วิธีคำนวณปั๊มในระบบ Chiller (Chilled Water Pump) และการเลือก Pump Head สำหรับโรงงาน
Focus Keyword
- Chilled Water Pump
- Pump Head Calculation
- Pump Selection
- Chiller Pump
- ปั๊มในระบบชิลเลอร์
หัวข้อภายในบทความ
Pump ในระบบ Chiller คืออะไร
- หน้าที่ของปั๊มน้ำเย็น
- หน้าที่ของ Condenser Water Pump
- Primary Pump
- Secondary Pump
ประเภทของปั๊มในระบบ Chiller
End Suction Pump
In-line Pump
Vertical Multistage Pump
Split Case Pump
ข้อดี ข้อเสีย และการใช้งาน
ระบบปั๊มใน Chiller Plant
Primary Flow
Primary-Secondary Flow
Variable Primary Flow
หน่วยสำคัญที่ต้องรู้
- Flow Rate (L/min)
- Head (m)
- Pressure (bar)
- Power (kW)
- Efficiency (%)
วิธีคำนวณอัตราการไหลของน้ำเย็น
ตัวอย่าง
100 TR
ΔT = 5°C
Flow
≈ 1,008 L/min
≈ 60.5 m³/h
วิธีคำนวณ Pump Head
ประกอบด้วย
- Friction Loss ในท่อ
- Fittings
- Heat Exchanger
- AHU/FCU
- Safety Margin
ตาราง Friction Loss ของท่อ
| Pipe | Velocity | Head Loss |
|---|---|---|
| 2 นิ้ว | 1.8 m/s | 6 m/100m |
| 2.5 นิ้ว | 1.8 m/s | 3 m/100m |
| 3 นิ้ว | 1.8 m/s | 1.5 m/100m |
| 4 นิ้ว | 1.8 m/s | 0.6 m/100m |
ตัวอย่างจริง
75 TR
Flow
45 m³/h
Pipe
3″
Length
20 m
Elbow
4 ตัว
ยกสูง
5 m
คำนวณ Pump Head ≈ 10 m
วิธีเลือกขนาดปั๊ม
ตาราง
| Chiller | Flow | Pump Head |
|---|---|---|
| 20 TR | 12 m³/h | 10 m |
| 50 TR | 30 m³/h | 12 m |
| 75 TR | 45 m³/h | 10-15 m |
| 100 TR | 60 m³/h | 15 m |
| 200 TR | 120 m³/h | 18 m |
| 500 TR | 300 m³/h | 25 m |
วิธีเลือกความเร็วในท่อ
| ระบบ | Velocity |
|---|---|
| Chilled Water | 1.5-2.5 m/s |
| Condenser Water | 1.8-3 m/s |
| Glycol | 1-2 m/s |
การเลือก VFD
ข้อดี
- ประหยัดไฟ 20-50%
- ลดการสึกหรอ
- ลดกระแสสตาร์ท
กฎ Affinity Law ของปั๊ม
ลดความเร็วปั๊มเพียง 20%
สามารถลดกำลังไฟได้เกือบ 50%
การใช้งานจริงในโรงงาน
- ระบบชิลเลอร์โรงงานอาหาร
- โรงงานน้ำมะพร้าว
- โรงงานฉีดพลาสติก
- โรงงานยา
- Data Center
FAQ คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับปั๊มในระบบ Chiller
ปั๊มใหญ่เกินไปมีผลอย่างไร
การเลือกปั๊มที่มีขนาดใหญ่เกินความจำเป็น (Oversized Pump) เป็นปัญหาที่พบได้บ่อยในโรงงานอุตสาหกรรม
ผลกระทบที่เกิดขึ้น ได้แก่
1. เปลืองค่าไฟฟ้า
กำลังไฟของปั๊มจะเพิ่มขึ้นตามอัตราการไหลและแรงดัน
ตัวอย่าง
ต้องการปั๊ม 15 kW
แต่ติดตั้ง 30 kW
อาจเสียค่าไฟเพิ่มขึ้นหลายแสนบาทต่อปี
2. ความเร็วในท่อสูงเกินไป
ทำให้เกิด
- เสียงดัง
- การสั่นสะเทือน
- การกัดกร่อนของท่อ
- วาล์วเสียหายเร็ว
3. ΔT ของระบบลดลง (Low Delta T Syndrome)
น้ำไหลเร็วเกินไปทำให้
น้ำเข้า Chiller 12°C
น้ำออก Chiller 7°C
แต่ระบบได้ ΔT เพียง 2-3°C
ส่งผลให้ Chiller ทำงานหนักและกินไฟมากขึ้น
4. ปั๊มทำงานห่างจาก Best Efficiency Point (BEP)
ทำให้
- ประสิทธิภาพลดลง
- Bearing เสียเร็ว
- Seal รั่ว
- อายุการใช้งานสั้นลง
5. เกิด Cavitation ได้ง่าย
โดยเฉพาะเมื่อ NPSH ไม่เพียงพอ
ปั๊มเล็กเกินไปมีผลอย่างไร
การเลือกปั๊มเล็กเกินไป (Undersized Pump) ก็สร้างปัญหาได้เช่นกัน
1. น้ำเย็นไหลไม่เพียงพอ
AHU และ FCU ได้รับน้ำเย็นไม่ครบ
ทำให้
- ห้องไม่เย็น
- เครื่องจักรระบายความร้อนไม่ทัน
2. Chiller Trip บ่อย
Flow Switch อาจตรวจพบอัตราการไหลต่ำ
เกิด Alarm เช่น
- Low Flow
- Freeze Protection
- Evaporator Freeze
3. Compressor ทำงานหนัก
ทำให้
- COP ลดลง
- ค่าไฟเพิ่มขึ้น
- อายุการใช้งานสั้นลง
4. อุณหภูมิการผลิตไม่คงที่
ส่งผลต่อคุณภาพสินค้า
เช่น
- โรงงานพลาสติก
- โรงงานอาหาร
- โรงงานยา
5. ปั๊มทำงานที่ปลาย Curve
ประสิทธิภาพต่ำและเกิดความร้อนสูง
ควรใช้ Inverter (VFD) หรือไม่
คำตอบคือ
ควรใช้ในระบบส่วนใหญ่
โดยเฉพาะระบบที่มีโหลดเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
เช่น
- AHU หลายตัว
- โรงงานที่เดินเครื่องบางส่วน
- ระบบ Variable Flow
ข้อดีของ VFD
ประหยัดไฟ
สามารถลดพลังงานได้
20-50%
ลดกระแสตอนสตาร์ท
จาก 6-7 เท่า เหลือประมาณ 1.2-1.5 เท่า
ลดแรงกระแทกของระบบท่อ
- ลด Water Hammer
- ลดแรงดันกระชาก
ยืดอายุปั๊ม
- Bearing
- Seal
- Coupling
ควบคุมแรงดันได้แม่นยำ
เหมาะสำหรับระบบ
- Variable Flow
- Primary Secondary System
- District Cooling
ตัวอย่างการประหยัดพลังงาน
ลดความเร็วปั๊มลง
20%
กำลังไฟลดลงประมาณ
50%
เนื่องจากกฎของปั๊ม
ต้องมี Standby Pump หรือไม่
ควรมีในระบบอุตสาหกรรมส่วนใหญ่
โดยเฉพาะโรงงานที่ไม่สามารถหยุดการผลิตได้
เช่น
- โรงงานอาหาร
- โรงงานยา
- Data Center
- ห้อง Clean Room
- โรงงานน้ำมะพร้าว
- โรงงานพลาสติก
รูปแบบที่นิยม
1 Duty + 1 Standby
ปั๊มทำงาน 1 ตัว
สำรอง 1 ตัว
2 Duty + 1 Assist + 1 Standby
ใช้ในระบบขนาดใหญ่
เช่น
200 TR ขึ้นไป
ข้อดีของ Standby Pump
✅ ลด Downtime
✅ ซ่อมบำรุงได้โดยไม่หยุดระบบ
✅ เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ
✅ ลดความเสียหายจากการผลิตหยุดชะงัก
ระบบควบคุมที่นิยม
- Auto Change Over
- Lead-Lag Control
- Alternating Pump
- PLC Control
สรุป
| คำถาม | คำตอบ |
|---|---|
| ปั๊มใหญ่เกินไป | เปลืองไฟ ΔT ต่ำ อายุปั๊มสั้น |
| ปั๊มเล็กเกินไป | น้ำไหลไม่พอ Chiller Trip |
| ควรใช้ Inverter หรือไม่ | ควรใช้ในระบบส่วนใหญ่ |
| ต้องมี Standby Pump หรือไม่ | ควรมีในระบบอุตสาหกรรม |
สำหรับโรงงานที่ทำงาน 24 ชั่วโมง แนะนำให้ใช้
1 Duty + 1 Standby พร้อม VFD และ PLC Control
—
ตัวอย่างคำนวณปั๊ม 75 TR สำหรับระบบ Chiller ใช้งานจริง
ข้อมูลระบบ
| รายการ | ค่า |
|---|---|
| ขนาด Chiller | 75 TR |
| อุณหภูมิน้ำเย็น | 7/12°C |
| Delta T | 5°C |
| ระยะท่อรวม | 20 เมตร |
| ขนาดท่อ | 3 นิ้ว |
| ข้องอ 90° | 4 ตัว |
| Gate Valve | 2 ตัว |
| Check Valve | 1 ตัว |
| Strainer | 1 ตัว |
| Static Head | 5 เมตร |
1. คำนวณอัตราการไหลน้ำเย็น
สูตร
Flow (L/min) = (3024 × TR) ÷ (60 × ΔT)แทนค่า
Flow = (3024 × 75) ÷ (60 × 5)
Flow = 226,800 ÷ 300
Flow = 756 L/minแปลงเป็น m³/hr
756 × 60 ÷ 1000 = 45.36 m³/hrดังนั้นปั๊มควรมี Flow ประมาณ
45 m³/hr2. คำนวณ Head Loss ในท่อ
ท่อ 3 นิ้ว ที่ Flow ประมาณ 45 m³/hr
ความเร็วประมาณ 1.8–2.0 m/s
สมมุติ Friction Loss
1.5 m / 100 mระยะท่อรวม 20 m
Pipe Loss = 1.5 × 20 ÷ 100
Pipe Loss = 0.30 m3. คำนวณ Fitting Loss
ประมาณค่า K
| อุปกรณ์ | จำนวน | K รวม |
|---|---|---|
| Elbow 90° | 4 | 3.6 |
| Gate Valve | 2 | 0.4 |
| Check Valve | 1 | 2.0 |
| Strainer | 1 | 1.0 |
| รวม | 7.0 |
ใช้สูตร
hf = K × V² ÷ 2gถ้า V = 1.8 m/s
hf = 7 × (1.8² ÷ 2 × 9.81)
hf = 7 × 0.165
hf = 1.15 m4. Equipment Loss
ประมาณค่าแรงดันตกคร่อมอุปกรณ์
| อุปกรณ์ | Head Loss |
|---|---|
| Chiller Evaporator | 3 m |
| AHU / FCU / Heat Exchanger | 2 m |
| รวม | 5 m |
5. Static Head
ความสูงต่างระดับ
Static Head = 5 m6. รวม Total Dynamic Head
TDH = Pipe Loss + Fitting Loss + Equipment Loss + Static Headแทนค่า
TDH = 0.30 + 1.15 + 5.00 + 5.00
TDH = 11.45 mเผื่อ Safety Margin 15%
Safety Margin = 11.45 × 15%
Safety Margin = 1.72 mดังนั้น
TDH รวม = 11.45 + 1.72
TDH รวม = 13.17 mสรุปการเลือกปั๊ม
สำหรับ Chiller 75 TR
ควรเลือกปั๊มประมาณ
Flow: 45 m³/hr
Head: 13–15 mหรือระบุสเปกเป็น
Chilled Water Pump 45 m³/hr @ 15 m Head
ดูสินค้า ชิลเลอร์ขนาดเล็กทั้งหมด https://kato.in.th/product-category/ชิลเลอร์ขนาดเล็ก/
ดูสินค้า ชิลเลอร์ทุกขนาด https://kato.in.th/product-category/ชิลเลอร์/
