ข้ามไปที่เนื้อหา
LGS Solutions
LGS Solutions · แบบจำลองทางวิศวกรรม

ห้องทดลองระบบผนังระบายอากาศ

ตั้งแรงลม ช่องระบาย ความสูงชั้น และระยะช่องอากาศ แล้วดูว่าอากาศในช่องอากาศทำอะไรกับน้ำที่รอยต่อแผ่น Nichiha EX ความดันและระดับน้ำมาจากแบบจำลองทางฟิสิกส์ ส่วนหยดน้ำที่เคลื่อนไหวแสดงเส้นทางของน้ำ

  1. เลือกสถานการณ์ หรือตั้งค่าลม ช่องระบาย และช่วงช่องอากาศเอง
  2. ดูรอยต่อ ขณะลมกระโชก ลากแถบเวลาเพื่อหยุดดูจังหวะใดก็ได้
  3. อ่านผล และกราฟเทียบค่า แตะ i ข้างหัวข้อใดก็ได้เพื่อดูความหมาย
กำลังคำนวณจากแบบจำลอง ไม่ใช่ผลทดสอบกำลังคำนวณกรณีแรก…
สถานการณ์: แตะเพื่อเปิดหรือปิด
ลม
ลม
Pa
เทียบเท่าลมกระโชกราว 23 ม./วินาที บนผนังด้านรับลม
Pa
วินาที
อัตรา 4,000 Pa/วินาที เทียบกับลมกระโชกจริงบนอาคารราว 4,000 Pa/วินาที
ช่องระบายที่แนวกั้นชั้น

รูหรือร่องหนึ่งแถวบนโปรไฟล์อะลูมิเนียมของ Nichiha เอาเครื่องหมายถูกออกเพื่อปิดช่องระบายนั้น

1,695ตร.มม./ม.
มม. c/c
รูละ 76.3 ตร.มม. 22.2 รูต่อเมตร ระยะห่างน้อยสุด 20 มม.
1,181ตร.มม./ม.
มม. c/c
1,695 ตร.มม./ม. ต่อแถว ผ่านสองแถวและช่องออก 7 มม. เหลือ 1,181 ระยะห่างน้อยสุด 20 มม.
ร่องหนึ่งแถวให้ได้มากสุด 3,814 ตร.มม./ม. (ห่างกัน 20 มม.) ผ่านทางเดินอากาศของ J-channel ได้ 2,516
ช่องอากาศ
ด้านหลังช่องอากาศ
ม.
ผนัง LGS หนึ่งชั้น: 2.8 ม. สองชั้น: 5.6 ม.
มม.
LGS: 15 มม. (คลิป JE825) Nichiha: อย่างน้อย 12 มม.
รอยต่อ
แถบซีลที่รอยต่อนี้
°
ผู้ผลิตไม่ได้ระบุ ใช้ 60° เป็นค่าสมมติ
ค่าเพิ่มเติม: รอยรั่ว ฝน ความแข็งของแผ่น
%/ม.
ค่าประมาณ: 4 %/ม. สำหรับอาคารเตี้ย
ตร.มม./ตร.ม.
ค่าประมาณ
ลิตร/(วินาที·ตร.ม.)
เกณฑ์ของระบบกันอากาศ: 0.2
มม./ชม.
°C
รูขอบคมบนแผ่นบาง: 0.61
GPa
ค่าประมาณ
GPa
ค่าประมาณ

01 · รอยต่อในภาพตัด

t = 0.00 วินาที
ความดันอากาศ: แถบสีในภาพNichiha EX 16 มม.แถบซีล PVC 2.4 มม.Glasroc X 9 มม.น้ำเส้นทางอากาศที่เคลื่อนที่ช่องโครงเหล็ก ไม่ได้จำลอง

มาตราส่วนจริง: ลิ้นแผ่นสูง 15 มม. เหนือบ่าแผ่น ร่องกว้าง 1.6 มม. สีคือความดันอากาศบนแถบสีเดียวตลอดการคำนวณ สีหนึ่งจึงหมายถึงความดันเดียวกันในทุกเฟรม: สีเดียวกันทั้งสองฝั่งรอยต่อหมายความว่าช่องอากาศตามทัน แถบด้านซ้ายคือช่วงช่องอากาศทั้งช่วง ความสูงตามมาตราส่วน ความลึกไม่ตามมาตราส่วน แตะรอยต่อเพื่อแสดงในภาพตัด หยดน้ำและเส้นทางอากาศเคลื่อนช้ากว่าจริง 12 เท่า ในช่องอากาศ เส้นทางอากาศเคลื่อนตามความเร็วลมที่แบบจำลองคำนวณ ส่วนภายนอก การเลี้ยวของลม กระแสวน และความดันที่ลดลงในกระแสวนเป็นภาพประกอบ ฟิล์มน้ำบนผิวแผ่นเป็นไปตามการคำนวณ CFD และรอยต่อที่ไม่มีแถบซีลก็เช่นกัน: อากาศดันเข้าตั้งแต่ราว 200 Pa เกินราว 275 Pa ฟองอากาศโตขึ้น และ 0.14 ถึง 0.17 วินาทีต่อมาก็เป่าน้ำออกและเหวี่ยงข้ามช่องอากาศด้วยความเร็วตามการคำนวณ รอยต่อเปิดอยู่จนแรงดันลดลง ขอบแผ่นที่เปียกกว่ารับได้นานกว่า ที่แห้งกว่าถูกเป่าเร็วกว่า รูปทรงเป็นภาพประกอบ แกนเป็นมิลลิเมตร แกนสามทิศ: X เข้าผนัง Y ขึ้นบน

ดูน้ำในรอยต่อที่คำนวณด้วย CFD ทีละเฟรม ↓

02 · ความดันตลอดช่วงลมกระโชก

รอยต่อ

ภายนอกช่องอากาศแรงดันที่รอยต่อค่าที่รอยต่อรับได้เมื่อไม่มีแถบซีล

03 · แต่ละค่าช่วยได้แค่ไหน

แต่ละจุดคือการคำนวณเต็มหนึ่งครั้ง ค่าอื่นตามที่คุณตั้งไว้ จุดสีน้ำเงินคือค่าปัจจุบัน การระบายความชื้นคิดจากแดดที่ทำให้ช่องอากาศอุ่นขึ้น 5 °C โดยไม่มีลม อากาศจึงลอยขึ้นผ่านช่องระบาย

04 · ผลลัพธ์

กำลังคำนวณ จากแบบจำลอง ไม่ใช่ผลทดสอบ
รอยต่อสูง (ม.)แรงดัน (Pa)น้ำ (มม.)สถานะ

05 · น้ำในรอยต่อ คำนวณด้วย CFD

จากแบบจำลอง ไม่ใช่ผลทดสอบ

OpenFOAM interFoam (volume of fluid วิธีคำนวณผิวน้ำอิสระ) บนรอยต่อ EX จริง มุมสัมผัส 60° ทั้งแบบไม่มีและมีแถบซีล: อากาศแสดงสีตามความดันที่คำนวณได้ น้ำเป็นสีฟ้า ทุกเฟรมคือผลของตัวคำนวณเอง ไม่ใช่ภาพวาด ผู้ผลิตไม่ได้เผยแพร่ค่ามุมสัมผัสของขอบแผ่นเหล่านี้: ที่ 75° รอยต่อถูกเป่าออกที่ 250 Pa (0.138 วินาที) ที่ 45° รับ 250 Pa ได้ตลอด 0.3 วินาที และ 290 Pa ได้ถึง 0.297 วินาที การคำนวณอื่นใช้ 60°

t = 0.010 วินาที · ช้ากว่าจริง 10 เท่า

แรงดันข้ามรอยต่อ 165 Pa (มากกว่าค่า 132 Pa ของแบบจำลองอย่างง่ายของห้องทดลองนี้ 33 Pa) น้ำไต่ร่องถึงยอดลิ้นแผ่นและหยุดที่มุมคมตลอด 0.25 วินาที: มุมยึดผิวน้ำไว้ มุมที่บิ่นหรือสกปรกเสียการยึดนี้ ห้องทดลองนี้จึงใช้ 132 Pa

ลมทำให้แผ่นแอ่นด้วย: CalculiX ร่วมกับ CFD

ลมกระโชกที่ดันน้ำขึ้นในรอยต่อยังทำให้แผ่นแอ่นด้วย แบบจำลองเชลล์ CalculiX ของแผ่นหนึ่งแถวบนคลิป และของ Glasroc X บนโครงเหล็ก ให้ค่าการเคลื่อนตัว และ CFD คำนวณรอยต่อตามรูปที่ลมทำให้เปลี่ยน คลิป JE825 ตัวเดียวยึดแผ่นทั้งสองแถวที่รอยต่อ ทั้งสองจึงเคลื่อนไปด้วยกัน: ที่ 300 Pa ร่องเปิดกว้างขึ้น 0.02 มม. และแม้ขาดคลิปหนึ่งตัว ร่องก็แคบลงเพียง 0.05 มม. (0.13 มม. ที่ปลายแผ่น) ระหว่างโครงเหล็ก Glasroc X แอ่นเข้าราว 1.7 มม. ต่อ kPa ของความดันในช่องอากาศ ภาพตัดด้านบนตัดตรงนั้นและแสดงให้เห็น ทั้งหมดนี้เลื่อนเวลาที่น้ำผ่านไม่เกิน 0.005 วินาที พอ ๆ กับผลของการใช้เมชที่ละเอียดขึ้น: รอยต่อคงรูปเมื่อรับลม

รอยต่อเมื่อรับลมร่องที่ 300 Paน้ำผ่าน ที่ 280 Pa300 Pa
ตามแบบ ไม่ขยับ1.60 มม.0.168 วินาที0.140 วินาที
ยึดคลิป1.62 มม.0.166 วินาที0.139 วินาที
ขาดคลิปหนึ่งตัว กลางแผ่น1.55 มม.0.173 วินาที0.144 วินาที
ขาดคลิปหนึ่งตัว ปลายแผ่น1.47 มม.0.164 วินาที0.143 วินาที
ยึดคลิป ช่องอากาศลึกขึ้น 0.9 มม. (Glasroc X แอ่นเข้า)1.62 มม.ไม่ได้คำนวณ0.139 วินาที
แบบจำลองเชลล์ CalculiX ที่ 1 kPa: แผ่น Nichiha หนึ่งแถวแอ่นระหว่างคลิป แผ่นสองแถวแอ่นเข้าด้วยกันตรงที่รอยต่อขาดคลิป รอยต่อที่ 300 Pa ตามมาตราส่วนจริง ทั้งมีคลิปและขาดคลิป Glasroc X แอ่นระหว่างโครงเหล็ก
CalculiX แรงดัน 1 kPa: แผ่นหนึ่งแถวแอ่นระหว่างคลิปที่รอยต่อ (สีแดง) เมื่อขาดคลิป แผ่นทั้งสองแถวที่รอยต่อนั้นแกว่งเข้าด้วยกัน ที่ 300 Pa รอยต่อคงรูปตามมาตราส่วนจริง Glasroc X แอ่นมากที่สุดกึ่งกลางระหว่างโครงเหล็ก (4.2 มม. ต่อ kPa เมื่อไม่มีอะไรรองด้านหลัง ราว 1.5 เมื่อผนังด้านในปิดสนิท) โมดูลัสเป็นค่าประมาณ: Nichiha 5 GPa, Glasroc X 2.5 GPa

06 · วิธีอ่านผล

รอยต่อทำงานเหมือนมาโนมิเตอร์ ช่องอากาศทำงานเหมือนถัง

มาโนมิเตอร์อากาศภายนอก poutอากาศในช่องอากาศ pcavhpout − pcav = ρ g hรอยต่อ EX ทำงานแบบเดียวกันอากาศภายนอกpoutช่องอากาศpcavVร่องบางปากแผ่นร่องลิ้นแผ่นh15มม.ล้นข้ามล้นที่ pout − pcav = ρg·15 มม. − แรงดึงผิวน้ำ = 147 − 15 = 132 Pa
แรงดันข้ามรอยต่อ (ความดันภายนอกลบความดันในช่องอากาศ) ยกน้ำขึ้นในร่องจนน้ำหนักของน้ำสมดุลกับแรงดัน: ρgh ลิ้นแผ่นสูง 15 มม. รับน้ำได้ 147 Pa ผิวน้ำโค้งในช่องแคบดึงขึ้นด้วย 2σcosθ/w เท่ากับ 15 Pa ที่มุมสัมผัส 60° ที่ 132 Pa น้ำจึงถึงยอดและล้นข้ามมุมที่สึก (มุมที่สะอาดและคมยึดน้ำได้นานกว่า: หัวข้อ 05) นี่คือความหมายของ “ที่รอยซ้อนอย่างเดียวรับได้”: รอยต่อที่ไม่มีแถบซีล ตรงที่มีแถบซีล PVC 2.4 มม. อยู่ในร่อง น้ำหยุดที่แถบและแถบรับแรงดันแทน ไม่ได้วาดตามมาตราส่วน
อากาศภายนอกpบน สูงกว่าpล่างลมแรงขึ้นตามความสูงช่องระบายบน: J-channelช่องระบายล่าง: Starterรอยต่อรับแรงดันpout − pcavอากาศในช่องอากาศpcavGlasroc X แอ่นเข้า:ถังขยายขึ้นอากาศจึงต้องไหลเข้ามากขึ้นห้องรอยรั่วเล็กน้อย
ช่องระบายคือออริฟิซที่เติมถังที่ผนังขยับได้ ลมกระโชกทำให้ความดันภายนอกสูงขึ้น อากาศไหลเข้าทางช่องระบายจนถังตามทัน ระหว่างนั้นทุกรอยต่อรับแรงดันส่วนต่าง ช่องระบายใหญ่และผนังแข็งทำให้ถังตามเร็ว: ในวงจรไฟฟ้าเทียบเคียง ช่องระบายคือตัวต้านทาน ถังคือตัวเก็บประจุ และ R·C คือค่าคงที่เวลาของช่องอากาศ ช่องระบายทั้งสองรับแรงลมต่างกัน ถังจึงนิ่งอยู่ระหว่างกลาง และรอยต่อบนสุดกับล่างสุดของช่วงช่องอากาศที่สูงรับส่วนต่างนั้น

เกณฑ์สองข้อ

  • รอยซ้อนอย่างเดียว 132 Pa: ตรงที่ไม่มีแถบซีล น้ำถึงยอดลิ้นแผ่นที่ 132 Pa และมุมที่บิ่นหรือสกปรกจะปล่อยน้ำเข้าช่องอากาศ มุมที่สะอาดและคมยึดน้ำไว้ใน CFD จนอากาศเป่าออกที่ 280 Pa (270 Pa รับได้ 0.3 วินาที) ผู้ผลิตไม่ได้เผยแพร่ค่ามุมสัมผัส: ที่ 45° รอยต่อรับ 250 Pa ได้ 0.3 วินาที และ 290 Pa ได้ถึง 0.297 วินาที ที่ 75° ถูกเป่าที่ 250 Pa ห้องทดลองนี้ใช้ 60° ค่า 132 Pa คือเส้นปลอดภัยสำหรับการรั่ว
  • เมื่อแถบซีลอยู่ในตำแหน่งและถูกกดแนบปากแผ่น น้ำหยุดที่แถบ (OpenFOAM, 240 Pa)

ค่าที่สมมติไว้ (ค่าประมาณ)

  • โมดูลัสการดัด: Glasroc X และผนังด้านใน 2.0 GPa, Nichiha 5.0 GPa ผู้ผลิตทั้งสองไม่ได้ระบุ แผ่นดัดตัวแบบเพลต แผ่นแต่ละแถวสูง 470 มม. ยึดด้วยคลิปที่รอยต่อบนและล่างเท่านั้น จึงแอ่นได้ทั้งสองทิศ เฉลี่ย 0.26 มม. ต่อ kPa (แบบจำลองเชลล์ CalculiX)
  • รอยต่อคงรูป ลมทำให้แผ่นแอ่น แต่คลิปตัวเดียวยึดแผ่นทั้งสองแถวที่รอยต่อ ทั้งสองจึงเคลื่อนไปด้วยกัน: ร่องเปิดกว้างขึ้น 0.02 มม. ที่ 300 Pa และแม้ขาดคลิปหนึ่งตัวก็แคบลงเพียง 0.05 มม. (0.13 มม. ที่ปลายแผ่น) CFD ที่รอยต่อขยับตามนี้ให้เวลาเป่าทะลุเท่ากันภายใน 0.005 วินาที (หัวข้อ 05) ระหว่างโครงเหล็ก Glasroc X แอ่นเข้าราว 1.7 มม. ต่อ kPa ของความดันในช่องอากาศ เมื่อผนังด้านในปิดสนิท ภาพตัดแสดงให้เห็น
  • Glasroc X 9 มม. (LGS, 28-09-2026) เอกสารข้อมูลที่พบระบุเฉพาะ 12.5 มม.
  • มุมสัมผัส 60° แรงลมเพิ่มขึ้น 4 % ต่อเมตรตามความสูงผนัง รอยรั่วของแผ่นผนัง 20 ตร.มม. ต่อ ตร.ม.
  • รูช่องระบายเป็นออริฟิซขอบคม Cd 0.61 ตัวรอยต่อเองไม่รั่วอากาศ (แถบซีลและน้ำปิดไว้)
  • ร่องของ J-flashing ของ LGS: 6 × 14 มม. ห่างกัน 45 มม. (LGS วัดเอง)
  • รอยต่อตามที่ติดตั้ง มีแถบซีล: การทดสอบผนังไซดิงญี่ปุ่นแบบยึดคลิปหกชนิด (รายงาน NILIM ฉบับที่ 975 ปี 2017) พบน้ำผ่านรอยต่อตั้งแต่ราว 150 Pa ตรงที่แถบไม่ต่อเนื่อง ห้องทดลองนี้ใช้ค่านี้กับรอยต่อของ LGS โดยมีช่อง 5 ตร.มม. ต่อเมตร (NILIM ได้ 1–5 ใช้ด้านที่รั่วมากกว่า)

คำที่ใช้ในหน้านี้

ผนังระบายอากาศ (Rainscreen)
ผนังภายนอกที่มีช่องอากาศระบายน้ำและระบายอากาศอยู่ด้านหลัง ฝนจึงหยุดที่แผ่นผนัง และผนังด้านหลังยังแห้ง
การปรับความดันให้เท่ากัน
การให้ช่องอากาศตามความดันลมผ่านช่องระบาย รอยต่อของแผ่นผนังจึงรับแรงดันน้อย
ช่วงช่องอากาศ แนวกั้นชั้น
ช่วงของช่องอากาศระหว่างแนวปิดแนวนอนสองแนว (แผ่นปิดแนวกั้นชั้น) อากาศเข้าออกทั้งช่วงพร้อมกัน
Starter, J-channel ระบายอากาศ
โปรไฟล์ที่ฐานและด้านบนของช่วงช่องอากาศ: ช่องอากาศหายใจเข้าที่ Starter และออกทางร่องของ J-channel
รอยซ้อน ลิ้นแผ่น ปากแผ่น ร่อง V ร่องบาง
ขอบแบบบังใบ (shiplap): ลิ้นแผ่นสูง 15 มม. ของแผ่นล่างอยู่หลังปากแผ่นของแผ่นบน ร่องกว้าง 1.6 มม. ระหว่างกัน ร่อง V ที่ผิวหน้า และร่องบางใต้ปากแผ่น คือทางที่น้ำเข้า
แถบซีล
แถบ PVC กลม 2.4 มม. ที่ติดมาจากโรงงานบนลิ้นแผ่น และถูกอัดอยู่ในร่อง
มุมสัมผัส
มุมที่ผิวน้ำทำกับผิววัสดุ มุมยิ่งต่ำ น้ำยิ่งเปียกผิวและซึมตามช่องแคบได้ง่าย
ลมกระโชกจริงบนอาคาร
ลมกระโชกที่วัดบนอาคารจริง แรงขึ้นราว 4,000 Pa/วินาที เร็วกว่าพัลส์ 3 วินาทีของการทดสอบในห้องปฏิบัติการมาก

แหล่งอ้างอิง

  • NRC CTU-34: รูระบายอากาศและระบายน้ำกว้างอย่างน้อย 10 มม. เพื่อไม่ให้น้ำเชื่อมปิดรู
  • Garden, CBD-40 (NRC 1963); Killip and Cheetham, Building and Environment 19(2) 1984; Baskaran, NRC IR-629 (1992)
  • ลมกระโชกจริงบนอาคารราว 4,000 Pa/วินาที: Ganguli and Dalgliesh, J. Struct. Eng. 114(3) 1988
  • รายงาน NILIM ฉบับที่ 975 (2017) บทที่ V: ผนังไซดิงญี่ปุ่นแบบยึดคลิปหกชนิด น้ำผ่านรอยต่อตั้งแต่ราว 150 Pa ประเมินขนาดช่องได้ 1–5 ตร.มม. ต่อเมตร
  • มาตรฐานแรงลม มยผ. 1311-50 (พ.ศ. 2550) บังคับใช้กับผนังตามประกาศกระทรวงมหาดไทยลงวันที่ 30-08-2024 ฝน: Yamoat และคณะ (2022) สถิติความเข้ม-ระยะเวลา-ความถี่ของฝนในไทย
  • คู่มือการติดตั้งมาตรฐาน Nichiha モエン 2026: ช่องอากาศอย่างน้อย 12 มม. เปิด 10–15 มม. ที่แผ่นปิดฐาน คู่มือ Nichiha USA AWP Horizontal (09-2025) หน้า 14: โครงโลหะสูงสามชั้นขึ้นไป ให้มีรอยต่อรับการยุบตัวทุกสองชั้น

ตรวจด้วย CFD: น้ำในรอยต่อ (OpenFOAM)

OpenFOAM interFoam (volume of fluid) บนรอยต่อ EX จริง: 39,823 เซลล์ ละเอียด 0.075 มม. ในรอยต่อ มุมสัมผัส 60° ไม่มีแถบซีล เติมน้ำในร่องไว้ 13 มม. คำนวณ 0.25 วินาทีต่อแรงดัน ความสูงน้ำตอนจบ CFD เทียบกับตัวคำนวณของห้องทดลองนี้: 115 Pa 13.8 มม. (ตัวคำนวณ 13.6) 125 Pa 14.4 มม. (14.4) 135 Pa 15.0 มม. และยังสูงขึ้น (ตัวคำนวณ: ล้นข้ามยอด) ที่ 145 และ 165 Pa น้ำถึงยอดลิ้นแผ่นและหยุดที่มุมคม ไม่มีน้ำข้ามเข้าช่องอากาศระหว่างการคำนวณ มุมที่สะอาดและคมยึดผิวน้ำและรับได้มากกว่า 132 Pa ที่แบบจำลองอย่างง่ายของห้องทดลองนี้ให้ อย่างน้อย 165 Pa นาน 0.12 วินาทีในการคำนวณนี้ มุมที่บิ่น มน หรือสกปรกเสียการยึดนี้ และลมกระโชกจริงนานกว่า ห้องทดลองนี้จึงใช้ 132 Pa

เฟรม CFD: ที่ 125 Pa น้ำสูง 14.4 มม. ในร่อง ต่ำกว่ายอดลิ้นแผ่น
125 Pa ที่ 0.25 วินาที: น้ำอยู่ที่ 14.4 มม. ต่ำกว่ายอดลิ้นแผ่น 15 มม. ตัวคำนวณให้ 14.4 มม.
เฟรม CFD: ที่ 165 Pa ผิวน้ำถูกยึดที่มุมบนของลิ้นแผ่น
165 Pa ที่ 0.25 วินาที: เกินค่า 132 Pa ไป 33 Pa ผิวน้ำถูกยึดที่มุมบนของลิ้นแผ่น และไม่มีน้ำถึงช่องอากาศ

จำลองโดยฝ่ายวิศวกรรม LGS: แบบจำลองทางฟิสิกส์ที่ตรวจกับผลเฉลยรูปปิดและ CFD และตัวคำนวณของหน้านี้ตรวจกับแบบจำลองนั้นทีละกรณี ไม่ใช่การทดสอบผลิตภัณฑ์: ทุกตัวเลขมาจากแบบจำลองและยังต้องให้วิศวกรรับรอง

อยากรู้ตัวเลขของบ้านคุณ เล่าให้ทีม LGS ฟัง