การคำนวณน้ำหนักของท่อลมร้อนและฉนวนกันความร้อน ตามมาตรฐาน

[siritidaphon]

การคำนวณน้ำหนักของท่อลมร้อนและฉนวนกันความร้อน ตามมาตรฐาน

การคำนวณน้ำหนักของท่อลมร้อนและฉนวนกันความร้อนเป็นขั้นตอนสำคัญในการออกแบบและติดตั้งระบบท่อลมร้อน เพื่อให้สามารถเลือกใช้วัสดุรองรับ (Supports) และโครงสร้างยึดจับที่เหมาะสม ป้องกันการหย่อนตัวของท่อ การสั่นสะเทือน หรือแม้แต่การพังทลายของระบบ

หลักการคำนวณน้ำหนัก
การคำนวณน้ำหนักท่อลมและฉนวนจะแยกเป็นส่วนๆ แล้วนำมารวมกัน โดยทั่วไปจะคำนวณน้ำหนักต่อหน่วยความยาว (เช่น กิโลกรัมต่อเมตร หรือ ปอนด์ต่อฟุต) แล้วคูณด้วยความยาวรวมของท่อแต่ละขนาดและประเภท

1. การคำนวณน้ำหนักท่อลม

น้ำหนักของท่อลมขึ้นอยู่กับ:

วัสดุของท่อ: เหล็กชุบสังกะสี, สแตนเลส (ซึ่งมีความหนาแน่นต่างกัน)
รูปร่างของท่อ: ท่อกลม (Spiral/Round Duct) หรือท่อเหลี่ยม (Rectangular Duct)
ขนาดของท่อ: เส้นผ่านศูนย์กลาง (สำหรับท่อกลม) หรือ ความกว้าง x ความสูง (สำหรับท่อเหลี่ยม)
ความหนาของแผ่นโลหะ (Gauge/Thickness): ยิ่งหนา ยิ่งหนัก

วิธีการคำนวณ:

ใช้ตารางน้ำหนักมาตรฐาน (Duct Weight Charts): เป็นวิธีที่ง่ายและนิยมที่สุด ผู้ผลิตท่อลมและสมาคมวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับ HVAC (เช่น SMACNA - Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National Association) จะมีตารางสำเร็จรูปที่ระบุน้ำหนักต่อหน่วยความยาวของท่อลมแต่ละขนาดและ Gauge (ความหนา) โดยอ้างอิงจากวัสดุมาตรฐาน
สำหรับท่อกลม: น้ำหนักต่อเมตร (kg/m) หรือต่อฟุต (lb/ft) สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางและ Gauge ต่างๆ
สำหรับท่อเหลี่ยม: น้ำหนักต่อเมตร (kg/m) หรือต่อฟุต (lb/ft) สำหรับขนาดความกว้าง x ความสูง และ Gauge ต่างๆ
คำนวณจากสูตร (กรณีที่ไม่มีตาราง หรือต้องการความละเอียดสูง):

สำหรับท่อกลม (Circular Duct):
คำนวณพื้นที่ผิวของท่อต่อหน่วยความยาว: A=π×D×L (โดย D คือเส้นผ่านศูนย์กลาง, L คือความยาว)
คำนวณปริมาตรของโลหะ: V=A×t (โดย t คือความหนาของแผ่นโลหะ)
น้ำหนัก = V×ρ material  (โดย ρ material คือความหนาแน่นของวัสดุ, เช่น เหล็ก 7850 kg/m³, สแตนเลส 7980 kg/m³ โดยประมาณ)

สำหรับท่อเหลี่ยม (Rectangular Duct):

คำนวณพื้นที่ผิวของท่อต่อหน่วยความยาว: A=2×(W+H)×L (โดย W คือความกว้าง, H คือความสูง, L คือความยาว)
คำนวณปริมาตรของโลหะ: V=A×t น้ำหนัก = V×ρ material
 
ตัวอย่าง Gauge (ความหนาของแผ่นโลหะ) ที่ใช้สำหรับท่อลม (อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับมาตรฐานและขนาดท่อ):

เส้นผ่านศูนย์กลางท่อกลม / ด้านที่ยาวที่สุดของท่อเหลี่ยม   ความหนา (Gauge)   มม. (โดยประมาณ)

น้อยกว่า 300 mm                 (12 นิ้ว)                                26 GA               0.55
300 - 750 mm                  (12 - 30 นิ้ว)                        24 GA               0.70
750 - 1500 mm                (30 - 60 นิ้ว)                        22 GA                0.85
มากกว่า 1500 mm               (60 นิ้ว)                   20 GA หรือหนากว่า   1.00 หรือหนากว่า

ส่งออกไปยังชีต
หมายเหตุ: นี่เป็นเพียงค่าประมาณ อาจแตกต่างกันตามมาตรฐาน SMACNA หรือข้อกำหนดโครงการ

2. การคำนวณน้ำหนักฉนวนกันความร้อน

น้ำหนักของฉนวนกันความร้อนขึ้นอยู่กับ:

ประเภทของฉนวน: ใยแก้ว (Fiberglass), ใยหิน (Mineral Wool/Rock Wool), โฟม (สำหรับอุณหภูมิต่ำ)
ความหนาแน่นของฉนวน (Density): เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดน้ำหนัก (มักระบุเป็น kg/m³ หรือ lb/ft³)
ความหนาของฉนวน (Thickness): ยิ่งหนา ยิ่งหนัก
ขนาดของท่อ: กำหนดพื้นที่ผิวของท่อที่จะต้องหุ้มฉนวน

วิธีการคำนวณ:

คำนวณปริมาตรของฉนวน:
สำหรับท่อกลม: V
insulation=π×((D outer_duct +2t insulation) 2 −D outer_duct 2 )/4×L (หรือประมาณจากพื้นที่ผิวท่อด้านนอกคูณความหนาฉนวน)

สำหรับท่อเหลี่ยม: คำนวณพื้นที่ผิวรอบนอกของท่อเหลี่ยม แล้วคูณด้วยความหนาฉนวน
น้ำหนัก = V
insulation ×ρ insulation  (โดย ρ insulation  คือความหนาแน่นของฉนวน)

ตัวอย่างความหนาแน่นของฉนวนที่นิยมใช้สำหรับท่อลม:

ใยแก้ว (Fiberglass Duct Wrap): มักมีความหนาแน่นประมาณ 16 kg/m³ (1.0 lb/ft³) ถึง 48 kg/m³ (3.0 lb/ft³)
ใยหิน (Rock Wool/Mineral Wool Blanket): มักมีความหนาแน่นสูงกว่าใยแก้ว อาจอยู่ที่ประมาณ 60 kg/m³ (3.75 lb/ft³) ขึ้นไป

ตัวอย่างความหนาของฉนวน:

ความหนาที่นิยมใช้สำหรับท่อลมร้อนอาจแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ, ข้อกำหนดการประหยัดพลังงาน, และมาตรฐาน เช่น 1 นิ้ว (25 mm), 1.5 นิ้ว (38 mm), 2 นิ้ว (50 mm) หรือมากกว่า
3. น้ำหนักรวมของท่อลมร้อนและฉนวน
น้ำหนักรวม = (น้ำหนักท่อลมต่อหน่วยความยาว + น้ำหนักฉนวนต่อหน่วยความยาว) × ความยาวรวมของท่อ
อย่าลืมบวกน้ำหนักของ อุปกรณ์เสริมต่างๆ เช่น หน้าแปลน (Flanges), ข้อต่อต่างๆ (Elbows, Tees, Reducers), แดมเปอร์ (Dampers), และน้ำหนักของ ลมร้อนที่อยู่ภายในท่อ (แม้จะเบามากเมื่อเทียบกับท่อ แต่ในการคำนวณที่ละเอียดมากๆ อาจนำมาพิจารณาได้)


4. มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

การคำนวณน้ำหนักและการออกแบบระบบท่อลมโดยทั่วไปจะอ้างอิงมาตรฐานจากองค์กรต่างๆ เช่น:

SMACNA (Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National Association): มีมาตรฐานและคู่มือการออกแบบและติดตั้งท่อลมที่ครอบคลุมถึงการคำนวณน้ำหนักและข้อกำหนดของวัสดุ
ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers): มีคู่มือและมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบระบบ HVAC รวมถึงการคำนวณโหลดและความต้องการของท่อลม
ASTM (American Society for Testing and Materials): มาตรฐานเกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุต่างๆ รวมถึงโลหะและฉนวน
มาตรฐานท้องถิ่น/ประเทศ: เช่น มอก. (ประเทศไทย) หรือรหัสอาคาร (Building Codes) ของแต่ละประเทศ/ภูมิภาค ซึ่งอาจมีข้อกำหนดเพิ่มเติม

การคำนวณน้ำหนักของระบบท่อลมร้อนเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้วิศวกรโครงสร้างสามารถออกแบบโครงสร้างรองรับและจุดยึดที่แข็งแรงเพียงพอต่อการรับน้ำหนักทั้งหมดได้อย่างปลอดภัย. หากเป็นการติดตั้งในโรงงานที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อน ควรให้วิศวกรผู้เชี่ยวชาญเป็นผู้ดำเนินการคำนวณและออกแบบ.