PICV คืออะไร เลือกอย่างไรให้ Flow ตรงตาม Design [7 ขั้นตอน]

ในระบบ Chilled Water ที่มี FCU หรือ AHU หลายจุด อัตราการไหลอาจเปลี่ยนตามการเปิด-ปิดของ control valve เมื่อวาล์วบางตัวหรี่หรือปิด Differential Pressure (ΔP) ในวงจรอื่นจะเปลี่ยนตามไปด้วย ผลที่พบได้คือ Terminal ใกล้ Chilled Water Pump อาจมี Flow เกิน ขณะที่ Terminal ที่อยู่ไกลจาก Chilled Water Pump อาจได้รับ Flow ไม่เพียงพอ ทำให้ควบคุมอุณหภูมิได้ยากและเพิ่มความเสี่ยงของ Low ΔT

Pressure Independent Control Valve หรือ PICV ช่วยจัดการความผันผวนดังกล่าวด้วยการรวม 3 หน้าที่ไว้ในวาล์วเดียว ได้แก่

• Flow presetting กำหนดอัตราการไหลสูงสุดของ terminal
• Differential Pressure Controller ชดเชยการเปลี่ยนแปลงของแรงดันในระบบ
• Control valve และ actuator ปรับ Flow ตามคำสั่งจาก BMS, DDC หรือ thermostat

อย่างไรก็ตาม PICV ไม่ได้สร้างแรงดันให้ระบบ วาล์วจะควบคุม Flow ได้ตามที่ตั้งไว้ก็ต่อเมื่อเลือกรุ่นได้ตรงกับ Flow range และมี ΔP คร่อมวาล์วเพียงพอ บทความนี้สรุปการเลือก PICV เป็น 7 ขั้นตอน ตั้งแต่การคำนวณ Design Flow ไปจนถึงการตรวจรับหน้างาน

PICV ทำงานอย่างไร

PICV ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วน

• Flow presetting กำหนดอัตราการไหลสูงสุดของ Terminal
• Differential Pressure Controller ชดเชยผลจากการเปลี่ยนแปลงของแรงดันในระบบ
• Control valve และ actuator ปรับ Flow ตามคำสั่งจาก BMS, DDC หรือ thermostat

เมื่อ ΔP คร่อม PICV อยู่ในช่วงที่ผู้ผลิตกำหนด วาล์วจะจำกัด Flow ไม่ให้เกินค่า preset และยัง modulate ตามคำสั่งควบคุมได้ สำหรับ Frese OPTIMA Compact การตั้ง preset ไม่ลดระยะ stroke ของ control valve จึงยังใช้ระยะชักได้เต็มช่วง

ผลที่ได้คือช่วยลด Flow เกิน ทำให้การควบคุมอุณหภูมิเสถียรขึ้น ลดงาน manual balancing และสนับสนุนการลดรอบปั๊ม VFD เมื่อเลือกตำแหน่ง ΔP sensor และกำหนด pump control ได้เหมาะสม

↑ กลับไปที่สารบัญ

7 ขั้นตอนก่อนเลือก PICV

1. Load, Water ΔT และ Design Flow
2. Flow range และ preset
3. Minimum ΔP ของ PICV
4. Available ΔP ที่ index circuit
5. Maximum ΔP และ close-off pressure
6. DN, connection และพื้นที่ติดตั้ง
7. Actuator และ fluid condition

1. ยืนยัน Load, Water ΔT และ Design Flow

อย่าเริ่มเลือก PICV จาก DN ของท่อ ให้เริ่มจาก Design Flow ของ Terminal ซึ่งอาจระบุอยู่ใน FCU/AHU schedule, coil selection sheet, hydraulic calculation หรือ valve schedule

ก่อนใช้ค่า Flow ควรตรวจว่าค่านั้นสอดคล้องกับ Load และ Water ΔT หรือไม่ สมการพื้นฐานคือ

Load = ρ × cₚ × Q × ΔT

สำหรับน้ำสะอาดในช่วงอุณหภูมิของระบบปรับอากาศ สามารถประมาณได้ว่า

Qwater (m³/h) = [0.86 × Load (kW)] ÷ ΔT (°C)

ตัวอย่างคำนวณ

FCU ขนาด 10 kW ใช้น้ำเย็น 7/12°C จึงมี Water ΔT เท่ากับ 5°C

Q = (0.86 × 10) ÷ 5 = 1.72 m³/h = 1,720 l/h

ดังนั้น PICV ที่เลือกต้องสามารถตั้ง Flow 1,720 l/h ได้

หาก schedule ระบุ Load 10 kW แต่ระบุ Flow 0.80 m³/h ที่ ΔT 5°C สมดุลพลังงานจะให้ Load ประมาณ 4.65 kW ข้อมูลชุดนี้จึงไม่สอดคล้องกัน ควรตรวจ coil selection sheet และ design condition ก่อนเลือกวาล์ว

สูตรที่ใช้ค่าคงที่ 0.86 เป็นค่าประมาณสำหรับน้ำ หากเป็น water-glycol mixture ต้องใช้ค่าความหนาแน่นและความร้อนจำเพาะตามชนิด ความเข้มข้น และอุณหภูมิจริง

2. เลือก Flow Range และค่า Preset

เลือกรุ่นที่มี Flow range ครอบคลุม Design Flow และตั้ง preset ได้ตามตารางผู้ผลิต ไม่ควรเลือกจาก DN เพียงอย่างเดียว เพราะวาล์วต่างขนาดอาจรองรับ Flow ใกล้เคียงกัน แต่ต้องการ Minimum ΔP และพื้นที่ติดตั้งต่างกัน

ตัวอย่าง Flow range ของ Frese OPTIMA Compact

Design Flow 1,720 l/h เลือกได้มากกว่าหนึ่งรุ่น เช่น DN15/DN20 High 5.5 mm และ DN25 Low 5.5 mm จึงต้องเปรียบเทียบ Minimum ΔP และข้อจำกัดหน้างาน

3. ตรวจ Minimum ΔP ของ PICV

Minimum ΔP คือแรงดันต่างขั้นต่ำที่ PICV ต้องการเพื่อทำงานแบบ pressure-independent ต้องอ่านค่าจากตารางผู้ผลิต ณ รุ่นและ preset ที่เลือก ไม่ควรใช้ค่าทั่วไปค่าเดียวกับทุกขนาด

ตัวอย่างค่า Minimum ΔP ที่ Flow ใกล้ 1,700 l/h

แม้สองรุ่นจะรองรับ Flow ใกล้เคียงกัน แต่ ΔP ที่ต้องการอาจต่างกัน จึงต้องตรวจ Minimum ΔP ร่วมกับ Flow range เสมอ

4. ตรวจ Available ΔP ที่ Index Circuit

Minimum ΔP เป็นค่าที่วาล์วต้องการ ส่วน Available ΔP เป็นค่าที่ระบบจ่ายให้ จึงต้องตรวจแยกกัน

หากค่า ΔP ที่คำนวณได้เป็น ΔP ของทั้ง Terminal circuit ต้องหัก pressure loss ของ coil, ท่อ, fittings, strainer, flexible connection, isolation valve และอุปกรณ์อื่น เพื่อหา ΔP ที่เหลือคร่อม PICV

ΔP₍PICV, available₎ = ΔP₍circuit, available₎ − ΣΔP₍other components₎

เงื่อนไขผ่าน: ΔP₍PICV, available₎ ≥ ΔP₍PICV, minimum₎

การตรวจควรทำที่ index circuit หรือวงจรที่มี ΔP เหลือให้ PICV น้อยที่สุด ในหลายระบบจุดนี้อาจเป็น Terminal ที่อยู่ไกลจาก Chilled Water Pump แต่ควรยืนยันจากผลคำนวณ pressure loss ของเส้นทางน้ำ, coil และอุปกรณ์ในวงจรนั้น

5. ตรวจ Maximum ΔP และ Close-off Pressure

ΔP ต้องมากพอให้ PICV ทำงาน แต่ต้องไม่สูงเกินขีดจำกัดของวาล์วและ actuator ควรตรวจในสภาวะโหลดต่ำ วาล์วส่วนใหญ่ปิด ปั๊มทำงานใกล้ shut-off head หรือกรณี ΔP setpoint สูงผิดปกติ

ΔP₍system, max₎ ≤ ΔP₍PICV, max₎

ΔP₍system, max₎ ≤ ΔP₍actuator, close-off₎

แม้วาล์วจะมี Maximum Operating Differential Pressure 800 kPa แต่ความสามารถในการปิดวาล์วขึ้นอยู่กับขนาดวาล์วและแรงของ actuator ที่ใช้ ตัวอย่างเช่น DN10-DN25 ต้องใช้ actuator แรง 160 N จึงจะรองรับ Close-off Differential Pressure 800 kPa ขณะที่ actuator แรง 100 N รองรับ Close-off Differential Pressure 600 kPa

ดังนั้น “PICV DN20 พร้อม actuator” ยังไม่เพียงพอ ต้องระบุ actuator force, stroke และ close-off requirement ให้ครบ

6. ตรวจ DN, Connection และพื้นที่ติดตั้ง

เมื่อผ่านด้าน Flow และ ΔP แล้ว จึงตรวจรายละเอียดหน้างาน

• DN และวัสดุของท่อ branch
• Threaded, union, male/female หรือ flanged connection
• Pressure class และทิศทางการไหล
• พื้นที่ติดตั้งและระยะถอด actuator
• การเข้าถึง preset scale และ P/T plugs
• พื้นที่หุ้มฉนวนและซ่อมบำรุง
• ความจำเป็นของ strainer และ isolation valve
• จุดระบายอากาศ โดยเฉพาะตำแหน่งสูงที่เสี่ยงเกิด air pocket

Frese OPTIMA Compact DN10-DN32 มีตัวเรือน DZR brass ส่วน DN40-DN50 ใช้ ductile iron เป็นการต่อแบบเกลียวตาม ISO 228 และ DN40-DN50 เป็น Female/Female ขนาด G 1-1/2 และ G 2 ตามลำดับ

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยคือเลือก DN เท่าท่อโดยไม่ดู Flow range เลือกวาล์วใหญ่เพื่อ “เผื่อ Flow” และติดตั้งในตำแหน่งที่เข้าถึง preset หรือจุดวัด ΔP ไม่ได้

7. เลือก Actuator และตรวจ Fluid Condition

Actuator ต้องเข้ากับ valve body และระบบควบคุมจริง รายการที่ควรยืนยันก่อนสั่งซื้อประกอบด้วย

*รายการข้างต้นเป็นเกณฑ์ตรวจสอบ actuator ทั่วไป ตัวเลือกที่มีจริง เช่น Signal, Fail Position, Feedback และ Manual Override ต้องยืนยันจาก Datasheet ของ actuator และรหัสสินค้าที่เสนออนุมัติอีกครั้ง

FCU ที่ควบคุมด้วย room thermostat อาจใช้ On/Off actuator ได้ ส่วน AHU coil หรือระบบที่ต้องควบคุมอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องมักเหมาะกับ modulating actuator ทั้งนี้ต้องตรวจ output ของ BMS/DDC และ control sequence ร่วมกัน

นอกจากนี้ต้องตรวจชนิดของไหล ความเข้มข้น glycol อุณหภูมิใช้งาน working pressure คุณภาพน้ำ และวิธี flushing ระบบ สำหรับ Frese OPTIMA Compact ระบุอุณหภูมิของ medium ตั้งแต่ -10 ถึง 120°C รองรับ ethylene glycol หรือ propylene glycol สูงสุด 50% และต้องใช้ stem heater เมื่อใช้งานต่ำกว่า 0°C

ตัวอย่าง: เลือก PICV ให้ FCU ขนาด 10 kW

เมื่อเปรียบเทียบทางเลือก พบว่า

ผลประเมิน หากเลือก DN15/DN20 High 5.5 mm ระบบจะมี ΔP margin ประมาณ 5-6 kPa จาก Available ΔP 45 kPa เทียบกับ Minimum ΔP 39-40 kPa จึงถือว่า “ผ่านแบบมีเงื่อนไข” ไม่ใช่ทางเลือกที่มี hydraulic margin สูง

ก่อนอนุมัติควรเปรียบเทียบรุ่นที่ต้องการ Minimum ΔP ต่ำกว่า และตรวจ pressure drop ของ coil กับ strainer, ความคลาดเคลื่อนของ hydraulic calculation, ตำแหน่ง ΔP sensor และ VFD pump setpoint อีกครั้ง หากเลือก DN25 ต้องยืนยันว่าสามารถต่อเข้ากับ branch DN20 และบำรุงรักษาได้เหมาะสม

สรุป

การเลือก PICV ให้ Flow ตรงตาม Design ต้องพิจารณาตามลำดับ: คำนวณ Design Flow เลือก Flow range อ่าน Minimum ΔP ตรวจ Available ΔP ที่ index circuit แล้วจึงตรวจ Maximum ΔP, actuator และข้อจำกัดการติดตั้ง

หลักสำคัญ PICV ไม่ได้สร้างแรงดันให้ระบบ แต่ใช้ Differential Pressure ที่มีอยู่เพื่อควบคุม Flow

ต่อให้เลือก Flow range ถูกต้อง วาล์วก็ทำงานไม่ได้ตามต้องการหาก ΔP ไม่พอ ในทางกลับกัน หาก ΔP สูงเกินไปแต่ actuator ปิดวาล์วไม่ได้ ระบบก็ยังมีปัญหาได้เช่นกัน Hydraulic design, pump control, valve selection และ commissioning จึงต้องสอดคล้องกันทั้งระบบ

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

PICV คืออะไร

PICV (Pressure Independent Control Valve) คือวาล์วที่รวม 3 หน้าที่ไว้ในตัวเดียว ได้แก่ Flow presetting สำหรับกำหนดอัตราการไหลสูงสุดของ terminal, Differential Pressure Controller สำหรับชดเชยความผันผวนของแรงดันในระบบ และ Control valve พร้อม actuator สำหรับปรับ Flow ตามคำสั่งจาก BMS, DDC หรือ thermostat

PICV ต่างจาก Balancing Valve ทั่วไปอย่างไร

PICV รวมฟังก์ชัน flow limiting และการชดเชยแรงดันไว้ในวาล์วเดียว ทำให้ควบคุม Flow ให้คงที่ได้แม้ ΔP ในระบบจะเปลี่ยนไปตามการเปิด-ปิดของวาล์วอื่น ช่วยลด Flow เกิน ลดงาน manual balancing และสนับสนุนการลดรอบปั๊ม VFD เมื่อกำหนด pump control ได้เหมาะสม

ทำไม Terminal ที่อยู่ไกลจาก Chilled Water Pump ถึงมักมี Flow ไม่พอ

เมื่อวาล์วบางตัวในระบบหรี่หรือปิด ΔP ในวงจรอื่นจะเปลี่ยนตามไปด้วย ทำให้ Terminal ที่อยู่ใกล้ปั๊มอาจมี Flow เกิน ขณะที่ Terminal ที่อยู่ไกลปั๊มอาจได้รับ Flow ไม่เพียงพอ ส่งผลให้ควบคุมอุณหภูมิได้ยากและเพิ่มความเสี่ยงของ Low ΔT

PICV ต้องการ Differential Pressure (ΔP) ขั้นต่ำเท่าไหร่

ขึ้นอยู่กับรุ่นและค่า preset ที่เลือก ต้องอ่านจากตารางผู้ผลิตเสมอ ไม่ใช้ค่าทั่วไปค่าเดียวกับทุกขนาด เช่น Frese OPTIMA Compact รุ่น DN15/DN20 High 5.5 mm ที่ Flow ประมาณ 1,695 l/h ต้องการ Minimum ΔP อยู่ที่ 39 kPa

เลือก PICV จากขนาด DN ของท่อได้เลยหรือไม่

ไม่ควรทำเช่นนั้น ควรเริ่มจาก Design Flow ของ Terminal ก่อนเสมอ เพราะวาล์วต่างขนาดอาจรองรับ Flow ใกล้เคียงกัน แต่ต้องการ Minimum ΔP และพื้นที่ติดตั้งต่างกัน ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยคือเลือก DN ให้เท่ากับท่อโดยไม่ตรวจ Flow range ก่อน

Frese OPTIMA Compact ใช้กับของไหลชนิดใดได้บ้าง

Frese OPTIMA Compact รองรับอุณหภูมิของ medium ตั้งแต่ -10 ถึง 120°C ใช้ได้กับ ethylene glycol หรือ propylene glycol ที่ความเข้มข้นสูงสุด 50% และต้องใช้ stem heater เพิ่มเมื่อใช้งานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°C