Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การประเมินผลทางเศรษฐกิจของการทำงานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ที่ใช้ปรับอากาศให้กับบ้านพักอาศัยในกรุงเทพฯ

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Economic evaluation of the system performance of a solar-airconditioned house in Bangkok

Year (A.D.)

1981

Document Type

Thesis

First Advisor

วิวัฒน์ ตัณฑะพานิชกูล

Second Advisor

วิชาญ เลิศวิภาตระกูล

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.1981.456

Abstract

การศึกษานี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาการทำงานและความเป็นไปได้เชิงเศรษฐกิจของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ในกรุงเทพฯ โดยจำลองแบบพฤติกรรมจลน์ของการทำงานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ปรับอากาศ และทำน้ำร้อนให้กับบ้านพักอาศัยตัวอย่างในกรุงเทพฯ โดยอาศัยโปรแกรม MOSTPROSIT (A Modularized Solar Thermal Processes Simulator) บ้านตัวอย่างที่เราเลือกเป็นบ้านชั้นเดียวมีพื้นที่ตัวบ้าน 21.56 ตารางวา (86.25 ตารางเมตร) บนเนื้อที่ 50 ตารางวา (200 ตารางวาเมตร)ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ติดตั้งกับบ้านตัวอย่าง ประกอบด้วยชิ้นส่วนสำคัญดังนี้ แผงรับแสงอาทิตย์, ถังเก็บน้ำร้อน, เครื่องปรับอากาศแบบดูดซึม (Absorption Air-conditioner) ขนาด 3 ตัน, หม้อต้มน้ำร้อนขนาด 200,000 kJ/hr, ตัวควบคุมอัตโนมัติ และปั๊มน้ำ เป็นต้นการจำลองแบบพฤติกรรมจลน์ของการทำงานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ได้กระทำขึ้น 3 กรณี ตามขนาดของแผงรับแสงอาทิตย์ ดังต่อไปนี้คือ 76.4 ตารางเมตร, 91.68 ตารางเมตร และ 106.96 ตารางเมตร (ในขณะเดียวกัน ขนาดของถังเก็บน้ำร้อนซึ่งหุ้มฉนวนกับความร้อนไว้อย่างดี ก็แปรเป็นสัดส่วนกับขนาดของแผงรับแสงอาทิตย์ กล่าวคือ จาก 4.0 ลูกบาศก์เมตร มาเป็น 4.824 และ 5.64 ลูกบาศก์เมตรตามลำดับ)จากผลของการคำนวณโดยใช้ข้อมูลภูมิอากาศจากกรมอุตุวิทยา สำหรับเดือนมีนาคมเดือนมิถุนายน ปี ค.ศ. 1979 ปรากฏว่า แผงรับแสงอาทิตย์สามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้ถึง 38.67%, 37.79% และ 36.12% ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนแผงที่ทำมุมเอียง 13 องศากับพื้นราบ จำนวนทั้งสิ้น 1.84 x 108 kJ, 2.21 x 108 kJ และ 2.58 x 108 kJ ตามลำดับ ส่วนพลังงานความร้อนเสิรมที่ต้องใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิของตัวบ้านให้อยู่ในช่วงควบคุม 24 – 25℃ ในเวลาที่มีพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ ตลอดเวลา 4 เดือนดังกล่าวมีปริมาณเท่ากับ 3.89 x 107 kJ, 3.17 x 107 kJ และ 3.09 x 107 kJ ตามลำดับเนื่องจากภาระการปรับอากาศของบ้านพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งบ้านมีค่าเฉลี่ย 4.46 x 107 + 4.49 x 107 + 4.48 x 107 = 4.48 x 107 kJ ใน 4 เดือนดังกล่าว ถ้าสมมุติเครื่องปรับอากาศระบบไฟฟ้ามีประสิทธิภาพ 60% และ โรงจักรไฟฟ้ามีประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้า 30% ปริมาณน้ำมันเตาที่สามารถประหยัดได้ทั้งหมด จะมีจำนวนเท่ากับ 6522.09 ลิตร, 6565.96 ลิตร และ 6551.33 ลิตร ตามลำดับ (น้ำมันเตา 1 ลิตร ให้ความร้อน 37990.57 kJ) อนึ่งประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศระบบดูดซึมที่ใช้มีค่าค่อนข้างคงที่ประมาณ 62% เนื่องจาก น้ำร้อนที่ใช้ในการเดินเครื่องปรับอากาศระบบดูดซึมถูกควบคุมอุณหภูมิไว้ในช่วง 85 – 88℃ ในกรณีที่น้ำร้อนจากถังเก็บมีอุณหภูมิต่ำกว่าช่วงดังกล่าว ตัวควบคุมการไหลอัตโนมัติจะสับเปลี่ยนมาใช้น้ำร้อนจากหม้อต้มน้ำร้อนเพื่อเดินเครื่องปรับอากาศ หม้อต้มน้ำร้อนนี้จะควบคุมอุณหภูมิของน้ำที่ทางออกไว้ที่ 85℃ เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ดังกล่าวเมื่อเปรียบเทียบกับระบบทั่วไปที่ใช้พลังงานไฟฟ้า เราได้ทำการคำนวณค่าใช้จ่ายในการลงทุน ตลอดจนค่าใช้จ่ายในการปรับอากาศและทำน้ำร้อน โดยอาศัยสมมุติฐานต่าง ๆ ซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในวิทยานิพนธ์นี้ ปรากฏว่า ภายในระยะเวลา 10 ปี เมื่อค่ากระแสไฟฟ้าคงที่ ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งสามกรณีจะเสียค่าใช้จ่ายทั้งสิ้น 1,117,665.60 บาท, 1,159,676.40 บาท และ 1,220,652.00 บาท ตามลำดับ ในขณะที่ระบบที่ใช้พลังงานไฟฟ้าต้องเสียค่าใช้จ่าย 1,667.953.20 บาท ส่วนในกรณีที่ค่ากระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นปีละ 8% ภายในระยะเวลา 10 ปี ระบบพลังงานไฟฟ้า, ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งสามกรณีจะเสียค่าใช้จ่ายทั้งสิ้น 2,390,002.80 บาท, 1,260,664.30 บาท, 1,286,954.60 บาท และ 1,341,329.80 บาท ตามลำดับ

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The purpose of the present work is to study the performance and economic feasibility of a solar energy system in Bangkok by simulating the dynamic performance of a “typical" solar cooled house, complete with solar heated hot water, in Bangkok with the aid of a computer program called MOSTPROSIT (A Modularized Solar Thermal Processes Simulator) The solar house is one-storeyed with a floor area of 86.25m2 on 200 m2 of land. The solar system is composed of the following main components: a solar collector, a water storage tank, a 3-ton absorption air-conditioner, a 200,000 kJ/hr main heater, controllers and pumps. Simulation of the solar house was carried out for 3 different cases according to the solar collector size, namely, 76.4m2, 91.68m2 and 106.96 m2, respectively. (Simultaneously, the volume of the water storage tank was varied according to the collector size as 4.0 m3, 4.824m3 and 5.64m3, respectively.)According to the computational results obtained with the use of actual meteorological data for March through June 1979, it was found that the solar collectors were able to collect 38.67%, 37.79% and 36.12% of the total solar radiation incident on the plates tilted 13℃ from the horizontal plane, namely, 1.84 x 108 kJ, 2,21 x 108 kJ and 2.58 x 108 kJ, respectively. On the other hand, the amounts of supplemental energy necessary to maintain the house temperature within a control band of 24-25℃, when there was not enough solar energy available, were 3.89 x 107 kJ, 3.17 x 107 kJ and 3.09 x 107 kJ, respectively.Since the cooling lads of the whole solar house averaged out a 4.46 x 107 + 4.49 x 107 + 4.48 x 107 = 4.48 x 107 kJ for the same 4-month period, if the efficiencies of a conventional electric air-conditioner and a thermal power plant were assumed to be 60% and 30%, respectively, the amount of fuel oil that could have been saved turned out to be 6522.09 liters, 6565.96 liters and 6551.33 liters per house per 4 months for the three cases, respectively. (A liter of fuel oil has a heating value of 37990.57 kJ.) Incidentally, the efficiency of the solar absorption air-conditioner remained relatively constant around 62% because the hot water which was used to run the absorption air-conditioner was maintained its temperature within a control band of 85 – 88℃. In the case that the water temperature dropped below 85℃ | the flow the flow controller would divert the water flow through the main heater loop. The main heater was set to control its outlet water temperature at 85℃.To evaluate the economic feasibility of the aboved solar system, as compared to a conventional electric system, the investment costs and operating costs of air-conditioning were computed using the assumptions listed in the present work. The results showed that if the rate of electricity price is constant along 10 years, the three cases of the solar system will cost 1,117,665.60 Baht, 1,159,676.40 Baht and 1,220,652.00 Baht, respectively, while the total cost of the electric system will be 1,667,953.20 Baht. It the annual electricity price increase 8% along 10 years, the total cost for the electric system and the three cases of the solar system turn out to be 2,390,002.80 Baht, 1,260,664.30 Baht, 1,286,954.60 Baht and 1,341,329.80 Baht, respectively.

Link to Full Text

Share

COinS