// บทที่ 16.15 · ออกแบบระบบโซลาร์เซลล์ · Solar Power for Air Conditioning

โซลาร์เซลล์จ่ายแอร์: คำนวณ BTU เป็น kW ขนาดแผง แอร์อินเวอร์เตอร์ แอร์ DC/AC ไฮบริด และกระแสกระชาก

ในประเทศไทย แอร์คือโหลดที่ใหญ่ที่สุดของบ้านและสำนักงาน — มักเป็น 40–60 % ของค่าไฟ — และทำงานหนักที่สุดในช่วงที่แดดแรงที่สุด ภาระความเย็นกับพลังงานแสงอาทิตย์จึงมาจากต้นเหตุเดียวกัน ทำให้แอร์เป็นโหลดที่จับคู่กับโซลาร์ได้ดีที่สุด หน้านี้คำนวณตั้งแต่ BTU ของห้องจนถึงจำนวนแผงและค่าไฟที่ประหยัด

เขียนโดย อาจารย์มดอัปเดต 13 ต.ค. 2569

คำนวณแผงสำหรับแอร์ BTU · COP · SEER วิธีต่อ ตัวอย่าง ลดภาระก่อน

สรุปใน 30 วินาที

12,000 BTU/h = 3.52 kW ความเย็น แอร์เบอร์ 5 ใช้ไฟเพียง 1/4–1/6 ของนั้น
กำลังเฉลี่ย ≈ BTU × ภาระ ÷ SEER → แอร์ 12,000 BTU อินเวอร์เตอร์ ≈ 0.4–0.6 kW
แผง ≈ 1–1.5 kWp ต่อแอร์ 12,000 BTU ที่เปิดกลางวัน (ผ่านอินเวอร์เตอร์ on-grid)
แอร์อินเวอร์เตอร์เหมาะกับโซลาร์ที่สุด แอร์ความเร็วคงที่กระชาก 3–6 เท่า
กันความร้อนเข้าบ้านก่อน — ถูกกว่าการซื้อแผงเพิ่ม

ทำไมแอร์กับโซลาร์เข้ากันดี พื้นฐาน

เวลาตรงกัน: ความร้อนที่เข้าอาคารผ่านหลังคาและผนังสูงสุดช่วงบ่าย ซึ่งยังเป็นช่วงที่แผงผลิตไฟมาก ร้าน สำนักงาน คลินิก โรงเรียน ใช้แอร์ช่วงเวลาเดียวกับแดดพอดี
ฤดูตรงกัน: เดือนมีนาคม–พฤษภาคมที่แอร์ทำงานหนักที่สุด เป็นเดือนที่แสงอาทิตย์มากที่สุดของปี
หลังคาร่มเย็นขึ้น: แผงบนหลังคาบังแดดบางส่วน ลดความร้อนเข้าห้องใต้หลังคาได้
ข้อจำกัด: แอร์ห้องนอนที่เปิดกลางคืนไม่ได้ประโยชน์จาก on-grid โดยตรง (ต้องใช้แบตเตอรี่หรือ pre-cooling)

BTU kW COP EER SEER: แปลงหน่วยให้ถูก พื้นฐาน

H1 BTU/h to kW แปลงขนาดแอร์เป็นกิโลวัตต์ความเย็น

Q\ [\text{kW}] = \text{BTU/h}\times 0.29307\times 10^{-3} \qquad 12{,}000\ \text{BTU/h} = 1\ \text{ton} = 3.52\ \text{kW}

H2 COP, EER and SEER ตัวชี้วัดประสิทธิภาพ

COP = \frac{Q_{cool}}{P_{el}} \qquad EER\ [\text{BTU/h/W}] = 3.412\,COP \qquad SEER = \frac{\text{ความเย็นทั้งฤดู (BTU)}}{\text{พลังงานไฟฟ้าทั้งฤดู (Wh)}}

ความเย็น ≠ ไฟฟ้า: แอร์เป็นปั๊มความร้อน ย้ายความร้อน 3–6 หน่วยต่อไฟฟ้า 1 หน่วย ค่าบนฉลากประหยัดไฟเบอร์ 5 ของไทยใช้ SEER (BTU/h ต่อ W ตามฤดูกาล) แอร์อินเวอร์เตอร์รุ่นปัจจุบันมี SEER ประมาณ 15–27 ขึ้นกับขนาด แอร์ความเร็วคงที่รุ่นเก่ามี EER ราว 9–11

H3 Average electrical power กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยขณะเปิดแอร์

\bar P_{el}\ [\text{W}] \approx \frac{\text{BTU/h}\times LF}{SEER} \qquad P_{el,rated} = \frac{\text{BTU/h}}{EER}

$LF$ = ภาระเฉลี่ยเทียบพิกัด (0.5–0.9) ขึ้นกับขนาดห้อง ฉนวน จำนวนคน อุณหภูมิที่ตั้ง และเวลาของวัน แอร์อินเวอร์เตอร์ลดความเร็วคอมเพรสเซอร์เมื่อห้องเย็นแล้ว กำลังจริงจึงต่ำกว่าพิกัดมาก

H4 Rule-of-thumb room size เลือก BTU ตามพื้นที่ห้อง (เพดานสูง ~2.6 m)

\text{BTU/h} \approx A\,[\text{m}^2] \times \begin{cases} 700\text{–}800 & \text{ห้องนอน/ห้องไม่โดนแดด} \\ 800\text{–}1{,}000 & \text{ห้องโดนแดด ห้องรับแขก สำนักงาน ร้านค้า} \end{cases}

กฎหัวแม่มือนี้ใช้คัดเลือกเบื้องต้น งานอาคารใหญ่ต้องคำนวณภาระความเย็น (cooling load) จากผนัง หลังคา หน้าต่าง คน อุปกรณ์ และอากาศภายนอก แอร์ที่ใหญ่เกินไปตัดต่อบ่อย ไม่ดึงความชื้น และไม่ประหยัด

ตัวอย่าง H-1

ห้องนอน 18 m²

H4: $18 \times 700 = 12{,}600$ BTU/h → เลือก 12,000–13,000 BTU
H1: $12{,}000 \times 0.29307 = 3.52$ kW ความเย็น
H3: SEER 20, LF 0.8 → $\bar P = 12{,}000(0.8)/20 = 480$ W · พิกัดที่ EER 12 → 1,000 W
H2: COP เฉลี่ย = $20/3.412 = 5.86$ — ไฟ 1 หน่วยย้ายความร้อนได้ราว 5.9 หน่วย

ขนาดแผงสำหรับแอร์ กลาง

H5 PV size for an air conditioner ขนาดแผงสำหรับแอร์

P_{PV} \ge \max\!\left( \frac{N\,\bar P_{el}\,h_{sun}}{PSH\times PR},\ \frac{N\,\bar P_{el}}{0.55} \right)

เงื่อนไขแรกคือพลังงาน (พลังงานแผงต่อวันพอกับพลังงานแอร์ช่วงมีแดด) เงื่อนไขที่สองคือกำลัง: ช่วง 09:00–10:00 และ 15:00–16:00 น. แผงจ่ายได้ราว 50–60 % ของ kWp ถ้าต้องการให้แอร์ใช้ไฟโซลาร์เกือบทั้งหมดตลอดช่วงนั้น แผงต้องใหญ่พอ (ส่วนที่ขาดดึงจากกริดอัตโนมัติในระบบ on-grid)

H6 Compressor starting surge กำลังกระชากตอนสตาร์ต

P_{surge} \approx k_{LRA}\,P_{el,rated} \qquad k_{LRA} \approx 3\text{–}6\ (\text{ความเร็วคงที่}),\ \approx 1\text{–}1.5\ (\text{อินเวอร์เตอร์})

สำคัญกับระบบ off-grid และโหมดไฟสำรองของ hybrid: อินเวอร์เตอร์ต้องรับกำลังกระชากได้ (ดูค่า surge/peak power 5–10 วินาทีในดาต้าชีต) และแบตต้องจ่ายกระแสนั้นได้ (B3)

เครื่องคำนวณแผงสำหรับแอร์

วิธีต่อโซลาร์กับแอร์ พื้นฐาน

รูปแบบ	หลักการ	ข้อดี	ข้อจำกัด
On-grid ทั้งบ้าน	อินเวอร์เตอร์จ่ายเข้าตู้ไฟ แอร์ใช้ไฟจากโซลาร์ก่อนอัตโนมัติ	ง่าย คุ้มที่สุด ใช้กับแอร์ทุกเครื่องและโหลดอื่น	ไฟดับแอร์ดับ ไม่ช่วยกลางคืน
Hybrid + แบต	เพิ่มแบตเก็บไฟกลางวัน	ใช้แอร์หัวค่ำได้ มีไฟสำรอง	แพง ต้องดูความคุ้ม (B5–B6)
แอร์โซลาร์ DC/AC ไฮบริด	ชุดคอยล์ร้อนมีช่องรับ DC จากแผงเข้าบัส DC ของอินเวอร์เตอร์คอมเพรสเซอร์ ใช้ไฟบ้านเสริม	ไม่ต้องมีอินเวอร์เตอร์แยก ไม่ส่งไฟย้อนกริด (ไม่ต้องขออนุญาตขนานไฟในหลายกรณี — ตรวจกับการไฟฟ้า)	แผงใช้ได้กับแอร์เครื่องนั้นเท่านั้น ไฟเหลือทิ้งเมื่อแอร์ไม่ทำงาน ต้องใช้แผงตามสเปกผู้ผลิต
Off-grid	แผง + แบต + อินเวอร์เตอร์ off-grid	ไม่มีสายไฟฟ้าก็ใช้แอร์ได้	ต้องใช้แบตใหญ่และเผื่อกำลังกระชาก
Solar thermal cooling	ความร้อนจากแผงรับแสงขับเครื่องทำความเย็นแบบดูดซึม	ใช้ในอาคารใหญ่บางแห่ง	ซับซ้อน ราคาแพง ไม่นิยมเทียบกับ PV + แอร์อินเวอร์เตอร์

ตัวอย่างออกแบบ กลาง

ตัวอย่าง H-2

บ้าน: แอร์ 12,000 BTU เปิด 8 ชม. (6 ชม. ช่วงมีแดด)

$\bar P$ = 0.48 kW (ตัวอย่าง H-1) → พลังงานต่อวัน $0.48 \times 8 = 3.8$ kWh · ช่วงมีแดด $0.48 \times 6 = 2.9$ kWh
H5 พลังงาน: $2.9/(4.8 \times 0.78) = 0.77$ kWp · H5 กำลัง: $0.48/0.55 = 0.87$ kWp → 2 แผง × 580 W = 1.16 kWp
ค่าไฟแอร์ทั้งเดือน ≈ $3.8 \times 30 \times 4.2$ ≈ 484 บาท ประหยัดได้ ≈ 363 บาท/เดือน (ส่วนที่เหลือคือช่วงกลางคืน)
ข้อสังเกต: แอร์อินเวอร์เตอร์เบอร์ 5 ประหยัดอยู่แล้ว ระบบโซลาร์ขนาดนี้คุ้มเมื่อรวมกับโหลดกลางวันอื่นของบ้าน (ดู ขนาดจากบิล) — ถ้าแอร์เก่า EER 9 การเปลี่ยนแอร์ใหม่อาจคุ้มกว่าการติดโซลาร์ก่อน

ตัวอย่าง H-3

สำนักงาน: แอร์ 24,000 BTU 4 เครื่อง เปิด 08:00–18:00 น.

SEER 16, LF 0.8: $\bar P = 24{,}000(0.8)/16 = 1.2$ kW/เครื่อง → 4.8 kW รวม
พลังงาน 10 ชม. = 48 kWh/วัน · ช่วงมีแดด 7 ชม. = 33.6 kWh
H5: พลังงาน $33.6/(4.8 \times 0.78) = 8.97$ kWp · กำลัง $4.8/0.55 = 8.73$ kWp → 16 แผง = 9.28 kWp อินเวอร์เตอร์ 3 เฟส 8 kW
ค่าไฟแอร์ ≈ 6,050 บาท/เดือน ประหยัด ≈ 4,230 บาท/เดือน (≈ 70 %) ผู้ใช้ TOU ประหยัดมากกว่านี้เพราะแทนไฟ on-peak

ตัวอย่าง H-4

เปิดแอร์ห้องนอน 12,000 BTU กลางคืนด้วยแบตเตอรี่

เปิด 8 ชม. × 0.48 kW = 3.84 kWh
B1: $3.84/(0.9 \times 0.9) = 4.74$ kWh → แบต 5.12 kWh หนึ่งลูก (ถ้าไม่มีโหลดกลางคืนอื่น)
แผงต้องผลิตเพิ่มอีก ≈ 4.3 kWh/วัน สำหรับชาร์จ → +1.2 kWp
ทางเลือกที่ถูกกว่า: pre-cooling เปิดแอร์ห้องนอนช่วง 15:00–18:00 น. ด้วยไฟโซลาร์ ทำให้ผนังและเฟอร์นิเจอร์เย็น แล้วตั้งอุณหภูมิสูงขึ้นเล็กน้อยตอนกลางคืน

ลดภาระความร้อนก่อน แล้วค่อยเพิ่มแผง

ฉนวนหลังคา (ใยแก้ว 3–6 นิ้ว หรือฉนวนพ่น) และฟอยล์สะท้อนรังสี ลดความร้อนผ่านหลังคาได้มากที่สุด
บังแดดหน้าต่างทิศตะวันตก กันสาด ฟิล์มกรองแสง ต้นไม้ — ความร้อนช่วงบ่ายเป็นตัวกำหนดขนาดแอร์
ตั้ง 25–26 °C ทุก 1 °C ที่ตั้งสูงขึ้นประหยัดราว 5–10 % พัดลมช่วยให้รู้สึกเย็นที่อุณหภูมิสูงขึ้น
ล้างแอร์ทุก 6 เดือน คอยล์สกปรกลดประสิทธิภาพ 10–30 %
คอยล์ร้อนในที่ร่ม อากาศถ่ายเท ไม่ตั้งในที่อับหรือโดนแดดบ่ายจัด

ประเด็นระดับปริญญาโท ขั้นสูง

อินเวอร์เตอร์ของคอมเพรสเซอร์ (PMSM/BLDC + PFC) เป็นวงจรเดียวกับอินเวอร์เตอร์โซลาร์แต่ใช้ field-oriented control — แอร์ DC/AC ไฮบริดรวม MPPT เข้ากับบัส DC เดียวกัน
Thermal storage (น้ำเย็น/น้ำแข็ง) ในอาคารใหญ่ ผลิตความเย็นด้วยไฟโซลาร์กลางวัน ใช้ตอนเย็น — ถูกกว่าแบตเตอรี่ต่อ kWh
Model predictive control ของ HVAC ร่วมกับการพยากรณ์แสงและอุณหภูมิ (ดู พยากรณ์) ใช้มวลความร้อนของอาคารเป็นแบตเตอรี่
ผลต่อกริด แอร์จำนวนมากในชั่วโมงเดียวกันกับโซลาร์บนหลังคาลดพีคกลางวันของระบบไฟฟ้า แต่ย้ายพีคไปหัวค่ำ (duck curve)

คำถามที่พบบ่อย

แอร์ 12,000 BTU ใช้แผงโซลาร์กี่แผง?

แอร์อินเวอร์เตอร์เบอร์ 5 ขนาด 12,000 BTU ใช้ไฟเฉลี่ยประมาณ 0.4–0.6 kW ขณะทำงาน ถ้าเปิดช่วงกลางวัน 6 ชั่วโมง ใช้พลังงานประมาณ 3 kWh แผงประมาณ 1–1.5 kWp หรือแผง 580 W จำนวน 2–3 แผงผ่านอินเวอร์เตอร์ on-grid ช่วยจ่ายได้เกือบทั้งหมดในช่วงมีแดด ถ้าต้องการเปิดกลางคืนต้องเพิ่มแบตเตอรี่หรือใช้ไฟการไฟฟ้า

ต่อแผงโซลาร์เข้าแอร์ตรง ๆ ได้ไหม?

แอร์ทั่วไปใช้ไฟ AC 220 V ต้องผ่านอินเวอร์เตอร์เสมอ ยกเว้นแอร์โซลาร์แบบ DC/AC ไฮบริดที่มีช่องรับไฟ DC จากแผงเข้าบัส DC ของคอมเพรสเซอร์โดยตรง และใช้ไฟบ้านเสริมเมื่อแสงไม่พอ ต้องต่อแผงตามจำนวนและแรงดันที่ผู้ผลิตแอร์กำหนดเท่านั้น

แอร์ธรรมดา (ไม่ใช่อินเวอร์เตอร์) ใช้กับระบบ off-grid ได้ไหม?

ได้แต่ต้องระวัง คอมเพรสเซอร์แบบความเร็วคงที่ดึงกระแสกระชากตอนสตาร์ตประมาณ 3–6 เท่าของกระแสใช้งาน อินเวอร์เตอร์ off-grid ต้องรับกำลังกระชากนั้นได้ และคอมเพรสเซอร์ตัดต่อบ่อยทำให้สิ้นเปลืองพลังงานแบต แอร์อินเวอร์เตอร์สตาร์ตแบบนุ่มนวลและประหยัดกว่ามาก จึงเหมาะกับโซลาร์มากกว่า