การออกแบบกล่องคลอบเสียงขนาดใหญ่ (Large Acoustic Enclosure)

กล่องครอบลดเสียงขนาดใหญ่ (Large Acoustic Enclosure) ที่มีฉนวนซับเสียง (Sound-Absorbing) ภายใน

กล่องครอบลดเสียง ถูกนำมาใช้เมื่อขนาดของผนังของกล่องครอบ และ ปริมาตรของกล่องมีค่า resonant modes สูง ในช่วงคลื่นความถี่ที่สูง และวิธีการทางสถิติ ในการทำนายระดับเสียงภายใน และการสั่นสะเทือน และเสียงที่ดังออกมาจากผนังของกล่อง กล่องครบลดเสียงขนาดใหญ่นี้มักนำมาใช้ในการลดเสียงในอุตสาหกรรม ที่มีการส่งผ่านพลังงานเสียงได้หลายทาง ดังภาพที่ 1 โดยเสียงที่สามารถดังผ่านเส้นทางหลายทาง ได้แก่ (1) เสียงดังผ่านผนังของกล่องครอบลดเสียง (2) เสียงรั่วผ่านจุดเปิด (3) เสียงดังผ่านโครงสร้าง (structure-borne)

เสียงดังกลุ่มที่ 1 เป็นเสียงที่ดังผ่านผนังเกิดจากเสียงที่ดังมาจากการกระตุ้นของพลังงานเสียงภายในกล่องผ่านทางผนังของกล่องครอบเสียง ทำให้เกิ

ดเสียงดังกระจายออกมาจากผนังของกล่องครอบ เสียงที่ดังผ่านมาในลักษณะนี้เป็นที่เข้าใจ และสามารถ

ทำนายระดับเสียงที่ดังออกมาได้อย่างถูกต้องตามหลักวิศวกรรม

เสียงดังในกลุ่มที่ 2 เสียงที่ดังผ่านรูรั่ว

หรือช่องเปิดของกล่องครอบ เช่น ช่องเปิด หรือท่อระบายอากาศภายใน หรือช่องระหว่างประเก็นกันอากาศรั่ว

ของกล่องครอบ พื้น หรือ ประตูเปิดของกล่อง ซึ่งระดับเสียงจากการดังผ่านช่องเปิดเหล่านี้ ได้มีการศึกษา

และเป็นที่เข้าใจได้บ้าง แต่เป็นสิ่งที่ควบคุมได้ยาก

ส่วนเสียงที่ดังกลุ่มที่ 3 เป็น

เสียงที่ดังโดยการกระจายผ่านพื้นผิวที่เป็นของแข็งที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่สั่นสะเทือนภายในกล่องครอบ

แกน หรือ ท่อที่เจาะผ่านผนังของกล่องครอบลดเสียง หรือการสั่นสะเทือนของพื้นที่ไม่ได้ถูกกล่องครอบไว้ การลด

เสียงในกลุ่มนี้ยากที่จะทำนายถ้าไม่มีข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของเครื่องจักรที่มีการสั่นสะเทือนอยู่ตลอดเวลา ความพยายามที่จะลดเ

สียง ต้องเป็นผลจากการกันไม่ให้มีการเชื่อมต่อของโครงสร้าง หรือของแข็ง

ในการออกแบบ กล่องครอบลดเสียง

ควรมีการควบคุมเสียงที่ดังผ่านเส้นทางต่างๆ ดังที่กล่าวมานี้

การวิเคราะห์รูปแบบการทำนายเสียงที่ลดลงในคลื่นความถี่สูง

แหล่งกำเนิดที่อยู่ในกล่องค

รอบลดเสียงขนาดใหญ่ จะกระจายเสียงในระดับเดียวกันกับเมื่อแหล่งกำเนิดนั้นไม่มีกล่องครอบลดเสียงอยู่ เ

พื่อให้สามารถทำให้เสียงลดลงได้ในระดับมากๆ ต้องมีการหน่วง (dissipate) พลังงานเสียงในเปอร์เซ็นที่สูงใ

ห้กลายเป็นพลังงานความร้อนภายในกล่องครอบลดเสียงอย่างถูกต้อง

การทำนายระดับเสียงที่ลดลงภายใน

กล่องครอบเสียงขนาดใหญ่ โดยการคำนวณหาค่า Sound transmission ของกล่องครอบที่ผ่านผนัง (W_TW) , ค่า Sound transmission ที่ผ่าน silencer (W_TS) ,

ค่า Sound Transmission ที่ผ่านช่องเปิดต่างๆ (W_TG) และค่า Sound Transmission ผ่านโครงสร้าง Structure borne (W_SB)โดยเราสามารถประมาณค่า insertio

n loss ของกล่องครอบได้ตามสมการนี้

IL ≡ 10 log W_o/[W_TW + W_TG+ W_TS + W_SB] dB [1]

ถ้าเราสามารถออกแบบให้ก

ารลดเสียงผ่านผนังของกล่องครอบ และ silencer ได้ดีสามารถยุบค่าในสมการที่ [1] ได้ดังนี้

IL ≈ Rw + 10log (A/Sw) dB [2]

เมื่อ A = (S_wα_w + S_iα_i) โดยสมการจะใช้ได้ดีเมื่อค่าสัมประสิทธิ์ การดูดกลืน

เสียงของ lining (α_w ≈ 1)

S_w = Total interior wall surface

S_iα_i = total absorption in the interior in excess of the wall absorption (i.e. machine body itself)

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อ insertion loss ของกล่อง

ครอบลดเสียงได้แก่

1. Absorption coefficient ของ lining (α) ค่า IL จะเพิ่มขึ้น ถ้า ดูดกลืนจากการสะท้อนของเสียงมี มากขึ้น
2. ระยะทางระหว่างเครื่องจักร ถึงผนังของกล่อง ถ้าระยะทาง d ลดลง มากกว่า ค่าวิกฤต IL จะลดลง ที่ช่วงคลื่นความถี่ต่ำ
3. ความหนาของผนังข องกล่องเพิ่มขึ้น ค่า IL จะเพิ่มขึ้น
4. ความหนาแน่นของผนัง (ρ_M) เพิ่มขึ้น ค่า IL จะเพิ่มขึ้น
5. ความเร็วของคลื่นในทิศทางตาม longitudinal ของ ผนัง CL = ทำให้ค่า IL ลดลงที่ช่วงคลื่นความถี่ต่ำกว่า critical frequency (f_c)
6. ค่า critical frequency (f_c) ของผนัง f_c = c²/1.8C_Lh ถ้า f_c สูงขึ้นต่อความหนาแน่นของผนัง ค่า IL จะเพิ่มขึ้น
7. การกระจายเสียงของผนัง เพิ่มขึ้นทั้งภายใน (α_i) และภายนอก (α_o) ทำให้ค่า IL ลดลง
8. ความกระด้าง และแข็งตัวของผนัง (stiffness) ทำให้ ค่า IL ลดลง
9. รูรั่วที่มากขึ้น ย่อมเป็นผลทำให้ IL ลดลง จึงต้องให้ความระมัดระวัง ในการออกแบบรอยต่อต่างๆ ที่เป็นของแข็ง

การต่อเชื่อมของโครงสร้างเป็นผลทำ ให้เกิดการสั่นสะเทือน ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของการลดเสียง IL จะลดลง

Mechanical Design Calculator

เครื่องมือคำนวณค่าเกี่ยวระบบเครื่องกล

New Calculator Added to Mechanical Insulation Design Guide

A new calculator has been introduced in the Mechanical Insulation Design Guide (MIDG): the Simple Payback, Rate of Return, and Emissions Calculator. The spreadsheet calculator is an aid to understanding the relationships between energy, economics, and emissions for insulated systems for above and below ambient service conditions.

The calculator estimates the heat flow through a vertical flat steel surface (typical of the sides of a large steel tank containing a heated or cooled fluid). Information concerning a hypothetical insulation system (e.g. the area, operating temperature, ambient temperature and wind speed, thermal conductivity and surface emittance of a proposed insulation system, etc) may be input by the user. Calculated results are given over a range of insulation thicknesses and include:

1. surface temperature
2. heat flow
3. annual cost of fuel
4. payback period
5. annualized rate of return
6. annual CO₂ emissions.

Printable Version Email Article New Calculator Added to Mechanical Insulation Design Guide A new calculator has been introduced in the Mechanical Insulation Design Guide (MIDG): the Simple Payback, Rate of Return, and Emissions Calculator. The spreadsheet calculator is an aid to understanding the relationships between energy, economics, and emissions for insulated systems for above and below ambient service conditions. The calculator estimates the heat flow through a vertical flat steel surface (typical of the sides of a large steel tank containing a heated or cooled fluid). Information concerning a hypothetical insulation system (e.g. the area, operating temperature, ambient temperature and wind speed, thermal conductivity and surface emittance of a proposed insulation system, etc) may be input by the user. Calculated results are given over a range of insulation thicknesses and include: surface temperature heat flow annual cost of fuel payback period annualized rate of return annual CO2 emissions. The calculator was developed for MIDG by the National Insulation Association (www.insulation.org) for illustrative purposes and makes a number of simplifying assumptions. Other geometries and more complex insulation systems may be analyzed using software such as the 3E Plus® program developed by the North American Insulation Manufacturers Association (NAIMA), available at www.pipeinsulation.org.

โปรแกรมที่ว่า คือ 3EPlus

3E Plus Program Overview

• Determines economic thickness of insulations based on return on investment for chosen fuel cost, installed cost, tax rates, maintenance, etc.
• Calculates the amount of insulation needed for personnel protection for various design conditions.
• Calculates the thickness of insulation needed for condensation control.
• Calculates greenhouse gas emissions and reductions.
• Determines surface temperature and heat loss/gain calculations of individual insulation thickness up to 10 inches (250 mm).
• Solves for outside insulated surface temperatures for all types of insulation applications at different process temperatures and various configurations.
• Calculates bare vs. insulated heat loss efficiency percentages for horizontal and vertical piping, ducts and flat surfaces.
• Performs calculations for various flat surfaces, selected pipe sizes and all standard iron pipe sizes from 1/2" to 48" (15 - 1200 mm).
• Calculates heat loss/gain and outside insulated surface temperatures for any insulation material provided the thermal conductivity, associated mean temperatures, and temperature limit are entered by the user.

3E Plus^® Program Details

• 3E Plus operates in a Windows^® 98, 2000, and XP environments.
• Performs calculations for most types of insulation materials and accepts performance data provided by the user for other materials.
• Provides calculations for many fuel types and five different surface orientations. User can add own fuel combinations.
• Uses calculations and default values from independent sources. Contains updated methodology from the most recent version of ASTM C 680 Standard Practices for Determination of Heat Gain or Loss and the Surface Temperature of Insulation Piping on Equipment Systems by the Use of a Computer System.
• Allows user to customize program by adding and saving individual company's insulation installed cost estimates.
• Has all the latest thermal curves contained in the ASTM material standards.
• Automatically calculates thickness tables.
• Calculates in both metric and inch-pound units.

Calculation Features

3E Plus^® can perform a wide range of calculations including:

Energy

• The thermal performance of both insulated and uninsulated piping and equipment.
• The energy (Btu) currently being saved with existing insulation systems and the actual dollar value of those savings.
• The potential Btu savings with an insulation upgrade and the fuel dollar value of those savings.

Economics

• The cost of operating systems with existing insulation in terms of Btu and dollars.
• The potential cost reduction of operating those same systems with an insulation upgrade.

Environmental

• The number of pounds of greenhouse gases [CO2, NOx , and Carbon Equivalent (CE)] currently being prevented from release into the atmosphere due to reduced fuel consumption resulting from greater insulation thickness.
• The potential number of pounds of greenhouse gases that could be prevented from release into the atmosphere through an insulation upgrade, resulting from greater reductions in fuel consumption.

หมอก ความชื้น กับการควบคุมการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำในระบบปรับอากาศ

กรุงเทพ ฯ ตอนนี้กลายเป็นเมืองในหมอก ยังกะอยู่บนภูเขาสูงแหนะ เลยลองเข้าไปที่ เว็บ

http://www.wunderground.com/cgi-bin/findweather/hdfForecast?query=Thailand&searchType=WEATHER

ปรากฎว่า กรุงเทพฯ ของเราความชื้นสูงถึง 100% ไม่อยากจะเชื่อเลย เลยหวนคิดไปถึงงานติดตั้งฉนวนตอนนี้จะเป็นอย่างไรหนา มันจะ condense กันมากน้อยแค่ไหนหนา

คุณทราบหรือไม่ว่า ทุกๆ ความชื้น 1 % ที่เพิ่มขึ้นในบรรยากาศ ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของวัสดุประเภทเส้นใย มันเพิ่มขึ้นไปถึง 7.5% มันเป็น rule of thumb ได้เลยนะคะ ข้อนี้ ทำให้เราถึงกับผงะ เพราะถ้ามาคำนวณ เรื่องของ condensation ในฉนวนหุ้มท่อส่งน้ำเย็น ท่อส่งสารทำความเย็น หรือท่อส่งลมเย็น อะไรก็ได้ที่เย็นๆ กับอุณหภูมิบ้านเรา

เช่น ณ วันนี้ อุณหภูมิบรรยากาศ 22 C ความชื้น 100% RH แล้วถ้าเราควบคุม อุณหภูมิของน้ำเย็นไว้ที่ 7 C ดูที่ web bulb, dry bulb จุดวิกฤต หรือ dew point temperature มันอยู่ที่ 22 C ดังนั้น ถ้าร้อนอีกนิดเดียว หรือมีคนเดินผ่านให้มันร้อนขึ้นนิดหนึ่ง แถวท่อ ก็ condense แล้วค่ะ แต่มันอาจมีตัวช่วย คือ ความเร็วลม ถ้าลมพัด มันคงมีอุณหภุมิต่ำลง โลกไม่ได้โหดร้ายกับท่อน้ำอย่างที่คิด ถ้ามีลมพัด อุณหภูมิที่ผิวฉนวนมันคงไม่สูงขึ้นไปหรอกนะ ก็เลยได้ idea ว่า ถ้าตอนมันชื้นอย่างนี้ เปิดอากาศให้โล่ง มีพัดลมพัด ฉนวนมันยังคงประสิทธิภาพได้บ้าง แต่ถ้าเมื่อไหร่ปิดทึบในห้อง แล้วอากาศชื้นแบบนี้ ก็เป็นอันว่า ฉนวนนั้นๆ มันคงเปียก และใกล้ถึงกาลอวสานของมันก็เป็นได้นะคะ

ระวังสุขภาพด้วยนะคะ เพราะมันชื้นนี่แหละ เลย condense ในตัว เชื้อโรคก็ชอบ เพราะตัวเราอุ่น เป็นหวัดกันงอมแงม เพราะความชื้นไป condense ในตัวนั่นเอง มาเกี่ยวกันได้ยังงัยนี่

Economic consideration : Return on Investment (ROI) of Insulations

Econmic consideration abou the insulation or the Return on Investment (ROI)

แนวคิดในการเลือกใช้ฉนวน และจุดคุ้มทุน

ในการเลือกหาฉนวน และการเลือกใช้ความหนาของฉนวน จุดที่เราควรพิจารณา คือ จุดคุ้มทุน เป็นที่ทราบกันแล้วว่าฉนวนสำหรับงานเย็น ที่เหมาะสม คือ ฉนวนที่ทำให้ไม่เกิด condensation หรือ condensation control แต่ถ้าเป็นฉนวนในงานร้อน ก็ต้องคิดว่าฉนวนที่ความหนาเท่าไหร่ ที่ไม่เกิดอันตรายกับผู้ที่อยู่ใกล้ หรือประหยัดพลังงานได้เท่าเรา แต่ถ้าเราคิดอยากติดฉนวนให้หนาขึ้น แน่นอน เราประหยัดพลังงานมากขึ้น แต่คงต้องพิจารณาต่อว่า ฉนวนนั้น ต้องคุ้มกับเงินที่ลงไปด้วยนะคะ

จึงเกิดแนวคิดว่า การเลือกความหนาของฉนวนที่เหมาะสม ความหนาฉนวนที่เหมาะสมทางเศรษฐศาสตร์ แปลเป็นภาษาอังกฤษ คือ Economic Thickness คือ ความหนาของฉนวนที่มีค่าใช้จ่ายของวงจรการใช้ฉนวนต่ำที่สุด ฟังแล้วยังงงๆ ถ้าดูจากกราฟในรูปทางขวามือ เราจะเห็นว่า ความหนาของฉนวนจะมีราคาสูงขึ้น ยิ่งหนามาก ราคายิ่งแพง ยิ่งหุ้มหลายชั้น ราคายิ่งสูง กลับกัน ราคาพลังงานยิ่งถูกลงเมื่อหุ้มฉนวนหนาขึ้นเรื่อยๆ แต่มันจะมีจุดตัดกันระหว่างค่าฉนวน และค่าพลังงาน จุดต่ำสุดนี้แหละที่เราเรียกว่า Economic thickness แล้วเราก็เลือกความหนาตรงนั้น มาเป็นความหนาที่เราจะลงทุน

จากกราฟ เราจะเห็นว่าค่าพลังงานจะลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว เมื่อหุ้มฉนวนหนาขึ้น เพราะค่าพลังงานสูงกว่าค่าฉนวนมาก แต่หุ้มไปเรื่อยๆ กลับกลายเป็นว่าค่าฉนวนเริ่มไต่ระดับมาสูงกว่าค่าพลังงาน ซึ่งค่าฉนวนในที่นี้ เราหมายรวมถึง ค่าฉนวน ค่าติดตั้งด้วยนะคะ อย่าคิดแต่ค่าฉนวนเพียงอย่างเดียว อย่าลืมคิดด้วยนะคะว่าค่าของเงินในอนาคตเป็นอย่างไร เช่น ถ้าอีก 5 ปีข้างหน้าเงินเฟ้อประมาณ 3% ต่อปี หมายความว่า เดิม ปี แรก เราจ่ายเงิน 100 บาท เพื่อซื้อฉนวนมาติดตั้ง แต่ถ้าเรายอมเพิ่มความหนาฉนวนอีก 1 นิ้ว ราคาจะกลายเป็น 200 บาท แต่เราอาจต้องจ่ายเงินเป็น 206 บาทถ้าเราไม่ซื้อในวันนี้นะคะ และกลายเป็นว่า ค่าพลังงาน และค่าฉนวนอาจไม่ได้ค่าที่ต่ำสุดก็เป็นไปได้

นอกจากนี้ การคำนวณหาค่า Econmic thickness ควรเป็นไปอย่างธรรมชาติ จำลองเหตุการณ์จริง และพยายามหาประโยชน์ที่ได้รับจากการติดตั้งฉนวนโดยคิดออกมาเป็นมูลค่าให้ได้ (Quatafication) ไม่เช่นนั้น มันจะกลายเป็นวิมานในอากาศ เช่น ความสบายของอากาศจากการติดตั้งระบบปรับอากาศ (Thermal Comfort occupant) หรือทำให้ต้องเพิ่มอุปกรณ์ปรับอากาศเพิ่มขึ้น หรือการลดการแพร่รังสี การลดปริมาณพลังงาน เหล่านี้ ล้วนเป็นค่าที่บางครั้งวิศวกรผู้ออกแบบประเมินค่าไม่ได้เป็นตัวเลข แล้วทำยังไงดีล่ะ

เราก็เปลี่ยนมาพิจารณาดูค่า ระหว่าง เจ้าของ ต่อ ผู้ติดตั้ง แทน เราเรียกว่าคุณค่าของวิศวกรรม (value of engineering : VE) โดยดูจากความพยายามที่จะเพิ่มอุปกรณ์ทางเครื่องกล เครื่องทำความเย็น ต่อปริมาณพลังงาน ที่ได้รับคืนมา เลยต้องกำหนดระยะเวลาในการพิจารณาอุปกรณ์ เช่น วิศวกร หรือ สถาปนิก ผู้ออกแบบบอก พิจารณาอายุของระบบทำความเย็นไว้ 15 ปี เราต้องพิจารณา VE แค่นี้นะ ถ้าคิดเกินกว่านี้ กลายเป็นว่า มันแพงไปแล้ว ถ้าเราลงทุนเพิ่ม หรือว่าถ้าแค่ 10 ปี แล้วเราใช้อุปกรณ์ดีเกินไป มันก็ไม่ได้ VE อีกนั่นแหละ

Energy Conservation การอนุรักษ์พลังงานด้วยฉนวน

ฉนวนกันความร้อน ถูกนำมาใช้เพื่อลดอัตราการสูญเสียพลังงานความร้อน หรือ การสูญเสียความเย็น (Heat loss or Heat gain) ให้กับระบบเครื่องกล (Mechnaical systems & equipment)

เหตุผลหลายๆ อย่างที่ทำเพื่อ

1) To minimize the usage of scarce natural resources เพื่อลดการใช้ทรัยากรธรรมชาติในการสร้างพลังงาน
2) To minimize the emissions associated with energy usage เพื่อลด การใช้พลังงานต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง
3) To maximize return on investment and minimize the life cycle costs of projects เพื่อให้คุ้มค่าการลงทุนในโครงการการใช้พลังงาน ในรูปแบบต่างๆ

เนื่องจากพลังงานมีปริมาณจำกัด และขึ้นกับต้นทุนทางพลังงาน นอกจากนี้พลังงานที่ใช้ไปแล้ว ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ทั้งหมด ซึ่งล้วนแต่ต้องการนำทรัยากรธรรมชาติมาเผา เพื่อให้เกิดเป็นพลังงาน ในประเทศไทย เริ่มมีการนำพลังงานทดแทนน้ำมันมาใช้ แทนพลังงานพื้นฐาน เช่น ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ ในปัจจุบันกว่า 85% ของพลังงานทั้งหมดล้วนมาจากแหล่งที่ได้กล่าวมาแล้ว ในมาตรฐานของ ASHRAE หรือ องค์กร ด้านเครื่องปรับอากาศ และการระบายอากาศ แห่งประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นหน่วยงานกลางที่ทำหน้าที่กำหนดมาตรฐานต่างๆ เกี่ยวกับงานระบบปรับอากาศ และเครื่องทำความเย็น ความร้อน . ในหนังสือ The ASHRAE Standard 90-75 "Energy Conservation in New Building Design", approved in 1975 ได้กลายเป็นพื้นฐานของการกำหนดมาตรฐานเกี่ยวกับการใช้พลังงานในอาคาร (energy code for building) นอกจากนี้ยังเกี่ยวเนื่องถึงมาตรฐานที่นิยมใช้ในปัจจุบัน คือ ASHRAE Standards 90.1 (Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings) and 90.2 (Energy Efficient Design of Low-Rise Residential Buildings).

ปริมาณฉนวนที่ใช้ได้ต่ำสุด หรือบางสุดในงานท่อส่งลมเย็น หรือลมร้อน (ductwork) หรืองานฉนวนที่ใช้หุ้มท่อ (piping) มักถูกนำมาอ้างอิงจากมาตรฐานเกี่ยวกับการใช้พลังงาน ซึ่งข้อกำหนดเกี่ยวกับมาตรฐานการใช้พลังงาน หมายถึง การใช้พลังงานในทุกรูปแบบของอากาศ ซึ่งมักกล่าวถึงวัตถุประสงค์ เช่น การป้องกันการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ (condensation control) การป้องกันความร้อนหรือความเย็น เฉพาะบุคคล (personnel protection) หรือการลดเสียงดัง (noise control) ซึ่งมีผลดีต่อระบบเป็นอย่างมาก การปรับปรุงมาตรฐาน หรือ energy code สำหรับงานโครงการต่างๆ เพื่อให้เกิดความหลากหลาย สามารถไปหาอ่านได้จาก www.bcap-energy.org or www.energycodes.gov.

มาตรฐานเกี่ยวกับการใช้พลังงาน ในอุตสาหกรรม (industrial facilities) ได้ถูกพัมฯขึ้น ความพยายามที่ลดสร้างมาตรฐานเกี่ยวกับอุตสาหกรรม ก็เพื่อ
(1) the wide variety of industrial facilities, ให้มาตรฐาน เหมาะสม และครอบคลุม กับอุตสาหกรรมประเภทต่างๆ
(2) the perception that importance of insulation is small compared to the other energy consuming systems, and เพื่อให้เกิดความรู้ความตระหนักถึง การใช้ฉนวนเปรียบเทียบกับการใช้พลังงานในโรงงาน
(3) the general misconception of the value provided by mechanical insulation. เพื่อไม่ให้เข้าใจผิดในการใช้ฉนวนเพื่องานระบบ

แปลมาแล้ว อาจรู้สึกว่าไม่ค่อยเข้าใจ แต่โดยรวม ก็คือ การสร้างมาตรฐานเกี่ยวกับระบบฉนวนเพื่องานร้อน และเย็น เพื่อการอนุรักษ์พลังงาน และความารู้ความเข้าใจ และความตระหนักถึงการอนุรักษ์พลังงาน ที่มีจำกัดอย่างได้ประโยชน์สูงสุด

Condensation Control : the objective of the mechanical cold insulation design

Condensation Control





จุดมุ่งหมายของการออกแบบ





1)เพื่อการควบคุมการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำบนพื้นผิว คือ





2) ต้องเลือกฉนวนชนิดที่ไม่ให้ไอน้ำแทรกซึมผ่านเข้าไปใน Insulation





การที่เราต้องการป้องกันการเกิด condensation เนื่องมาจาก





1) ป้องกันน้ำหยด หรือ dripping บนพื้นผิวด้านล่าง ทำให้อุปกรณ์ต่างๆ เสียหาย





2) ป้องกันการเกิดเชื้อรา Mold growth บนพื้นผิวที่เปียกชื้น แล้ว





3) ป้องกันการด่างดำ ของเปลือกที่หุ้มฉนวนภายนอก ทำให้ดูไม่สวยงาม





เป้าหมายในการออกแบบคือ ทำให้อุณหภูมิที่ผิวฉนวนนั้นสูงกว่า อุณหภูมิวิกฤต (dew point temperature) ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ขึ้นกับอุณหภูมิบรรยากาศ (ambient temperature) ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศ (Relative Humidity) และอุณหภูมิของระบบที่เรากำลังสนใจ (line temperature)





ในการออกแบบฉนวนเพื่อหาว่า ความหนาที่เหมาะสม Optimum thickness of insulation เป็นเท่าไหร่นั้น ขึ้นกับสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของฉนวนนั้น หรือเรียกว่า ค่า Thermal conductivity หรือค่า K ซึ่งมีหน่วย เป็น W/m.K หรือ Btu-in/ft2. hr. F หน่วยเหล่านี้มีผลต่อปริมาณความร้อนที่ผ่านทะลุเข้าไปในฉนวน ยิ่งค่า K ต่ำเท่าใด ความหนาของฉนวนที่ใช้ก็ไม่ต้องสูงมาก แต่ถ้าค่า K สูงความหนาของฉนวนก็จะหนาขึ้น ตัวอย่างของตารางที่ 1 เป็นตัวอย่างของฉนวนที่มีค่า K หนึ่ง ความหนาของฉนวนที่ใช้จะขึ้นกับปริมาณความชื้น Relative humidity ในอากาศ โดยยิ่งชื้นมาก ความหนาก็ยิ่งมากขึ้น

อากกาศที่เปลี่ยนแปลงไปในแต่ละภูมิภาค เราสามารถตรวจสอบดูค่าอุณหภูมิบรรยกาศ และค่าความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศได้จากพยากรณ์อากาศได้ เช่น ดูใน web site : http://www.wunderground.com/cgi-bin/findweather/hdfForecast?query=Thailand&searchType=WEATHER ทำให้เราทราบได้ว่าที่ กทม เมื่อวันที่ 1 มกราคม 2009 มีอุณหภูมิอยู่ที่ 27 องศาเซลเซียส ความชื้นสัทพัทธ์ในอากาศ 54% แล้วเราก็มาตรวจสอบดูระบบได้ว่า เราควรจะใช้ค่าอะไรมาคำนวณหาความหนาฉนวน และมีจำนวนชั่วโมงที่มีค่าความชื้น และอุณหภูมินานกี่ชั่วโมงในแต่ละเดือน หรือในแต่ละปี น่าทึ่งไหมล่ะ แต่ถ้าเรามาสะสมข้อมูลของอากาศในกรุงเทพมหานครว่าในช่วงความชื้นเท่าไหร่ มีกี่ชั่วโมงที่มีความชื้นอยู่ในช่วง 70-90% ในพื้นที่ภายในหรือภายนอก เราจะได้ค่าที่ค่อนข้างน่าเชื่อถือ เอาไปใช้คำนวณเลยทีเดียว

อีกเหตุผลของการเลือกใช้ insulation ที่เหมาะสม คือ ต้องป้องกันการแทรกซึมความชื้น หรือ water vapor permeability ต้องต่ำ วิธีทดสอบที่ต้องการมักอยู่ที่ ASTM E96 ค่านี้ ค่อนข้างน่าเชื้อถือ แต่ในยุโรปบอกว่าขี้เกียจอ่านค่าแบบอเมริกัน เพราะอยากรู้จักคุณภาพของ insulaiton เลยอ่านเป็นค่า มิว หรือค่า water vapor resistance ยิ่งค่านี้มาก ก็แปลว่าวัสดนั้นป้องกันการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ หรือ condensation control ดีนั่นเองนะคะ

วันนี้คุยกันพอหอมปากหอมคอ เกี่ยวกับ condensation control พรุ่งนี้ค่อยมาคุยกันต่อเรื่อง Energy Conservation ก็แล้วกันนะจ๊ะ บ๊ายบาย

การออกแบบ Mechanical Insulations Design (1)

วัตถุประสงค์ของการออกแบบ mechanical Insulation

สถาปนิก วิศวกร ผู้ที่ต้องเกี่ยวข้องกับการออกแบบต่างก็มีความรู้ความสามารถ ในการเลือกใช้ฉนวนเพื่องานระบบ และการที่เราบอกถึงงานระบบมันมีอะไรบ้างล่ะ ตอนนี้เรากำลังพูดถึงระบบทำความร้อน หรือระบบทำความเย็น ก็ได้ทั้งสองอย่างนั่นแหละ แต่ระบบที่ว่ามันซับซ้อนมากขึ้น อุณหภูมิบรรยากาศที่เราอาศัยอยู่ประมาณ 20 - 40 องศาเซลเซียส มันอาจจะมากหรือน้อยกว่านั้นก็ได้ ขึ้นกับว่าเราอยู่ประเทศไหน และเขตไหน เป็นอันว่าตอนนี้เราอยู่เมืองไทย มันก็อยู่ประมาณตัวเลขแถว ๆนี้แหละ

เวลาที่วิศวกรจะเลือกใช้ฉนวน ก็เพราะว่า อุณหภูมิของระบบที่ทำงานมันสูงหรือต่ำกว่าอุณหภูมิบรรยากาศนั่นเอง เลยเป็นเหตุให้ระบบมันทำงานอยู่ได้ไม่นานถ้าเราไม่มีวัสดุที่มาป้องกัน การสูญเสียความร้อน หรือความเย็น ของระบบนั่นเอง ก็เลยเป็นที่มาของฉนวน (Insulation) ซึ่งทำหน้าที่หน่วงความร้อน ไม่ให้ออกจากระบบร้อน หรือหน่วงความร้อนจากบรรยากาศไม่ให้เข้าไปในระบบเย็นนั่นเอง

แล้ววัตถุประสงค์หลักๆ ที่พิจารณาในการเลือกฉนวนแต่ละประเภทล่ะมีอะไรบ้างล่ะ

1) Condensation control พูดซะหรูเป็นศัพท์ทางวิศว หรือเรียกเป็นไทยว่า ควบคุมการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ เพราะเวลาระบบปรับอากาศ หรือระบบทำความเย็นเริ่มทำงาน ไอ้เจ้าน้ำยาแอร์ ที่เราเรียกกันง่ายๆ หรือสารทำความเย็น (Refrigerant) น่ะ มันจะทำงาน โดยการระเหยออก แต่พอมันมาเจอกับอากาศภายนอกที่ร้อนกว่า มันก็ควบแน่น และทำให้ไอน้ำรอบๆ ตัวมันกลั่นตัวกลายเป็นหยดน้ำ บทบาทของ Insulation ก็มาตอนนี้แหละนะ เพราะว่ามันจะมาหน่วง หรือ reduce heat gain นั่นเอง

2) Energy conservation อนุรักษ์พลังงานนั่นแหละ ตอนนี้มันกลายเป็นศัพท์ยอดฮิต เพราะว่าโลกร้อน (Global warming) กันขึ้นทุกวัน เลยทำให้เราต้องหันไปหาฉนวนกันมากขึ้น คิดกันง่ายๆ ว่าถ้าเราไม่มีฉนวนในระบบ เราต้องสูญเสียพลังงานความร้อน หรือความเย็นประมาณ 80-90% แต่ถ้าเราหุ้มเท่านั้น มันก็จะช่วยให้เราประหยัด หรืออนุรักษ์พลังงานไปได้กว่า 80-90% เช่นกัน

แต่ทั้งนี้ คำว่า energy conservation ต้องคำนึงถึง 3e ด้วยกัน คือ Economic, Energy, Environment นั่นคือ เราต้องหาฉนวนที่ติดตั้งแล้วคุ้มค่า อนรักษ์พลังงาน และไม่ทำลายสิ่งแวดล้อมนั่นเองจ้า

3) Fire Safety ฉนวนที่ดี ต้องไม่เป็นเชื้อเพลิง หรือลามไฟ นะจ๊ะ รายละเอียดเอาไว้วันหลังจะมาเล่าให้ฟัง เรื่องมันยาว

4) Freeze protection กันไม่ให้เกิดน้ำแข็ง เช่น บ้านเมืองที่อุณหภูมิติดลบ 0 องศาเซลเซียส ลงมา เราพบว่า เราต้องมีระบบ ที่เรียกว่า Heat tracing เพื่อป้องกันการเกิดน้ำแข็งในงานระบบ ก็เลยต้องการระบบพวกนี้มาช่วยนะจ๊ะ ฉนวนเลยเป็นตัวกลางสำคัญในการป้องกันการเกิดน้ำแข็งเกาะค่ะ

5) Personal Protection ก็ถ้าเป็นฉนวนร้อนจัด ไม่หุ้มฉนวนมันก็ลวกไม้ลวกมือคนที่ไปทำงานใกล้ๆ มันน่ะซิ เลยต้องติดตั้งฉนวนเข้าไปด้วยค่ะ

6) Noise Control ฉนวนก็มีส่วนในการลดเสียงดังในงานระบบได้เช่น กัน บางโรงงานยอมลงทุนเป็นเงินมหาศาล เพื่อลดเสียงนะจะบอกให้

นอกจาก 6 ข้อที่บอกไปหมดนั่น เรายังต้องคำนึงถึงความสำคัญบางอย่างที่ Insulation เค้ามีให้กับระบบอีกนะ ได้แก่

1) Under Insulation Corrosion ต้องเลือกฉนวนที่ไม่ทำให้เกิดการกัดกร่อน ไม่ใช่ใช้ฉนวนได้ตามวัตถุประสงค์ แต่กลายเป็นว่าสร้างปัญหาการกัดกร่อนตามมา มันก็ไม่ดีนะ

2) Abuse Resistance หมายความว่า ต้องทนทานต่อการทำลายหรือสิ่งแวดล้อมได้ ไม่ใช่ใช้ไปไม่ทันไร เกิดปัญหาอื่นๆ ตามมา หรือเสื่อมสภาพได้ง่ายนั่นเองแหละ

3) Indoor Air Quality เคยได้ยินไหมคะ ว่าคนทำงานในอาคารที่ติดฉนวนที่มีเส้นใยนานๆ แล้วเป็นโรคเกี่ยวกับการทำงานในสำนักงานเป็นเวลานาน ฉนวนอาจมีส่วนทำให้คุณภาพของอากาศเป็นเชื้อรา ได้เหมือนกันนะคะ

4) Regulatory Consideration ตึกบางตึก มีกฎกระทรวง ข้อกำหนดเรื่องความปลอดภัยของอาคาร ฉนวนต้องผ่านหรือเปล่า มีประกันอัคคีภัยบางประเภทกำหนดเกี่ยวกับความปลอดภัยของฉนวนด้วยนะคะ เช่น UL or FM or IMO etc.

5) Service & Location การติตตั้งฉนวนบางทีติดยาก ไม่เหมาะกับงานบางอย่าง เช่นแข็ง ไม่ยืดหยุ่น หรือบริเวณที่เข้าไปทำงานได้ยาก การเลือกฉนวนให้เหมาะสมกับสถานที่ก็จำเป็นเช่นกันจ้า

6) Service Life อายุการใช้งานมีผลกับเงินทองของเรานะคะ เพราะฉะนั้นอย่าคิดว่าไม่สำคัญ บางที งบประมาณแผ่นดินมีผลต่อการเลือกใช้ฉนวนเลยทีเดียวค่ะ

จบกันแค่นี้ก่อนนะคะ สำหรับวันนี้ เหนื่อยลูกกะตามากเลยวันหน้าจะมาอธิบายเรื่องราวเกี่ยวกับเทคนิค ให้ละเอียดแบบเจาะลึกทีละข้อก็แล้วกัน ราตรีสวัสติ์