ประเมินประสิทธิภาพเตาแก๊ส อุดรอยรั่วพลังงาน

บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม ( JGSEE)

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

โดยการสนับสนุนจากสำนักงานนโยบายและแผนพลังงานแห่งชาติ (สนพ.)

                        นักศึกษา ป.เอก สายพลังงาน JGSEE ศึกษาการทดสอบประสิทธิภาพเตาแก๊สที่ผลิตในไทยและวิเคราะห์ปัญหาด้วยเทคนิคเลเซอร์ พบคุณภาพค่อนข้างแปรปรวน เฉลี่ยแล้วการให้ความร้อนต่ำกว่ามาตรฐาน และปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์มากเกินเกณฑ์ที่กำหนด เผยผลการวิจัยนี้นำไปสู่การออกแบบเตาแก๊สประสิทธิภาพสูง และเป็นข้อมูลสำหรับการติดฉลากเตาแก๊สประสิทธิภาพสูง หรือ เบอร์ 5 เพื่อเป็นตัวช่วยการตัดสินใจซื้อเตาแก๊สของครัวเรือน

                แก๊สหุงต้มกับเตาแก๊สนับเป็นของที่อยู่คู่กับครัวเรือนไทยเกือบทุกหลังคาเรือน โดยจากข้อมูลการใช้ พลังงานของประเทศ ปี พ.ศ.2550 พบว่าภาคครัวเรือนมีสัดส่วนการใช้แก๊สหุงต้ม หรือ แก๊ส LPG มากกว่า 50% ของการบริโภคแก๊สหุงต้มภายในประเทศ ดังนั้นจึงเป็นสัดส่วนสำคัญที่จะต้องมีการควบคุม หรือหาแนวทางให้การใช้พลังงานในส่วนนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุด ประกอบกับแนวโน้มการลอยตัวค่าแก๊สหุงต้มที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่แต่ละครัวเรือนจะต้องหาแนวทางลดการสิ้นเปลืองของแก๊สหุงต้มให้มากที่สุด

                ประสิทธิภาพของเตาแก๊สหุงต้มเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ควบคุมการสิ้นเปลืองของแก๊สหุงต้ม จึงมีการศึกษาวิจัยทดสอบสมรรถนะและวิเคราะห์ปัญหาของเตาแก๊สหุงต้ม โดยการวินิจฉัยด้วยเลเซอร์ โดยนางสาวอุษา มากมูล นักศึกษาปริญญาเอก สาขาเทคโนโลยีพลังงาน บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม (JGSEE ) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี และได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานนโยบายและแผนพลังงานแห่งชาติ (สนพ.) ซึ่งได้ทำการทดสอบสมรรถนะของเตาแก๊สที่มีการผลิตและจำหน่ายภายในประเทศ ทั้งหมด 400 เตา จาก 13 บริษัท

                        น.ส.อุษา เปิดเผยว่า จากการทดสอบสมรรถนะทางด้านประสิทธิภาพทางความร้อน และการปลดปล่อยก๊าซมลพิษ หรือก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ พบว่า ค่าประสิทธิภาพทางความร้อนโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 49% โดยเตาแก๊สที่มีประสิทธิภาพทางความร้อนต่ำสุดอยู่ที่ประมาณ 35% และสูงสุดที่ 65% ส่วนค่าการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ มีค่าตั้งแต่ 50 ถึง 5,000 ส่วนต่อก๊าซทั้งหมดล้านส่วน (ppm ) ซึ่งเป็นค่าที่มีความแปรปรวนสูงมาก และสมรรถนะโดยเฉลี่ยถือว่าค่อนข้างต่ำ เมื่อเทียบกับมาตรฐานเตาแก๊สที่กำหนดโดยต่างประเทศ เช่น มาตรฐานของยุโรป (EN203- 1, 2: 1995) ที่ระบุว่าเตาแก๊สควรมีประสิทธิภาพทางความร้อนอย่างต่ำคือ 50% และปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ไม่เกิน 1000 ppm  ดังนั้นสมรรถนะของเตาแก๊สที่ผลิตและจำหน่ายในประเทศไทยจึงต่ำกว่ามาตรฐานทั้งด้านการประหยัดพลังงาน การรักษาสิ่งแวดล้อม และในแง่ความปลอดภัย เนื่องจากก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะมีอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ โดยเฉพาะต่อระบบหายใจ

                        "เตาแก๊สที่มีประสิทธิภาพความร้อนสูง และปลดปล่อยมลพิษในอัตราที่ต่ำ วิเคราะห์ได้จากค่าการไหลของเปลวไฟ กล่าวคือค่าการไหลของเปลวไฟที่มีความปั่นป่วนสูงจะช่วยให้เกิดอัตราการถ่ายเทความร้อนได้ดีทำให้มีประสิทธิภาพทางความร้อนสูง แต่หากมีความปั่นป่วนที่สูงเกินไป มีผลให้เกิดความเครียดของเปลวไฟหรือการยึดและหดของเปลวไฟที่ไม่มีสม่ำเสมอ นำไปสู่การดับของเปลวไฟ ซึ่งส่งผลถึงความไม่ปลอดภัยและทำให้เกิดมลพิษมากเช่นกัน การออกแบบเตาแก๊สที่ดีคือคือสามารถกำหนดสภาวะที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ได้ทั้งประสิทธิภาพทางความร้อนสูงแต่ยังสามารถปลดปล่อยมลพิษในอัตราที่ต่ำได้" น.ส.อุษากล่าว

                        การศึกษาเพื่อวิเคราะห์ปัญหาเตาแก๊สครั้งนี้ได้นำเทคนิคด้านเลเซอร์ ซึ่งเป็นวิธีที่มีความแม่นยำสูง และวิเคราะห์ได้โดยที่ไม่รบกวนระบบการทำงานของเตาแก๊ส โดยการวิเคราะห์การเผาไหม้จะประกอบด้วย 2 เทคนิค คือ เทคนิคการศึกษาด้านกลศาสตร์การไหลของเปลวไฟ (Particle Imaged Velocimetry : PIV ) เนื่องจากการไหลของเปลวไฟจะมีผลต่อการเผาไหม้ ประสิทธิภาพทางด้านความร้อน และการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ และเทคนิคการวิเคราะห์การเผาไหม้ (Planar Laser Induced Fluorescence : PLIF ) ช่วยในการศึกษากลไกการเผาไหม้ เช่น อุณหภูมิเปลวไฟ และการกระจายของสปีชี่การเผาไหม้ต่างๆ ซึ่งเผยให้เห็น รูปร่างที่แท้จริงของเปลวไฟ ความต่อเนื่องหรือความเสถียรของเปลวไฟ จุดดับ ตำแหน่งและขั้นตอนการเกิดก๊าซมลพิษต่างๆ ซึ่งจะช่วยให้สามารถวิเคราะห์การเผาไหม้ของเตาแก๊สในเชิงลึก ซึ่งข้อมูลการวิเคราะห์ที่ได้นี้จะมีประโยชน์ต่อการศึกษาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเตาแก๊ส และนำไปสู่การออกแบบเตาแก๊สที่ถูกหลักการทางวิศวกรรมศาสตร์มากขึ้น ทำให้การเผาไหม้มีประสิทธิภาพสูงสุดทั้งด้านประสิทธิภาพทางความร้อนและการปลดปล่อยมลพิษ

                        "อย่างไรก็ตามเพื่อช่วยให้แต่ละครัวเรือนสามารถเลือกซื้อเตาแก๊สที่มีประสิทธิภาพ จึงมีแนวคิดการติดฉลากเตาแก๊สประสิทธิภาพสูง หรือ ฉลากเบอร์ 5 ที่ติดในเครื่องใช้ไฟฟ้า ซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างขั้นตอนการดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรีและกระทรวงพลังงาน คาดว่าจะช่วยลดปริมาณการสิ้นเปลืองแก๊สหุงต้มลงได้มาก และช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายด้านแก๊สหุงต้มให้กับครัวเรือนได้อีกด้วย ทั้งนี้ ทีมวิจัยยังมีการให้บริการช่วยเหลือผู้ประกอบการหรือผู้ผลิตเตาแก๊สภายในประเทศให้สามารถพัฒนาและปรับปรุงรูปแบบเตาแก๊สให้มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้น สามารถติดต่อได้ที่ ศ. ดร. สำเริง จักรใจ ห้องปฏิบัติการเครื่องยนต์และการเผาไหม้ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธรบุรี โทรศัพท์ 0-2470-9128 โทรสาร 0-2470-9111