fbpx

Evaporative Cooling System กับ การเลี้ยงสัตว์ในระบบอุตสาหกรรม

Evaporative Cooling System กับ การเลี้ยงสัตว์ในระบบอุตสาหกรรม

Evaporative Cooling System เป็นระบบทำความเย็นที่อาศัยหลักการระเหยของน้ำทำให้เกิดความเย็น โดยในขณะที่น้ำเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นก๊าซ หรือระเหยไปเป็นไอน้ำ จะดูดซับความร้อนแฝงของอากาศไป ทำให้อุณหภูมิของอากาศลดลง กล่าวคือทุก 1 กรัมของน้ำที่ระเหยไป จะดูดซับพลังงานความร้อนแฝง 540 แคลอรี และลมจะมีบทบาทสำคัญในการพา ความร้อน และความชื้น ที่สะสมอยู่รอบตัวสัตว์ และบริเวณใกล้เคียงออกไป นอกจากนั้น ความเร็วลม จะทำให้อุณหภูมิของอากาศลดลงอีก (Effective Temperature of Air หรือ Wind-Chilled Effect) แต่อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของระบบ Evap. จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และความชื้น ของสภาวะอากาศตามธรรมชาติด้วย ทั้งนี้เป็นเพราะ น้ำจะสามารถระเหยได้ดี เมื่ออากาศมี อุณหภูมิไม่น้อยกว่า 85 °F หรือ 29.4 °C และ ความชื้นสัมพัทธ์ไม่เกิน 75 %RH

ความเร็วลมช่วยลดอุณหภูมิได้อย่างไร

“ลม” เป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยพาความร้อน และความชื้นที่สะสมอยู่ในบริเวณนั้นออกไป ทำให้อุณหภูมิในบริเวณนั้นลดลง เรียกว่า Effective Temperature มีการนำคุณสมบัตินี้ไปใช้ในระบบการระบายอากาศอย่างกว้างขวาง ในการเลี้ยงสัตว์ มีการนำไปใช้ในการระบายอากาศในโรงเรือนเลี้ยงสัตว์ เพื่อให้สัตว์มีความรู้สึกที่เย็นสบายขึ้น และเรียกปฏิกิริยานี้ว่า ปฏิกิริยาความเย็นที่เกิดจากกระแสลม (Wind-Chilled Effect) อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาดังกล่าว มีข้อจำกัด และเงื่อนไขในการใช้งาน ดังนี้

1. ความเร็วของกระแสลมที่ไหลผ่านตัวสัตว์ ถ้าน้อยกว่า 60 ฟุต / นาที หรือ 0.30 เมตร / วินาที จะไม่เกิดปฏิกิริยาฯ หรือเกิดน้อยมาก และถ้ามากกว่า 800 ฟุต / นาที หรือ 4.0 เมตร / วินาที อาจเป็นอันตรายต่อสัตว์ที่เรียกว่า ลมโกรกมากไป

2. อุณหภูมิของลมที่ไหลผ่านตัวสัตว์ ถ้าสูงเกินกว่า 95 °F หรือ 35 °C จะไม่เกิดปฏิกิริยาที่ดี หรือจะไม่สามารถช่วยให้สัตว์เย็นสบายได้อย่างที่ต้องการ หรือไม่คุ้มค่าต่อการใช้งาน ในสภาวะอากาศร้อน จึงควรลดอุณหภูมิของอากาศ (ลม) ลงก่อน โดยการให้ลมไหลผ่านการระเหยน้ำ อุณหภูมิของลมจะลดต่ำลง และเมื่อบังคับให้ลมมีความเร็วที่เหมาะสม จะทำให้ระบบระบายอากาศนั้นมีความเย็นสบายมากขึ้น

ระบบ Evaporative สำหรับโรงเรือนเลี้ยงสัตว์

เป็นการนำระบบ Evap. มาใช้ในการระบายอากาศสำหรับโรงเรือนที่มีลักษณะยาวตรง และปิดมิดชิด ที่ปลายด้านหนึ่ง ติดตั้งพัดลมดูดอากาศ และปลายอีกด้านหนึ่งติดตั้ง “แผ่นระเหยน้ำ” (Cooling Pad) เมื่อพัดลมทำงาน อากาศจะถูกดูดออกไป ทำให้ภายในโรงเรือน เกิดความกดดันอากาศเป็นลบ (Negative Pressure) ความกดดันของบรรยากาศที่อยู่ภายนอกโรงเรือน จะกดดันให้อากาศไหลเข้ามาในโรงเรือน ผ่านทางช่องเปิดซึ่งติดตั้ง “แผ่นระเหยน้ำ” (Cooling Pad) แล้วไหลผ่านไปสู่พัดลมดูดอากาศ ความกดดันของอากาศเป็นลบที่เกิดขึ้น จะทำให้อากาศถูกกดดันและไหลผ่าน ภายในโรงเรือน ไปอย่างสม่ำเสมอ และต่อเนื่องกัน (Potential Flow) เรียกว่า ปฏิกิริยาอุโมงค์ลม (Tunnel Effect) สิ่งสำคัญจึงอยู่ที่ ต้องมีปริมาณลมมากพอที่จะพาความร้อน และความชื้นออกไปจากโรงเรือน และลมต้องมีความเร็วที่เหมาะสมช่วยให้เกิดความเย็นสบาย นอกจากนั้น การควบคุมการทำงานของ พัดลม และปั๊มน้ำ ต้องเป็นไปอย่างถูกต้องด้วย

โรงเรือนระบบ Evaporative ให้ประโยชน์อะไร

ตามปกติอุณหภูมิของอากาศ จะแตกต่างกันไปในแต่ละช่วงเวลาของวัน กล่าวคือ ในเวลากลางคืนอุณหภูมิของอากาศจะเย็นสบาย อยู่ในระดับที่น่าพอใจ แต่ในเวลากลางวัน อุณหภูมิของอากาศจะสูงขึ้น จนอาจก่อให้เกิดปัญหากับการเลี้ยงสัตว์ได้ ในโรงเรือนระบบ Evap. จะมีอุปกรณ์ควบคุมการทำงานของ พัดลม และปั๊มน้ำ ให้มีการ เปิด-ปิด พัดลม ตามระดับอุณหภูมิของอากาศ และมีการ เปิด-ปิด ปั๊มน้ำ ตามระดับอุณหภูมิ และความชื้นของอากาศ การทำงานของพัดลม และปั๊มน้ำ จะสอดคล้อง และเป็นไปตามความต้องการของสัตว์เลี้ยง จึงสามารถควบคุมสภาพอากาศในโรงเรือนระบบ Evap. ให้มีความแตกต่างกันไม่มากนัก ระหว่างกลางวัน และกลางคืน ทำให้สัตว์ไม่เกิดความเครียดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศที่ต่างกันมาก และลดปัญหาที่เกิดจากสภาพอากาศร้อน

คำแนะนำทั่วไปในการคำนวณ – ออกแบบ ระบบ Evap. สำหรับโรงเรือนเลี้ยงสัตว์

ขั้นตอนในการคำนวณ และออกแบบ ระบบ Evaporative สำหรับโรงเรือนเลี้ยงสัตว์ มีดังนี้

1. คำนวณหาปริมาณลมเฉลี่ยสูงสุดที่เหมาะสมกับกับการเลี้ยงสัตว์ อย่างไรก็ตามการคำนวณหาปริมาณลมที่ต้องการ มีวิธีคำนวณจากฐานข้อมูลที่ต่างกัน 2 วิธี และผลที่ได้ก็แตกต่างกันด้วย แล้วแต่กรณี ดังนั้น จึงควรคำนวณจากทั้ง 2 วิธี แล้วให้พิจารณาใช้ค่าปริมาณลมมากที่สุด เป็นหลักในการใช้งานจริง (ดูในตารางที่ 6)

1.1 คำนวณจากค่าอัตราการระบายอากาศ (Air Flow Rate) โดยคิดจากน้ำหนักของสัตว์ และจำนวนสัตว์ ที่เลี้ยงในโรงเรือน ดังนี้

ปริมาณลมเฉลี่ยสูงสุด = จำนวนสัตว์ x น้ำหนักเฉลี่ย x Air Flow Rate

หน่วย : CMH หรือ ลูกบาศก์เมตร ต่อ ชั่วโมง

1.2 คำนวณจากค่าอัตราการถ่ายเทอากาศ (Air Change Rate) เพื่อหาปริมาณลมที่ใช้ในการระบายอากาศต่อปริมาตรของโรงเรือน ซึ่งเป็นไปตามหลักวิศวกรรมการระบายอากาศ ในการระบายถ่ายเทเอา ความร้อน ความชื้น ฝุ่นละออง และอากาศเสีย ออกไปจากโรงเรือน และนำเอาอากาศดีจากภายนอกโรงเรือนเข้ามาแทนที่

ปริมาณลมเฉลี่ยสูงสุด = ปริมาตรภายในของโรงเรือน (ลบ.ม.) x Air Change Rate

หน่วย : CMH หรือ ลูกบาศก์เมตร ต่อ ชั่วโมง

2. ให้ตรวจสอบค่า ความเร็วลม (Velocity) สูงสุดเฉลี่ยที่ไหลผ่านในโรงเรือน จะต้องเพียงพอ หรือไม่ไม่น้อยกว่าที่กำหนดไว้ใน ตารางที่ 6 โดยใช้วิธีการ แก้ไขจำนวนพัดลม พื้นที่หน้าตัดขวางของโรงเรือน หรือใช้วิธีการบังคับลม อย่างใดอย่างหนึ่ง หรือหลายวิธีร่วมกัน แล้วแต่กรณี โดยใช้สูตรในการคำนวณ ดังนี้

อัตราความเร็วลม = ปริมาณลมจากพัดลมที่ใช้จริง ¸ 3,600 ¸ พื้นที่หน้าตัดของโรงเรือน (ตร.ม.)

หน่วย : m / s หรือ เมตร ต่อ วินาที

3. ให้คำนวณหาจำนวนพัดลมที่ต้องการใช้ ตามประสิทธิภาพของพัดลม โดยให้ใช้ค่าปริมาณลม ที่แรงดันสถิต (Static Pressure) ใช้งานจริง (ดูตัวอย่างข้อมูล ในตารางที่ 7)

4. คำนวณหาจำนวน Cooling Pad ที่ต้องใช้ โดยให้ความเร็วลมไหลผ่าน Pads ในอัตรา 1 – 1.5 เมตร / วินาที โดยใช้สูตรในการคำนวณ ดังนี้ (ดูตัวอย่างข้อมูล ในตารางที่ 8)

พื้นที่หน้า Pads (ตร.ม.) = ปริมาณลมจากพัดลมที่ใช้จริง ¸ ความเร็วลมผ่าน pads ¸ 3,600

5. ให้ความกดดันอากาศในโรงเรือน มีค่าความกดดันแตกต่างเป็นลบ 12.5 – 37.5 Pa หรือ 0.05 – 0.15 นิ้วของน้ำ

6. ควรติดตั้ง พัดลม และ Cooling Pad ให้กระแสลม เดินเป็นเส้นตรงมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ และควรคำนึงถึงหลักการเคลื่อนที่ของลม (Aero Dynamic) เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดกระแสลมปั่นป่วน (Turbulent Flow) และจุดอับลม (Dead Wind) ทั้งนี้ ต้องพิจารณาลักษณะภายในโรงเรือน และการติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ ร่วมด้วย

7. คำนวณ ขนาดปั๊มน้ำให้เหมาะสม ตามขนาด และจำนวน Pads เช่น Pad 1.8 x 0.3 x 0.15 ม. ให้ใช้ปั๊มน้ำที่มีอัตราการไหล 3 ลิตร / นาที ต่อ Pad 1 แผ่น (ที่ค่า Head ใช้งานจริง) และถังพักน้ำ ควรมีปริมาตร 30 % ของปริมาตร Pad ที่ใช้

8. ให้มีการถ่ายน้ำทิ้ง (Bleed – off) อย่างถูกต้อง เพื่อช่วยยืดอายุการใช้งานของ Pad ให้เปิดน้ำที่ไหลกลับลงถังพักน้ำทิ้งไปบางส่วน น้ำใหม่จะมีโอกาสเติมเข้าถังพักน้ำได้มากขึ้น เพื่อลดความเข้มข้นของน้ำลง โดยให้น้ำ ที่ไหลผ่าน Pad ค่า pH อยู่ระหว่าง 6 – 8

9. ควรติดตั้งพัดลมให้ถูกทิศทาง ไม่ควรให้พัดลมหันไปในทิศทาง สวนกับกระแสลมตามธรรมชาติและควรติดตั้งแสลน หรือมุ้งไนล่อน ห่างจากหน้า pads ประมาณ 1.00 เมตรเพื่อป้องกัน แมลง ใบไม้ ดอกหญ้า และฝุ่นผง ไม่ให้เข้าไปอุดตันช่องอากาศของ cooling pad

หลักการควบคุมการทำงาน ระบบ Evaporative
ควรเลือกใช้เครื่องควบคุม อุณหภูมิ และความชื้น ที่มีจำนวนช่องส่งสัญญาณในการสั่งงาน ให้เพียงพอกับการใช้งาน ให้แขวนหัว Sensors ไว้ที่จุดกึ่งกลางโรงเรือน และสูงประมาณ 0.50 – 1.00 เมตร ให้ตั้งค่าอุณหภูมิ และความชื้น เพื่อควบคุมการทำงานของระบบ Evap. ดังนี้
1. ให้พัดลมทำงานครบทุกตัว ที่อุณหภูมิไม่เกิน 28 – 30 °C ให้พัดลมแต่ละชุด (Port) มีค่าอุณหภูมิ ต่างกัน 1.0 – 1.5 °C การเปิด และปิด พัดลมแต่ละตัวให้มีค่าอุณหภูมิต่างกัน 0.5 °C
2. ให้ตั้งค่าอุณหภูมิ เพื่อปิดพัดลมทุกตัว เมื่ออุณหภูมิของอากาศ ต่ำกว่า 18 °C และควรใช้โปรแกรมควบ คุมการ ทำงานของพัดลม แบบ เปิด–ปิด เป็นช่วงเวลา (Timer) โดยให้ความเร็วลมในโรงเรือนไม่เกิน 0.3 เมตร / วินาที หรือ 60 ฟุต / นาที
3. ตั้งค่าอุณหภูมิ และความชื้น สำหรับควบคุมการทำงานของ เครื่องปั๊มน้ำ ดังนี้
3.1 ให้เครื่องปั้มน้ำเริ่มทำงาน ที่อุณหภูมิไม่เกิน 27 – 30 °C
3.2 ให้ตั้งค่าความชื้นสูงสุด (เพื่อปิดปั๊มน้ำ) ที่ 80 – 85 %RH และ ตั้งค่าความชื้นต่ำสุด (เพื่อเปิดปั๊มน้ำ) ที่ 75 – 80 %RH อนึ่ง ควรตั้งค่าความชื้น สูงสุด – ต่ำสุด ต่างกัน 5 %RH