ควรใช้วาล์วระบายอากาศเมื่อใด และวาล์วระบายอากาศมีประโยชน์และประเภทอะไรบ้าง?

ประโยชน์และหน้าที่ของวาล์วอากาศคืออะไร?

การควบคุมอากาศในระบบน้ำมีความสำคัญไม่แพ้กับการควบคุมน้ำ ข้อดีหลักของการใช้วาล์วอากาศคือช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบและลดระยะเวลาในการเติมน้ำ ประหยัดพลังงาน รวมถึงป้องกันสภาวะสุญญากาศและการยุบตัวของท่อ วาล์วอากาศจะควบคุมอากาศในแต่ละขั้นตอนดังต่อไปนี้:

การเติมน้ำในเส้นท่อ

เพื่อให้การเติมน้ำเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ อากาศจะต้องถูกระบายหรือดูดออก หากอากาศไม่ได้รับการระบายอย่างมีประสิทธิภาพ เวลาที่ใช้ในการเติมน้ำในท่อจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ปริมาณอากาศจำนวนมากที่ไม่ได้รับการระบายออกระหว่างการเติมน้ำในท่อ อาจทำให้เกิดแรงดันกระแทกได้

การทำงานภายใต้แรงดัน (สถานะคงที่)

ฟองอากาศจะสะสมอยู่ที่จุดสูงของระบบ และค่อย ๆ ลดพื้นที่หน้าตัดที่มีประสิทธิภาพของท่อ ส่งผลให้การไหลลดลงและค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเพิ่มขึ้น (เพื่อรักษาอัตราการไหลตามที่ออกแบบไว้) ในกรณีที่รุนแรง ปั๊มอาจไม่สามารถจ่ายแรงดันเพิ่มเติมที่จำเป็นเพื่อเอาชนะแนวอากาศเหล่านั้นได้ และการไหลในระบบอาจหยุดลงโดยสิ้นเชิง

นอกจากนี้ อากาศจะรบกวนการทำงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ปั๊มน้ำ วาล์วควบคุมแรงดัน และสเตรนเนอร์ มาตรวัดน้ำแบบกลไกซึ่งวัดค่าจากความเร็วของของเหลวจะให้ค่าที่ไม่ถูกต้องเนื่องจากมีอากาศอยู่ในมาตรวัด นอกจากนี้ การมีอากาศปริมาณมากในระบบยังส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนในท่อโลหะเพิ่มขึ้นอีกด้วย

การระบายน้ำออกจากท่อ

ระหว่างการระบายน้ำออกจากระบบ ไม่ว่าจะเกิดจากท่อแตกหรือการบำรุงรักษา จะเกิดแรงดันลบ (สภาวะสุญญากาศ) ขึ้น แรงดันลบอาจสร้างความเสียหายต่อชิ้นส่วนต่าง ๆ และในกรณีรุนแรงอาจทำให้ท่อพังทลายได้ การให้อากาศเข้าสู่ระบบจะช่วยขจัดแรงดันลบและปกป้องระบบ

แรงดันกระแทก (Water Hammer)

แรงดันกระแทกอาจเกิดขึ้นจากการหยุดปั๊มน้ำกะทันหัน การปิดวาล์วอย่างรวดเร็ว และสาเหตุอื่น ๆ โดยทั่วไปแล้ว เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง ก็มีแนวโน้มที่แรงดันจะลดลงในระดับเดียวกัน ในบางกรณีแรงดันอาจกลายเป็นค่าติดลบ (สภาวะสุญญากาศ) และในกรณีที่เลวร้ายที่สุดอาจเกิดการแยกตัวของคอลัมน์น้ำพร้อมกับการเกิดโพรงอากาศ

หากไม่มีการควบคุมแรงดันกระแทกอย่างเหมาะสม ระบบอาจได้รับความเสียหายอย่างรุนแรง การแก้ไขสภาวะสุญญากาศจะต้องมีการดูดอากาศเข้าสู่จุดวิกฤตตามผลการวิเคราะห์แรงดันกระแทก

วาล์วอากาศมีกี่ประเภท?

มีวาล์วอากาศพื้นฐาน 3 ประเภท:

1. วาล์วระบายอากาศอัตโนมัติ (วาล์วปล่อยอากาศ)
   • วาล์วจะปล่อยอากาศที่ค้างอยู่ในระบบขณะทำงานภายใต้แรงดัน โดยมีช่องเปิดขนาดเล็กเพียงช่องเดียว เรียกว่า ช่องอัตโนมัติ (Automatic Orifice) ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.04 – 0.2 นิ้ว หรือ 1 – 5 มม.
2. วาล์วอากาศแบบจลน์ (ระบาย/ดูดอากาศ)
   • วาล์วนี้จะระบายอากาศออกในระหว่างการเติมน้ำเข้าสู่ท่อ และช่วยให้อากาศเข้าสู่ระบบในกรณีที่มีการระบายน้ำหรือเกิดสภาวะสูญญากาศ โดยมีช่องเปิดขนาดใหญ่เพียงช่องเดียว เรียกว่า Kinetic Orifice ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 1 – 10 นิ้ว หรือ 25 – 250 มม. วาล์วอากาศแบบ Kinetic ที่ใช้สำหรับดูดอากาศเข้าเท่านั้น ยังเป็นที่รู้จักในชื่อ Vacuum Breaker
3. วาล์วอากาศแบบผสม
   • วาล์วนี้รวมฟังก์ชันของวาล์วระบายอากาศอัตโนมัติและวาล์วระบายอากาศแบบจลน์ไว้ด้วยกัน โดยจะระบายอากาศขณะเติมน้ำเข้าสู่ท่อ ช่วยปล่อยอากาศที่ค้างอยู่ในท่อที่มีแรงดันได้อย่างมีประสิทธิภาพ และดูดอากาศเข้าเมื่อมีการระบายน้ำออกจากระบบหรือเกิดสุญญากาศ วาล์วนี้มีช่องระบายอากาศสองแบบ ได้แก่ อัตโนมัติและจลน์

วาล์วระบายอากาศยังสามารถจำแนกตามประเภทของน้ำได้อีกด้วย:

1. วาล์วระบายอากาศสำหรับน้ำสะอาด:
   • ใช้กับน้ำดื่ม น้ำชลประทาน น้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่ หรือน้ำรีไซเคิล
2. วาล์วระบายอากาศสำหรับน้ำที่ไม่สะอาด:
   • ใช้กับน้ำที่ไม่สะอาด เช่น น้ำเสียเทศบาล ระบบอุตสาหกรรมและเหมืองแร่ โดยมีหน้าที่เช่นเดียวกับวาล์วอากาศสำหรับน้ำสะอาด แต่แตกต่างกันที่ตัวเรือนและชิ้นส่วนภายในที่ออกแบบให้ยาวขึ้น เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำสัมผัสกับกลไกของวาล์ว

คุณสมบัติเพิ่มเติมสำหรับวาล์วอากาศมีอะไรบ้าง?

1. การป้องกันแรงดันกระแทก – SP (ไม่กระแทก)
   • ออกแบบมาเพื่อปิดรูคายอากาศแบบจลน์บางส่วนระหว่างการระบายอากาศ เพื่อป้องกันแรงกระแทกหรือแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากการปิดรูคายอากาศแบบจลน์อย่างรวดเร็วระหว่างการเติมน้ำในท่อหรือการแยกคอลัมน์น้ำ ฟีเจอร์ป้องกันแรงดันกระแทกนี้ช่วยให้การทำงานราบรื่นยิ่งขึ้นและป้องกันความเสียหายต่อวาล์วระบายอากาศหรือระบบ
2. การช่วยปิด – AC
   • ฟีเจอร์นี้คล้ายกับ SP แต่ในกรณีนี้ แผ่น SP จะถูกยึดให้อยู่ด้านบนด้วยสปริง ซึ่งหมายความว่าไม่ว่าแรงดันในท่อจะเป็นเท่าใด การไหลออกจะเกิดขึ้นเฉพาะผ่านแผ่น SP เท่านั้น (ค่าการสลับ = 0)
3. การป้องกันการไหลเข้า – IP
   • ป้องกันการดูดอากาศจากบรรยากาศในกรณีที่อาจทำให้ปั๊มน้ำเสียหาย ต้องไล่อากาศใหม่ หรือเกิดการรบกวนการทำงานของไซฟอน รวมถึงป้องกันการดูดน้ำท่วม หรือน้ำปนเปื้อนเข้าสู่เครือข่ายน้ำดื่ม