พัดลมแบบ Overload Type และ Non-Overload Type คืออะไร

พัดลมแบบ Overload Type และ Non-Overload Type คืออะไร

ก่อนอื่นเราก็ต้องดู Performance curve ของพัดลมประกอบไปด้วยนะครับ โดยให้สังเกตดังนี้

1. พัดลมที่เป็นแบบ Overload Type นั้นจะมีกราฟเส้น Power สูงขึ้นเรื่อยๆเมื่อ Flow สูงขึ้น ดังนั้นเมื่อเกิดเหตุการณ์ที่ Static pressure loss ในระบบลดลง ก็จะทำให้ flow สูงขึ้นและทำให้การกินไฟของมอเตอร์สูงขึ้นมาก จนทำให้กระแสไฟที่มอเตอร์สูงเกิน จนทำให้เกิดการ Overload ได้ ตัวอย่างเช่น เหตุการณ์ท่อลมหลุด การนำ Filter ออกจากระบบ หรือบันไดหนีไฟที่เมื่อมีการเปิดประตูหลายๆบาน จะทำให้ความดันในบันไดลดลงมาก
   พัดลมที่เป็นประเภท Overload Type ก็ได้แก่ พัดลม Centrifugal แบบ Radial (ในรูปเขียน Straight blade) และแบบ Forward curve
2. พัดลมที่เป็นแบบ Non-Overload Type นั้นจะมีกราฟเส้น Power โค้งลงที่ Flow สูงๆ ช่วงปลาย curve ดังนั้นเมื่อ Flow สูงๆก็จะไม่ทำให้มอเตอร์ Overload นั่นเอง
   พัดลมประเภท Non-Overload Type ก็ได้แก่ พัดลม Centrifugal แบบ Backward curve และแบบ Axial

Run around coil คืออะไร

Run around coil เป็นอุปกรณ์ที่นำมาใช้ Reheat เพื่อประโยชน์ในการลดความชื้นของระบบปรับอากาศ โดยRun around coil นั้นมีหลักการทำงานที่ไม่ซับซ้อนอะไร ถ้าดูตามตัวอย่างในรูป ระบบจะทำงานดังนี้

1. ที่คอล์ยสีฟ้า (Cooling coil) เป็นคอลย์ที่น้ำเย็นจะไปลดอุณหภูมิของอากาศจาก 35C ลงมาเหลือ 27C
2. ที่คอล์ยสีแดง (Heating coil) น้ำอุ่นจะไปเพิ่มอุณหภูมิอากาศให้สูงขึ้นจาก 12.5C ไปเป็น 20.7C
3. อุณหภูมิน้ำจะมี 2 ค่าแค่นั้นคือ 20C และเมื่อรับความร้อนจากอากาศก็จะเพิ่มขึ้นเป้น 26C
4. การถ่ายเทความร้อนจะเป็นแบบ Sensible เท่านั้น โดยกระบวนการจะเป็นไปตาม Psychometric ในรูป

Run around coil สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง เช่น เป็นอุปกรณ์นำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่ (Heat recovery) หรือใช้กับ OAU หรือ AHU เพื่อนำมาลดความชื้นได้

ข้อดีของ Run around coil คือสามารถแยกของไหลที่จะแลกเปลี่ยนความร้อนออกจากกันได้ และสามารถแลกเปลี่ยนความร้อนจากแหล่งที่ไกลๆได้

ไม่แน่ใจว่าตัวระบบจริง จะมีอุปกรณ์อะไรพิเศษอีกไหม เช่นในรูปจะมี 3-way bypass valve สำหรับป้องกัน Over cool และไม่รู้ว่าจำเป็นต้องมี expansion tank ไหมครับ เพราะมันเป็นระบบปิด

System effect ของระบบท่อลม

System effect ในระบบท่อลมมีผลทำให้พัดลมทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพ เป็นผลเสียกับระบบของเราอย่างมาก ผู้ออกแบบ ผู้ควบคุมงาน ช่างหรือวิศวกรควรจะทำความเข้าใจเรื่องนี้ให้ละเอียด เพื่อจะได้แก้ปัญหาได้ถูกจุดครับ

ประเภท คุณลักษณะและการใช้งานของพัดลม

การหาขนาด Automatic Air Vent

กรณีนี้เราจะพูดถึงเฉพาะการระบายอากาศที่ปะปนมากับน้ำเท่านั้นนะครับ ไม่ใช่การไล่อากาศตอนเติมน้ำ โดยอ้างอิงจากมาตรฐาน The American Water Works Association (AWWA) cover these in much more detail in their Standard C512-15: “Air-Release, Air/Vacuum, and Combination Air Valves for Water and Wastewater Service.”

โดยทั่วไปแล้วถ้าเป็นน้ำสะอาดก็จะมีอากาศผสมอยู่ในน้ำที่ 2% แต่ถ้าเป็นน้ำเสียก็อาจจะมีอากาศผสมอยู่มากถึง 6% เลยก็ได้ ซึ่งเมื่อ Pressure ในท่อเกิดการเปลี่ยนแปลง ก็จะทำให้อากาศแยกตัวออกมามากขึ้น อากาศที่แยกออกมาอาจจะไหลไปกับน้ำ หรือไหลสวนน้ำก็ได้ขึ้นกับความเร็ว อากาศที่แยกตัวออกมาจะไปติดตามจุดที่หักงอหรือจุดที่สูงที่สุดของท่อ กลายเป็น Air lock ทำให้การไหลของน้ำไม่เต็มท่อ เกิดปัญหาต่างๆตามมามากมาย (ลองกลับไปอ่านเรื่อง Air Lock ที่นี่อีกทีนะครับ https://bit.ly/3LoEHnq)

Automatic air vent (AAV) เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ในกลุ่ม Air release valve โดยขนาดของ AAV จะขึ้นกับความดันในท่อ อุณหภูมิน้ำ ปริมาณอากาศที่จะระบาย และรูปร่างของรูระบาย (Orifice) ตามสมการดังต่อไปนี้ (อ้างอิง 1 ตามไปอ่านกันเองนะครับ )

q = 330.7 * d2 * C * P1 / (T1 *Sg)^½

แต่การคำนวณจากสมการข้างบนมันซับซ้อนไป จึงมีข้อแนะนำในการคำนวณจาก Dean (อ้างอิง 2) แนะนำสมการง่ายๆในการคำนวณดังนี้

q = Q * (0.13 cu ft/gal) * %Air

เมื่อ: q = อัตราการระบายอากาศออก, SCFM
Q = อัตราการไหลของน้ำในท่อ, GPM
%Air = อัตราส่วนน้ำในอากาศ

ยกตัวอย่างเช่นท่อขนาด 12 นิ้ว อัตราการไหลของน้ำ 3000 gpm เป็นน้ำสะอาดที่มี %Air เท่ากับ 2% จะได้

q = 3000 * (0.13 cu ft/gal) * 2/100 = 8 SCFM

จากนั้นเราก็นำค่า q ไปเปิดตารางตามรูปที่ 2 (อ้างอิง 2) สมมุติว่าความดันที่จุดติดตั้ง AAV เท่ากับ 100 Psi เราก็จะได้ Orifice size เท่ากับ 3/32 นิ้ว ที่ 9.5 cfm

แต่ในทางปฏิบัติเราก็ต้องพิจาณาจากความสามารถของอุปกรณ์ด้วยว่าจะสามารถทำงานได้ตามนั้นไหม ดังนั้น เราจะลองมาดูตัวอย่างตารางแนะนำของ ผู้ผลิต (Valmatic) กันบ้าง

เราจะทดลองเปิดจากตารางของ Valmatic ตามรูปที่ 3 ที่ความดัน 1-150 Psi แต่ Flow เราต้องขยับไปเลือกที่่ 5200 gpm ก็จะได้ Orifice size เท่ากับ 1/8 นิ้ว และได้ Valve Series No. 25

เมื่อเราไปเปิด Catalog ก็จะได้ AAV ที่่มีขนาด Inlet size เท่ากับ 1 นิ้ว ที่มีหน้าตาตามรูปที่ 4 นั่นเอง

อ้างอิง 1: Valmatic

อ้างอิง 2: Flomatic

ที่มาของ Static regain

Static regain แปลได้ว่าการได้คืนของความดันสถิตย์ หมายหถึงความดันสถิตย์ที่เพิ่มขึ้นเมื่อมีการลดความเร็วของของไหล

ในการออกแบบท่อลมแบบ Static regain method นั้นจะใช้หลักการคือ การออกแบบให้ความดันสถิตย์ก่อนผ่าน fitting จะต้องเท่ากับ ความดันสถิตย์ก่อนผ่าน fitting ตัวถัดไป (ดูรูปประกอบ)

ดังนั้น Static regain ที่ได้จึงต้อเท่ากับความดันลดในท่อลมท่อนถัดไปนั่นเอง

โดย Static regain จะสามารถอธิบายตามทฤษฎีได้ดังนี้

ΔPt = ΔPv+ΔPs หรือ (Pt2-Pt1) = (Pv2-Pv1)+ΔPs

เมื่อ ΔPs คือ Static Regain

Pt คือ Total pressure

Pv คือ Velocity pressure

เปลี่ยนรูปสมการใหม่

ΔPs = Pv1-Pv2-(Pt1-Pt2)

เมื่อ (Pt1-Pt2) คือ ΔPloss ของ fitting

ดังนั้น

Static Regain = (Pv1-Pv2)- ΔPloss

อยากให้ทุกคนลองทำความเข้าใจดูนะครับ จะทำให้เข้าหลักการออกแบบและความดันในท่อลมของวิธี Static regain ได้มากขึ้น

ตำแหน่งติดตั้ง Expansion tank แบบปิด

ก่อนอื่นต้องเข้าใจประโยชน์ของ Expansion tank ก่อนนะครับ นอกจากจะเอาไว้รองรับการขยายตัว หดตัวของน้ำและเอาไว้เติมน้ำเข้าระบบแล้วนั้น Expansion tank ยังเอาไว้เป็นจุดกำหนดความดันในระบบได้ด้วย

ระบบน้ำเย็นนั้นเป็นระบบปิดที่เราไม่รู้เลยว่าความดันแต่ละจุดจะเป็นอย่างไร เหมื่อนกับรูปแรก ความดันสามารถยกขึ้นหรือลงทั้งระบบได้ โดยที่ Pump head ยังคงเท่าเดิม ดังนั้นถ้าเราอยากกำหนดความดันในระบบเราจึงต้องกำหนดที่จุดอ้างอิงใดๆด้วย Expansion tank

ถ้าดูรูปที่ 2 จะเห็นว่าการติดตั้งด้านหน้าหรือหลังจะให้ผลของแรงดันในระบบไม่เหมือนกันดังรูป ซึ่งการติดตั้งที่จุดที่ทางออกมีความเสี่ยงที่จะทำให้ความดันในระบบเป็นลบ อาจทำให้เกิด Cavitation ได้ ดังนั้นเราจึงควรติดตั้งที่ด้านทางเข้าปั๊ม

แต่การกำหนดความดันก็ไม่ใช่ว่าจะกำหนดเท่าไรก็ได้ โดยตอนที่เราอัดความดันเข้าไปตอนเติมน้ำ เราต้องอัดมากกว่าความดันสถิตของระบบประมาณ 5-10 Psi นั่นเอง

กราฟ Closed-loop และ Open-loop สำหรับระบบน้ำเย็น

ทำไมต้องมีกราฟ Closed-loop และ Open-loop สำหรับระบบน้ำเย็น

1. เป็นที่ทราบดีแล้วว่า Closed-loop และ Open-loop เป็นกราฟสำหรับท่อระบบปิดและระบบเปิดตามลำดับ โดยระบบปิดคือระบบท่อน้ำเย็น ส่วนระบบเปิดคือท่อน้ำระบายความร้อน แล้วเราเคยรู้ที่มาของมันกันหรือไม่ครับ
2. เริ่มต้นจากตำราของ Carrier ได้ทำวิจัยและสร้างกราฟจากสมการ Hazen william ของท่อ BS SCH40 ขึ้นมาก่อน โดยกราฟ Closed-loop ใช้ C≈140 (ท่อใหม่)
3. ส่วน Open-loop ก็มาพิจารณาว่าในอนาคตจะมีตะกรันเกิดขึ้นเยอะ จึงต้องออกแบบเผื่อไว้ โดยใช้ค่า C ของท่อเก่าที่ประมาณ 100 ในการสร้างกราฟ
4. ต่อมา ASHRAE ได้จัดทำกราฟท่อ BS SCH40 โดยใช้ C=140 ขึ้นมากราฟเดียวให้ใช้กันเลยครับ โดยบอกให้เผื่อเอาเองสำหรับ Open-loop ประมาณ 20%up โดยกราฟจะตะแคงๆไม่เหมือนของ Carrier ตามรูปที่ 3 เลยครับ

จากข้อมูลมีสิ่งที่ควรพิจาณาคือ

1. กราฟนี้ใช้สำหรับท่อ BS SCH40 ซึ่งในปัจจุบันมีคนหันมาใช้ท่อ PE หรือ PPR ในระบบน้ำระบายความร้อนมากขึ้น ซึ่งจะต้องใช้กราฟคนละตัวกันนะครับ และกราฟ PE และ PPR ที่ทำส่วนใหญ่ก็จะใช้ C = 140 ดังนั้นจึงควรเผื่อ loss ไว้ในอนาคตด้วย
2. เนื่องจากการออกแบบโดยใช้กราฟของ Carrier จะมีการเผื่อ loss ในระบบน้ำระบายความร้อนเอาไว้เยอะ ซึ่งเป็นการเผื่อสำหรับการเกิดตะกรันในอนาคต ดังนั้นในขนะที่ติดตั้งเสร็จใหม่ๆ Flow ที่ได้จึงมักจะเกินจากที่ออกแบบไว้
3. เมื่อ Flow เกินเราจึงควรใช้การหรี่วาล์วแทนการเจียใบ เพื่อในอนาคตจะได้เปิดวาล์วกลับคืนมาได้
4. แต่จะให้ดีก็ใช้ระบบ VFD มาขับก็จะดีมากๆเลยครับ