share

ใบพัดประหยัดพลังงานมีจริงไหม? ทำไมค่าไฟยังสูงอยู่?

Last updated: 2 Feb 2024
200 Views
ใบพัดประหยัดพลังงานมีจริงไหม? ทำไมค่าไฟยังสูงอยู่?

ที่ผ่านมาเรามีเขียนไปหลายบทความมากเลยครับ ไม่ว่าจะเป็นเรื่องคูลลิ่งทาวเวอร์ เรื่อง Fill pack หรือเรื่อง Gear box บทความของเราได้รับการตอบรับเชิงบวกมากมาย หลายๆท่านส่งข้อความเข้ามาพูดคุยกับเราบางท่านก็ส่งคำถามเข้ามา มีประเด็นที่น่าสนใจมากมายเลยครับ เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นมากที่ได้รับคำถามที่จุดประกายจากความอยากเรียนรู้สิ่งใหม่ๆของท่านผู้อ่าน บางคำถามกระตุ้นให้เกิดการศึกษาต่อเพื่อเจาะลึกลงไปในประเด็นดังกล่าวเพื่อให้ได้คำตอบที่ลึกซึ้งและละเอียดมากขึ้น

ใบพัดคูลลิ่งทาวเวอร์ ถูกเรียกด้วยหลายๆชื่อไม่ว่าจะเป็น ใบพัดลมเฉยๆ, ใบพัดลมคูลลิ่ง, Cooling Tower Fan, Cooling Tower Fan Blade โดยอุปกรณ์ชนิดนี้ถูกมองว่าเป็นอุปกรณ์ที่กินไฟมากที่สุดในคูลลิ่งทาวเวอร์ ไม่แปลกเลยที่ในปัจจุบันหลายๆผู้ผลิตและผู้ให้บริการคูลลิ่งทาวเวอร์ ถึงมีการมุ่งมั่นพัฒนาและมีการนำเอาสิ่งที่เรียกว่าใบพัดประหยัดพลังงาน ออกมานำเสนอกันมากมาย

การนำเอาสิ่งที่เรียกว่าใบพัดประหยัดพลังงาน ออกมานำเสนอกันมากมาย มีใบพัดประหยัดพลังงาน (Energy saving fan) ออกมาวางขายแล้ว แต่ทำไมค่าไฟของท่านผู้ประกอบการหลายๆโรงงานที่ใช้คูลลิ่งทาวเวอร์ยังอยู่ในเรทที่สูงอยู่ จึงนำมาสู่ประเด็นน่าสนใจที่เราจะมาพูดคุยกันในวันนี้ครับ ว่า ใบพัดประหยัดพลังงานมีจริงไหม

บทความในวันนี้อาจจะมีรายละเอียดทางเทคนิคเยอะนิดนึงนะครับ แต่ผมจะพยายามอธิบายให้ผู้อ่านทุกท่านเข้าใจง่ายที่สุดครับ

ก่อนจะเข้าเรื่อง เราขออนุญาตแนะนำตัวสักนิดนะครับ สำหรับท่านที่ยังไม่รู้จักเรา

เรา, อินโนเว็ค เอเซีย เป็นผู้ผลิตคูลลิ่งทาวเวอร์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในประเทศไทย ได้มาตรฐานระดับโลก ทีมงานของเรามีประสบการณ์และความเชี่ยวชาญด้านสินค้าและบริการมามากกว่า 15 ปี เราให้บริการที่ครบวงจรตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการติดตั้ง รวมถึงการตรวจสอบและการซ่อมบำรุงรักษาคูลลิ่งทาวเวอร์ การันตีด้วยผลงานของเรามีทั้งในประเทศและต่างประเทศ

เรารู้จักกันแล้วนะครับ กลับเข้าเรื่องกันต่อดีกว่า

เรื่องที่เราจะพูดถึงในวันนี้หลักๆแล้วจะเกี่ยวข้องกับ แอโรไดนามิก (Aerodynamics) หรือ หลักของอากาศพลศาสตร์ สำหรับผู้อ่านบางท่านที่ไม่คุ้นเคยกับคำๆนี้ มันคือทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอากาศกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เพื่อทำความเข้าใจว่าวัตถุเคลื่อนที่ผ่านอากาศได้อย่างไร ความเข้าใจเชิงลึกในด้านนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างหลากหลายในเกือบทุกอุตสาหกรรมตั้งแต่การบินไปจนถึงการกีฬา โดยเริ่มแรกเลยนะครับ วิศวกรได้นำหลักการนี้มาใช้ในการออกแบบเกี่ยวกับเรื่องอากาศยานและเครื่องบินเพื่อทำให้เครื่องบินลอยได้อย่างปลอดภัย และต่อมาได้ถูกนำมาพัฒนาต่อในอุตสาหกรรมยานยนต์และอุตสาหกรรมอื่นๆตามมาครับ โดยในอุตสาหกรรมคูลลิ่งทาวเวอร์นั้น ได้นำหลักการนี้มาใช้กับการออกแบบการทำงานของใบพัดลมคูลลิ่ง (Cooling tower fan) ด้วยครับ

ภาพด้านบนเป็นภาพของใบพัดที่นำเข้าโปรแกรม CFD (Computerized fluid dynamic) โปรแกรมที่ใช้ในการทดสอบของไหล โดยวงรีสีเขียวเข้มกลางภาพคือใบพัด และลูกศรเล็กๆในภาพแสดงทิศทางของลม ภาพที่ 1 และ 2 คือการนำเอาใบพัดที่มีลักษณะแตกต่างกัน 2 แบบมาเข้าโปรแกรมเพื่อดูว่าการไหลของลมเป็นอย่างไรเมื่อลมเคลื่อนที่ปะทะใบพัดแต่ละแบบ

ให้สังเกตที่ปลายหางของใบพัดทั้งสองภาพ ในภาพที่ 1 จะเห็นว่าลูกศรบริเวณปลายใบพัดมีลักษณะโค้งเยอะมากๆ หมายความว่าใบพัดมี Turbulence (ลมไหลวน) เยอะ ในขณะเดียวกันใบพัดในภาพที่ 2 จะเห็นได้ว่ามี Turbulence เหมือนกันแต่เกิดน้อยกว่ามาก

ยิ่งมี Turbulence มาก จะยิ่งมีผลต่อการสิ้นเปลืองพลังงานครับ ในกรณีศึกษานี้ ใบพัดในภาพที่ 1 กินไฟมากกว่าใบพัดในภาพที่ 2 ครับ

ใบพัดรุ่นเก่า เมื่อหลายสิบปีที่ผ่านมา เรียกได้ว่า ใบพัดคูลลิ่งกินไฟ เลยก็ว่าได้ เนื่องจากรูปร่างของใบพัดส่งผลให้เกิด Turbulence หรือลมไหลวนมาก กินไฟเยอะ แต่ประสิทธิภาพที่ได้ไม่มากเท่าที่ควร ปัจจุบันผู้ผลิตหลายๆรายจึงได้พัฒนาและออกแบบใบพัดแบบใหม่ จุดประสงค์เพื่อให้มันกินไฟน้อยลง และประสิทธิภาพสูงขึ้น

หากเรานำเอา Data sheet ของใบพัดลมคูลลิ่งรุ่นเก่ามาศึกษาเปรียบเทียบดูกับใบพัดลมคูลลิ่งรุ่นใหม่ๆ จะเห็นได้ว่า ใบพัดรุ่นเก่าที่ถึงจะทำงานอย่างเต็มความสามารถแล้ว ประสิทธิภาพสูงสุดที่มันทำได้จะอยู่ที่ 70% ในขณะที่ใบพัดรุ่นใหม่ๆในปัจจุบัน หากถูกเลือกและติดตั้งอย่างถูกต้อง ประสิทธิภาพสูงสุดที่มันทำได้มากขึ้นตั้งแต่ 83% จนถึง 90% เลยครับ

หากท่านสงสัยว่าเราทราบได้อย่างไรว่าประสิทธิภาพสูงสุดของใบพัดคือเท่าไหร่

มันมีสูตรคำนวณประสิทธิภาพของพัดลมตามการใช้พลังงานอยู่ครับ ในอดีตสูตรนี้ต้องคำนวณด้วยมือโดยใช้สมการทางคณิตศาสตร์ชุดหนึ่ง แต่ในปัจจุบันการคำนวณนี้มักจะกระทำโดยการใช้ซอฟต์แวร์เฉพาะทาง แต่อยากให้ท่านทราบเอาไว้พอเป็นความรู้นะครับ เผื่อไว้ใช้ในโอกาสที่ไม่ได้มีเครื่องคำนวณอยู่ในมือและท่านต้องการคำนวณแบบแมนนวล

Efftotal = TP x ACFM ÷ (6356 x BHP)

โดยที่ TP = total pressure

ACFM = actual air flow in CFM

BHP = brake horse power หรือ ค่าพลังงานที่ใช้ในการขับเคลื่อนใบพัด



แล้วมีวิธีไหนบ้างที่จะทำให้ใบพัดมีประสิทธิภาพสูงขึ้น ?

1. ลดลมวนที่เกิดขึ้นบริเวณใบพัดลง

1.1 ลมวนที่เกิดขึ้นที่ปลายใบพัด

ลมวนที่ปลายใบพัด หรือ Tip Vortex หากลดลงได้จะทำให้ใบพัดมีประสิทธิภาพสูงขึ้น วิธีที่จะลด Tip vortex ได้ คือการใส่ตัวกั้นลมที่ปลายใบหรือเรียกว่า Tip cap การใส่ Tip cap สามารถลดการสูญเสียของลมจากการทำงานได้ ถึง 2-3% เลยนะครับ

เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นว่า Tip cap มีลักษณะอย่างไร ดูตามภาพด้านล่างนะครับ ในภาพ ส่วนปลายของใบพัดที่เป็นชิ้นส่วนสีน้ำเงินคือ Tip cap ครับ
ภาพที่ 3 : ใบพัดที่ติด Tip cap
1.2 ลมวนที่เกิดขึ้นที่โคนใบพัด
เราเรียก ลมวนที่โคนใบพัด ว่า Hot air recirculation เมื่อเกิดขึ้นจะทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า Energy Lose ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการดึงลมที่ใช้ในการระบายความร้อนลดลง ซึ่งเราสามารถแก้ไขได้โดยการใช้ตัวกันลม (Seal disc) ที่มีลักษณะเป็นวงกลมประกบติดตั้งกับโคนใบพัดครับ
ภาพที่ 4 : ใบพัดที่มีการติดตั้ง Seal disc (ภาพซ้าย) และไม่มีการติดตั้ง Seal disc (ภาพขวา)

เราลองมาตรวจสอบการทำงานของใบพัดโดยดูจากภาพจำลองการทำงานของใบพัดที่ติดตั้ง Seal disc และ Tip cap เปรียบเทียบกับใบพัดที่ไม่ได้ติดตั้งทั้ง Seal disc และ Tip cap กันดูนะครับ ว่าประสิทธิภาพเปลี่ยนไปได้ขนาดไหน




ภาพที่ 5 : ภาพจำลองใบพัดที่ติดตั้ง Seal disc, Tip cap (ภาพซ้าย)และ ใบพัดที่ไม่ได้ติดตั้ง Seal disc, Tip cap (ภาพขวา) ขณะทำงาน



2. ใช้ใบพัดแบบ Energy Saving

ภาพที่ 6 : ภาพจำลองจากโปรแกรม CFD แสดงวิถีการไหลของลมเมื่อปะทะกับใบพัดแบบเก่า (ภาพบน) และ ใบพัดแบบใหม่ (ภาพล่าง)

จากภาพจะเห็นว่า ใบพัดแบบเก่าเกิด Turbulence หรือลมไหลวน มากที่ปลายใบพัด ผู้ผลิตใบพัดจึงพัฒนาใบพัดขึ้นอีกขั้นหนึ่ง โดยการทำให้ใบพัดเป็นสองชิ้นตามภาพที่ 6 ภาพล่าง เมื่อใบพัดแยกเป็นสองชิ้นแล้ว ทำให้มีลมด้านบนวิ่งผ่านลงมายังด้านล่างของใบพัด เกิดเป็น Venturi effect จะทำให้เกิดลมแปรปรวนน้อยกว่าใบพัดแบบปกติ การเกิดลมแปรปรวนที่น้อยลงมากทำให้การทำงานของใบพัดมีประสิทธิสูงขึ้น หลักการทำงานเดียวกับปีกเครื่องบินเลยครับ


อ่านมาจนถึงบรรทัดนี้แล้ว ท่านคงได้คำตอบของคำถามแล้วนะครับว่า ใบพัดประหยัดพลังงานนั้นมีอยู่จริง อย่างไรก็ตาม ในเรื่องที่ว่ามันจะประหยัดพลังงานได้มากหรือน้อยขนาดไหน ก็ขึ้นอยู่กับหลายๆปัจจัย เช่น ขึ้นอยู่กับรุ่นใบพัด ขึ้นอยู่กับผู้ให้บริการคูลลิ่งทาวเวอร์ของท่าน ความชำนาญในการวิเคราะห์คำนวณต่างๆ เป็นต้น

ก่อนจะจบบทความในวันนี้ มีอีกหนึ่งเรื่องที่ผมคิดว่าควรค่าแก่การกล่าวถึง เป็นเรื่องของการตรวจสอบคำกล่าวอ้างของผู้ให้บริการคูลลิ่งทาวเวอร์ ในกรณีที่ผู้ให้บริการแจ้งท่านว่าเปลี่ยนใบพัดแล้วจะประหยัดได้เท่านี้เปอร์เซ็น มีวิธีเช็คนะครับ ซึ่งผมขออนุญาตยกตัวอย่างเป็นกรณีศึกษาให้ท่านดู

ลองนึกภาพคุณเป็นเจ้าของธุรกิจที่ต้องใช้คูลลิ่งทาวเวอร์ และผู้ให้บริการคูลลิ่งทาวเวอร์ของท่านกำลังพยายามขายพัดลมประหยัดพลังงานตัวใหม่ให้ท่าน แจ้งท่านว่า ใบพัดรุ่นใหม่ที่หลังจากติดตั้งแล้วมีประสิทธิภาพสูงกว่า 80% จะสามารถช่วยท่านประหยัดพลังงานได้ 30% เปรียบเทียบกับใบพัดรุ่นเก่า

จากสมการเดิมที่เกริ่นไว้ส่วนบนของบทความ สมการ Efftotal = TP x ACFM ÷ (6356 x BHP) เราใช้หาค่าประสิทธิภาพการทำงานของใบพัด ซึ่งในกรณีนี้จะหาว่า ค่าพลังงานที่ใช้ในการขับเคลื่อนใบพัดที่มีประสิทธิภาพ 80% คือเท่าไหร่

ซึ่งเราจะหาค่าพลังงานที่ใช้ในการขับเคลื่อนใบพัด หรือค่า BHP โดยการใช้สูตรนี้ครับ BHP = TP x ACFM ÷ (Eff x 6356)

สมมุติตัวอย่างใบพัดของลูกค้าที่ใช้อยู่ประสิทธิภาพ 80% หรือก็คือค่า Eff = 0.8
ค่า ACFM หรือหมายถึง air flow = 1,200,000 CFM
มี Total Pressure หรือหมายถึงค่า TP ที่ 0.736 InchH2O
(air flow สามารถทำการวัดได้ที่ใบพัดหรือดูข้อมูลได้จาก Datasheet ของใบพัดนั้นๆ)
แทนค่าในสมการ
BHP = TP x ACFM ÷ (Eff x 6356)
BHP = 0.736 x 1,200,000 ÷ (0.8 x 6356)
BHP = 173.6


หลังจากวิเคราะห์ข้อมูลแล้ว สมมุติว่าใบพัดที่ลูกค้าใช้อยู่ ใช้พลังงาน 173.6 BHP ในการขับเคลื่อน ผู้ขายเคลมว่าลดพลังงาน 30% หมายถึง ค่า BHP ลดลง 30% ในกรณีนี้เราต้องลบเปอร์เซ็นนี้ออกจาก BHP ทั้งหมด จะเหลือ 173.6 x 0.7 = 121.58
(หมายเหตุ : 0.7 มาจากการนำค่าพลังงานที่เคลมว่าลดลง จากทั้งหมด 100% ลบด้วย 30%)


จากนั้นเราจะลองหาดูว่า ประสิทธิภาพของใบพัดจะต้องเป็นเท่าไหร่ถึงจะสามารถขับเคลื่อนใบพัดด้วยพลังงานเท่ากับ 121.58 BHP ได้ เราแทนค่ากลับในสูตรหาประสิทธิภาพของใบพัด

Efftotal = TP x ACFM ÷ (6356 x BHP)
Eff = 0.736 x 1,200,000 ÷ (6356 x 121.58)
Eff = 114%

สรุปว่าหากจะลดการใช้พลังงานลง 30% ใบพัดของท่านต้องมีประสิทธิภาพถึง 114% ดังนั้นโดยสรุปแล้ว ข้อมูลดังกล่าวไม่สนับสนุนคำกล่าวอ้างของผู้ขายที่ว่าพัดลมที่มีประสิทธิภาพ 80% สามารถช่วยให้ท่านประหยัดได้ถึง 30%

เรื่องเหล่านี้เป็นเรื่องละเอียดอ่อนที่ควรให้ความสำคัญ แม้ว่าจะเป็นเรื่องที่เข้าใจยากและซับซ้อนซักหน่อย แต่การหาข้อมูลต่างๆเสริมความรู้ไว้เสมอ ในอนาคตอาจจะเป็นประโยชน์ช่วยให้ท่านไม่ถูกหลอกผมเชื่อว่าการหยุดหาความรู้ก็คือการถอยหลัง และมันจะนำมาสู่การสูญเสียที่เราไม่รู้ตัวเลยครับ


หวังเป็นอย่างยิ่งว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ต่อท่านผู้อ่าน หากท่านมีคำถามคูลลิ่งทาวเวอร์ หรือมีไอเดียสำหรับบทความถัดไปของเรา เสนอแนะและพูดคุยกันได้ที่อีเมล coolingexpert@innovek.co.th นะครับ เราให้คำปรึกษา/ตอบคำถาม ฟรี! ไม่มีค่าใช้จ่าย


เว็บไซต์ของเรายังไม่มีระบบให้กดรับข่าวสาร เพื่อให้ท่านไม่พลาดบทความใหม่ๆ หรือข่าวสารใดๆของทางบริษัทฯ ขอให้ท่าน >> คลิกที่นี่ << เพื่อกด Like และกด Follow เพจของเรา หากไม่สามารถคลิกได้ ท่านสามารถค้นหาคำว่า Innovek Asia ในช่องค้นหาของ Facebook ได้เลยครับ

บทความที่เกี่ยวข้อง
This website uses cookies for best user experience, to find out more you can go to our นโยบายความเป็นส่วนตัว และ นโยบายคุกกี้
เปรียบเทียบสินค้า
0/4
ลบทั้งหมด
เปรียบเทียบ