เครื่องคำนวณอัตราการไหลอากาศ — การเปลี่ยนแปลงของอากาศต่อชั่วโมง (ACH) และ CFM

เครื่องคำนวณอัตราการไหลของอากาศ

เครื่องคำนวณอัตราการไหลของอากาศใช้หา การเปลี่ยนอากาศต่อชั่วโมง (ACH) ซึ่งหมายถึงจำนวนครั้งที่อากาศในห้องถูกแทนที่ใหม่ทั้งหมดภายในหนึ่งชั่วโมง นอกจากนี้ยังคำนวณย้อนกลับเพื่อหาอัตราการไหลของอากาศที่พัดลมหรือช่องระบายอากาศต้องจ่ายให้ได้ เพื่อให้ถึงค่า ACH เป้าหมาย

การเปลี่ยนอากาศต่อชั่วโมงคืออะไร?

พัดลมหรือช่องระบายอากาศจะนำอากาศเข้าสู่ห้องและดันอากาศค้างออกไป หากอัตราการไหลนั้นเท่ากับปริมาตรอากาศหนึ่งห้องต่อชั่วโมง ห้องจะมี 1 การเปลี่ยนอากาศต่อชั่วโมง หากเคลื่อนย้ายอากาศได้สองเท่าของปริมาตรห้องในหนึ่งชั่วโมง ก็จะมีค่า 2 ACH โดยทั่วไป ค่า ACH ที่สูงขึ้นหมายถึงอากาศสดใหม่กว่า ความชื้นสะสมน้อยลง และอนุภาคในอากาศน้อยลง แต่ค่า ACH ที่สูงมากก็มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น เนื่องจากพัดลมที่ทำงานหนักขึ้นใช้พลังงานมากขึ้น และดึงอากาศเข้ามามากขึ้น ซึ่งต้องทำความร้อนหรือทำความเย็น

สูตรอัตราการไหลของอากาศ

ค่า ACH เท่ากับอัตราการไหลของอากาศหารด้วยปริมาตรห้อง ปริมาตรเท่ากับความยาวคูณความกว้างคูณความสูง โดยต้องใช้หน่วยเดียวกันทั้งหมด

$\text{ปริมาตร} = L \times W \times H$

ในหน่วยเมตริก อัตราการไหลของอากาศวัดเป็นลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง (m³/h) ซึ่งสอดคล้องกับคำว่า “ต่อชั่วโมง” ใน ACH อยู่แล้ว:

$\text{ACH} = \frac{\text{อัตราการไหลของอากาศ (m³/h)}}{\text{ปริมาตร (m³)}}$

ในหน่วยอิมพีเรียล อัตราการไหลของอากาศมักระบุเป็น CFM หรือลูกบาศก์ฟุตต่อ นาที การคูณด้วย 60 จะแปลงค่าเป็นลูกบาศก์ฟุตต่อชั่วโมงก่อนนำไปหารด้วยปริมาตรห้อง:

$\text{ACH} = \frac{60 \times \text{อัตราการไหลของอากาศ (CFM)}}{\text{ปริมาตร (ฟุต}^3\text{)}}$

อัตราการไหลของอากาศที่ต้องใช้เพื่อให้ได้ค่า ACH เป้าหมาย

หากต้องการกำหนดขนาดพัดลมหรือเครื่องฟอกอากาศ ให้จัดรูปสมการใหม่เพื่อหาอัตราการไหลของอากาศแทนค่า ACH

$\text{อัตราการไหลของอากาศที่ต้องใช้ (m}^3\text{/h)} = \text{ACH} \times \text{ปริมาตร (m}^3\text{)}$

$\text{อัตราการไหลของอากาศที่ต้องใช้ (CFM)} = \frac{\text{ACH} \times \text{ปริมาตร (ฟุต}^3\text{)}}{60}$

ตัวอย่างการคำนวณ

ห้องประชุมมีขนาด 5 ม. คูณ 4 ม. คูณ 3 ม. ปริมาตรของห้องคือ:

$5 \times 4 \times 3 = 60 \text{ m}^3$

ช่องระบายอากาศจ่ายอากาศในอัตรา 360 m³/h ค่า ACH ของห้องคือ:

$\text{ACH} = \frac{360}{60} = 6$

ห้องนี้มีการเปลี่ยนอากาศ 6 ครั้งต่อชั่วโมง

ตัวเลขเดียวกันนี้ใช้คำนวณย้อนกลับได้ ห้องขนาด 6,000 ft³ (170 m³) ที่ต้องการค่า ACH 6 ต้องมีอัตราการไหลของอากาศ:

$\frac{6 \times 6{,}000}{60} = 600 \text{ CFM}$

ค่าแนะนำการเปลี่ยนอากาศตามประเภทห้อง

ค่า ACH ที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับการใช้งานพื้นที่ ห้องครัวหรือห้องน้ำต้องการการเปลี่ยนอากาศมากกว่าห้องนอน เนื่องจากการทำอาหารและการอาบน้ำเพิ่มความชื้นและกลิ่น ค่าต่อไปนี้เป็นช่วงแนวทางทางวิศวกรรมที่ใช้กันทั่วไป ข้อกำหนดและมาตรฐานอาคารในท้องถิ่น เช่น ASHRAE 62.1 มีผลเหนือกว่าในโครงการที่อยู่ภายใต้การกำกับดูแล

เพื่อลดความเสี่ยงจากโรคที่แพร่ทางอากาศ ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคแห่งสหรัฐอเมริกา (CDC) แนะนำให้ตั้งเป้าการเปลี่ยนอากาศสะอาดในพื้นที่ภายในอาคารที่มีผู้ใช้งานไว้ที่ 5 ครั้งต่อชั่วโมงขึ้นไป

คำถามที่พบบ่อย

อัตราการไหลของอากาศกับ ACH แตกต่างกันอย่างไร อัตราการไหลของอากาศคือปริมาตรอากาศต่อหน่วยเวลา วัดเป็น m³/h หรือ CFM ส่วน ACH เปรียบเทียบอัตราการไหลนั้นกับขนาดของห้องหนึ่งห้อง พัดลมตัวเดียวกันจะให้ค่า ACH สูงในห้องเก็บของขนาดเล็ก และให้ค่า ACH ต่ำในโถงขนาดใหญ่

CFM หมายถึงอะไร CFM ย่อมาจากลูกบาศก์ฟุตต่อนาที ซึ่งเป็นหน่วยมาตรฐานของอัตราการไหลของอากาศสำหรับพัดลม เครื่องฟอกอากาศ และอุปกรณ์ HVAC การคูณ CFM ด้วย 60 จะแปลงค่าเป็นลูกบาศก์ฟุตต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นหน่วยที่สูตร ACH ต้องใช้

ค่า ACH ที่สูงขึ้นดีกว่าเสมอหรือไม่ ไม่เสมอไป การเพิ่มอัตราการเปลี่ยนอากาศเกินความต้องการของห้องทำให้สิ้นเปลืองพลังงานของพัดลม รวมถึงพลังงานที่ใช้ทำความร้อนหรือทำความเย็นอากาศขาเข้า โดยทั่วไปควรเลือกค่าให้อยู่ในช่วงที่แนะนำสำหรับประเภทห้องนั้น

เครื่องคำนวณนี้ใช้กำหนดขนาดระบบ HVAC ทั้งระบบหรือไม่ ไม่ เครื่องคำนวณนี้ใช้กำหนดอัตราการระบายอากาศสำหรับห้องหนึ่งห้องเท่านั้น การออกแบบระบบ HVAC ทั้งหมดต้องคำนึงถึงภาระการทำความร้อนและทำความเย็น การสูญเสียในท่อลม และปริมาณอากาศภายนอกขั้นต่ำตามจำนวนผู้ใช้งานด้วย

เหตุใดสูตรหน่วยอิมพีเรียลจึงคูณด้วย 60 CFM วัดอัตราการไหลของอากาศต่อนาที แต่ ACH วัดการเปลี่ยนอากาศต่อชั่วโมง การคูณ CFM ด้วย 60 จะแปลงนาทีเป็นชั่วโมงก่อนนำไปหารด้วยปริมาตรห้อง

แหล่งข้อมูล

• CDC — การระบายอากาศในอาคาร: ตั้งเป้าการเปลี่ยนอากาศ 5 ครั้งต่อชั่วโมง
• การเปลี่ยนอากาศต่อชั่วโมง — Wikipedia
• EngineeringToolBox — อัตราการเปลี่ยนอากาศสำหรับห้อง
• มาตรฐาน ASHRAE 62.1 — การระบายอากาศเพื่อคุณภาพอากาศภายในอาคารที่ยอมรับได้