) ซึ่งใช้สารทำความเย็นเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อน และใช้คอมเพรสเซอร์เป็นอุปกรณ์หลักในการเพิ่มความดันของสารทำความเย็นเพื่อให้เกิดวัฏจักรการทำความเย็น อย่างไรก็ตาม ระบบทำความเย็นแบบอัดไอดังกล่าวมีข้อจำกัดหลายประการ เช่น ต้องใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับในปริมาณค่อนข้างสูง มีโครงสร้างซับซ้อน ประกอบด้วยชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้หลายส่วน เช่น คอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ และอีวาพอเรเตอร์ ซึ่งต้องการการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ นอกจากนี้สารทำความเย็นบางชนิดยังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น การทำลายชั้นโอโซนและการก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน ส่งผลให้เกิดแนวโน้มในการพัฒนาเทคโนโลยีการทำความเย็นรูปแบบใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากยิ่งขึ้น ปัจจุบันมีการพัฒนาเทคโนโลยีตู้ทำความเย็นหลากหลายรูปแบบ เช่น อนุสิทธิบัตรเลขที่คำขอ 2001002028 เนื้อหากล่าวถึง ปั๊มเทอร์โบโมเลกุล (Turbo Molecular Pump) ซึ่งเป็นอุปกรณ์สร้างสุญญากาศระดับสูง โดยใช้ใบพัดหมุนด้วยความเร็วสูงในการพาโมเลกุลของก๊าซออกจากระบบ แต่ไม่สามารถเริ่มทำงานในสภาวะความดันบรรยากาศได้ ต้องทำงานร่วมกับปั๊มขั้นต้นเพื่อลดความดันก่อน นอกจากนี้การหมุนด้วยความเร็วสูงทำให้เกิดความร้อน จึงต้องมีระบบระบายความร้อนเพื่อควบคุมอุณหภูมิไม่ให้สูงเกินไป อนุสิทธิบัตรเลขที่คำขอ 0603001406 ได้กล่าวถึงการประดิษฐ์อุปกรณ์รักษาความเย็นสำหรับกระป๋องเครื่องดื่ม โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้เครื่องดื่มคงความเย็นได้นานขึ้นขณะใช้งาน โดยเฉพาะในรถยนต์ หลักการทำงานใช้แผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกในการถ่ายเทความร้อนออกจากกระป๋อง ร่วมกับชุดระบายความร้อนและพัดลม เพื่อช่วยลดอุณหภูมิ และใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสตรงประมาณ 12 โวลต์จากแหล่งจ่ายไฟ ทำให้เครื่องดื่มภายในกระป๋องยังคงความเย็นได้ตามต้องการ อนุสิทธิบัตรเลขที่คำขอ 2103003325 ได้กล่าวถึงชุดซับคูลเทอร์โมอิเล็กทริกที่ถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มสมรรถนะและช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าของเครื่องทำความเย็นระบบอัดไอ โดยใช้แผ่นเทอร์โมอิเล็กทริก (TEC) ทำหน้าที่เป็นแหล่งความเย็นช่วยลดอุณหภูมิสารทำความเย็นให้ต่ำกว่าจุดอิ่มตัว (Sub cooling) ก่อนเข้าสู่ท่อลดความดัน อุปกรณ์ประกอบด้วยกล่องนำความร้อน แผงระบายความร้อน และพัดลม ซึ่งสามารถนำไปติดตั้งประกบกับท่อสารทำความเย็นเดิมได้ทันทีโดยไม่ต้องดัดแปลงระบบ ส่งผลให้การระเหยสารทำความเย็นมีประสิทธิภาพสูงขึ้นกว่าระบบดั้งเดิม เทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็กทริก (Thermoelectric Technology) เป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่ได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากสามารถสร้างความแตกต่างของอุณหภูมิได้โดยไม่ต้องใช้สารทำความเย็น หลักการทำงานของเทคโนโลยีดังกล่าวอาศัยปรากฏการณ์เพลเทียร์ (Peltier Effect) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีกระแสไฟฟ้ากระแสตรงไหลผ่านวัสดุสารกึ่งตัวนำชนิดพิเศษ ทำให้เกิดการดูดซับความร้อนที่ด้านหนึ่งและคายความร้อนที่อีกด้านหนึ่ง ส่งผลให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการสร้างความเย็นได้ อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกมีข้อดีหลายประการ เช่น ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ ทำให้มีความทนทานสูง ไม่เกิดเสียงรบกวน มีขนาดกะทัดรัด และสามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ อีกทั้งยังไม่ต้องใช้สารทำความเย็น จึงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีดังกล่าวยังมีข้อจำกัดในด้านประสิทธิภาพ โดยมีค่าประสิทธิภาพเชิงพลังงาน (Coefficient of Performance: COP) ค่อนข้างต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับระบบคอมเพรสเซอร์ ทำให้ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าค่อนข้างมากในการสร้างความเย็นในระดับที่ต้องการ จากข้อจำกัดดังกล่าว การออกแบบระบบเทอร์โมอิเล็กทริกจึงจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับการจัดการความร้อน โดยเฉพาะการระบายความร้อนจากด้านร้อนของแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริก หากไม่สามารถระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จะส่งผลให้ความแตกต่างของอุณหภูมิลดลง และทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลงตามไปด้วย ดังนั้นการใช้ฮีตซิงค์ พัดลม หรือระบบระบายความร้อนรูปแบบอื่นจึงเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในการออกแบบระบบทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก ในช่วงที่ผ่านมาได้มีการพัฒนาอุปกรณ์ทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกในหลากหลายรูปแบบ เช่น ตู้แช่ขนาดเล็ก กล่องเก็บความเย็นแบบพกพา และอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม ระบบส่วนใหญ่ยังคงใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงเพียงแหล่งเดียว เช่น อะแดปเตอร์ไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่ ซึ่งอาจไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานในระยะยาว หรือในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้าใช้อย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกัน พลังงานแสงอาทิตย์ได้กลายเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่มีความสำคัญเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากเป็นพลังงานสะอาด ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ และสามารถนำมาใช้ได้อย่างยั่งยืน เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งสามารถนำมาใช้กับอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวมีข้อจำกัด เนื่องจากขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม เช่น ความเข้มของแสงแดด และช่วงเวลาของวัน ส่งผลให้พลังงานที่ได้ไม่สม่ำเสมอ เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว จึงมีการนำระบบกักเก็บพลังงาน เช่น แบตเตอรี่ มาใช้ร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อให้สามารถจ่ายพลังงานได้อย่างต่อเนื่องแม้ในช่วงที่ไม่มีแสงแดด อย่างไรก็ตาม ระบบดังกล่าวยังคงมีข้อจำกัดในด้านความจุของแบตเตอรี่ และระยะเวลาในการใช้งาน ซึ่งอาจไม่เพียงพอต่อการใช้งานในบางกรณี จากการศึกษางานวิจัยและสิ่งประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้อง พบว่ามีการพัฒนาอุปกรณ์ทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์อยู่บ้าง แต่ส่วนใหญ่ยังขาดการออกแบบระบบที่สามารถทำงานร่วมกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังไม่พบการพัฒนาระบบที่สามารถสลับหรือเลือกใช้แหล่งพลังงานได้อย่างเหมาะสมตามสภาพการใช้งานจริง เช่น การใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ในช่วงกลางวัน และเปลี่ยนไปใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าภายนอกหรือพลังงานจากแบตเตอรี่ในช่วงกลางคืน ดังนั้นจึงมีความจำเป็นในการพัฒนาระบบตู้ทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกที่สามารถใช้พลังงานแบบผสม (Hybrid Energy System) โดยผสานการทำงานระหว่างพลังงานแสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ และแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงจากภายนอก เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นและความต่อเนื่องในการใช้งาน ระบบดังกล่าวควรมีการออกแบบให้สามารถเลือกหรือสลับแหล่งพลังงานได้อย่างเหมาะสม รวมถึงมีโครงสร้างตู้ที่มีฉนวนความร้อนที่ดี และมีระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ นอกจากนี้ การพัฒนาระบบดังกล่าวยังสามารถตอบสนองต่อความต้องการใช้งานในพื้นที่ชนบทหรือพื้นที่ห่างไกลที่มีข้อจำกัดด้านไฟฟ้า เช่น การเก็บรักษาวัคซีน อาหาร เครื่องดื่ม หรือผลิตผลทางการเกษตร ซึ่งต้องการระบบทำความเย็นที่มีความเชื่อถือได้ ใช้งานง่าย และมีต้นทุนไม่สูงมาก ด้วยเหตุผลดังกล่าว จึงได้มีการพัฒนาระบบตู้ทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกชนิดไฮบริดที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งาน ลดข้อจำกัดของระบบเดิม และส่งเสริมการใช้พลังงานทางเลือกอย่างยั่งยืน

หัวหน้าโครงการ

ระบุผู้ร่วมโครงการภายใน

 

ระบุผู้ร่วมโครงการภายนอก

5500

2569

-

-

-

innofile-1780462964-1780462964.pdf