สารบัญ
ฮีตเตอร์ (Heater) คืออะไร
ฮีตเตอร์ (Heater) คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการให้ความร้อน โดยทั่วไปฮีตเตอร์จะทำงานโดยการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่สภาพแวดล้อมหรือวัตถุที่ต้องการ มีหลายประเภทของฮีตเตอร์ เช่น ฮีตเตอร์แบบไฟฟ้า ฮีตเตอร์แบบแก๊ส และฮีตเตอร์แบบน้ำมัน ซึ่งแต่ละแบบมีการใช้งานที่แตกต่างกันไปตามความต้องการ
ความจำเป็นของฮีตเตอร์ในปัจจุบัน
การใช้งานในบ้านและที่ทำงาน ฮีตเตอร์มีความสำคัญในบ้านและที่ทำงานโดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีอากาศหนาว เช่น ในประเทศที่มีฤดูหนาว ฮีตเตอร์ช่วยให้ความอบอุ่นและความสบายแก่ผู้อยู่อาศัย
อุตสาหกรรม ในภาคอุตสาหกรรม ฮีตเตอร์มีบทบาทสำคัญในการกระบวนการผลิตต่างๆ เช่น การอบแห้ง การหลอมโลหะ และการบ่มวัตถุดิบ ซึ่งต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่มากและสม่ำเสมอ
การประหยัดพลังงาน ฮีตเตอร์สมัยใหม่มักมีการออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงาน ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน
ความปลอดภัย ฮีตเตอร์ในปัจจุบันมักมีระบบความปลอดภัยที่ดี เช่น ระบบป้องกันความร้อนเกิน ระบบตัดไฟอัตโนมัติเมื่อฮีตเตอร์ล้ม และวัสดุที่ไม่ติดไฟ ช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุ
ปัจจัยที่ช่วยในการประหยัดพลังงานของฮีตเตอร์
ประเภทของฮีตเตอร์
ฮีตเตอร์แบบไฟฟ้ามักจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าฮีตเตอร์แบบแก๊สหรือแบบน้ำมัน เนื่องจากสามารถควบคุมอุณหภูมิได้แม่นยำและไม่มีการสูญเสียพลังงานในรูปของไอเสียหรือการเผาไหม้
การออกแบบและเทคโนโลยีที่ใช้
ฮีตเตอร์อินฟราเรด
ใช้รังสีอินฟราเรดในการให้ความร้อน ซึ่งจะให้ความร้อนเฉพาะบริเวณที่ต้องการ และไม่สูญเสียพลังงานในรูปของการพาความร้อน
ฮีตเตอร์แบบคอนเว็กชั่น
ใช้การไหลเวียนของอากาศร้อนในการกระจายความร้อน ทำให้การให้ความร้อนสม่ำเสมอและประหยัดพลังงาน
ฮีตเตอร์พลังงานแสงอาทิตย์
ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นพลังงานฟรีและไม่สิ้นเปลือง
การควบคุมและการตั้งเวลา
การใช้เทอร์โมสตัท (Thermostat) ในการควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ
การตั้งเวลาเปิด-ปิดฮีตเตอร์ตามความต้องการใช้งาน ลดการทำงานโดยไม่จำเป็น
การบำรุงรักษา
การทำความสะอาดและบำรุงรักษาฮีตเตอร์อย่างสม่ำเสมอจะช่วยให้ฮีตเตอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดการใช้พลังงาน
การติดตั้งที่เหมาะสม
การติดตั้งฮีตเตอร์ในตำแหน่งที่เหมาะสมจะช่วยให้การกระจายความร้อนมีประสิทธิภาพ ลดการสูญเสียความร้อน
การใช้งานฮีตเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพ
- เลือกใช้ฮีตเตอร์ที่มีฉลากพลังงานประหยัดไฟฟ้า (Energy Star)
- ปรับอุณหภูมิให้เหมาะสมกับความต้องการ ใช้ฮีตเตอร์ในพื้นที่ที่ต้องการความร้อนเท่านั้น
- ตรวจสอบและปิดประตูหน้าต่างให้มิดชิดเพื่อลดการสูญเสียความร้อน
พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายผ่านสายไฟฟ้าเข้าตัวฮีตเตอร์จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนได้อย่างไร
พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายผ่านสายไฟฟ้าเข้าตัวฮีตเตอร์จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนผ่านกระบวนการทางไฟฟ้าและทางกายภาพที่เรียกว่า “Joule heating” หรือ “Ohmic heating” ซึ่งอธิบายได้ดังนี้
กระบวนการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนในฮีตเตอร์
การไหลของกระแสไฟฟ้า
เมื่อพลังงานไฟฟ้าถูกจ่ายผ่านสายไฟฟ้าเข้าสู่ฮีตเตอร์ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านวัสดุตัวนำไฟฟ้าภายในฮีตเตอร์ ซึ่งโดยปกติจะเป็นขดลวดที่ทำจากโลหะที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง เช่น นิโครม (Nichrome)
การเกิดความต้านทาน
วัสดุตัวนำไฟฟ้าที่มีความต้านทานสูงจะต้านการไหลของกระแสไฟฟ้า การต้านทานนี้ทำให้พลังงานไฟฟ้าถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนตามกฎของจูล (Joule’s Law) ซึ่งกล่าวว่า P=I2RP = I^2 RP=I2R โดยที่ PPP คือ พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้น, III คือ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน, และ RRR คือ ความต้านทานไฟฟ้า
การแผ่กระจายความร้อน
พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นในขดลวดจะถูกแผ่กระจายออกมาในรูปของรังสีความร้อน (Thermal radiation) และการนำความร้อน (Conduction) ซึ่งจะทำให้บรรยากาศรอบๆ ฮีตเตอร์อุ่นขึ้น
ตัวอย่างกระบวนการในฮีตเตอร์ไฟฟ้า
ฮีตเตอร์แบบขดลวด
กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดนิโครม ซึ่งมีความต้านทานสูง ทำให้เกิดความร้อนที่ขดลวดนั้น ขดลวดร้อนจะถ่ายเทความร้อนสู่สภาพแวดล้อมผ่านการแผ่รังสีและการนำความร้อน
ฮีตเตอร์อินฟราเรด
กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวัสดุที่ทำจากคาร์บอนหรือโลหะที่ปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมา รังสีนี้จะให้ความร้อนโดยตรงกับวัตถุหรือคนที่อยู่ใกล้เคียง
การควบคุมอุณหภูมิ
เทอร์โมสตัท (Thermostat) ฮีตเตอร์มักมีเทอร์โมสตัทเพื่อควบคุมอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิถึงค่าที่ตั้งไว้ เทอร์โมสตัทจะตัดการจ่ายไฟไปยังขดลวดเพื่อหยุดการสร้างความร้อน เมื่ออุณหภูมิต่ำลง เทอร์โมสตัทจะเปิดการจ่ายไฟอีกครั้ง ทำให้สามารถรักษาอุณหภูมิให้คงที่
