Pipe Sizing for Chilled Water System

ပိုက္အရြယ္အစား ေရြခ်ယ္ရာတြင္ ေအာက္ေဖၚျပပါ အခ်က္ ႏွစ္ခုျဖင့္ chiller plant အတြက္ လိုအပ္ေသာ chilled water piping system ႏွင့္ condenser water piping system တို႔အတြက္ လိုအပ္သည့္ ပိုက္အရြယ္အစား ေရြခ်ယ္ႏိုင္သည္..
Piping Design ျပဳလုပ္ရာတြင္ အဓိကက်သည္ ပိုက္၏ အတြင္း၌ စီးဆင္းမည့္ ေရ၏ အလ်င္ (velocity) နွင့္ ပိုက္၏ ခုခံမူ(Pa/m) ကို မည္မ်ွ အတြင္းထား႐ွိရမည့္ကို ပထမဦးစြာ ကန္သတ္ သတ္မွတ္ ရသည့္..
1- Limitation of Velocity
ပိုက္၏ အတြင္း၌ စီးဆင္းမည့္ ေရ၏ အလ်င္ (velocity) သတ္မွတ္ခ်က္
- ပိုက္အရြယ္အစား 50 mm ထက္ ေသးငယ္ပါက velocity ကို 0.6 m/s ႏွင့္ 1.2 m/s အၾကား ထား႐ွိရမည္
- ပိုက္အရြယ္အစား 50 mm ထက္ ႀကီးမားပါက velocity ကို 1.0m/s ႏွင့္ 2 m/s အၾကား ထား႐ွိရမည္. . ေရအလ်င္ 2.0 m/s ကို အမ်ားဆုံးသတ္မွတ္ရသည္မွာ. ၎အလ်င္ထက္ ေက်ာ္လြန္ပါက ေရ အလ်င္ျမန္ ဆန္မူေၾကာင့္ ထြက္ေပၚလာမည့္ ေရပိုက္မွ ဆူညံသံ ႏွင့္အတူ ခုခံမူက္ိုလည္း (Friction loss ) ျမင့္တက္ေစသည္.. အလားတူ ေရစီးႏႈန္း ျမန္ဆန္သည့္အတြက္ အပူစီးကူးမူႏႈန္းကို ေလ်ာ့က်ေစသည္.
2- Limitation of Pressure drop (Pa/m)
System တစ္ေလ်ာက္ ပိုက္ အတြင္း၌ ႐ွိေနမည္ ခုခံမူကိုပိုက္ အ႐ွည္ တစ္မီတာလ်ွင္ 75 Pa/m ႏွင့္ 400 Pa/m အၾကား ထား႐ွိၿပီး ပိုက္ အရြယ္အစားကို ေရြးခ်ယ္သတ္မွတ္သည္..
ASHRAE တြင္ ပိုက္အရြယ္အစား 50 mm ထက္ ႀကီးမားေသာ ပိုက္မ်ာကို sizing ျပုလုပ္ရာတြင္ Pressure drop ကို 250 Pa/m နီပါးခန္ ထား႐ွိရန္ ေထာက္ခံသည္.
ဥပမာ - Condenser Water Pipe Sizing
Pipe sizing ျပဳလုပ္ရာတြင္ ေအာက္ပါ အတိုင္း အဆင့္ဆင့္ ျပဳလုပ္ႏိုင္သည္..

Step - 1 Equipment Capacity
ပိုက္ အရြယ္အစားကို ေရြးခ်ယ္ရန္ ပထမဦးစြာ Air conditioning system အတြက္ အသုံးျပဳမည့္ chiller ၏ အရြယ္အစားကို သိ႐ွိရမည္..
ဥပမာ - တန္ 350 RT Chiller ကို အသုံးျပဳမည္ ဆိုပါစို႔..

Step - 2 Flow Rate
Chiller ၏ အရြယ္အစားကို ေရြးခ်ယ္ၿပီးပါက ၎း chiller လည္ပတ္ရန္ အတြက္ လိုအပ္သည့္ water flow rate ကို တြက္ခ်က္ရမည္.
Chiller - တန္ 350 RT
လိုအပ္ေသာ Condenser water flow rate,
1 RT = 3 gpm
1 l/s = 15.850372483753 US gpm
350 RT = 1,050 gpm = 66.25 l/s 

Step - 3 Pipe Sizing
System လိုအပ္သည္ pipe size ကို အထက္တြင္ ေဖာ္ျပ ထားသည့္ limitation မ်ားအတိုင္း လုိက္နာ၍ ေရြးခ်ယ္ရသည္..
Water Flow rate 66.25 l/s အတြက္ ေရြးခ်ယ္ ၾကည္ရေအာင္.
ပုံတြင္ ပါ႐ွိသည္ ASHRAE ၏ Friction Loss chart ျဖင့္ quick selection ျပဳလုပ္ႏိုင္သည္
Flow rate 66.25 l/s အတိုင္း chart တြင္ၾကည္ပါက pipe size 125, 150, 200 ႏွင့္ 250 တို႔ကို အသီးသီး ေရြခ်ယ္ႏိုင္ပါသည္.
သိုေသာ္ Dia 125 ႏွင့္ 150 ကိုေရြးခ်ယ္ပါက
- velocity မွာ အရမ္း ျမင့္မားၿပီး 2.0 m/s ထက္ေက်ာ္လြန္ေနသည့္
- Pressure drop သည္ အျမင့္ဆုံး ျဖစ္သည့္ 400 Pa/m ထက္ ေက်ာ္လြန္ေနသည္..
ထိုအတြက္ မေရြခ်ယ္သင့္ေပ.
က်န္ရိွေနေသာ Dia 200 ႏွင့္ 250 ကို ၾကည္ပါက
- Dia 200 ၏ velocity မွာ သတ္မွတ္ထားေသာ အျမင့့္ဆုံး ႐ွိသင့္သည့္ 2.0 m/s ထက္ အနည္းငယ္ ေက်ာ္လြန္ေနသည့္ကို ေတြရေပမည္. သိုေသာ္ Pressure drop မွာ 160 Pa/m သာ ႐ွိသည့္အတြက္ သတ္မွတ္သည့္ အတြင္းတြင္ ႐ွိေနသည္..
- Dia 250 ၏ velocity မွာ သတ္မွတ္ထားေသာ အတြင္း ျဖစ္သည့္ 1.3 m/s သာ ႐ွိသည္.. သိုေသာ္ Pressure drop မွာ 55 Pa/m သာ ႐ွိသည္..
အထက္ပါ Dia 200 ႏွင့္ 250 ကို ယွဥ္တဲြ၍ ေရြးခ်ယ္ပါက - Dia 250 ကို ေရြးခ်ယ္ပါက ပိုက္ အရြယ္အစား ပိုမို ႀကီးမားသည့္ အတြက္ ပထမ ရင္းႏီွး ျမဳပ္ႏွံမူ ျဖစ္သည့္ Installation cost ႀကီးမာေသာ္လည္း .. Dia 200 ကို ေရြခ်ယ္ပါက Pressure drop ျမင့္မားမူေၾကာင့္ ကုန္က်မည့္ pump energy ေရ႐ွည္ ေပးေဆာင္ေနရမည့္ လ်ွပ္စစ္ခ မွာ ပိုမို ကုန္က်ေနေပမည္..
ထိုေၾကာင့္ Dia 250 pipe size ကိုသာ ေရြးခ်ယ္သင့္သည္.

friction loss of Steel pipe

friction loss of PVC pipe

Ref - ASHRAE Fundamental 2013 Ch 22

credit to Soe Naing Win

Calculation of Kitchen Exhaust Ventilation System

Kitchen အခန္း အတြင္းမွ အနံအသက္, မီးခိုး, ေရခုိးေရေငြ, ဆီ, ဆီးခဳိးမ်ာ ႏွင့္ အပူကို စြန္႔ထုတ္ရန္ အတြက္ အခန္း အတြင္းမွ ေလကို စြန္႔ထုတ္ရန္ လိုအပ္သည္..
Kitchen Ventilation System တြက္ခ်က္ရာ၌ အပိုင္း ၃ ပိုင္း ထား၍ ေယဘုယ် အားျဖင့္ ေအာက္ပါ အတိုင္း ခြဲျခား ျပဳလုပ္သည္.
1- Commercial Restaurant/cafe type - ပံုမွန္အားျဖင့္ ဟိုတယ္ႏွင့္ စားေသာက္ခန္း မ်ားတြင္ အသုံးျပဳသည္..
2- Domestic type - ခ်က္ၿပီးသည္ အစားအေသာက္ကို မီးပူေပးရုံသာ အသုံးျပဳသည္.
3- Residential Apartment type - လူေန မီးဖိုခန္းမ်ား အတြက္ ျဖစ္သည္.
ထုိသုို တြက္ခ်က္ရာတြင္ တြက္ခ်က္နည္း မ်ားစြာျဖင္ တြက္ခ်က္ႏိုင္သည္.. ေယဘုယ် အားျဖင့္ ေအာက္ပါနည္းမ်ားျဖင့္တြက္ခ်က္သည္..
1- Air Change Rate per hour
2- Island Canopy Hood
3- CMH or CFM per linear length of hood.
Domestic ႏွင့္ Residential မ်ားအတြက္ တြက္ခ်က္ရာတြင္ Air change rate ျဖင့္ တြက္ခ်က္သည္.. ႁခြင္းခ်က္ အေနျဖင့္- ထိုသို႔ တြက္ခ်က္ရာ၌ Kitchen အတြင္းမွ အနည္းဆုံး 180 CMH ႐ွိေသာ ေလပမာဏ (သို႔) 20 air change per hour ထက္ မနည္းေသာ ေလကို စြန္႔ထုတ္သင့္သည္..
Commercial Kitchen မ်ား၌ Island Canopy hood မ်ားကို ပိုမို အသုံျပဳမူသည္.. သိုေသာ္ Island hood အတြက္ ဖယ္ရွားရန္ လိုအပ္ေသာ Exhaust Air သည္ အျခား Kitchen hood မ်ားထက္ ပိုမိုသည္.. ထိုေၾကာင့္ Commercial Kitchen Ventilation အတြက္ Flow rate တြက္ခ်က္ရာတြင္ - Kitchen အတြင္း၌ တပ္ဆင္မည္ Kitchen appliance ကို သိ႐ွိပါကIsland hood (သ့့ို) CMH or CFM per linear length of hood နည္းကို ယူ၍ တြက္ခ်က္ႏိုင္သည္.
အသစ္ေဆာက္လုပ္ေသာ Commercial Building မ်ားတြင္ Kitchen Ventilation အတြက္ Design ျပဳလုပ္ရာတြင္ Kitchen Appliances မ်ား၏ Size ႏွင့္ capacity မ်ား ကို သိ႐ွိရန္မွာ မလြယ္ကူေခ်.. အေၾကာင္းမွာ Design stage တြင္ ၎ Kitchen appliances မ်ားကို အမ်ားအားျဖင့္ မေရြခ်ယ္ရေသးေပ.. ထိုေၾကာင့္ ကနဦး Kitchen Ventilation အတြက္ exhaust flow rate ကို Air change rate ျဖင့္သာ တြက္ခ်က္သည္သာ မ်ားသည္..
Option 1- Calculation of Kitchen Ventilation with SS 553
အကယ္၍ Kitchen appliance type ကို သိ႐ွိသည္ ဆိုပါစို႔..
Data -
Kitchen Hood Type - Island Canopy
Kitchen Hood Size (m)- 10 (L)x 1(W) x 1.2(H)
Cooking - Heavy duty cooking
အထက္ပါအတိုင္း အခ်က္အလက္ ရ႐ွိပါက ေအာက္ပါ formula ကို အသုံးျပဳ၍ Kitchen ခန္း အတြင္းမွ ဖယ္ထုတ္ရန္ လိုအပ္သည့္ exhaust flow rate ကို တြက္ခ်က္ႏိုင္သည္..
Q = 1.4 V × 2 ( L + W ) H × F
Q = the exhaust flow rate, (m3/s)
V = Capture velocity - (0.30 to 0.7 m/s) for commercial type kitchens
L = Length of cooking surface, m
W = Width of cooking surface, m
H = Distance of hood to emitting surface (maxi), m
F = 1.0 For heavy duty, high temperature, grease burning , deep-fat cooking
F = 0.7 for light duty, medium and low temperature cooking
Q = 1.4 V × 2 ( L + W ) H × F
Q = 1.4 x 0.3 x 2 (10 + 1) 1.2 x 1
Q = 12.01 m3/s
Q = 43,545 CMH

Option 2- Calculation of Kitchen Ventilation with SMACNA*
အကယ္၍ Kitchen appliance type ကို သိ႐ွိသည္ ဆိုပါစို႔..
Data -
Kitchen Hood Type - Island Canopy
Size (m)- 10 (L)x 1(W) x 1.2(H)
ေအာက္ပါ formula ကို အသုံးျပဳ၍ Kitchen ခန္း အတြင္းမွ ဖယ္ထုတ္ရန္ လိုအပ္သည့္ exhaust flow rate ကို တြက္ခ်က္ႏိုင္သည္..
Q = 254 × (2W +2L) X H
Q = 254 x ( 2 x 1 +2 x 10 ) x 1.2
Q = 6, 705.6 l/s
Q = 24, 140.2 CMH

Option 3- Calculation of Kitchen Ventilation with SS 553, SCDF & NEA*.
အကယ္၍ Kitchen appliance type ကို မသိ႐ွိဟု ဆိုပါစို႔..Kitchen ၏ အခန္း ထုထည္ကိုသာ သိ႐ွိပါက Air Change Rate per hour နည္းျဖင့္ တြက္ခ်က္ရသည္.
Kitchen ခန္း အတြက္ အနည္းဆုံး ဖယ္ထုတ္ရန္ လိုအပ္ေသာ Air change rate- 20
Data -
- Kitchen Room Size = 20 (L) x 10(W) x 4(H)
- Air Change rate for Kitchen in Operation = 20
ေအာက္ပါ formula ကို အသုံးျပဳ၍ Kitchen ခန္း အတြင္းမွ ဖယ္ထုတ္ရန္ လိုအပ္သည့္ exhaust flow rate ကို တြက္ခ်က္ႏိုင္သည္..
Q = n x V
where
Q = Exhaust air flow rate (m3/hr)
n = air change rate per hour
V = volume of the room (m3)
V = 20 x 10 x 4 = 800 m3
Q = 20 x 800 = 16,000 CMH
အထက္ပါ တြက္ခ်က္နည္းမ်ား အရ Kitchen အခန္းအတြက္ လိုအပ္ေသာ အနည္းဆုံး ေလပမာဏ ကို Design ျပဴလုပ္ႏိုင္သည္...

credit to Soe Naing Win

SMACNA=Sheet metal & Air Conditioning Contractors’ National Association

SCDF      = Singapore Civil Defence Force

NEA= National Enviroment Agency