เมื่อ Cold-SNAP ที่เกิดจาก 3D Printing สามารถทำความเย็นโดยใช้พลังงานเพียงเศษเสี้ยวของระบบทำความเย็นแบบดั้งเดิม

26 พฤษภาคม 2020

ทีมจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดได้พัฒนา Cold-SNAP ที่เกิดจาก 3D Printing  ระบบทำความเย็นแบบระเหยชนิดโดยอ้อม (Indirect evaporative cooling system) ที่สามารถทำความเย็นได้โดยไม่เพิ่มความชื้น ซึ่งใช้พลังงานเพียงเศษเสี้ยวของระบบทำความเย็นแบบดั้งเดิม

 

ระบบทำความเย็นที่เรียกกันว่า Evaporative cooling  เป็นระบบปรับอากาศและระบายอากาศ โดยมีหลักการคือ การดึงความร้อนจากอากาศไประเหยน้ำ ทำให้อากาศเย็นลง โดยปกติแล้วจะใช้วัสดุผิวเปียก ช่วยในการเพิ่มพื้นที่สัมผัสน้ำกับอากาศ ทำให้การระเหยของน้ำเร็วขึ้น และเนื่องจากระบบดังกล่าวเพิ่มความชื้นในอากาศ จึงเป็นเพียงแค่อุปกรณ์ทางเลือกหนึ่งของอุปกรณ์ที่ใช้ในระบบปรับอากาศ แบบอัดไอ (vapor compression air conditioning systems) ซึ่งนิยมใช้กับอากาศร้อนหรือแห้ง เช่นอากาศในประเทศไทย เป็นต้น 

 

สำหรับระบบทำความเย็นแบบระเหยชนิดโดยอ้อม (Indirect evaporative cooling (IEC) System) เป็นระบบการทำความเย็นโดยใช้หลักการเมื่ออากาศเคลื่อนที่ผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน น้ำภายในจะระเหยและอากาศจะเย็นลง แม้ระบบดังกล่าวจะใช้พลังงานน้อย แต่ทีมวิจัยจากวิทยาลัยการออกแบบและศูนย์การออกแบบเมืองและอาคารสีเขียวของฮาร์วาร์ดประสบกับปัญหาของการสร้างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีความซับซ้อนและราคาแพง 

 

Cold-Snap-IEC
Photo: Wyss Institute at Harvard University

 

จนกระทั่งทีมวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่เรียกว่า Cold-SNAP (cold superhydrophobic nano-architectured process) ที่สร้างมาจากเซรามิกที่ผ่านการเคลือบผิวจากห้องแล็บของ Wyss Institute ด้วยกรรมวิธี Hydrophobic หรือ Water Repellent (กันซึมดั่งใบบัว) เพิ่มระดับการกันน้ำขึ้นมา ซึ่งเทคโนโลยี Cold-SNAP สามารถลดการใช้พลังงานได้ถึง 75% จากการใช้พลังงานของระบบทำความเย็นและปรับอากาศแบบดั้งเดิม 

 

เหตุผลสำคัญที่ทีมวิจัยเลือกใช้เซรามิก เนื่องมาจากสามารถดัดแปลงได้ง่าย และผลิตด้วยเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์สามมิติที่สามารถจัดพิมพ์แบบทีละชิ้น สามารถปรับเปลี่ยนและขึ้นรูปตามสภาพพื้นที่ของการติดตั้งระบบทำความเย็นในสถานที่นั้นๆ ได้ นอกจากนั้นการเคลือบผิวด้วย Hydrophobic  ยังสามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ประเภทควบคุมการไหลของอากาศ ปั๊มน้ำ พัดลม และอุปกรณ์ควบคุมอื่นๆ ได้ 

cold-SNAP-half-brick
Wyss Institute at Harvard University

 

ผลการศึกษาเบื้องต้นยังพบอีกว่า Cold-SNAP  มีประสิทธิภาพในการทำงานมากกว่า 4 เท่า เมื่อเทียบกับระบบปรับอากาศแบบเดิม อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยจะยังคงพัฒนาวิธีการอื่นๆ และนำระบบ Cold-SNAP ไปทดลองใช้ในสภาพเงื่อนไขจริงต่อไป

 

 

ที่มา: https://www.coolingpost.com/features/cold-snap-a-new-spin-on-an-old-technology/