Cooling Tower และ Chiller มีตะกรัน เกิดจากอะไร?

Cooling Tower และ Chiller ที่ตะกรันเกาะอยู่บนฟิลล์และ Condenser tube ไม่ได้บ่งบอกแค่ “ระบบสกปรก” แต่เบื้องหลังคราบเล็ก ๆ เหล่านี้ คือ Chiller ที่ต้องทำงานหนักกว่าที่ออกแบบไว้, ค่าไฟที่เพิ่มขึ้นโดยไม่แจ้งเตือน และการบำรุงรักษาที่ต้องจ่ายมากขึ้นเรื่อย ๆ แบบไม่รู้ตัว

คำถามสำคัญคือ:
ตะกรันใน Cooling Tower เกิดจากอะไร? ส่งผลกระทบอะไรบ้าง? ป้องกันอย่างไร? และ ECO WATER ช่วยตรงไหน?

Cooling Tower มีตะกรัน เกิดจากอะไร?

1. น้ำเติม (Make-up water) มีแคลเซียมและแมกนีเซียม
   น้ำประปาที่ใช้ในระบบมี Ca²⁺, Mg²⁺ และไบคาร์บอเนต เมื่อเติมลงไปใน Cooling Tower แล้วเกิดการระเหย น้ำยิ่งเข้มข้นจนถึงจุดอิ่มตัว แล้วตกผลึกเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต (Scale) เกาะตามแผ่น Fill และในอ่างน้ำเย็น
2. Cycle of Concentration สูงแต่ควบคุมไม่ดี
   การระเหยและการ Bleed off ที่ไม่เหมาะสมทำให้ Conductivity สูง เกลือแร่สะสมมาก เกิดการตกผลึกต่อเนื่องเป็นตะกรันแข็งบนพื้นผิวอุปกรณ์
3. Biofilm และตะไคร่น้ำเป็น “ฐาน” ให้ตะกรันเกาะ
   Bacteria และตะไคร่สร้างชั้น Biofilm บนพื้นผิววัสดุใน Cooling Tower ชั้นนี้ทำหน้าที่เหมือนกาว ช่วยให้ผลึกตะกรันจับตัวและยึดเกาะได้แน่นขึ้นที่ Fill, บ่า Valve และผิวท่อด้านใน

ตะกรันใน Chiller (Condenser Tube) เกิดจากอะไร?

ในฝั่ง Chiller ตะกรันจะไปสะสมใน Condenser Tube เป็นหลัก โดยมีสาเหตุสำคัญดังนี้:

• น้ำหล่อเย็นที่มีเกลือแร่มากไหลผ่าน Condenser:
  น้ำจาก Cooling Tower ที่มี Ca²⁺, Mg²⁺ เข้มข้น เมื่อรับความร้อนใน Condenser จะเกิดการตกผลึกที่ผิวท่อเป็นชั้นตะกรัน ทำให้การแลกเปลี่ยนความร้อนลดลง ค่า Condenser Approach Temperature (CAT) สูงขึ้น และ Chiller ใช้พลังงานมากขึ้น
• คราบ Biofilm + ตะกรันร่วมกัน:
  Biofilm และเศษตะไคร่ที่ไหลตามน้ำเข้าไปใน Condenser Tube เป็นฐานให้ตะกรันเกาะเพิ่ม ทำให้ทิวบ์ตัน ต้องแยงทิวบ์บ่อย และเสี่ยงกับการกัดกร่อนจากแบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic bacterial corrosion)

  

💡 เมื่อมีตะไคร่ เมือกชีวภาพ และสิ่งสกปรกสะสมอยู่บนพื้นผิว ผลึกตะกรันจะมีจุดเริ่มเกาะได้ง่ายขึ้น ทำให้การสะสมหนาขึ้นเร็วกว่าในระบบที่พื้นผิวสะอาด นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมการควบคุมจุลินทรีย์และของแข็งแขวนลอยจึงเป็นส่วนหนึ่งของการป้องกันตะกรันด้วย

ผลกระทบที่ลุกลามจากตะกรัน

เมื่อมีตะกรันสะสมใน Cooling Tower ผลกระทบจะไม่ได้จำกัดอยู่แค่ตัวหอหล่อเย็น แต่ลามไปถึงประสิทธิภาพของระบบ Chiller ฝั่ง Condenser ด้วย ยิ่งตะกรันไปเกาะบนพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนมากเท่าไร ระบบก็ยิ่งสูญเสียสมรรถนะมากขึ้นเท่านั้น

ตะกรันที่ Cooling Tower

น้ำไม่ไหลเป็นฟิล์มบางบนฟิลล์ ทำให้พื้นที่ระบายความร้อนใช้งานได้ไม่เต็มที่ ประสิทธิภาพการระบายความร้อนลดลง ระบบต้องสูญเสียน้ำจากการ Bleed off มากขึ้น และอุปกรณ์รอบหอหล่อเย็นเสี่ยงต่อการกัดกร่อนจาก Drift ที่พาสารเคมีและคราบออกไปเกาะบนโครงสร้าง

ตะกรันที่ Chiller

ตะกรันที่เกาะใน Condenser tube ทำหน้าที่เป็นชั้นฉนวนขัดขวางการถ่ายเทความร้อนจากสารทำความเย็นไปยังน้ำหล่อเย็น ทำให้ค่าความต่างอุณหภูมิฝั่งคอนเดนเซอร์ (Condenser Approach Temperature) สูงขึ้น เครื่อง Chiller ต้องทำงานหนักขึ้น ส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงานและต้องล้างท่อด้วยสารเคมีบ่อยขึ้น ซึ่งลดทอนอายุการใช้งานของท่อและอุปกรณ์โดยรวม

⚠️ ใต้ชั้นตะกรัน:
บริเวณที่มีคราบหนามักเป็นพื้นที่ที่ออกซิเจนเข้าไม่ถึง เอื้อต่อการเกิดกระบวนการแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic process) และการเจริญเติบโตของแบคทีเรียบางชนิด ทำให้เกิดการกัดกร่อนใต้คราบ (Under-deposit corrosion) และเพิ่มความเสี่ยงด้านสุขภาพจากเชื้อโรคที่เติบโตได้ดีใน Cooling Tower เช่น Legionellosis

วิธีป้องกันตะกรันใน Cooling Tower

การป้องกันตะกรันที่ได้ผลต้องมองทั้งระบบ ไม่ใช่พึ่งวิธีใดวิธีหนึ่งเพียงอย่างเดียว แนวทางที่ใช้กันทั่วไปมักผสมผสานการควบคุมเคมีน้ำ การกรองของแข็งแขวนลอย การควบคุมจุลินทรีย์ และการติดตามค่าการทำงานของระบบอย่างสม่ำเสมอ

1) ควบคุมคุณภาพน้ำให้เหมาะสม

การควบคุม pH, alkalinity, hardness และ conductivity เป็นเรื่องสำคัญของการป้องกันตะกรัน หากค่าน้ำอยู่นอกช่วงที่เหมาะสม โอกาสเกิดการตกผลึกของแร่ธาตุจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก การทำงานที่เหมาะสมของระบบ pH 7.0–7.6 และ conductivity 1,200–2,500 µS จะช่วยควบคุมประสิทธิภาพการฆ่าเชื้อและลดความเสี่ยงด้านตะกรัน ระบบต้องมีการวัดและควบคุม ไม่ปล่อยให้ค่าน้ำผันแปรไปตามสภาพใช้งาน

2) จัดการ Blowdown และ Cycle of Concentration อย่างสมดุล

การเพิ่ม Cycle of Concentration (COC) เป็นวิธีประหยัดน้ำ แต่ถ้าเพิ่มโดยไม่คุมตะกรัน ระบบจะสะสมสารละลายจนเกินจุดปลอดภัย COC ต้องอยู่ในระดับที่น้ำยังสามารถรับแร่ธาตุได้ การตั้งค่า Blowdown ที่เป็น “วาล์วระบาย” ต้องสมดุล ความถี่ และปริมาณน้ำทิ้งต้องอ่านค่า Conductivity จริงของระบบ ไม่ใช้ค่าคงที่ตายตัว

3) ใช้ Side-stream Filtration เพื่อดักจับตะกอนและเศษคราบสะสม

แม้น้ำจะถูกควบคุมทางเคมีดี แต่ถ้ายังมีของแข็งแขวนลอย ตะกอน และเศษคราบอยู่ในระบบ สิ่งเหล่านี้จะกลายเป็น “จุดเริ่มเกาะ” ให้ผลึกตะกรันไปจับเพิ่ม การดึงน้ำบางส่วนออกมาผ่านระบบกรอง เช่น Sand Filter หรือ Multicyclone จะช่วยลดแหล่งสะสมของ fouling ได้

4) ควบคุม Biofilm และตะไคร่น้ำควบคู่กันไป

เมือกชีวภาพทำหน้าที่เสมือนกาวที่ช่วยให้ตะกรันยึดเกาะพื้นผิวได้ง่าย ต่อให้ควบคุมความกระด้างของน้ำได้ดี หากละเลยการจัดการจุลินทรีย์ ตะกรันก็ยังสะสมได้ จะใช้วิธีเคมี biocide แบบดั้งเดิม หรือใช้เทคโนโลยีทางเลือก ต้องเลือกให้เหมาะกับหน้างาน

วิธีป้องกันตะกรันที่ได้ผลจริง จำเป็นต้องเปลี่ยนมุมมองจาก “การล้างคราบและเติมสารเคมีแก้ปัญหาเฉพาะหน้า” ไปสู่ “การบริหารจัดการเชิงรุก” ควบคุมคุณภาพน้ำเติม, รักษาสมดุลของ COC และ Blowdown และยับยั้ง Biofilm

Eco Water ช่วยลดการเกิดตะกรันได้อย่างไร?

ECO WATER เป็นระบบบำบัดน้ำสำหรับ Cooling Tower ที่เน้นการบริหารจัดการคุณภาพน้ำโดยลดการใช้สารเคมีในระบบหมุนเวียน ทำงานร่วมกับเทคโนโลยี Ionizer, Oxidizer และ Ultrasonic เพื่อจัดการปัญหาต้นเหตุของการเกิดตะกรัน

1) ลด Biofilm ซึ่งเป็นตัวช่วยให้ตะกรันเกาะผิว

ECO WATER ใช้ Ionizer (Copper & Silver Ion) และ Oxidizer ร่วมกัน:

Ionizer (Copper & Silver Ion) ประกอบไปด้วย

• Copper Ion:
  ทำหน้าที่เป็น algaecide กำจัดตะไคร่น้ำและเมือกชีวภาพ
• Silver Ion:
  เป็น bactericide กำจัดแบคทีเรียที่สร้างชั้น Biofilm และเชื้อสุขภาพ เช่น Legionella
  

Oxidizer

• Oxidizer:
  สร้างค่า ORP สูงพอจะทำลายตะไคร่และจุลชีพแบบทันที

เมื่อ Biofilm ลดลง พื้นผิวจะไม่ทำตัวเป็น “ฐานกาว” ให้ตะกรันเกาะแน่น นี่คือการแก้ปัญหาที่ต้นเหตุ

2) เปลี่ยนโครงสร้างผลึกตะกรันให้เกาะผิวยากขึ้น

Ultrasonic emitter coil

ปล่อยคลื่นความถี่ประมาณ 15–70 kHz ลงในน้ำ เปลี่ยนโครงสร้างผลึกตะกรันจากแบบ Snow Flake ไปเป็น Long Thin Aragonite (แท่งยาว) ทำให้คุณสมบัติการยึดเกาะลดลง ผลึกใหญ่ขึ้นจนถูกดักจับผ่านกรองไซโคลนหรือกรองทรายได้ง่ายขึ้น ตะกรันจึงไม่เกาะติดแน่นบนแผ่น Fill และท่อ Condenser

3) ทำงานร่วมกับการควบคุม pH และ Conductivity

ECO WATER ถูกออกแบบให้ทำงานในช่วง parameter ที่เหมาะสมของระบบ

• pH
  ควรถูกควบคุมให้อยู่ในช่วง 7.0–7.6 ด้วย Automatic pH Doser เพื่อให้ทั้ง ORP จาก Oxidizer และ Copper/Silver ion มีประสิทธิภาพเต็มที่ และลดความเสี่ยงการกัดกร่อน
• Conductivity
  ถูกควบคุมให้อยู่ในช่วงประมาณ 1,500–2,500 µS/cm ในรายงานทดลองของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงการเกิดตะกรันพร้อมกับรักษา Cycle of Concentration ในระดับที่ประหยัดน้ำได้

กล่าวอีกแบบ ECO WATER ทำงานบนฐานของ “การควบคุมเคมีน้ำอย่างสมดุล”

4) เสริมด้วย Side-stream Treatment เพื่อดึงคราบออกจากระบบ

ระบบใช้ Self-priming pump หมุนเวียนน้ำผ่านชุด Wet cell และ Ultrasonic แล้วส่งผ่าน Sand filter หรือ Multicyclone เพื่อดักจับเศษตะกรัน ก่อนส่งกลับเข้าระบบ ผลคือ

• คราบเก่าที่สะสมบน Fill และพื้นผิวภายในอ่างน้ำเย็นค่อย ๆ หลุดออกมา
• ระบบสามารถดึงคราบเหล่านี้ออกจากวงจรน้ำหมุนเวียนแทนการปล่อยให้ไปสะสมใหม่บนผิวแลกเปลี่ยนความร้อน

จากตัวอย่างในโครงการอื่น ๆ พบว่า

• หลังติดตั้งระบบ ECO WATER ไปช่วงหนึ่ง น้ำที่เคยขุ่นจากสารเคมีและคราบสะสมกลายเป็นน้ำใส
• ตะไคร่และตะกรันแข็งบนแผ่น Fill ค่อย ๆ หลุดออกในบริเวณที่น้ำไหลผ่าน
• อ่างน้ำเย็นจากที่เคยมีคราบและเมือกหนา ก็สะอาดขึ้นจนเหลือเพียงคราบบางที่ล้างเชิงกลออกได้ง่าย

รายงานผลการทดสอบที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ระบุว่า หลังติดตั้ง ECO WATER ในระบบน้ำหล่อเย็นของอาคารช่วงเกษตรศิลปการเป็นเวลา 8 เดือน พบว่าEcoWater

• pH และ Conductivity ของน้ำหล่อเย็นถูกควบคุมให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมต่อการลดความเสี่ยงด้านตะกรันและการกัดกร่อนอย่างต่อเนื่อง
• ปริมาณตะกรันและคราบสะสมในอุปกรณ์ Cooling Tower ลดลงอย่างมีนัยสำคัญหลังจากติดตั้งประมาณ 1 เดือน และมีเศษตะกรันเดิมหลุดออกจากระบบเป็นจำนวนมาก
• ค่า Condenser Approach Temperature ของ Chiller ทั้ง 3 ชุดลดลงเฉลี่ย 0.7 °F
• ประสิทธิภาพด้านพลังงานของ Chiller มีแนวโน้มดีขึ้นอย่างชัดเจน เมื่อเปรียบเทียบกับช่วงก่อนติดตั้งในภาระการทำงานที่ใกล้เคียงกัน

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)