Introduce

ทำความรู้จักพัดลมยักษ์

         พัดลมยักษ์ มีที่มาจากอุตสาหกรรมปศุสัตว์ในอเมริกา เนื่องจากความร้อนและแมลงรบกวนที่เกิดจากมูลสัตว์ ทำให้สัตว์มีความเครียดสูง ทำให้เกษตรกรได้ผลผลิตไม่ดี เกษตรกรพยายามแก้ไขปัญหาโดยการติดระบบระบายอากาศและพัดลมขนาดเล็กและขนาดกลางเพื่อแก้ปัญหา แต่ก็ไม่สามารถบรรเทาปัญหาได้อย่างสมบูรณ์แบบ ด้วยข้อจำกัด อาทิ ปริมาณลม ทิศทางของลม ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม และค่าใช้จ่ายทางด้านพลังงาน

          วิศวกรจึงได้ทำการเริ่มพัฒนาระบบพัดลมยักษ์และพัดลมเพดานยักษ์ขึ้นเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว โดยได้ทำการออกแบบพัดลมเพดานขนาดใหญ่ โดยอาศัยหลักการของหลักอากาศพลศาสตร์ แรงยกตัว และการออกแบบองศาของใบพัดให้รับลมได้มาก แต่ใช้พลังงานน้อย โดยเห็นตัวอย่างจากใบพัดของเครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์นำมาเป็นต้นแบบในการออกแบบ โดยในการออกแบบชิ้นส่วนต่าง ๆ ถูกออกแบบโดยวิศวกรเครื่องกลและไฟฟ้าทำงานร่วมกัน

How To Work ?

ทำไมพัดลมยักษ์ถึงตอบโจทย์ผู้ใช้งาน ?
          พัดลมยักษ์ หรือ พัดลมเพดานยักษ์ (HVLS FAN) เป็นการผสมผสานกันระหว่างการออกแบบทางกลศาสตร์ (Mechanical) และไฟฟ้า (Electrical) จึงได้มาเป็นพัดลมยักษ์ที่มีขนาดใหญ่และสามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมหาศาล โดยการทำงานของพัดลมนั้น จะทำการหมุนรอบต่ำ (Low Speed) แต่อัตราการทำการไหลเวียนของอากาศ (Air Flow) อยู่ในระดับสูง และด้วยเทคโนโลยีของการควบคุมความถี่ (VSD – Variable Speed Drive) หรือที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในเวลาต่อมาก็คือระบบอินเวอร์เตอร์ (Inverter) ทำให้สามารถควบคุมความเร็วรอบของพัดลมยักษ์ได้อย่างอิสระและมีประสิทธิภาพ ผลลัพธ์ที่ได้ก็คือพัดลมสามารถสร้างปริมาณลมในแนวดิ่ง (Vertical) ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ และทั่วถึง โดยไม่มีข้อจำกัดเหมือนพัดลมที่ติดตั้งบนภาคพื้น ที่ไม่สามารถทำปริมาณลมได้ครอบคลุมพื้นที่กว้างได้ เพราะการติดตั้งเป็นแบบแนวขนานกับพื้น (Horizontal) และด้วยการออกแบบใบพัดแบบโค้งรับกับกระแสลม และการยกตัวของใบพัดที่ถูกออกแบบมาเป็นอย่างดี ทำให้เมื่อพัดลมทำงานจะอยู่ในสภาวะไร้โหลด (No Load) ส่งผลให้มอเตอร์และเกียร์ไม่ต้องรับภาระหนัก ประกอบกับช่องว่างระหว่างใบพัด ทำให้ลมที่ออกมาจากพัดลมมีลักษณะเลียนแบบลมในธรรมชาติ คือมาเป็นห้วงแต่มีความต่อเนื่อง เงียบเพราะพัดลมหมุนด้วยความเร็วต่ำ และประหยัดพลังงาน ด้วยระบบคอนโทรลไฟฟ้าผ่านระบบอินเวอร์เตอร์ (Inverter) ทำให้การควบคุมความถี่ทางไฟฟ้า (Hertz) และความเร็วรอบสามารถควบคุมค่าพลังงานได้อย่างแม่นยำ
       ทำให้ “ พัดลมยักษ์ สามารถตอบโจทย์ในเรื่องของการสร้างความเร็วลม ปริมาณลม และการประหยัดพลังงานควบคู่กันไปอย่างมีประสิทธิภาพสูง การซ่อมบำรุงต่ำ และมีความปลอดภัยสูงสุด

Temperature Reduce

พัดลมยักษ์ใช้หลักการอย่างไรในการลดอุณหภูมิ ?

        ความร้อน เกิดจากอุณหภูมิของอากาศที่สะสมอยู่ในพื้นที่โดยที่มีค่าสัมประสิทธิ์ที่แตกต่างกันระหว่างภายนอกและภายในอาคารสถานที่ เมื่อมีแหล่งกำเนิดความร้อน ความร้อนถึงถูกสะสม และเมื่อไม่ได้รับการระบาย ความร้อนก็จะคงอยู่ในพื้นที่ ทำให้เกิดปัญหาความร้อนสะสม
       โดยแหล่งกำเนิดความร้อน มีต้นกำหนดมาจากหลายส่วนประกอบกัน เช่น ความร้อนจากอุณหภูมิภายนอก , ความร้อนจากการแผ่ความร้อนของเครื่องจักร , ความร้อนจากการทำกิจกรรมของมนุษย์ หรือแม้แต่ความร้อนจากร่างกายของมนุษย์เอง โดยแหล่งกำเนิดความร้อนเหล่านี้จะสร้างปัญหาและทำให้อุณหภูมิในพื้นที่สะสมและสูงขึ้นตามระดับความร้อนของแหล่งกำเนิด

       “ พัดลมยักษ์ “ ใช้หลักการของการเพิ่มความเร็วลมใต้ใบพัดในการสร้างกระแสลม (Air Flow) โดยปกติแล้วการติดตั้งพัดลมยักษ์จะติดตั้งใต้หลังคาของอาคาร โดยการลดอุณหภูมิและการสร้างความเร็วลมนั้น จะเริ่มต้นทันทีเมื่อพัดลมยักษ์ถูกเปิดใช้งาน โดยปกติแล้วความร้อนบริเวณใต้หลังคาจะเป็นแหล่งความร้อนที่มากที่สุด และกฎของอุณหภูมิคือ ความร้อนจะลอยตัวขึ้นด้านบน และความเย็นจะลอยต่ำอยู่ด้านล่าง พัดลมยักษ์อาศัยหลักการดังกล่าวโดยการดึงความร้อนบริเวณหลังคาด้วยกระแสลม ซึ่งมีความร้อนสะสมอยู่ และสร้างความเร็วลมในแนวดิ่ง จากบนลง – ล่าง (Air Circulation) เมื่อความร้อนถูกผลักลงด้านล่างและไปสัมผัสกับอากาศที่เย็นหรือมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ความร้อนก็จะลดลง โดยการแลกเปลี่ยนความร้อน จากการทดสอบในห้องปฏิบัติการพบว่าอุณหภูมิที่สามารถลดลงได้มากกว่า 3-5 องศาเซลเซียส และเมื่ออุณหภูมิเย็นตัวลงประกอบกับมีความเร็วลมในพื้นที่ ทำให้    

พัดลมยักษ์ “ สามารถสร้างความเย็นได้เป็นอย่างดี

What height must be have ?

ความสูงในการติดตั้งพัดลมยักษ์ต้องมีระยะเท่าไหร่ ?
     เรื่องของความสูงในการติดตั้งพัดลมยักษ์นั้น หรือระยะในการติดตั้งพัดลม ไม่ได้มีข้อจำกัดตายตัว ขึ้นอยู่กับพื้นที่หน้างานเป็นสำคัญ สามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความเหมาะสม แต่ระยะที่ผู้ผลิตแนะนำและถือเป็นระยะที่พัดลมสามารถทำค่าประสิทธิภาพได้นั้น ควรอยู่ที่ระยะจากใบพัดถึงพื้นราบไม่ต่ำกว่า 3.5 เมตร (Minimum Distance to Ground) และระยะความสูงที่สูงที่สุด ไม่ควรเกิน 7.5 เมตร เป็นระยะแนะนำ แต่หากการติดตั้งพัดลมยักษ์มีความจำเป็นต้องมีความสูงเกินกว่าตัวเลขแนะนำ ก็สามารถทำได้ จากการทดสอบการติดตั้ง เคยทำการติดตั้งสูงสุดที่ 18 – 20 เมตร ก็ยังสามารถส่งลมลงมาได้ แต่ระยะเวลาในการส่งลมจากบนลงล่างจะใช้เวลามากกว่าปกติแปรผันตรงกัน

     และอีกประการสำคัญในเรื่องของระยะในการติดตั้งนั้น เนื่องจากการติดตั้งพัดลมยักษ์ต้องติดตั้งบนเพดานหรือโครงสร้างหลักของอาคารเป็นสำคัญ โดยมากแล้วบนเพดานก็จะมีเรื่องระบบแสงสว่าง หลอดไฟฟ้าเป็นองค์ประกอบร่วมกัน โดยสาระสำคัญแล้ว เมื่อระบบส่องสว่างส่องแสงมากระทบกับพัดลมยักษ์ขณะทำงาน หากไม่ได้เว้นระยะระหว่างแสงสว่างกับพัดลมให้เหมาะสม ก็จะทำให้เกิดแสงรบกวน ลงไปบนพื้นราบ สร้างเงาที่รบกวนสายตาได้ ดังนั้นการประเมินระยะระหว่างระบบส่องสว่างและพัดลมจึงเป็นเรื่องที่สำคัญไม่น้อยไปกว่าข้อควรพิจารณาอย่างอื่น โดยมาตรฐานแล้วระยะระหว่างโคมไฟฟ้าถึงใบพัดลมต้องมีระยะห่างไม่ต่ำกว่า 0.5 เมตรขึ้นไป (Minimum Distance is 0.5 mate) เพื่อลดการรบกวนของแสงวับ ที่จะตกกระทบบนพื้นราบ

Area Design

การประเมินพื้นที่ติดตั้งมีความสำคัญ
     พัดลมยักษ์ ถึงจะมีความสามารถในการทำปริมาณลมได้มหาศาลเพียงใด ก็มีข้อจำกัดอยู่หลายประการ หนึ่งในข้อจำกัดนั้นก็คือพื้นที่ติดตั้งและการออกแบบกระแสลมให้สอดรับกับพื้นที่ติดตั้ง หมายความว่า ในการออกแบบระบบระบายอากาศทุกชนิดนั้น ต้องอาศัยหลักการของการหมุนเวียนของอากาศ (Air Circulate) เป็นสำคัญ และการหมุนเวียนของอากาศจะเกิดขึ้นได้อย่างเต็มประสิทธิภาพได้นั้น ผู้ติดตั้งและผู้ใช้งานต้องเข้าใจธรรมชาติของการไหลเวียนด้วย และสำหรับพัดลมยักษ์เมื่อถูกติดตั้งแล้วจะมีการไหลเวียนของอากาศในพื้นที่ได้ 4 รูปแบบด้วยกัน

แบบที่ 1
การไหลเวียนของอากาศในที่โล่ง (Airflow in an Open Area) ในที่โล่งพัดลมยักษ์จะทำการสร้างกระแสลมลงมากระทบพื้นโดยตรงจากบนลงล่าง และเมื่อลมกระทบพื้นแล้วก็จะเกิดการหักเหของทิศทางไปตามพื้นที่ (Floor jet) และผลักความร้อนและฝุ่นออกไปในแนวราบ วนการทำงานไปแบบนี้เป็นวงรอบ ด้วยคุณลักษณะนี้ทำให้กระแสลมสามารถกระจายไปได้ในแนวยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แบบที่ 2
การไหลเวียนของอากาศในพื้นที่ปิด กรณีเป็นพื้นที่ปิดเมื่อพัดลมทำงานและกระแสลมตกกระทบที่พื้น กระแสลมจะเกิดการหักเหมุมและวิ่งไปตามพื้นที่นั้นจนถึงฝาผนังหรือสิ่งกีดขวางที่กั้นอยู่ และกระแสลมจะถูกหักเหจากมุมนั้นอีกครั้ง ทำให้เกิดวงรอบ (Air Circle) ทำให้กระแสลมจะเดินทางเป็นวงกลมไหลเวียนไป จากเพดานสู่พื้น จากพื้นสู่เพดาน โดยลมจะคงอยู่ในพื้นที่ตลอดเวลา

แบบที่ 3
การไหลเวียนของอากาศในกรณีมีพัดลมเสริมกัน (Airflow with Multiples Fan)
เมื่อมีพัดลมยักษ์อยู่ในพื้นที่มากกว่า 1 ตัว และคำนวณระยะการติดตั้งให้สามารถส่งเสริมประสิทธิภาพของกันและกันอย่างสมบูรณ์แล้ว ลักษณะของลมจะคล้ายคลึงกับการไหลเวียนของลมแบบที่ 2 (Airflow in an Enclosed Area) โดยพัดลมจะสร้างแรงดันลม (Pressure Zone) ขึ้น เปรียบเสมือนกำแพงลม เมื่อกระแสลมของพัดลมตัวที่ 1 และตัวที่ 2 ปะทะกัน ก็จะทำให้ลมหมุนวนขึ้นบนเพดานเกิดเป็นการไหลเวียนอากาศแบบส่งเสริมซึ่งกันและกัน

แบบที่ 4
การไหลเวียนเมื่อมีสิ่งกีดขวาง (Airflow with Streamlined obstruction)
กรณีการไหลเวียนแบบที่ 4 นี้จะพบได้มากตามโรงงานอุตสาหกรรม และพื้นที่โดยทั่วไป กล่าวคือมีสิ่งกีดขวางทางลมอยู่ในพื้นที่ โดยธรรมชาติของลักษณะของลมนั้น สามารถเดินทางไปในภูมิประเทศที่มีช่องทางให้ไปได้ คล้ายกันกับน้ำที่สามารถเปลี่ยนรูปและไหลไปได้ตามรูปทรงของภาชนะ โดยเมื่อกระแสลมปะทะกับสิ่งกีดขวาง ด้วยปริมาณกระแสลม จะทำให้เกิดลมหมุนเล็ก ๆ รอบสิ่งกีดขวางนั้น และไหลไปตามความเร็วลมที่มากกว่าเสมอ และความเร็วลมจะเพิ่มขึ้นเมื่อลมเจอพื้นที่โล่งอีกครั้งหนึ่ง ในการออกแบบจุดติดตั้งพัดลมยักษ์จึงต้องนำองค์ประกอบของสิ่งกีดขวางบริเวณพื้นด้านล่างมาเป็นองค์ประกอบในการพิจารณาจุดติดตั้งเป็นสำคัญด้วย เพราะสิ่งกีดขวางเหล่านี้จะเป็นตัวกีดขวางการเดินทางของลมทำให้ประสิทธิภาพของพัดลมยักษ์ต่ำลง

Running Cost ?

พัดลมยักษ์มีอัตราการใช้พลังงานและค่าใช้จ่ายอย่างไร ?

     พัดลมยักษ์ในปัจจุบัน (2020) ได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องและยาวนาน แต่ยังคงหลักการดั้งเดิมอยู่นั่นคือ พัดลมมีขนาดใหญ่และถูกควบคุมโดยระบบการควบคุมด้วยความถี่ไฟฟ้า (Inverter) โดยอัตราการใช้พลังงานนั้นจะขึ้นอยู่กับขนาดของมอเตอร์และไซด์ของพัดลมเป็นสำคัญ โดยระบบขับเคลื่อนใบพัดนั้นจะแบ่งออกเป็น 2 ระบบด้วยกัน คือ ระบบขับเคลื่อนโดยมอเตอร์เกียร์ (AC Motor Gear) และระบบขับเคลื่อนโดยมอเตอร์ไฟฟ้า (DC Motor Gearless)

ระบบขับเคลื่อนโดยมอเตอร์เกียร์ (AC Motor Gear)

    จะใช้การส่งผ่านกำลังโดยการทดรอบจากมอเตอร์มายังเกียร์และควบคุมความถี่และความเร็วรอบให้เหมาะสมด้วยอินเวอร์เตอร์ โดยทั่วไปแล้วอัตราการใช้กำลังวัตต์ไฟฟ้าจะอยู่ที่ประมาณ 1,700 วัตต์ (ทดสอบจากพัดลมยักษ์รุ่น YSBC-7310 ขนาดใบพัด 7.3 เมตร) โดยจะมีอัตราค่าใช้จ่ายในการใช้ไฟฟ้าโดยประมาณ 50– 60 บาท/วัน/8 ชั่วโมง ที่ความถี่ทางไฟฟ้าสูงสุดคือ 40 Hz

ระบบขับเคลื่อนโดยมอเตอร์ไฟฟ้า (DC Motor Gearless)

    เช่นเดียวกับการส่งกำลังโดยระบบมอเตอร์เกียร์ แต่ระบบมอเตอร์ไฟฟ้าจะมีอัตราการใช้ค่าพลังงานต่ำกว่าระบบดั้งเดิมในขนาดที่เท่ากัน โดยการทดสอบพัดลมรุ่น XY-PA61 (YSDC-61)

ขนาดใบพัดลม 6.1 เมตร อัตราการใช้กำลังวัตต์ไฟฟ้าอยู่ที่ 650 วัตต์ โดยจะมีอัตราค่าใช้จ่ายในการใช้ไฟฟ้าโดยประมาณ 25 – 35 บาท /วัน/8 ชั่วโมง

และด้วยเทคโนโลยีมอเตอร์ไร้แกนชาร์ป (DC Moter Gearless) ทำให้พัดลมยักษ์แบบมอเตอร์ไฟฟ้ากำลังได้รับความนิยมและพัฒนาต่อไป เนื่องจากการทำงานจะไม่เกิดความร้อนภายในมอเตอร์สูง อายุการใช้งานยาวนาน เสียงเงียบ น้ำหนักเบา และไม่ต้องทำการซ่อมบำรุงให้เกิดค่าใช้จ่ายในระยะยาว

       อย่างไรก็ตามไม่ว่าจะเป็นพัดลมยักษ์แบบ AC Motor หรือ DC Motor ต่างก็ถูกออกแบบมาเพื่อการอนุรักษ์พลังงานทั้งสิ้น โดยหากถ้าเทียบกับพัดลมโดยทั่วไป พัดลมยักษ์สามารถทำปริมาณลมได้มากกว่ามาก แต่มีการใช้อัตรากำลังวัตต์ไฟฟ้าที่ต่ำ