ตู้เย็นกินไฟจริงเท่าไหร่ ตัวเลขบนฉลากเชื่อได้แค่ไหน
ฉลากพลังงานบอกค่าเฉลี่ยรายปีในสภาพห้องควบคุม ไม่ใช่ค่าที่ตู้เย็นกินในบ้านคุณจริงๆ ยิ่งอากาศร้อนหรือเปิดบ่อย ตัวเลขจริงจะสูงกว่านั้น
ค่าวัตต์บนป้ายกับวัตต์จริงที่วัดได้
ป้ายพลังงานบอกค่า rated watt ซึ่งเป็นกำลังสูงสุดที่คอมเพรสเซอร์ดึง ไม่ใช่ค่าที่ตู้เย็นกินตลอด 24 ชั่วโมง เพราะคอมเพรสเซอร์ไม่ได้ทำงานตลอดเวลา มันเปิด-ปิดเป็นรอบตามอุณหภูมิภายในตู้
ในสภาพอากาศร้อนอย่างเมืองไทย คอมเพรสเซอร์ทำงานนานกว่าปกติ อาจอยู่ที่ 40-60% ของเวลาทั้งหมด ขึ้นอยู่กับขนาดตู้ ตำแหน่งที่วาง และความถี่ที่เปิดประตู ตู้เย็นที่วางริมครัวกลางแดดบ่าย duty cycle จะสูงกว่าตู้เย็นที่อยู่ในห้องแอร์อย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นตัวเลข kWh/ปีบนฉลากที่วัดในห้อง 25°C จึงใช้ออกแบบระบบโซล่าในประเทศไทยไม่ได้โดยตรง
ตู้เย็น inverter compressor กับตู้เย็นธรรมดา กินไฟต่างกันยังไง
ตู้เย็นทั่วไปแบบ on/off ธรรมดา คอมเพรสเซอร์มีแค่สองสถานะคือ เดินเต็มกำลังหรือหยุด ทุกครั้งที่ start จะดึงกระแส surge สูงกว่าค่าปกติหลายเท่าชั่วคราว แล้วค่อยลดลงเมื่อเดินเต็มรอบ
ตู้เย็น inverter compressor ปรับรอบมอเตอร์ได้ต่อเนื่อง ไม่ต้อง start-stop บ่อย surge load จึงต่ำกว่ามาก และกินไฟโดยรวมน้อยกว่าในระยะยาว สำหรับระบบออฟกริด นี่คือความต่างที่สำคัญมาก อินเวอร์เตอร์และแบตต้องรับ surge ของตู้เย็น on/off ทุกครั้งที่คอมเพรสเซอร์ kick in ถ้าออกแบบระบบโดยดูแค่ค่า rated watt แล้วไม่เผื่อ surge ไว้ อินเวอร์เตอร์จะ trip ตั้งแต่วันแรก
ตู้เย็น DC 12V/24V กับตู้เย็น AC ต่างกันอย่างไรในระบบโซล่า
ตู้เย็น DC รันตรงจากแบตผ่านชาร์จเจอร์ ตัดอินเวอร์เตอร์ออกจากวงจรได้เลย ประสิทธิภาพสูงกว่าเพราะไม่มีการแปลง DC→AC→DC ที่กินพลังงานทิ้ง การสูญเสียในระบบน้อยกว่า 10-15% เมื่อเทียบกับเส้นทางผ่านอินเวอร์เตอร์
ตู้เย็น AC ธรรมดาราคาถูกกว่า หาง่ายกว่า แต่ต้องมีอินเวอร์เตอร์เพียวซายเวฟในระบบเสมอ ข้อที่ต้องเผื่อเพิ่มมีดังนี้
- ต้องใช้ อินเวอร์เตอร์เพียวซายเวฟเท่านั้น — modified sine wave ทำให้มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ร้อนผิดปกติ อายุสั้น
- ขนาดอินเวอร์เตอร์ต้องเผื่อ surge load 3-6 เท่า ของ rated watt ตู้เย็น
- มีการสูญเสียพลังงานในตัวอินเวอร์เตอร์เอง แม้ตอน standby ก็ยังดึงไฟอยู่
ตู้เย็น DC เหมาะกับระบบออฟกริดที่ต้องการประสิทธิภาพสูง แต่ราคาสูงกว่าตู้เย็น AC ขนาดเดียวกันอย่างมีนัยสำคัญ การเลือกระหว่างสองแบบนี้จึงขึ้นอยู่กับงบระบบรวมทั้งหมด ไม่ใช่แค่ราคาตู้เย็นหน้ากล่อง
วิธีคำนวณโหลดตู้เย็นให้ได้ตัวเลขจริงก่อนออกแบบระบบ
ก่อนจะรู้ว่าต้องใช้แผงกี่วัตต์และแบตกี่ Ah ต้องรู้ก่อนว่าตู้เย็นกินไฟจริงวันละกี่วัตต์-ชั่วโมง วิธีที่แม่นที่สุดคือวัดเอง ไม่ใช่เดาจากป้าย
วัดโหลดจริงด้วยมิเตอร์วัดพลังงาน
วิธีที่แม่นที่สุดคือเสียบ energy meter ระหว่างปลั๊กตู้เย็นกับผนัง แล้วปล่อยทิ้งไว้อย่างน้อย 48 ชั่วโมง ในสภาพใช้งานจริง เปิดประตูตามปกติ ไม่ต้องเปลี่ยนพฤติกรรม อ่านค่า kWh สะสมเมื่อครบเวลา แล้วหารสองก็ได้ค่า kWh/วัน ซึ่งคือ Wh/day ที่จะเอาไปคำนวณระบบต่อ
เหตุที่ต้องวัด 48 ชั่วโมงแทนที่จะแค่ 24 คือรอบ defrost และพฤติกรรมการเปิดตู้ที่ไม่สม่ำเสมอ การวัดสั้นเกินไปอาจโดนช่วงที่คอมเพรสเซอร์หยุดพักนานผิดปกติ ได้ตัวเลขต่ำกว่าความเป็นจริง
แคลมป์มิเตอร์ Wi-Fi วัดพลังงานได้ 2 ทิศทาง ดูค่าผ่านแอปได้ — เหมาะกับการวัดตู้เย็นจริง 48 ชั่วโมงตามที่บทความแนะนำใน summary เพื่อให้ได้ duty cycle ที่แม่นยำ
ดูสินค้าตัวเลขจากมิเตอร์จริงแม่นกว่าค่าบนฉลากเสมอ โดยเฉพาะในอากาศร้อนที่ duty cycle สูงกว่าที่ผู้ผลิตทดสอบในห้องแล็บ
ถ้าไม่มีมิเตอร์ ประมาณโหลดจากข้อมูลที่มี
ถ้ายังไม่มีมิเตอร์วัด ประมาณได้จากค่า rated watt บนป้ายและ duty cycle คร่าวๆ สูตรง่ายๆ คือ
- ดูค่า rated watt บนป้ายหรือคู่มือตู้เย็น (เช่น 120W)
- คูณด้วย duty cycle ที่ประมาณได้ในอากาศร้อน (ประมาณ 40-60% หรือใช้ 0.5 เป็นตัวกลาง)
- คูณด้วย 24 ชั่วโมง ได้ค่า Wh/day เบื้องต้น
- บวก margin 20-25% เพื่อเผื่อวันที่ร้อนกว่าปกติหรือเปิดตู้บ่อย
ตัวอย่างเช่น ตู้เย็น rated 120W × 0.5 × 24 = 1,440 Wh/day แล้วบวก margin อีก 25% ได้ประมาณ 1,800 Wh/day ตัวเลขนี้ยังหยาบอยู่ แต่ดีกว่าเอาค่า rated watt คูณ 24 ตรงๆ ซึ่งจะเกินจริงมาก และดีกว่าเอาค่าบนฉลากพลังงานมาใช้โดยไม่ปรับ
มัลติมิเตอร์ดิจิทัลวัด AC/DC จาก official shop — ใช้วัดกำลังไฟจริงของตู้เย็นก่อนออกแบบระบบ แก้ปัญหาที่บทความเตือนว่าตัวเลขบนฉลากไม่ตรงกับการใช้งานจริง
ดูสินค้าเจาะลึกต่อ: แอร์โซล่าเซลล์
แผงโซล่าเซลล์ต้องกี่วัตต์ถึงเลี้ยงตู้เย็นได้ทั้งวัน
ตัวเลขแผงที่ต้องการขึ้นอยู่กับโหลดตู้เย็นและชั่วโมงแดดจริงในพื้นที่ ไม่ใช่แค่ขนาดตู้เย็น
สูตรคำนวณขนาดแผงจากโหลดตู้เย็น
สูตรพื้นฐานคือ Wh/day ÷ peak sun hours = วัตต์แผงที่ต้องการ โดย peak sun hours ในไทยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 4-5 ชั่วโมง ต่อวัน แต่ตัวเลขนี้คือค่าเฉลี่ยทั้งปี ในหน้าฝนอาจเหลือแค่ 2-3 ชั่วโมง
ตัวเลขที่ได้จากสูตรต้องบวก system loss เพิ่มอีก 20-30% เพื่อชดเชยการสูญเสียในสาย ชาร์จเจอร์ อินเวอร์เตอร์ และอุณหภูมิแผงที่ร้อนขึ้นในแดดจัด แผงที่อุณหภูมิสูงขึ้น 25°C จากค่ามาตรฐาน กำลังผลิตจริงตกลงได้ประมาณ 10-12%
ขั้นตอนคำนวณสั้นๆ
- เอา Wh/day ที่คำนวณได้ ÷ peak sun hours ของพื้นที่
- ผลที่ได้ × 1.3 (เผื่อ system loss 30%)
- นั่นคือขนาดแผงขั้นต่ำที่ต้องการ
MPPT ชาร์จเจอร์ 12V/24V ขายดี rating 4.84 — รองรับแผงขนาดใหญ่ที่ต้องใช้เลี้ยงตู้เย็น และชาร์จได้มีประสิทธิภาพกว่า PWM ในระบบที่โหลดหนักอย่างตู้เย็น
ดูสินค้าตัวอย่างคำนวณจริงสำหรับตู้เย็นขนาดต่างๆ
ตัวเลขด้านล่างเป็น range คร่าวๆ ที่ใช้เป็น reference เท่านั้น ตัวเลขจริงต้องมาจากการวัดหรือคำนวณตามสูตรด้วยข้อมูลตู้เย็นที่ใช้จริง
- ตู้เย็นขนาดเล็ก (ประมาณ 5 คิว) — โหลดประมาณ 600-900 Wh/day ต้องการแผงประมาณ 200-300 วัตต์ ขึ้นไป
- ตู้เย็นขนาดกลาง (7-9 คิว) — โหลดประมาณ 1,000-1,500 Wh/day ต้องการแผงประมาณ 350-500 วัตต์ ขึ้นไป
- ตู้เย็นขนาดใหญ่ (12 คิวขึ้นไป) — โหลดอาจสูงถึง 1,800-2,500 Wh/day ต้องการแผงประมาณ 600-800 วัตต์ หรือมากกว่า
ตัวเลขเหล่านี้ยังไม่รวมโหลดอื่นในบ้าน ถ้าระบบเดียวกันต้องเลี้ยงทั้งตู้เย็นและโหลดอื่น ต้องบวกโหลดทั้งหมดก่อนแล้วค่อยคำนวณแผง
MPPT ชาร์จเจอร์ Powland รับได้ถึง 48V รองรับระบบแบตขนาดใหญ่ที่บทความคำนวณสำหรับเลี้ยงตู้เย็นข้ามคืน — เป็นตัวเลือกสำหรับระบบที่ต้องการ Ah สูง
ดูสินค้าดูเพิ่มที่: คํานวณโซล่าเซลล์ แบตเตอรี่
แบตเตอรี่ต้องกี่ Ah ถึงเลี้ยงตู้เย็นข้ามคืนได้
แบตคือจุดที่คนเผื่อน้อยที่สุดและเจ็บปวดที่สุดเมื่อระบบล้มเหลวกลางดึก การคำนวณต้องเผื่อทั้งชั่วโมงที่ไม่มีแดดและ depth of discharge ของแบตแต่ละชนิด
คำนวณ Ah ที่ต้องการจากโหลดกลางคืน
ตู้เย็นกินไฟตลอด 24 ชั่วโมง รวมทั้งช่วงที่ไม่มีแดด ซึ่งในทางปฏิบัติคือตั้งแต่พระอาทิตย์ตกถึงขึ้น ประมาณ 14-16 ชั่วโมง บวกช่วงเช้าที่แดดยังอ่อนอยู่ สูตรคำนวณ Ah ที่ต้องการ
- คำนวณ Wh ที่ตู้เย็นกินในช่วงไม่มีแดด (เช่น 16 ชั่วโมง × โหลดต่อชั่วโมง)
- หารด้วยแรงดันระบบ — 12V หรือ 24V ได้ค่า Ah ที่ต้องดึงจากแบต
- หารด้วย DoD ของแบตที่ใช้ เพื่อได้ขนาดแบตจริงที่ต้องการ
ค่า DoD ตามชนิดแบต
- แบตตะกั่ว-กรด (AGM/Gel): ดึงได้ไม่เกิน 50% ของ Ah โดยไม่เสื่อมเร็ว
- แบต LiFePO4: ดึงได้ถึง 80-90% ของ Ah อย่างปลอดภัย
ตัวอย่าง ต้องการ 800 Wh ในช่วงกลางคืน ระบบ 24V ต้องการ 800 ÷ 24 = 33 Ah ถ้าใช้แบตตะกั่ว ต้องมีแบต 33 ÷ 0.5 = 66 Ah ขึ้นไป ถ้าใช้ LiFePO4 ต้องการ 33 ÷ 0.85 = 39 Ah ขึ้นไป ต่างกันเกือบเท่าตัว
แบต LiFePO4 32700 12.8V พร้อม BMS 4S 30A — เป็นเซลล์สำหรับ DIY แพ็คแบตระบบ 12V ที่บทความคำนวณ Ah ไว้สำหรับเลี้ยงตู้เย็นข้ามคืน
ดูสินค้าแบตตะกั่ว vs LiFePO4 สำหรับโหลดตู้เย็น
ตู้เย็นคือโหลดต่อเนื่องทุกวัน ไม่มีวันหยุด แบตถูกดึงทุกคืนและชาร์จทุกวัน วงจรนี้ทำให้อายุแบตสั้นลงเร็วกว่าการใช้งานแบบ intermittent
แบตตะกั่วราคาต่ำกว่า แต่ DoD ที่ปลอดภัยแค่ 50% หมายความว่าต้องซื้อ Ah มากกว่าเกือบเท่าตัวเมื่อเทียบกับ LiFePO4 และถ้าถูกดึงโหลดหนักทุกคืนติดต่อกัน แบตตะกั่วจะเสื่อมเร็วกว่าที่สเปกระบุ อายุจริงในการใช้กับตู้เย็นออฟกริดอาจอยู่ที่ 2-4 ปี แทนที่จะเป็น 5 ปีตามสเปก
LiFePO4 แพงกว่าตอนซื้อ แต่ DoD สูงกว่า อายุวงจรชาร์จมากกว่า และน้ำหนักเบากว่าอย่างเห็นได้ชัด สำหรับระบบที่ต้องเลี้ยงตู้เย็นทุกวัน ต้นทุนรวมตลอดอายุการใช้งานมักจะถูกกว่าแบตตะกั่วที่ต้องเปลี่ยนบ่อยกว่า
จุดพลาดที่ทำให้ระบบโซล่าเลี้ยงตู้เย็นไม่ไหว
ระบบออกแบบมาถูกต้องบนกระดาษแต่ใช้จริงไม่ผ่าน มักเกิดจากจุดเดิมๆ ไม่กี่อย่างที่คนมักมองข้าม
ลืมเผื่อ surge load ตอนคอมเพรสเซอร์ start
ทุกครั้งที่คอมเพรสเซอร์ start กระแสพุ่งขึ้นชั่วคราว 3-6 เท่า ของค่าปกติ เป็นเวลาเสี้ยววินาทีถึงไม่กี่วินาที อินเวอร์เตอร์ที่เลือกขนาดพอดีกับ rated watt ของตู้เย็นจะ trip ทันทีที่คอมเพรสเซอร์ start ครั้งแรก
อินเวอร์เตอร์ที่ใช้กับตู้เย็น AC ต้องมี peak power capacity สูงกว่า rated watt ตู้เย็นอย่างน้อย 3 เท่า ถ้าตู้เย็น rated 150W ต้องใช้อินเวอร์เตอร์ที่ peak ได้ไม่ต่ำกว่า 450W และควรเลือกขนาดที่มี margin เพิ่มอีก ไม่ใช่ซื้อพอดีขอบ
อินเวอร์เตอร์เพียวซายเวฟ 3000W/3500W 12V/24V — ตรงกับที่บทความเตือนว่าตู้เย็น AC ต้องใช้เพียวซายเวฟเท่านั้น และต้องเผื่อ surge ตอนคอมเพรสเซอร์ start
ดูสินค้าอินเวอร์เตอร์เพียวซายเวฟ 5000W รับได้ทั้ง 12V/24V/48V — เหมาะกับตู้เย็นขนาดใหญ่ที่ peak load ตอน start สูง ครอบคลุมกรณีที่บทความเตือนว่าอินเวอร์เตอร์รับ surge ไม่ไหว
ดูสินค้าระบบ 12V กับตู้เย็นขนาดกลาง-ใหญ่ กระแสสูงเกินสาย
ระบบ 12V ที่โหลดสูง ดึงกระแสสูงมากเป็นผลโดยตรงจากกฎ P = V × I ตู้เย็นที่กิน 300W บนระบบ 12V ดึงกระแสถึง 25A ต่อเนื่อง และตอน surge อาจพุ่งถึง 75-100A ชั่วคราว สายไฟต้องใหญ่พอรับกระแสนั้น และยังมีแรงดันตกในสายที่ทำให้ประสิทธิภาพระบบลดลงด้วย
ระบบ 24V หรือ 48V ตัดกระแสลงครึ่งหนึ่งหรือหนึ่งในสี่ที่โหลดเดียวกัน ใช้สายขนาดเล็กกว่า แรงดันตกน้อยกว่า และระบบโดยรวมเสถียรกว่าสำหรับตู้เย็นขนาดกลางขึ้นไป ถ้าโหลดรวมในระบบสูงกว่า 500W ควรหลีกเลี่ยง 12V ตั้งแต่ต้น
วางแผงในที่เงาบางส่วน แล้วสงสัยว่าทำไมไฟพอแค่เช้า
เงาที่ตกบนแผงแม้แค่บางส่วนทำให้กำลังผลิตตกหนักกว่าที่คิด แผงโซล่าเซลล์ประกอบด้วยเซลล์ต่ออนุกรมกัน เซลล์ที่ถูกเงาจะกลายเป็นตัวต้านทานในวงจร ดึงกำลังของเซลล์ที่เหลือลงด้วย
ถ้าต่อแผงหลายแผงเป็น series string เดียวกัน เงาที่ตกบนแผงเดียวอาจดึงกำลังของทั้ง string ลงอย่างมีนัยสำคัญ หลายคนวางแผงแล้วไม่ได้สังเกตว่าช่วงบ่ายมีเงาจากหลังคาหรือต้นไม้ข้างๆ ทับ ระบบทำงานได้ดีช่วงเช้า แต่พอบ่ายแดดแรงที่สุดกลับผลิตได้น้อยกว่าที่คำนวณไว้ ตรวจสอบเส้นทางแดดตลอดวันก่อนตัดสินใจตำแหน่งติดตั้งแผงเสมอ