บทความและข่าวสาร

Chiller เทคโนโลยีที่เริ่มจากน้ำแข็งเพียงก้อนเดียว

150 ปีของมนุษย์กับความเย็น จากน้ำแข็งก้อนเดียว สู่เทคโนโลยี “ชิลเลอร์” ที่ควบคุมอุณหภูมิทั้งโลก

เบื้องหลังความเย็นที่เราคุ้นเคยในห้างสรรพสินค้า โรงแรม โรงงานยา Data Center หรือห้องแล็บระดับโลก คือเรื่องราวที่เริ่มต้นจาก “น้ำแข็งธรรมชาติ” ในยุคหิน และวิวัฒนาการผ่านยุคสมัยที่โลกกำลังเผชิญกับสงคราม, การปฏิวัติอุตสาหกรรม, สู่ปัจจุบัน

วันนี้ ACT จะพาคุณย้อนรอย “ประวัติศาสตร์ของความเย็น” จากยุคนักล่าเก็บน้ำแข็งในศตวรรษที่ 19 ถึงยุคของชิลเลอร์แรงเหวี่ยงไร้น้ำมัน ที่เย็นอย่างแม่นยำแม้ในห้องผ่าตัดระดับไมครอน นี่ไม่ใช่แค่ประวัติของเครื่องทำความเย็น  แต่มันคือบันทึกการเดินทางของมนุษยชาติ ที่พยายามควบคุมสิ่งที่จับต้องไม่ได้อย่าง "อุณหภูมิ" ให้กลายเป็นเทคโนโลยีเปลี่ยนโลก ทุกองศา มีเรื่องเล่าอยู่ในนั้น มนุษย์รู้จัก “ความเย็น” มานานก่อนจะมีไฟฟ้า จากการเก็บเกี่ยวก้อนน้ำแข็งธรรมชาติในฤดูหนาว แล้วฝังไว้ในห้องเก็บใต้ดินเพื่อใช้ยืดอายุอาหารในฤดูร้อน ความเย็นจากธรรมชาติกลายเป็นทรัพยากรล้ำค่า จนในศตวรรษที่ 19 ความพยายามเปลี่ยน “น้ำแข็ง” ให้กลายเป็น “เครื่องจักรทำความเย็น” ก็ได้เริ่มต้นขึ้น

ยุคบุกเบิกเทคโนโลยีความเย็น (ศตวรรษที่ 19)
เมื่อความเย็นเริ่มกลายเป็น "สิ่งประดิษฐ์" แทนน้ำแข็งจากธรรมชาติ เทคโนโลยีช่วงนี้ยังเน้นภาคอุตสาหกรรม ไม่ใช่เพื่อความสบาย แต่เพื่อ ควบคุมการผลิต และ ยืดอายุอาหาร เริ่มต้นจากปี 1834 โดย Jacob Perkins ผู้วางพื้นฐานของเครื่องทำความเย็นสมัยใหม่ โดยประดิษฐ์เครื่องทำความเย็นระบบอัดไอเครื่องแรกของโลก และในปี 1876 Carl von Linde ได้คิดค้นกระบวนการลดอุณหภูมิและเหลวแก๊สแอมโมเนีย ซึ่งปูทางสู่การพัฒนาโรงงานน้ำแข็งและระบบทำความเย็นเชิงพาณิชย์ จนเริ่มมีการใช้งานเครื่องทำน้ำแข็งและห้องเย็นเชิงอุตสาหกรรม เช่น โรงงานผลิตน้ำแข็งเพื่อเก็บรักษาอาหารและโรงเบียร์ โดยนิยมใช้ แอมโมเนีย เป็นสารทำความเย็น

จากโรงพิมพ์ถึงตึกสูง เมื่อ “ความเย็น” เริ่มรับใช้มนุษย์ (ต้นศตวรรษที่ 20)
ต้นศตวรรษที่ 20 คือช่วงเวลาที่ “ความเย็น” เปลี่ยนบทบาทจากเครื่องจักรในโรงงานน้ำแข็ง มาเป็นผู้ช่วยสร้างความสบายในชีวิตประจำวันของมนุษย์ ความเย็น ไม่ใช่แค่สบาย แต่คืออำนาจใหม่ของมนุษย์ ยุคนี้คือจุดเปลี่ยนสำคัญจาก “ความเย็นเพื่ออุตสาหกรรม” สู่ “ความเย็นเพื่อผู้คน”

จุดเริ่มต้นอยู่ที่ชายนามว่า Willis H. Carrier วิศวกรชาวอเมริกัน ในปี ค.ศ.1902 ได้ออกแบบเครื่องปรับอากาศเครื่องแรกของโลกให้กับโรงพิมพ์แห่งหนึ่งในนิวยอร์ก ไม่ใช่เพื่อความเย็นโดยตรง แต่เพื่อควบคุมความชื้นในอากาศไม่ให้กระดาษขยายตัว นั่นคือการ “ทำแอร์” ครั้งแรกในประวัติศาสตร์ ความสำเร็จของแคเรียร์ทำให้ผู้คนเริ่มตระหนักว่า “อากาศควบคุมได้” จนถึง ปี 1904 ระบบปรับอากาศถูกจัดแสดงในงาน World's Fair ที่ St. Louis ผู้คนเดินเข้าไปในห้องที่เย็นสบายกลางหน้าร้อน และไม่มีใครอยากออกมาเลย

จนกระทั่ง “ชิลเลอร์” ตัวแรกถือกำเนิด วิวัฒนาการความเย็นไม่หยุดแค่เครื่องแอร์ขนาดเล็ก Willis H. Carrier ยังพัฒนาเครื่องทำความเย็นขนาดใหญ่เพื่อใช้กับอาคารทั้งหลัง เขาคิดค้น คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง (Centrifugal Compressor) ใช้ใบพัดหมุนแทนลูกสูบ ทำให้ระบบทำงานเงียบกว่า ประหยัดพลังงานกว่า และรองรับพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ดี และในที่สุด ปี 1923 เครื่องชิลเลอร์แรงเหวี่ยงเครื่องแรกในโลกถูกติดตั้งในร้านลูกกวาดแห่งหนึ่งในสหรัฐฯ และนี่คือก้าวสำคัญที่ทำให้ ชิลเลอร์ เป็นหัวใจของความเย็นในอาคารยุคใหม่

ช่วงทศวรรษ 1930s ระบบแอร์และชิลเลอร์เริ่มกระจายสู่โรงภาพยนตร์ ห้างสรรพสินค้า และสำนักงาน ไปจนถึงตึกระฟ้าแห่งแรกของโลก Rockefeller Center ที่วางระบบปรับอากาศตั้งแต่ขั้นออกแบบ ขณะเดียวกัน Trane ผู้ผลิตระบบทำความร้อน ก็ไม่ยอมน้อยหน้า เปิดตัวเครื่อง Turbovac™ ที่เป็นแพ็กเกจชิลเลอร์ ก่อนปี 1930 คนยังใช้แอมโมเนีย เมทิลคลอไรด์ หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งมีพิษหรือไวไฟ จนนักเคมีจาก General Motors ได้คิดค้นสารทำความเย็น CFC สารทำความเย็นชนิดใหม่ที่ไม่ติดไฟและไม่เป็นพิษ หรือที่เรารู้จักกันในนาม ฟรีออน (Freon) R-12 ทำให้ความเย็น ไม่ว่าจะเป็นแอร์และตู้เย็นเข้าสู่ "ชีวิตประจำวัน" ในที่อยู่อาศัยได้จริง แอร์กลายเป็นปัจจัยแห่งคุณภาพชีวิต และความเย็นก็กลายเป็นสิ่งที่ “มนุษย์ควบคุมได้”

ชิลเลอร์เบื้องหลังยุคเติบโตของตึกสูงหลังสงครามโลก (กลางศตวรรษที่ 20)
หลังม่านควันสงครามจางลงในช่วง ทศวรรษ 1950s โลกหันมาเร่งสร้างทั้งเมือง ชีวิต และเศรษฐกิจ ให้กลับมาปกติ ตึกสูงพุ่งขึ้นราวกับจะสัมผัสท้องฟ้า และภายในตึกเหล่านั้น ความเย็นกลายเป็นสัญลักษณ์ของความก้าวหน้า “ชิลเลอร์” ไม่ใช่แค่ของในโรงงานอีกต่อไป ห้าง โรงพยาบาล สนามบิน ตึกระฟ้า ต่างแย่งกันติดระบบน้ำเย็นเพื่อความอยู่สบาย ยอดขาย Room AC ในอเมริกา ทะลุแสนเครื่องต่อปี

ปี 1957 คอมเพรสเซอร์แบบสกรู (Screw Compressor) ถือกำเนิด มันหมุนเร็ว เรียบ เงียบ และมีพลังใน "ร่างกาย" ที่กะทัดรัดกว่าคอมเพรสเซอร์ลูกสูบแบบเดิม ไม่นานหลังจากนั้น คอมเพรสเซอร์แบบ Scroll ก็พัฒนาตามมาในยุค 1980s ความเงียบจนน่าทึ่ง เหมาะสำหรับโรงแรม ห้องแลป หรือแม้แต่ร้านอาหารที่อยากรักษาความเย็นโดยไม่ทำลายบรรยากาศ ไม่ใช่แค่อาคารสูงเท่านั้น "ชิลเลอร์" เริ่มแทรกซึมเข้าสู่กระบวนการผลิต อุตสาหกรรมพลาสติก ในยุค 1950 เริ่มใช้ชิลเลอร์เพื่อควบคุมอุณหภูมิแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก คุณภาพการผลิตสูงขึ้น ประสิทธิภาพดีกว่า และสามารถคุมต้นทุนได้ดีกว่าเดิม จนปลายศตวรรษที่ 20 ชิลเลอร์ถูกติดตั้งในโรงไฟฟ้า โรงงานแก้ว โรงงานอิเล็กทรอนิกส์

คำว่า "แบรนด์" จึงเริ่มกลายมาเป็นมาตรฐานการันตีประสิทธิภาพของชิลเลอร์ ในสนามแข่งขัน Carrier, York, Trane ต่างแข่งขันกับพัฒนานวัตกรรมการทำความเย็น ปี 1963 York สร้างตำนานโดยติดตั้งระบบชิลเลอร์ขนาด 17,000 TR ที่หอสมุดรัฐสภาสหรัฐฯ ขณะที่ Trane ดัน CenTraVac™ ขึ้นมาเป็นตัวแทนแห่งประสิทธิภาพ ฝั่งเอเชีย Daikin, Mitsubishi Heavy, Hitachi ไม่ยอมน้อยหน้า พัฒนาระบบชิลเลอร์ที่เหมาะกับภูมิอากาศและอุตสาหกรรมเฉพาะทาง

แต่แล้วความเย็นที่ให้ความสบาย ก็แอบฝาก “รอยแผล” ไว้บนโลก สารทำความเย็นอย่าง R-11, R-12 หรือแม้แต่ R-22 แม้จะไม่ติดไฟและทำความเย็นดีเยี่ยม แต่เมื่อรั่วไหลขึ้นฟ้า กลับทำลายโอโซนอย่างเงียบเชียบ เมืองที่เจริญเติบโตขึ้น "เครื่องชิลเลอร์" ถูกใช้พึ่งพาในการทำความเย็นทั้งวันทั้งคืน ปรากฏการณ์ Urban Heat Island เริ่มเกิดขึ้นในทุกมหานครที่พัฒนาอย่างรวดเร็ว ชิลเลอร์ กลายเป็นส่วนหนึ่งของเมืองและอุตสาหกรรม โลกแทบหยุดหมุน ถ้าชิลเลอร์หยุดทำงาน ช่วงเวลานี้เองที่คำว่า “การจัดการพลังงาน” เริ่มมีบทบาทบนโต๊ะออกแบบระบบ HVAC ทั่วโลก

"ฟรีออน" กลายเป็นผู้ร้ายในวิกฤตสิ่งแวดล้อม (ทศวรรษ 1970-1990)
ในปี 1974 สองนักวิทยาศาสตร์ โรลันด์ และ โมลินา ปล่อยงานวิจัยที่สั่นสะเทือนวงการ HVAC ลงในวารสาร Nature "CFC ที่เราใช้กันทุกวัน กำลังทำลายชั้นโอโซนของโลก" นั่นคือจุดเริ่มของบทใหม่ในประวัติศาสตร์เครื่องทำความเย็น เมื่อ “สารทำความเย็น” ที่เคยปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ กลับถูกเปิดโปงว่าเป็นภัยเงียบต่อโลกทั้งใบ

ปี 1985 ประเทศต่าง ๆ จึงรวมตัวกันลงนาม อนุสัญญากรุงเวียนนา และต่อมาโลกก็มี พิธีสารมอนทรีออล ที่ออกแบบให้ CFC ถูกเลิกใช้แบบขั้นบันไดทั่วโลก การแข่งขันเพื่อพัฒนา “สารทำความเย็นที่ปลอดภัยกว่า” ก็เริ่มต้นขึ้นอย่างจริงจัง CFC ถูกแทนที่ด้วย HCFC อย่าง R-123 และ HFC อย่าง R-134a ซึ่งไม่มีคลอรีน ทำให้ไม่ทำลายโอโซนอีกต่อไป แต่ HFC เองก็มี ค่า GWP สูง ซึ่งหมายความว่ามันยังเป็นตัวการเร่งโลกร้อนในระยะยาว

ช่วงเดียวกัน โลกยังเผชิญกับ “วิกฤตน้ำมัน” ทำให้คำว่า “ประสิทธิภาพพลังงาน” กลายเป็นวาระแห่งชาติของหลายประเทศ อาคารยุคใหม่จึงเริ่มใช้ฉนวนกันความร้อนดีขึ้น ปรับระบบแอร์ให้แยกโซน และใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ควบคุมภาระเครื่องให้แม่นยำ นวัตกรรมสำคัญอย่าง Variable Speed Drive (VSD) ถือกำเนินขึ้นมาใน ปลายยุค 1980s ทำให้คอมเพรสเซอร์หมุนเร็วตามภาระงาน ไม่เปลืองพลังงานโดยไม่จำเป็น และในขณะที่โลกจับตามองสิ่งแวดล้อม ระบบ District Cooling ก็เริ่มเกิดขึ้นในเมืองใหญ่ แนวคิดคือรวมศูนย์การผลิตน้ำเย็น แล้วส่งไปให้อาคารต่าง ๆ แทนที่จะให้แต่ละที่มีระบบของตัวเอง

ในปี 1997 โลกทั้งใบหันหน้าเข้าสู่ศตวรรษใหม่ด้วยข้อตกลง “พิธีสารเกียวโต” ที่ประกาศชัดเจนว่า HFC เองก็ต้องถูกควบคุม ข้อตกลงนี้คือสัญญาณเตือนล่วงหน้าถึงผู้ผลิตทั่วโลก ว่ายุคของสารทำความเย็น GWP สูงกำลังนับถอยหลัง และระบบทำความเย็นยุคต่อไปต้องคิดเผื่อโลก ไม่ใช่แค่เผื่อคน

Net Zero คำตอบของความยั่งยืนในศตวรรษที่ 21
เมื่อประตูก้าวเข้าสู่ศตวรรษที่ 21 โลกไม่ได้ต้องการเพียงแค่ “ความเย็น” อีกต่อไป แต่ต้องการความเย็นที่ Smart ประหยัดพลังงาน ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และยั่งยืน กลางทศวรรษ 2000 คอมเพรสเซอร์แบบไร้น้ำมัน ได้จุดไฟให้กับวงการชิลเลอร์อีกครั้ง ทำงานโดยใช้แบริ่งแม่เหล็ก หมุนได้โดยแทบไม่มีแรงเสียดทาน เสียงเงียบกริบ ประสิทธิภาพล้ำยุค และไม่ต้องการน้ำมันหล่อลื่นอีกต่อไป ชิลเลอร์ยุคใหม่จึงต้อง ทำงานเงียบ และ แม่นยำ รักษาประสิทธิภาพได้แม้ภาระโหลดลดลง

ชิลเลอร์ประสิทธิภาพสูง มีค่า COP สูงกว่ารุ่นเก่ามาก และยังรักษาประสิทธิภาพได้ดีในช่วง part-load ไปจนถึง เทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์ และ VSD กลายเป็นมาตรฐานสำหรับชิลเลอร์ขนาดใหญ่ยุคใหม่เกือบทุกรุ่น ข้อตกลง Kigali ถือกำเนิดขึ้นในปี 2016 บังคับให้โลกเลิกใช้ HFC รุ่นเก่า และเปิดประตูให้ผู้ผลิตต้องคิดใหม่ทั้งหมด กลายเป็นแรงกระตุ้นให้แบรนด์ผู้ผลิตรายใหญ่อย่าง ต้องคิดค้นเปิดตัวชิลเลอร์รุ่นใหม่ที่เป็นมิตรกับโลกอย่างจริงจัง

สารทำความเย็นยุคใหม่ อย่าง HFO ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อลดผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศ GWP ต่ำหรือเกือบเป็นศูนย์ และไม่ทำลายโอโซน ประเทศต่าง ๆ เริ่มวางมาตรการเลิกใช้สาร HFC ภายในช่วงปี 2020-2040 ยุคนี้ยังเป็นยุคของ AI และ IoT ที่เข้าแทรกซึมในระบบทำความเย็น ชิลเลอร์ต้องคาดการณ์ปัญหาได้ล่วงหน้า ตรวจสอบและปรับแต่งการทำงานของเครื่องแบบเรียลไทม์ โลกเริ่มหันมาใช้ “เทคโนโลยี” ช่วยวางแผนความเย็นแทนคนอย่างเดียว

ในระดับเมือง District Cooling กลายเป็นโครงข่ายความเย็นยุคใหม่ วางระบบชิลเลอร์จำนวนมาก ให้ทำงานร่วมกันแบบซิงโครไนซ์ กระจาย “ความเย็น” อย่างเสถียรทั่วตึกสูงระฟ้า โรงพยาบาล ศูนย์การค้า ไปจนถึงเขตนวัตกรรมของเมือง จากสเกลระดับมหานคร เริ่ม เข้าสู่ระดับอาคาร สำนักงาน โรงงาน โรงแรม โรงพยาบาล หรือศูนย์การค้า ผู้ให้บริการโมเดล Cooling as a Service (CaaS) ก็เข้ามาแทนที่การติดตั้งเครื่องทำความเย็นแบบลงทุนเองทั้งหมด

แทนที่เจ้าของอาคารจะต้องลงทุนซื้อ ชิลเลอร์ และแบกรับค่าซ่อมบำรุง กลายเป็น "จ่ายเฉพาะความเย็นที่ใช้จริง" ไม่ต้องซื้อเครื่อง ไม่ต้องจ้างช่างประจำ ไม่ต้องผูกติดกับเทคโนโลยีเดิมที่ล้าสมัยภายในไม่กี่ปี โมเดล CaaS ทำให้ “ความเย็น” กลายเป็นบริการแบบ subscription ที่ตอบโจทย์ Net Zero ได้อย่างแนบเนียน ทำให้ “ความเย็น” ไม่ใช่ภาระ แต่เป็นบริการที่ยั่งยืน พร้อมเติบโตไปกับธุรกิจอย่างไร้รอยต่อ

ด้วยกระแส Net Zero Emission เทคโนโลยีชิลเลอร์จึงถูกคาดหวังให้พัฒนายิ่งขึ้นในอนาคต ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยที่สุดต่อหน่วยความเย็น ต้องลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ทางอ้อมจากกระบวนการผลิต และพร้อมเชื่อมต่อกับพลังงานหมุนเวียนที่ผันผวนอย่างไร้รอยต่อ

ตลอดเวลากว่า 150 ปี เทคโนโลยีชิลเลอร์เดินทางไกล จากเครื่องหมุนมือกลายเป็นระบบควบคุมด้วย AI จากการหล่อเย็นห้องเก็บน้ำแข็ง สู่การหล่อเย็นทั้งมหานคร ความเย็นเปลี่ยนวิถีชีวิตมนุษย์อย่างลึกซึ้ง เปิดทางให้ตึกระฟ้าในตะวันออกกลางเจริญรุ่งเรืองกลางทะเลทราย ช่วยรักษาชีวิตผ่านการถนอมยา วัคซีน และอาหาร และกำหนดอุณหภูมิของโลกใบนี้ ไปทีละองศา.. และในอนาคตข้างหน้า ความเย็นจะยังคงถูกเรียกใช้มากกว่าที่เคย ความท้าทายของเรา ไม่ใช่แค่การผลิตความเย็น แต่ต้องทำให้มัน ปลอดภัย ยั่งยืน และ มีประสิทธิภาพสูงสุด เท่าที่จะเป็นไปได้

ความเย็น คือ การควบคุมธรรมชาติผ่านอุตสาหกรรมและวิศวกรรม ทุกองศาที่เราเคยควบคุมไว้ด้วยเหล็ก ไฟ และกลไกของเครื่องจักร วันนี้ เราต้องควบคุมด้วยปัญญา สำนึก และความรับผิดชอบต่อโลกทั้งใบ เพื่อให้ทุกองศาที่ลดลง… ไม่แลกมาด้วยโลกที่ร้อนขึ้น

Powered by Froala Editor