การคํานวณขนาดทอน้ําประปา โดยใชMicrosoft Visual Basic*

en.kku.ac.th

การคํานวณขนาดทอน้ําประปา โดยใชMicrosoft Visual Basic*

112 พนมชัย วีระยุทธศิลปCold Water Piping Designby Microsoft Visual Basic *Panomchai Weerayutsil 1)1)Lecturer, Department of Environment Engineering, Faculty of Engineering, Khon Kaen University.Email:wpanom@kku.ac.thAbstractCold water piping design is a significant component of plumping system. It is required anaccurate calculation for proper pipe size selection bringing about an optimal economic andengineering aspects. Computer programming development is one of the technique used as analternative design to avoid a conventionally technique. This paper presented the Microsoft programof Visual Basic (version 6.0) developed for the design calculation. This program is simple andconvenient for usage. However, an adequate background of Plumbing design is needed for theprogrammer.Keywords : cold water piping, plumping system* Original manucript submitted: March 31, 2006 and Final manucript received: April 10, 2006


การคํานวณขนาดทอน้ําประปาโดยใช Microsoft Visual Basic 113บทนําการออกแบบระบบทอน้ําประปาภายในอาคารเปนระบบที่สําคัญของระบบสุขาภิบาลในอาคารซึ่งจะตองมีคํานวณอยางถูกตองแมนยํา เพื่อใหไดขนาดทอน้ําประปาที่เหมาะสมทั้งในดานเศรษฐศาสตรและวิศวกรรม การออกแบบระบบดังกลาวเปนเรื่องที่มีความยุงยากซับซอน เนื่องจากจําเปนตองใชตารางขอกําหนดตางๆในการออกแบบเปนจํานวนมาก ตองใชเวลาและอาจจะมีความผิดพลาดในการคํานวณ ในกรณีที่ตองมีการอางขอมูลจากตารางตางๆ บทความนี้ไดกลาวถึงการพัฒนาโปรแกรมที่ชวยนับจํานวนเครื่องสุขภัณฑ เพื่อใหสามารถคํานวณความตองการปริมาณน้ําประปาและนําไปหาขนาดทอน้ําประปาสําหรับรองรับความตองการการใชน้ําประปา โดยใชโปรแกรมภาษา Microsoft Visual Basic (version 6.0) ซึ่งเปนโปรแกรมภาษาที่สามารถสรางรูปแบบการใชงานที่สะดวก มีรูปแบบหนาจอที่สวยงาม ซึ่งเปนโปรแกรมภาษาที่เรียบงายสามารถสรางรูปแบบการใชงานที่สะดวกและใหหนาจอที่สวยงามการออกแบบระบบทอน้ําประปาภายในอาคารการออกแบบระบบทอประปาในอาคารจําเปนตองคํานวณคาตัวเลขตางๆเพื่อใหน้ําประปาที่ไหลในทอมีปริมาณเพียงพอกับความตองการของผูอยูอาศัยภายในอาคารนั้นๆ รวมทั้งตองมีระดับความดันน้ําที่เหมาะสม โดยทั่วไปการคํานวณหาขนาดทอประปาในอาคารนั้นนิยมเลือกใชวิธีการคํานวณโดยใชคาหนวยสุขภัณฑ ( Fixture Units ) ซึ่งวิธีดังกลาวคิดคนขึ้นโดย Dr. Roy B.Hunter(วริทธิ์, 2541) เมื่อป ค.ศ. 1970 คาหนวยสุขภัณฑจะทําใหรูคาปริมาณอัตราความตองการน้ํา(Demand)ในเบื้องตน ขั้นตอนตอไปจะนําอัตราความตองการน้ําไปคํานวณหาขนาดทอ โดยใชสมการHazen – Williams ซึ่งมีขั้นตอนสังเขปดังนี้1. การกําหนดคาหนวยสุขภัณฑ ( Fixture Units ) สําหรับทอประปาปจจัยตางๆ ที่นําไปสูการไดมาซึ่งอัตราความตองการน้ําไดแก (1)ระยะเวลา(หนวยเปนนาที)ของการใชเครื่องสุขภัณฑแตละประเภท (2)จํานวนครั้งในการใชเครื่องสุขภัณฑในแตละวัน (3)อัตราการไหลซึ่งวัดในหนวยลิตรตอวินาทีของน้ําประปาจากเครื่องสุขภัณฑแตละประเภท (4)ปริมาณน้ําทั้งหมดตอการใชเครื่องสุขภัณฑแตละประเภทในแตละครั้งHunter ไดพัฒนาขอมูลเหลานี้ออกมาเปนความสัมพันธระหวาง จํานวนเครื่องสุขภัณฑกับปริมาณน้ําใชสูงสุดที่ตองการ ซึ่งผลที่ไดเปนตัวเลขมีปริมาณน้ําใชสําหรับอาคารมากเกินความเปนจริงทําใหไมประหยัดในการนําไปใชในการออกแบบระบบทอกลาวคือจะไดทอที่มีขนาดใหญเกินความเปนจริง ดังนั้น Hunter จึงไดกําหนดตัวเลขที่เหมาะสมใหเปนคาหนวยสุขภัณฑ ดังแสดงตารางที่ 1 ซึ่งอาศัยแนวคิดวาเครื่องสุขภัณฑมีโอกาส(propability)ถูกใชพรอมกันทั้งอาคารไดมากนอยเทาไร และสรุปเปนคาความสัมพันธระหวาง คาหนวยสุขภัณฑรวม(total fixture unit)กับอัตราความตองการน้ําสูงสุดที่นาจะเปนไปไดในแตละทอเมน ดังแสดงเปนกราฟในรูปที่ 1 และรูปที่2 ซึ่งกราฟดังกลาวจะถูกใชในการหาอัตราน้ําใชที่จะนําไปออกแบบหาขนาดทอประปาตอไป


114 พนมชัย วีระยุทธศิลปประเภทของเครื่องสุขภัณฑ สถานที่ใช ชนิดของเครื่องควบคุม หนวยสุขภัณฑสวมสาธารณะสวนบุคคลประตูน้ําลางประตูน้ําลางถังน้ําลาง1062.2ที่ปสสาวะ สาธารณะ ประตูน้ําลางขนาด 25 มม.ประตูน้ําลางขนาด 20 มม.ถังน้ําลางอางลางมือ สาธารณะ กอกน้ํา 1.5อางอาบน้ํา สาธารณะ กอกน้ํา 3ฝกบัว สาธารณะ ประตูกอกน้ํา 3อางซักลาง สํานักงานและกอกน้ํา 2.25อื่นๆอางลางชาม โรงแรมกอกน้ํา 3ภัตตาคารอางลางมือ สวนบุคคล กอกน้ํา 0.5อางอาบน้ํา สวนบุคคล กอกน้ํา 2ฝกบัว สวนบุคคล ประตูกอกน้ํา 1อางลางชาม สวนบุคคล กอกน้ํา 1อางซักผา สวนบุคคล กอกน้ํา 2ตารางที่*1**ความตองการน้ําประปาคิดเปนหนวยสุขภัณฑ (Woodson, 2000)1053รูปที่ 1 กราฟปริมาณความตองการน้ําที่สรางโดย Hunterโดยขยายชวงหนวยสุขภัณฑระหวาง 0-240 FU (Woodson, 2000)


การคํานวณขนาดทอน้ําประปาโดยใช Microsoft Visual Basic 115รูปที่ 2 กราฟปริมาณความตองการน้ําที่สรางโดย Hunter (Woodson, 2000)2. คาหนวยสุขภัณฑในอาคารขนาดใหญสําหรับกรณีที่อาคารมีขนาดใหญทําใหจํานวนเครื่องสุขภัณฑมีจํานวนมาก จําเปนจะตองมีตัวคูณลด (Water Factors) เพื่อใหไดปริมาณน้ําที่ใกลเคียงกับการใชงานพรอมๆกัน เนื่องจากความเปนจริงการใชน้ําพรอมกันมีโอกาสนอย ดังนั้นตัวคูณลดซึ่งคิดเปนเปอรเซ็นต จะถูกนําไปคูณกับอัตราคาความตองการน้ําสูงสุดที่หาไดในเบื้องตนจาก Hunter , s curve เพื่อปรับคาใหใกลเคียงกับความเปนจริงซึ่งคาดังกลาวจะเรียกวา “ความตองการน้ําที่เหมาะสม” โดยในการใชงานจริงอาจปรับใหเปนคา“ความตองการน้ําที่นอยที่สุด” ตัวเลขตางๆซึ่งเปนคาหนวยสุขภัณฑ, ความตองการน้ําและตัวคูณลดแสดงไวในตารางที่ 2


116 พนมชัย วีระยุทธศิลปคาหนวยสุขภัณฑความตองการน้ํา(แกลลอนตอนาที)ตัวคูณลด(%)ความตองการน้ําที่เหมาะสม(แกลลอนตอนาที)ความตองการน้ําที่นอยที่สุด(แกลลอนตอนาที)เกิน 400 125 100 125401-600 155 87 135 130601-900 195 75 145 140901-1,200 235 64 150 1501,201-1,500 270 63 170 1551,501-2,000 330 61 200 1752,001-2,500 385 60 230 2052,501-3,000 435 59 255 2353,001-4,000 550 58 320 2604,001-5,000 675 56 380 3255,001-6,000 775 56 435 3856,001-7,000 875 56 490 4407,001-8,000 975 55 540 495ตารางที่*2**ตารางแสดงคา Water Factors สําหรับอาคารประเภทโรงเรียน อาคารสํานักงานและอพารทเมนต (วริทธ อึ๊งภากรณ, 2541)3. การคํานวณขนาดทอน้ําประปาขณะที่น้ําไหลในทอ จะเกิดความเสียดทานขึ้น อันเนื่องจากความหนืดของน้ํา และผนังของทอหยาบจะทําใหเพิ่มสภาพการไหลแบบ Turbulent ภายในทอ พลังงานที่สูญเสียไปเนื่องจากความเสียดทานนี้แสดงออกมาในรูปของ ความดันลด( Pressure loss ) ซึ่งแปรผันกับความยาวและขนาดเสนผาศูนยกลางของทอ, ความเร็วของน้ํา รวมทั้งความหยาบของผนังทอขนาดของทอจะหาไดจากสมการความตอเนื่อง คือQ = AV (1)โดยที่Q = อัตราการไหล (ลูกบาศกฟุตตอวินาที)A = พื้นที่หนาตัดของทอ (ตารางฟุต)V = ความเร็วของน้ําภายในทอ (ฟุตตอวินาที)หรือสามารถหาไดจากสูตร Hazen – Williams คือQ gpm = 0.285CD 2.63 S 0.54 (2)โดยที่S = h f /Lh f = ความดันลด (ฟุตของน้ํา)L = ความยาวทอ (ฟุต)D = ขนาดเสนผานศูนยกลางของทอ (นิ้ว)C = สัมประสิทธิ์ของผิวทอ (มีคาระหวาง 100-150)


การคํานวณขนาดทอน้ําประปาโดยใช Microsoft Visual Basic 1174. ขั้นตอนการคํานวณหาขนาดทอประปาการหาปริมาณการไหลของน้ําสูงสุด คํานวณไดจากการเปลี่ยนจํานวนหนวยสุขภัณฑทั้งหมดมาเปนอัตราการไหลของน้ําสูงสุด โดยใช Hunter , s curve โดยมีขั้นตอนดังนี้(4.1) นับจํานวนสุขภัณฑที่มีอยูในเสนทางเดินทอที่พิจารณา(4.2) คํานวณหาหนวยสุขภัณฑ (fixture units) จากจํานวนสุขภัณฑรวมจากตารางที่ 1****** (4.3) นําจํานวนหนวยสุขภัณฑรวม (fixture units)ที่ไดมาหาคา Demand( Q ) จากรูปที่ 1 และ2(4.4) นําคา Q ที่ไดจากขอ (4.3) มาหาขนาดทอจากสมการที่ 2 กรณีที่จํานวนสุขภัณฑรวมมากกวา 400 FU จะตองหา Water Factors จากตารางที่ 2 เพื่อปรับแกไขคา Demand ( Q ) จากขอ(4.3)5. การพัฒนาโปรแกรมดวย Microsoft Visual basicโปรแกรมการคํานวณขนาดทอน้ําประปา ไดพัฒนาขึ้นโดยอาศัยโปรแกรมภาษา MicrosoftVisual basic (version 6.0) ซึ่งการใชงานโดยทั่วไปเครื่องคอมพิวเตอรจะตองติดตั้งโปรแกรมดังกลาวใหสมบูรณกอน ในเบื้องตนการทํางานของโปรแกรมจะอาศัยหนาตางหลักรวมทั้งหมด 4 บาน ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้ขั้นตอนที่ 1 เปนการเขาไปสูหนาตางที่ 1 ซึ่งเปนขั้นตอนของการเริ่มตนทํางาน เมื่อคลิกขอความบนเขาสูโปรแกรม ปุม ระบบจะเริ่มทํางานโดยการนําสูโปรแกรมดังแสดงในรูปที่ 3รูปที่ 3 หนาตางเริ่มตนการทํางานของโปรแกรม


118 พนมชัย วีระยุทธศิลปขั้นตอนที่ 2 เมื่อคลิกปุมขอความ เขาสูโปรแกรม ในหนาตางที่ 1 จะปรากฏหนาตางที่ 2 ดังแสดงในรูปที่ 4รูปที่ 4 แสดงขอมูลชองกรอกจํานวนเครื่องสุขภัณฑหนาตางดังกลาวแสดงขอมูลของเครื่องสุขภัณฑตางๆ ที่ผูใชงานตองกรอกขอมูลเฉพาะของจํานวนเครื่องสุขภัณฑที่ตองการคํานวณขนาดทอ สําหรับจํานวนเครื่องสุขภัณฑที่ไมไดกรอกตัวเลขโปรแกรมจะคํานวณคาเปนศูนยโดยอัตโนมัติ ดังแสดงในรูปที่ 5รูปที่ 5 แสดงผลการคํานวณ


การคํานวณขนาดทอน้ําประปาโดยใช Microsoft Visual Basic 119ขั้นตอนที่ 3 เมื่อคลิกไปที่ ปริมาณน้ําที่ตองการ โปรแกรมจะคํานวณหาอัตราของปริมาณน้ําที่ตองการของเครื่องสุขภัณฑมาใหโดยแสดงเปนหนวย ลิตรตอวินาที และ แกลลอนตอนาที ดังแสดงในรูปที่ 5 จากนั้นคลิกไปที่หนาตอไปขั้นตอนที่ 4 จะเปนการเขาสูหนาตางที่ 3 ซึ่งจะนําตัวเลขอัตราความตองการปริมาณน้ําที่ตองการมาคํานวณหาขนาดทอน้ํา โดยจะแสดงผลการคํานวณเมื่อคลิก ขนาดทอที่ตองการ ดังแสดงในรูปที่ 6โดยแสดงขนาดทอเปนหนวย มิลลิเมตร และ นิ้ว จากนั้นคลิกไปที่ หนาตอไปรูปที่ 6 แสดงผลการคํานวณขนาดทอน้ําประปาขั้นตอนที่ 5 เปนหนาตางที่ 4 ซึ่งแสดงขอกําหนดการใชงานของโปรแกรม ดังแสดงในรูปที่ 7 ซึ่งขอกําหนดของหนวยสุขภัณฑในการอางอิงใชจาก Courtesy of International Code Council.Reprinted from International Plumbing Code 2000 และขนาดทอที่คํานวณไดเปนชนิดทอเหล็กอาบสังกะสี


120 พนมชัย วีระยุทธศิลปรูปที่ 7 แสดงขอกําหนดเงื่อนไขของโปรแกรมบทสรุปจากการใชงานจริงดวยโปรแกรมการคํานวณขนาดทอน้ําประปา ที่พัฒนาขึ้นพบวาโปรแกรมดังกลาวสามารถที่ใชงานไดอยางรวดเร็วและงายตอการดําเนินงานตามขั้นตอน สามารถชวยใหผูออกแบบหาขนาดของทอจายน้ําประปาและปริมาณความตองการน้ําประปาไดอยางรวดเร็ว เนื่องจากขอมูลที่ใชในการคํานวณเปนเพียงขอมูลพื้นฐานของการออกแบบเทานั้น อันไดแก จํานวนและชนิดของเครื่องสุขภัณฑ ซึ่งขอมูลดังกลาวผูออกแบบจําเปนตองทราบอยูแลวไมวาจะใชวิธีใด ดังนั้นขอมูลพื้นฐานเหลานี้จึงนํามาปอนเขาสูโปรแกรมการคํานวณโดยตรง ซึ่งผลลัพธที่ไดคือความสะดวกรวดเร็วและสามารถประมวลผลรวมทั้งสําเนาขอมูลการคํานวณออกมาไดในทันทีที่โปรแกรมทํางานแลวเสร็จเอกสารอางอิงเกรียงศักดิ์ อุดมสินโรจน. 2537. การออกแบบระบบทออาคารและสิ่งแวดลอมอาคาร เลมที่2 .มิตรนราการพิมพ. กรุงเทพมหานครวริทธิ์ อึ๊งภากรณ. 2541. การออกแบบระบบทอภายในอาคาร. พิมพครั้งที่ 6. กรุงเทพมหานครWoodson, R.D. (2000), International and Uniform Plumbing Code, McGraw - Hill, Inc., NewYork.

More magazines by this user
Similar magazines