วิศวกรเครื่องกลหาขนาดแอร์กันอย่างไร การคำนวณภาระทำความเย็น

วิศวกรเครื่องกลหาขนาดแอร์กันอย่างไร การคำนวณภาระทำความเย็น

การคำนวณภาระทำความเย็นหรือ Cooling load calculation นั้นถือเป็นขั้นตอนหลักและเป็นขั้นตอนที่สำคัญของการออกแบบระบบปรับอากาศ ผู้ออกแบบจะต้องมีความเข้าใจหลักการที่สำคัญในการคำนวณ เพื่อที่จะไม่ให้เกิดความคลาดเคลื่อนที่สูงมากจนเกินไป หากคำนวณผิดพลาด จะทำให้การออกแบบในขั้นตอนต่อๆไป เช่น การออกแบบระบบท่อลม ระบบท่อน้ำ การติดตั้งระบบ เกิดความปัญหาตามมาได้ ซึ่งหากค่าภาระทำความเย็นที่หาได้สูงหรือต่ำเกินไปจากความเป็นจริงก็ได้ ก็จะทำให้ระบบปรับอากาศหรือแอร์ที่ได้ใหญ่เกินความต้องการ หรือระบบปรับอากาศไม่สามารถทำความเย็นได้ตามความต้องการเพราะเนื่องจากขนาดของแอร์ที่เราใช้มีขนาดเล็กกว่าความเป็นจริง ในการคำนวณภาระทำความเย็นเราจำเป็นต้องหาข้อมูลของห้องหรืออาคารให้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุด ไม่ว่าจะเป็นวัสดุประกอบอาคาร ทิศทาง หรือแม้กระทำจำนวนคนและกิจกรรมที่เกิดขึ้นภายในห้องหรืออาคาร วิธีการคำนวณภาระทำความเย็นในปัจจุบันมีหลายวิธี ที่นิยมใช้ในประเทศไทยจะเป็นวิธี CLTD/CLF Method ซึ่งสามารถคำนวณได้ด้วยตนเอง หรือ ใช้โปแกรมคำนวณง่ายๆอย่าง Excel ได้ ในบทความนี้จะเป็นการนำเสนอและแนะนำวิธีการคำนวณภาระทำความเย็นที่ใช้กันในอดีตจนถึงปัจจุบัน

วิธีการคำนวณภาระทำความเย็น Cooling Load (Calculation Methods)

ASHRAE (American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) ได้

เริ่มพัฒนาวิธีการคำนวณหาภาระทำความเย็นมาตั้งแต่ปี 1967 และมีพัฒนาการมาอย่างต่อเนื่องจากอดีตมา

จนถึงปัจจุบันดังมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

1) TETD/TA Method

เริ่มแรกวิธีนี้ถูกสร้างให้เป็นวิธีที่ใช้การคำนวณด้วยมือ แต่ได้รับการพิสูจน์ในภายหลังว่าการที่จะคำนวณให้เกิดความแม่นยำด้วยวิธีนี้นั้น จะต้องอาศัยคอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณเท่านั้น เนื่องจากต้องทราบลักษณะการเก็บความร้อนของโครงสร้างอาคารเสียก่อน ดังนั้นวิธี TETD/TA นี้จึงเป็นประโยชน์กับวิศวกรหรือผู้ออกแบบที่มีประสบการณ์เท่านั้น

2) Transfer Function Method

ต่อมาได้มีการนำเสนอวิธี Transfer Function ใน ASHRAE Handbook of Fundamentals ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1972 วิธีนี้สร้างขึ้นเพื่อใช้วิเคราะห์การใช้พลังงานของระบบปรับอากาศ ซึ่งเน้นไปที่การหาคำนวณการใช้พลังงานรายวัน รายเดือน รายปี ดังนั้นวิธีนี้จึงเป็นการหาค่าเฉลี่ยของภาระทำความเย็นรายชั่วโมง มากกว่าการคำนวณหาค่าภาระทำความเย็นสูงสุด ดังนี้วิธี Transfer Function จึงยังไม่เหมาะสมที่จะนำมาใช้งาน

3) CLTD/CLF Method

ต่อมาได้มาการเสนอวิธี Cooling Load Temperature Difference / Solar Cooling Load /Cooling Load Factor (CLTD/SCL/CLF) ใน ASHRAE Handbook of Fundamentals เป็นครั้งแรกในปีค.ศ. 1977 วิธีนี้เกิดจากความพยายามที่จะลดขั้นตอนความยุ่งยากของวิธี Transfer Function และวิธีTETD/TA ลงโดยต้องการลดขั้นตอนการคำนวณทั้งหมดให้เหลือเพียงขั้นตอนเดียว ซึ่งเป็นการคำนวณโดยตรงจากข้อมูลดิบไปเป็นภาระทำความเย็น การลดขั้นตอนการคำนวณของวิธี CLTD/SCL/CLF นั้น ต้องอาศัยฐานข้อมูลในรูปแบบตารางที่สร้างขึ้นโดย ASHRAE ซึ่งมีจำนวนจำกัด จึงเป็นการจำกัดการใช้งานของวิธีการนี้ไปบ้าง นอกจากนี้ผลลัพธ์ที่ได้จากวิธีนี้เป็นเพียงการประมาณค่าภาระทำความเย็นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การคำนวณด้วยวิธีนี้ง่ายและสะดวกต่อการนำไปใช้งานมากที่สุด เมื่อเทียบกับวิธการอื่นๆ ที่ ASHRAE เคยเสนอมา และวิธีการนี้ยังเป็นที่นิยมเป็นอย่างมากในประเทศไทยอีกด้วย

4) Heat Balance Method

วิธี Heat Balance นับเป็นวิธีพื้นฐานที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่นๆ เพราะว่าวิธีนี้ใช้การจำลองอัตราการถ่ายโอนความร้อนด้วยพื้นฐานทางฟิสิกส์ วิธีนี้เป็นวิธีมาตรฐานตามที่ได้ระบุไว้ใน ASHRAEhandbook of fundamentals ปี ค.ศ. 2001 ซึ่งหลักการคำนวณหาภาระความเย็นด้วยวิธีนี้คือการทำให้ค่าที่คำนวณได้ทั้งหมดเป็นไปตามระบบสมการ ซึ่งประกอบด้วย สมการดุลความร้อนของอากาศภายในบริเวณและ สมการดุลความร้อนที่พื้นผิวภายนอกและภายใน ที่แต่ละพื้นผิวที่สัมผัสกับอากาศ ทำให้วิธี HeatBalance นี้จึงเป็นวิธีที่มีความแม่นยำมากที่สุด แต่ก็ต้องใช้เทคนิคการคำนวณที่ยุ่งยากซับซ้อนและจำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยในการคำนวณเท่านั้น สำหรับข้อเสียของวิธี Heat Balance ในกรณีที่มีโปรแกรมสำเร็จรูป คือ วิธีนี้ต้องการข้อมูลป้อนเข้าที่ละเอียดลงในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพื่อแก้ระบบสมการดุลความร้อนไปพร้อมกันทุกชั่วโมง

5) Radiant Time Series Method

วิธี Radiant Time Series (RTS) เป็นวิธีใหม่สำหรับการหาค่าภาระทำความเย็นที่พัฒนามาจากวิธีHeat Balance โดยลดขั้นตอนการคำนวณที่ยุ่งยากซับซ้อนลง ซึ่งสามารถใช้แทนวิธีการอื่นๆ ยกเว้นวิธี HeatBalance ได้อย่างมีประสิทธิภาพ วิธี RTS นี้อาศัยค่าของ Response factor series (24 terms) ในการคำนวณค่าความร้อนที่ได้รับโดยการนำความร้อน และค่าของ “Radiant time series” (24 terms) ในการแปลงค่าความร้อนที่ได้รับโดยการแผ่รังสีในขณะใดๆ ไปเป็นภาระทำความเย็น

เป็นไงบ้างครับกับบทความที่เกี่ยวกับวิธีการภาระทำความเย็นหรือการหาขนาดของแอร์ที่วิศวกรเครื่องกลใช้ในการคำนวณหา ในบทความหน้าจะอธิบายวิธีการ CLTD/CLF Method ครับ สุดท้ายฝากกด ไลค์ กดแชร์ เป็นกำลังใจให้กันบ้างนะครับ

การคำนวณภาระทำความเย็น วีดีโอ ของ ดร.นพรัตน์

letskiki

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *