HVAC ต้องการคณิตศาสตร์หรือไม่?

ระบบ HVAC (ระบบทำความร้อนการระบายอากาศและเครื่องปรับอากาศ) เกี่ยวข้องกับการออกแบบการติดตั้งการบำรุงรักษาและการซ่อมแซมอุปกรณ์ที่ควบคุมอุณหภูมิความชื้นและคุณภาพอากาศ สำหรับผู้ที่พิจารณาอาชีพใน HVAC คำถามทั่วไปคือ: "HVAC ต้องการคณิตศาสตร์หรือไม่" คำตอบคือในขณะที่งาน HVAC เกี่ยวข้องกับคณิตศาสตร์มันเป็นหลักในทางปฏิบัติคณิตศาสตร์ประยุกต์มากกว่าการคำนวณเชิงทฤษฎีขั้นสูง ด้วยความเข้าใจของเลขคณิตพื้นฐานการวัดและแนวคิดพื้นฐานบางอย่างงาน HVAC ส่วนใหญ่สามารถทำได้สำเร็จ
ทักษะคณิตศาสตร์พื้นฐานที่ใช้ในงาน HVAC ประจำวัน
การวัดและการแปลงหน่วย
การวัดเป็นส่วนพื้นฐานของงาน HVAC และขึ้นอยู่กับคณิตศาสตร์ขั้นพื้นฐาน ช่างเทคนิคมักวัดขนาดของช่องว่าง (เพื่อกำหนดขนาดของอุปกรณ์ที่จำเป็น) ความยาวของท่อหรือขนาดของส่วนประกอบเช่นท่อและตัวกรอง สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องมือเช่นมาตรการเทปผู้ปกครองและคาลิปเปอร์พร้อมกับการเพิ่มและการลบเพื่อคำนวณความยาวหรือช่องว่างทั้งหมด ตัวอย่างเช่นเมื่อติดตั้งท่อนำช่างช่างอาจจำเป็นต้องวัดส่วน 15 ฟุตของห้องและลบ 3 ฟุตที่ครอบคลุมโดยท่อที่มีอยู่แล้วเพื่อกำหนดจำนวนการขุดใหม่
การแปลงหน่วยยังเป็นสิ่งจำเป็นเช่นกันเนื่องจากระบบ HVAC ใช้ทั้ง Imperial (นิ้ว, เท้า, ปอนด์) และตัวชี้วัด (มิลลิเมตร, เมตร, กิโลกรัม) หน่วยขึ้นอยู่กับภูมิภาคหรืออุปกรณ์ การแปลงระหว่างหน่วยเหล่านี้เป็นงานทั่วไป: ตัวอย่างเช่นการรู้ว่า 1 นิ้วเท่ากับ 25.4 มิลลิเมตรเมื่อจับคู่ตัวกรอง -} ตัวกรองขนาดเป็นของจักรวรรดิ - ที่อยู่อาศัยขนาดใหญ่หรือแปลงลูกบาศก์ฟุตต่อนาที (CFM) การแปลงเหล่านี้มักจะจดจำหรืออ้างอิงในแผนภูมิหลังจากใช้ซ้ำทำให้เป็นธรรมชาติที่สองเมื่อเวลาผ่านไป
การคำนวณอุณหภูมิและความดัน
ระบบ HVAC อยู่กึ่งกลางอุณหภูมิการควบคุมดังนั้นการทำงานกับการอ่านอุณหภูมิและการคำนวณที่เกี่ยวข้องเป็นกิจวัตรประจำวัน ช่างเทคนิคต้องคำนวณความแตกต่างของอุณหภูมิ - ตัวอย่างเช่นการกำหนดความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิห้องที่ต้องการ (72 องศา F) และอุณหภูมิปัจจุบัน (80 องศา F) เพื่อปรับเทอร์โมสตัทหรือขนาดหน่วยระบายความร้อน พวกเขายังใช้เลขคณิตพื้นฐานเพื่อแปลงระหว่างเครื่องชั่งอุณหภูมิเช่นฟาเรนไฮต์เป็นเซลเซียส (ใช้สูตร: องศา=(องศา f - 32) × 5/9) เมื่อทำงานกับอุปกรณ์จากผู้ผลิตระหว่างประเทศ
ความดันเป็นอีกพารามิเตอร์สำคัญใน HVAC โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบทำความเย็นและท่อ ช่างเทคนิควัดความดันโดยใช้มาตรวัดและอาจต้องคำนวณความดันลดลงในท่อหรือสายเย็น ตัวอย่างเช่นหากมาตรวัดอ่าน 50 psi (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) ที่ปลายด้านหนึ่งของท่อและ 45 psi ที่อีก 5 psi drop 5 psi บ่งบอกถึงข้อ จำกัด ที่อาจเกิดขึ้นที่ต้องได้รับการแก้ไข การคำนวณเหล่านี้ตรงไปตรงมาและมุ่งเน้นไปที่การเปรียบเทียบค่ามากกว่าสูตรที่ซับซ้อน
การคำนวณการไหลเวียนของอากาศและปริมาณ
การไหลเวียนของอากาศ (วัดเป็น CFM) และปริมาตรมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำให้มั่นใจว่าระบบ HVAC จะกระจายอากาศอย่างมีประสิทธิภาพ ในการกำหนด CFM ที่ถูกต้องสำหรับห้องช่างเทคนิคใช้ปริมาณของห้อง (ความยาว×ความกว้าง×ความสูง) และคูณด้วยปัจจัยตามจำนวนการเปลี่ยนแปลงของอากาศที่จำเป็นต่อชั่วโมง (แนวทางมาตรฐานเช่นการเปลี่ยนแปลงอากาศ 6-8 สำหรับห้องนั่งเล่น) ตัวอย่างเช่นห้องพักขนาด 10 ฟุต 12 ฟุตพร้อมเพดาน 8 ฟุตมีปริมาณ 960 ลูกบาศก์ฟุต การคูณด้วยการเปลี่ยนแปลงทางอากาศ 6 ครั้งต่อชั่วโมงให้ 5,760 ลูกบาศก์ฟุตต่อชั่วโมงซึ่งแปลงเป็น 96 CFM (หารด้วย 60 นาที) การคำนวณนี้ช่วยให้พัดลมปรับขนาดหรือปรับแดมเปอร์เพื่อให้ได้การไหลเวียนของอากาศที่เหมาะสม
การคำนวณระดับเสียงและการไหลของอากาศเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการคูณและการแบ่งพื้นฐานและช่างเทคนิคหลายคนใช้ pre - ทำแผนภูมิหรือแอพมือถือเพื่อทำให้กระบวนการง่ายขึ้น เมื่อเวลาผ่านไปพวกเขาเรียนรู้ที่จะประเมินค่าเหล่านี้ตามประสบการณ์ลดความจำเป็นในการคำนวณด้วยตนเองอย่างต่อเนื่อง
คณิตศาสตร์ไฟฟ้าสำหรับการเดินสายและส่วนประกอบ
ระบบ HVAC รวมถึงส่วนประกอบไฟฟ้าเช่นมอเตอร์เทอร์โมสแตทและตัวเก็บประจุซึ่งต้องใช้คณิตศาสตร์ไฟฟ้าขั้นพื้นฐาน ช่างเทคนิคต้องเข้าใจกฎของโอห์ม (v=i × r โดยที่ v คือแรงดันไฟฟ้าฉันเป็นปัจจุบันและ r คือการต่อต้าน) เพื่อแก้ไขปัญหาไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นหากมอเตอร์ควรทำงานบน 120 โวลต์และมีความต้านทาน 20 โอห์มการคำนวณกระแสไฟฟ้าที่คาดหวัง (120V ÷20Ω=6 แอมป์) ช่วยตรวจสอบว่ามอเตอร์ทำงานได้อย่างถูกต้องหรือไม่
พวกเขายังทำงานกับการคำนวณ Wattage (Power) (วัตต์=โวลต์×แอมป์) เพื่อให้แน่ใจว่าวงจรจะไม่มากเกินไป ตัวอย่างเช่นการเพิ่มวัตต์ของเครื่องทำความร้อน 500 - วัตต์และพัดลม 300 วัตต์ (รวม 800 วัตต์) และตรวจสอบว่าวงจร (จัดอันดับ 1,000 วัตต์) สามารถจัดการกับโหลดได้ การคำนวณทางไฟฟ้าเหล่านี้เป็นพื้นฐาน แต่ไม่ซับซ้อนเกินไปและพวกเขามักจะได้รับการเสริมแรงผ่านการฝึกอบรมเชิงปฏิบัติ
เมื่ออาจจำเป็นต้องมีคณิตศาสตร์ขั้นสูงมากขึ้น
ในขณะที่คณิตศาสตร์พื้นฐานเพียงพอสำหรับการติดตั้งการบำรุงรักษาและงานซ่อมส่วนใหญ่บทบาท HVAC พิเศษบางอย่างต้องการคณิตศาสตร์ขั้นสูง:
การออกแบบและวิศวกรรม HVAC
การออกแบบระบบ HVAC สำหรับอาคาร (ที่อยู่อาศัยเชิงพาณิชย์หรืออุตสาหกรรม) เกี่ยวข้องกับการคำนวณที่ซับซ้อนมากขึ้น วิศวกรและนักออกแบบใช้คณิตศาสตร์เพื่อกำหนดภาระความร้อน (ปริมาณความร้อนหรือความเย็นที่จำเป็นในการรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ) ซึ่งต้องใช้บัญชีสำหรับปัจจัยเช่นฉนวนกันความร้อนขนาดหน้าต่างและการเข้าพัก สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับสูตรที่พิจารณาพื้นที่ผิวอัตราการถ่ายเทความร้อนและการนำความร้อน - แนวคิดที่ขึ้นอยู่กับพีชคณิตและฟิสิกส์พื้นฐาน ตัวอย่างเช่นการคำนวณการสูญเสียความร้อนผ่านผนังเกี่ยวข้องกับการคูณพื้นที่ของผนังความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในและภายนอกและค่าฉนวนของผนัง (r - ค่า)
การออกแบบท่อยังต้องใช้คณิตศาสตร์เพื่อให้แน่ใจว่าการไหลเวียนของอากาศที่เหมาะสมและลดแรงดันลดลง สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับการคำนวณไขว้ - พื้นที่ส่วนของท่อ, การสูญเสียแรงเสียดทาน (การไหลเวียนของอากาศลดลงจากวัสดุท่อ) และความเร็ว (ความเร็วอากาศ) การคำนวณเหล่านี้ใช้แผนภูมิและซอฟต์แวร์ แต่การทำความเข้าใจคณิตศาสตร์พื้นฐาน (เช่นการใช้รากสี่เหลี่ยมเพื่อค้นหาเส้นผ่านศูนย์กลางท่อจากพื้นที่) เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบที่แม่นยำ
การแช่แข็งและการแก้ไขปัญหาขั้นสูง
ระบบทำความเย็นซึ่งใช้สารทำความเย็นเพื่อถ่ายเทความร้อนเกี่ยวข้องกับความดัน - ความสัมพันธ์ของอุณหภูมิที่ต้องใช้คณิตศาสตร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น ช่างเทคนิคที่ทำงานเกี่ยวกับระบบทำความเย็นที่ซับซ้อนอาจจำเป็นต้องคำนวณความร้อนสูงขึ้น (อุณหภูมิของไอที่อยู่เหนือจุดเดือด) หรือ subcooling (อุณหภูมิของของเหลวต่ำกว่าจุดกลั่น) โดยใช้แรงดัน - แผนภูมิอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่นหากสารทำความเย็นมีอุณหภูมิความอิ่มตัว 40 องศา F ที่ความดันบางอย่างและอุณหภูมิสารทำความเย็นที่แท้จริงคือ 50 องศา F ยิ่งร้อนยิ่งขึ้นคือ 10 องศา F. การคำนวณนี้ช่วยวินิจฉัยปัญหาเช่นการชาร์จหรือการชาร์จของสารทำความเย็นมากเกินไป
การแก้ไขปัญหาขั้นสูงของส่วนประกอบไฟฟ้าอาจเกี่ยวข้องกับคณิตศาสตร์มากขึ้นเช่นการคำนวณความต้านทานในซีรีย์หรือวงจรคู่ขนานหรือใช้สูตรเพื่อกำหนดค่าตัวเก็บประจุ อย่างไรก็ตามงานเหล่านี้มักได้รับการจัดการโดยช่างเทคนิคหรือผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์และหลายคนพึ่งพาเครื่องมือวินิจฉัยที่ทำให้คณิตศาสตร์ง่ายขึ้น (เช่นมัลติมิเตอร์ที่แสดงความต้านทานโดยตรง)
ทำไม HVAC Math สามารถจัดการได้
HVAC Math ถูกนำไปใช้และบริบท - ขับเคลื่อนซึ่งทำให้การเรียนรู้ง่ายกว่าคณิตศาสตร์นามธรรม แทนที่จะแก้สมการบนกระดาษช่างเทคนิคใช้คณิตศาสตร์ในขณะที่ทำงานกับอุปกรณ์ทางกายภาพ - การวัดห้องปรับเทอร์โมสตัทหรือตรวจสอบความดันสารทำความเย็น มือนี้ - บนวิธีการช่วยเชื่อมต่อตัวเลขกับผลลัพธ์ของโลกจริง - ทำให้เกิดคณิตศาสตร์ที่ใช้งานง่ายมากขึ้น
นอกจากนี้เครื่องมือและเทคโนโลยีลดความจำเป็นในการคำนวณด้วยตนเอง ช่างเทคนิค HVAC หลายคนใช้:
•แอพมือถือที่คำนวณภาระความร้อนการไหลเวียนของอากาศหรือความร้อนมากขึ้น
• pre - แผนภูมิที่พิมพ์สำหรับความดัน - ความสัมพันธ์ของอุณหภูมิการปรับขนาดลวดหรือการสูญเสียแรงเสียดทานของท่อ
•เครื่องมือดิจิตอลเช่นเทอร์โมสตัทที่ตั้งโปรแกรมได้หรือเครื่องวัดการวินิจฉัยที่แสดงการคำนวณโดยอัตโนมัติ (เช่นมิเตอร์ที่แสดงแรงดันไฟฟ้ากระแสและความต้านทานโดยไม่ต้องคำนวณด้วยตนเอง)
ทรัพยากรเหล่านี้ช่วยให้ช่างเทคนิคมุ่งเน้นไปที่การทำความเข้าใจว่าตัวเลขหมายถึงอะไรแทนที่จะใช้เวลากับเลขคณิตที่ซับซ้อน
คุณจำเป็นต้อง "เก่งคณิตศาสตร์" เพื่อทำงานใน HVAC หรือไม่?
ไม่ - คุณไม่จำเป็นต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญทางคณิตศาสตร์เพื่อทำงานใน HVAC สิ่งที่สำคัญคือความสะดวกสบายด้วยเลขคณิตพื้นฐานการวัดและความสามารถในการทำตามขั้นตอน - โดยการคำนวณขั้นตอน - ช่างเทคนิค HVAC ที่ประสบความสำเร็จหลายคนเริ่มต้นด้วยทักษะทางคณิตศาสตร์ที่ จำกัด แต่สร้างความสามารถผ่านบน - การฝึกอบรมงานและการฝึกฝนงาน - ความผิดพลาด (เช่นการคำนวณความยาวท่อที่ผิด) เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการเรียนรู้และช่วยเสริมความสำคัญของความแม่นยำ
โปรแกรมการฝึกอบรม HVAC มุ่งเน้นไปที่ทักษะคณิตศาสตร์ในทางปฏิบัติสอนนักเรียนให้ใช้สูตรกับสถานการณ์จริงมากกว่าที่จะจดจำพวกเขาอย่างโดดเดี่ยว ตัวอย่างเช่นแทนที่จะเรียนรู้สูตรสำหรับพื้นที่นักเรียนฝึกวัดห้องและคำนวณปริมาณของมันเพื่อกำหนดเครื่องปรับอากาศที่ถูกต้อง - เครื่องปรับอากาศขนาด วิธีการนี้สร้างความมั่นใจและความสามารถเมื่อเวลาผ่านไป
ข้อสรุป
HVAC ต้องการคณิตศาสตร์ แต่ส่วนใหญ่เป็นคณิตศาสตร์พื้นฐานที่ใช้ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การวัดการแปลงอุณหภูมิความดันและการคำนวณทางไฟฟ้าอย่างง่าย งานการติดตั้งการบำรุงรักษาและการซ่อมแซมส่วนใหญ่สามารถทำได้ด้วยทักษะเหล่านี้สนับสนุนโดยเครื่องมือและแผนภูมิที่ทำให้ขั้นตอนที่ซับซ้อนมากขึ้น บทบาทพิเศษเช่นการออกแบบหรือการทำความเย็นขั้นสูงอาจต้องใช้คณิตศาสตร์เพิ่มเติม แต่สิ่งเหล่านี้ไม่จำเป็นสำหรับการเข้า - หรืองาน HVAC ทั่วไป
หากคุณสนใจ HVAC แต่กังวลเกี่ยวกับคณิตศาสตร์ให้มั่นใจได้ว่าคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องนั้นสามารถจัดการได้กับการฝึกฝน เช่นเดียวกับทักษะใด ๆ ความคุ้นเคยมาพร้อมกับการใช้งานและลักษณะที่เป็นประโยชน์ของงาน HVAC ทำให้การเรียนรู้คณิตศาสตร์ที่จำเป็นทั้งที่เข้าถึงได้และรางวัล ด้วยความเต็มใจที่จะเรียนรู้และใช้แนวคิดพื้นฐานคุณสามารถสร้างอาชีพที่ประสบความสำเร็จใน HVAC