PRESSURE LOSS ในระบบท่อระบายอากาศ

ทำไมพัดลม CFM สูง แต่ลมปลายท่อกลับไม่แรง?

Pressure Loss หรือ Pressure Drop คือ การสูญเสียแรงดันของอากาศขณะที่อากาศไหลผ่านระบบระบายอากาศ เช่น ท่อ ข้องอ สามทาง Damper Filter Grille และ Louver โดยค่าความต้านทานของระบบมีผลโดยตรงต่อจุดทำงานของพัดลม

1. Pressure Loss คืออะไร?

หลักการง่าย ๆ คือ พัดลมสร้างแรงดันเพื่อผลักหรือดูดอากาศผ่านระบบ เมื่ออากาศต้องผ่านท่อที่ยาวขึ้น ข้องอ อุปกรณ์ควบคุม หรืออุปกรณ์กรอง อากาศจะสูญเสียพลังงานจากแรงเสียดทานและการไหลปั่นป่วน ดังนั้นพัดลมต้องสร้าง Static Pressure ให้เพียงพอกับความต้านทานรวมของระบบ

ภาพจำลองระบบ:

FAN  🌀  →  DUCT  →  ELBOW 90°  →  DAMPER  →  FILTER  →  GRILLE  →  อากาศออก

 

2. Pressure Loss เกิดจากอะไรบ้าง?

  • Friction Loss: การสูญเสียจากแรงเสียดทานระหว่างอากาศกับผิวด้านในของท่อ
  • Fitting / Component Loss: การสูญเสียจากข้องอ สามทาง Reducer Damper Filter Grille Louver และอุปกรณ์อื่น ๆ
  • ความยาวท่อ: ท่อยิ่งยาว โดยทั่วไปยิ่งมีการสูญเสียจากแรงเสียดทานมากขึ้น
  • ขนาดท่อ: หากท่อเล็กแต่ต้องการปริมาณลมสูง ความเร็วลมจะสูงขึ้นและความสูญเสียมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น
  • การเปลี่ยนทิศทาง: ข้องอหรือการเปลี่ยนรูปทรงที่ไม่เหมาะสมทำให้เกิด turbulence และเพิ่มการสูญเสีย

 

3. ทำไมข้องอ 90° ถึงทำให้ Pressure Loss เพิ่ม?

เมื่ออากาศไหลตรง การไหลมีความต่อเนื่องมากกว่า แต่เมื่อเปลี่ยนทิศทางอย่างรวดเร็ว จะเกิดการแยกตัวของการไหล และ turbulence ทำให้พลังงานของกระแสอากาศบางส่วนสูญเสียไปการเลือกข้องอที่มีรัศมีเหมาะสมและออกแบบตามหลักงานระบบจึงช่วยลดการสูญเสียได้

 

4. CFM กับ Static Pressure ต้องดูคู่กัน

รายการ

Fan A

Fan B

Airflow

10,000 CFM

10,000 CFM

Static Pressure

300 Pa

1,000 Pa

ลักษณะระบบ

ท่อสั้น/โล่ง

ท่อยาว/มีอุปกรณ์หลายตัว

** แม้พัดลมทั้งสองตัวระบุ Airflow เท่ากัน แต่เมื่อนำไปใช้กับระบบที่มีความต้านทานต่างกัน จุดทำงานจริงและปริมาณลมที่ได้อาจแตกต่างกัน จึงต้องพิจารณา Fan Curve และ System Resistance ร่วมกัน

 

5. สูตรพื้นฐานของการสูญเสียใน Fitting

ΔP = K × ½ρV²

  • ΔP = Pressure Loss
  • K = Loss Coefficient ของอุปกรณ์
  • ρ = ความหนาแน่นของอากาศ
  • V = ความเร็วลม

จุดสำคัญคือความเร็วลมอยู่ในรูป V² ดังนั้นเมื่อความเร็วลมเพิ่มขึ้น การสูญเสียใน fitting สามารถเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

 

6. ท่อใหญ่ขึ้นช่วยอะไร?

เมื่อปริมาณลมเท่าเดิม การเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของท่อจะทำให้ความเร็วลมลดลง และโดยทั่วไปช่วยลดความสูญเสียจากแรงเสียดทาน และ fitting ได้ อย่างไรก็ตาม ท่อที่ใหญ่ขึ้นก็เพิ่มต้นทุน พื้นที่ติดตั้ง และข้อจำกัดด้านงานก่อสร้าง จึงควรเลือกขนาดให้เหมาะกับระบบ

 

7. Make-up Air สำคัญอย่างไร?

ระบบ Exhaust ไม่ได้มีเพียงพัดลมดูดออก แต่ต้องมีอากาศใหม่เข้ามาทดแทนอย่างเหมาะสมด้วย หากอากาศเข้ามาไม่เพียงพอ ความดันภายในพื้นที่อาจเปลี่ยนและเพิ่มความต้านทานของระบบ ส่งผลให้ปริมาณลมที่ระบายออกลดลง

FRESH AIR  →  FACTORY / SPACE   →  EXHAUST FAN 🌀  →  OUTSIDE

 

8. ความเข้าใจผิดที่พบบ่อย

  • “พัดลม 20,000 CFM ต้องได้ 20,000 CFM ที่ปลายท่อ” — ไม่เสมอไป เพราะต้องพิจารณา Fan Curve และ System Resistance
  • “เพิ่มรอบพัดลมแล้วจบ” — ไม่เสมอไป เพราะอาจเพิ่มเสียง กำลังไฟ และภาระของระบบ
  • “ท่อเล็กก็ได้ เพราะพัดลมแรง” — ท่อเล็กอาจทำให้ความเร็วลมและ Pressure Loss สูงขึ้น
  • “ข้องอแค่ตัวเดียวไม่เป็นไร” — ตัวเดียวอาจมีผลไม่มาก แต่หลาย fitting รวมกันอาจทำให้ความต้านทานรวมสูงขึ้น

 

9. Checklist ก่อนเลือกพัดลมสำหรับงานอุตสาหกรรม

  • Airflow ที่ต้องการ: CMH หรือ CFM
  • Static Pressure ที่ระบบต้องการ: Pa / mmAq / in.wg
  • ความยาวและขนาดท่อ
  • จำนวนและรูปแบบของ Elbow / Tee / Reducer
  • Damper, Filter, Grille, Louver และอุปกรณ์อื่น ๆ
  • อุณหภูมิและลักษณะของอากาศ
  • Fan Curve และ Operating Point
  • กำลังมอเตอร์และรอบที่เหมาะสม

 

สรุป

พัดลมไม่ได้สู้แค่ “อากาศ” แต่ต้องสู้กับ “ความต้านทานของระบบ” ด้วย การเลือกพัดลมสำหรับงานอุตสาหกรรมจึงควรพิจารณา Airflow + Static Pressure + Fan Curve + ระบบท่อ ไม่ควรดูเฉพาะ CFM อย่างเดียว

 

หมายเหตุ: ตัวเลขในตัวอย่างเป็นตัวเลขสมมติสำหรับอธิบายหลักการ ไม่ใช่ค่าการออกแบบสำหรับหน้างานจริง