ใบพัดลม FRP ประหยัดพลังงานกว่าใบพัดลมอลูมิเนียมจริงหรือไม่?

ในภาคอุตสาหกรรมนั้น ความร้อนเป็นส่วนช่วยให้เกิดการขับเคลื่อนสิ่งต่างๆ แต่หากเกิดความร้อนมากเกินไป อาจส่งผลให้เกิดความเสียหายและเป็นอันตรายได้ ดังนั้นการจัดการความร้อน (Heat Management) จึงเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันความเสียหายและอันตรายต่างๆที่อาจเกิดขึ้น และเพื่อให้เกิดการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ ในโรงงานต่างๆจึงมีการติดตั้งระบบพัดลม หรือคูลลิ่งทาวเวอร์ เพื่อใช้เป็นส่วนช่วยในการระบายความร้อนออกจากกระบวนการผลิตครับ

คูลลิ่งทาวเวอร์ (Cooling Tower) ถูกสร้างขึ้นจากการประกอบอุปกรณ์หลายอย่างเข้าด้วยกัน ส่วนที่ช่วยให้ตัว Cooling tower ระบายความร้อนออกมาได้ดีนั้น คือ ใบพัด ที่มีอีกหลากหลายชื่อที่หลายท่านใช้เรียกกัน เช่น Fan, fan blade, ใบพัดลม เป็นต้น ทำหน้าที่คอยดูดหรือพัดพาความร้อนออกจากคูลลิ่งทาวเวอร์

ปัจจุบันใบพัดที่นิยมใช้งาน มี 2 ประเภท คือ ใบพัด FRP และใบพัดอลูมิเนียม (Aluminium Fan)

1. ใบพัดจากวัสดุ FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics)

คำว่านั้น FRP ย่อมาจาก (Fiberglass Reinforced Plastic) หรือแปลตรงตัวว่า “พลาสติกเสริมเส้นใยแก้ว” หรืออาจจะเป็นที่รู้จักในชื่อ “GRVE pipe” (Glass-fibre reinforced vinyl ester) หรือ “GRE pipe” (Glass reinforced epoxy) ซึ่งเป็นวัสดุที่เกิดจากการผสมกัน (Composite material) ระหว่าง

1. Thermoset plastics ที่มีจุดเด่นทำหน้าที่ต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมี (Corrosion) เชื่อมให้เส้นใยแก้วติดกัน 

2. เส้นใยแก้ว (Fiberglass) จะทำหน้าที่เสริมความแข็งแรงให้กับตัววัสดุ (Fiber glass reinforcement) ทำให้วัสดุ FRP สามารถใช้กับสารที่มีฤิทธ์กัดกร่อนได้และยังมีความแข็งแรงคงทนกว่าท่อพลาสติกทั่วไปอย่างท่อ PP และ HDPE

คุณสมบัติของ FRP จะแข็งแรงมากหรือน้อยขึ้นกับหลายปัจจัย เช่น รูปแบบของเส้นใย กระบวนการขึ้นรูป และชนิดของ Resin ที่ใช้ โดยทั่วๆไป Resin ที่ใช้ผลิต FRP จะเป็น Isophathalic หรือไม่ก็ Vinyl ester  ส่วน Fiber glass ที่ใช้ส่วนมากจะเป็น E-Glass และ C-Glass

กลับไปอ่านบทความ : มาทำความรู้จักกับท่อ FRP (Fiberglass Reinforced Plastic)

ดังนั้น ใบพัดที่ทำจากวัสดุ FRP เป็นใบพัดที่ทำจากไฟเบอร์กลาส(Fiberglass) ถูกฉีดขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร 

ข้อดี : มีน้ำหนักเบา ขึ้นรูปได้ง่ายตามความต้อง ราคาถูก มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนและทนทานต่อสารเคมีสูง

ข้อเสีย : ไม่สามารถทนความร้อนสูงได้ การบำรุงรักษาค่อนข้างยุ่งยากเพราะหากมีพื้นผิวใบพัดหลุดล่อน จะต้องทำการซ่อมแซมและนำใบพัดลมมา Coating ใหม่ การใช้งานที่เหมาะสมกับใบพัด FRP คือการนำไปใช้งานกับ Cooling tower ครับ

2. ใบพัดวัสดุอลูมิเนียม (Aluminium Fan Blade)

ส่วน Fan Aluminium ก็ตามชื่อเลยนะครับ เป็นใบพัดที่ทำจากอลูมิเนียม  โดยคุณสมบัติของวัสดุอลูมิเนียม คือ มีความต่อต้านการกัดกร่อนได้ดี, ความหนาแน่นต่ำ, อัตราความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง และความเหนียวที่ต้านการแตกหักสูง เมื่อสัมผัสกับอากาศ จะทำให้เกิดชั้นฟิล์มบางๆเรียกว่า อลูมิเนียมออกไซด์ อยู่ที่ชั้นผิวของอลูมิเนียม ซึ่งชั้นผิวนี้จะสามารถป้องกันการกัดกร่อน และกรดต่างๆได้ แต่สามารถป้องกัน อัลคาลิส ได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ข้อดี :  มีความแข็งแรง สามารถทนความร้อนได้ดี ง่ายต่อการซ่อมบำรุงเพราะใบพัดอลูมิเนียมส่วนใหญ่จะแค่ล้างทำความสะอาด ไม่ยุ่งยากเท่าใบพัด FRP

ข้อเสีย : ตัวใบพัดอลูมิเนียมมีน้ำหนักมากและส่วนประกอบของใบพัดบางตัวทำจากโลหะ ทำให้เกิดการพุกร่อนได้

ซึ่งใบพัดลมอลูมิเนียมเหมาะกับการใช้งานใน Cooling Tower และ Air Cooled Heat Exchanger

ใบพัดลม FRP ประหยัดพลังงานกว่าใบพัดลมอลูมิเนียมจริงหรือไม่?

หากลองคิดเร็วๆจากข้อดีข้อเสียของใบพัดแต่ละชนิดตามที่กล่าวมาข้างต้น หลายท่านคงตอบว่า ใบพัด FRP ประหยัดพลังงานมากกว่าใช่ไหมครับ เพราะ fan blade FRP มีน้ำหนักเบากว่าใบพัดอลูมิเนียม  เวลาใช้งานอาจจะไม่ต้องใช้ไฟมากในการทำให้ใบพัดหมุน ทำให้กินพลังงานน้อยกว่า แต่ด้วยประสบการณ์ที่ผมทำงานด้านนี้มามากกว่า 15 ปี ผมบอกเลยครับว่า “ไม่จริงเสมอไป” เพราะการประหยัดพลังงานของใบพัดลมไม่ได้ขึ้นอยู่กับน้ำหนักหรือวัสดุที่ผลิต แต่ขึ้นอยู่กับแต่ละเคส ขึ้นอยู่กับประเภทและลักษณะของการใช้งาน ที่สำคัญขึ้นอยู่กับรูปทรงและการออกแบบใบพัดครับ

ซึ่งตัวอย่างการออกแบบของใบพัดที่มีประสิทธิภาพทั้งในเรื่องของการทำงานและเรื่องของการประหยัดพลังงาน ณ ปัจจุบัน ใช้หลักการออกแบบของ Aerodynamic ที่เป็นหลักการเดียวกันกับการออกแบบปีกเครื่องบิน สำหรับท่านผู้อ่านที่ต้องการทราบเกี่ยวกับหลักการ Aerodynamic และทำไมมันถึงมีประสิทธิภาพมากกว่ารุ่นก่อนๆ ผมได้เขียนไว้ในบทความก่อนหน้านี้แล้ว

อ่านบทความ : การประหยัดพลังงานด้วย “High Efficiency Fan Blade”

แต่ถ้าคำถามเปลี่ยนเป็น ใบพัด FRP กับใบพัดอลูมิเนียมที่รูปทรงแบบเดียวกัน โปรไฟล์ใบพัดเหมือนกัน ใบพัด FRP จะประหยัดกว่าหรือไม่ อันนี้ตอบได้เลยว่า “ไม่จริงแน่นอน” เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนขึ้น ดูตามภาพด้านล่างนะครับ

แรงในแกน Y คือแรง Lift Force หรือแรงยก เป็นแรงยกแบบเดียวกับที่เกิดขึ้นที่ปีกเครื่องบิน แต่ในโลกของคูลลิ่งทาวเวอร์เราจะเรียกว่า Air volume เนื่องจากมันเป็นแรงที่ทำให้เกิดปริมาณลมที่จะนำพาเอาไอความร้อนออกจากคูลลิ่ง

แรงในแกน X คือแรง Drag force หรือแรงที่ต้านทานในใบพัด เป็นแรงที่ส่งผลต่อการใช้พลังงาน หากทราบว่าน้ำหนักของใบพัดที่ระบุเป็นลูกศรสีเหลืองดังภาพที่ 3 คือ แรงที่อยู่ในแกน Y 

กล่าวคือ    แรงที่กระทำตามแนวแกน Y = Lift + Weight , แรงที่กระทำตามแนวแกน X = Drag force

ดังนั้นหมายความว่า น้ำหนักของใบพัดไม่ว่าจะเพิ่มขึ้นเท่าไหร ก็ไม่มีผลต่อ Drag force หรือแรงต้านทานที่อยู่ในแกน X ครับ แม้ในช่วงเริ่มต้นตอน Start การทำงานของใบพัดลมอลูมิเนียมอาจใช้พลังงานมากกว่าเพราะใบพัดอลูมิเนียมมีน้ำหนักมาก มีแรงเฉื่อยสูงกว่าใบพัด FRP ทำให้ใช้พลังงานช่วง Start มากกว่าแค่นั้นเอง เมื่อสังเกตการทำงาน หลังจากระยะหนึ่งจะพบว่าใบพัดทั้ง 2 ประเภทนั้นจะกินพลังงานเท่ากัน จึงเป็นข้อสรุปที่ว่าทำไมน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นของใบพัดจึงไม่มีผลต่อการกินพลังงาน

และไม่ว่าจะเป็นใบพัดลม FRP หรือใบพัดลม Aluminium แน่นอนครับว่า ไม่มีใบพัดใดดีกว่าหรือใบพัดใดประหยัดพลังงานมากกว่ากัน ข้อสำคัญอยู่ที่การเลือกใบพัดให้เหมาะสมกับการใช้งานเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด ด้วยการพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น สภาพแวดล้อมในการทำงาน ข้อกำหนดของคูลลิ่งทาวเวอร์ เพราะการเลือกใช้งานใบพัดที่เหมาะสมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพให้ Cooling tower ประหยัดพลังงานได้ดีขึ้น

บทสรุปส่งท้าย

ใบพัดลม เป็นส่วนประกอบชิ้นใหญ่ชิ้นหนึ่งภายในคูลลิ่งทาวเวอร์ หนึ่งส่วนสำคัญที่หากไม่ระมัดระวังในการเลือกใช้หรือไม่ใส่ใจในขั้นตอนการติดตั้ง อาจส่งผลให้มันเป็นส่วนที่กินไฟมากที่สุด หรือเป็นส่วนที่สร้างความเสียหายกับคูลลิ่งทาวเวอร์ของท่านมากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นส่วนอื่นๆภายในคูลลิ่งทาวเวอร์  หากท่านผู้อ่านคิดจะติดตั้งใบพัด เปลี่ยนใบพัดใหม่หรือจะซ่อมแซม Cooling Tower Fan ถือเป็นการลงทุนครั้งใหญ่ ที่จำเป็นต้องมีการวางแผน มีการศึกษาให้รอบคอบและถี่ถ้วน เพราะเรื่องใบพัดคูลลิ่งทาวเวอร์มีรายละเอียดค่อนข้างเยอะ มีความซับซ้อน หากเกิดความผิดพลาดขึ้นมา อาจส่งผลให้เกิด ความสูญเสียที่มีมูลค่ามหาศาล

===============================================

หากผู้ให้บริการที่ท่านเลือกมีความชำนาญและไว้ใจได้.. เรื่องอื่นๆที่เป็นปัญหาท่านจะแทบไม่ต้องคิดเลยครับ ผู้ให้บริการของท่านจะช่วยท่านคิดทั้งหมด ให้คำปรึกษาท่านได้ ยกตัวอย่างเช่น หากท่านมี budget ที่ค่อนข้างจำกัด และจำเป็นต้องปรับลดสเปคของคูลลิ่งทาวเวอร์ ท่านก็จะได้ทราบทั้งจุดดีและจุดด้อยของสิ่งที่ท่านเลือก และยอมรับความเสี่ยงได้ตั้งแต่แรก ไม่โดนหลอก และไม่มีเหตุการณ์เซอร์ไพรส์เกิดขึ้นแบบที่ท่านไม่ได้ระวังไว้ครับ

หวังเป็นอย่างยิ่งว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ต่อท่านผู้อ่าน หากท่านมีคำถามคูลลิ่งทาวเวอร์ หรือมีไอเดียสำหรับบทความถัดไปของเรา เสนอแนะและพูดคุยกันได้ที่อีเมล [email protected] นะครับ เราให้คำปรึกษา/ตอบคำถาม ฟรี! ไม่มีค่าใช้จ่าย 

===============================================

#นายช่างมาแชร์