เครื่องกล ไฟฟ้า และงานเดินท่อ

เครื่องกล ไฟฟ้า และงานเดินท่อ () หรือ เอ็มอีพี () หมายถึงการติดตั้งบริการเพื่อจัดให้มีที่ว่างใช้งานและความสะดวกสบายแก่ผู้เข้าถือครองอาคาร สำหรับอาคารอยู่อาศัยและอาคารพาณิชยกรรม ระบบเหล่านี้มักได้รับการออกแบบโดยวิศวกรผู้เชี่ยวชาญเอ็มอีพี การออกแบบเอ็มอีพีมีความสำคัญต่อการวางแผน การตัดสินใจ การจัดทำเอกสารที่ถูกต้อง การประมาณค่าสมรรถนะและต้นทุน การก่อสร้าง ตลอดจนการใช้งานและการบำรุงรักษาสิ่งอำนวยความสะดวกที่เกิดขึ้นตามมา

เอ็มอีพีครอบคลุมถึงการออกแบบเชิงลึกและการคัดเลือกระบบเหล่านี้โดยเฉพาะ ต่างจากคนงานฝีมือที่เพียงแค่ติดตั้งเครื่องมือ ตัวอย่างเช่น ช่างเดินท่ออาจเลือกและติดตั้งระบบน้ำร้อนเชิงพาณิชย์อิงตามแนวทางปฏิบัติทั่วไปและข้อบังคับตามกฎหมาย ขณะที่ทีมวิศวกรเอ็มอีพีจะทำการวิจัยเพื่อหาการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดตามหลักวิศวกรรม และจัดทำรายการจำเพาะที่พัฒนาขึ้น ดังนั้นวิศวกรที่ทำงานในสายงานเอ็มอีพีจำเป็นต้องมีความรู้ในหลากหลายสาขา รวมถึงพลศาสตร์ กลศาสตร์ ของไหล อุณหพลศาสตร์ การถ่ายเทความร้อน เคมี ไฟฟ้า และคอมพิวเตอร์

 การออกแบบและการจัดทำเอกสาร 
เช่นเดียวกับงานด้านอื่นของอาคาร งานอย่างการร่าง การออกแบบ และจัดทำเอกสารของเอ็มอีพี ในอดีตมักทำด้วยมือ การออกแบบใช้คอมพิวเตอร์ช่วยจึงมีข้อได้เปรียบเหนือวิธีการดังกล่าว และมักผนวกการสร้างแบบจำลองสามมิติซึ่งยากที่จะทำได้ด้วยวิธีอื่น ขณะที่การทำแบบจำลองสารสนเทศอาคาร (Building Information Modeling; BIM) ช่วยให้สามารถออกแบบเน้นภาพรวมและจัดการการเปลี่ยนแปลงอิงพารามิเตอร์ของการออกแบบเอ็มอีพีได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การจัดเก็บเอกสารของงานบริการด้านเอ็มอีพีอาจจำเป็นต้องใช้ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์หรือระบบการจัดการทรัพย์สินด้วยเช่นกัน

 องค์ประกอบของเอ็มอีพี 

 เครื่องกล 

องค์ประกอบทางกลของเอ็มอีพีเป็นส่วนสำคัญที่ครอบคลุมถึงการบริการการทำความร้อน การระบายอากาศ และการปรับอากาศ หรือเอชวีเอซี (HVAC) ดังนั้นจึงเกี่ยวข้องกับการควบคุมปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม (ไซโครเมตริก) ไม่ว่าจะเพื่อความสะดวกสบายของผู้ใช้งานหรือเพื่อการทำงานของเครื่องกล ซึ่งการทำความร้อน การทำความเย็น การระบายอากาศ และการระบายไอเสียล้วนเป็นหัวข้อหลักที่ต้องคำนึงถึงในการวางแผนระบบกลของอาคาร และในบางกรณีการใช้น้ำเพื่อทำความเย็นหรือทำความร้อน การควบคุมความชื้น หรือการกรองอากาศอาจรวมถึงด้วย ตัวอย่างเช่น ศูนย์ข้อมูลของกูเกิลใช้อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนอย่างกว้างขวางเพื่อระบายความร้อนจากเซิร์ฟเวอร์ ด้วยระบบนี้ทำให้มีการใช้พลังงานส่วนเกินเพียงร้อยละ 12 ของการใช้พลังงานเริ่มต้น ซึ่งถือว่าเป็นการปรับปรุงอย่างมากเทียบกับหน่วยทำความเย็นแบบเดิมที่ใช้พลังงานส่วนเกินถึงร้อยละ 30-70 อย่างไรก็ตาม วิธีการใหม่นี้มีความซับซ้อนและต้องอาศัยการวางแผนอย่างรอบคอบและมีค่าใช้จ่ายสูงจากวิศวกรเครื่องกล ผู้ที่จำเป็นต้องทำงานอย่างใกล้ชิดกับวิศวกรที่ออกแบบระบบไฟฟ้าและระบบท่อของอาคาร

ประเด็นสำคัญสำหรับผู้ที่ออกแบบระบบเอชวีเอซี คือประสิทธิภาพการทำงาน (กล่าวคือปริมาณการใช้ไฟฟ้าและน้ำ) ซึ่งประสิทธิภาพสามารถเพิ่มได้ด้วยการปรับเปลี่ยนการออกแบบของระบบทั้งในระดับใหญ่และระดับเล็ก ปั๊มความร้อนStaffell, Iain & Brett, D.J.L. & Brandon, Nigel & Hawkes, Adam. (2012). A review of domestic heat pumps. Energy Environ. Sci.. 5. 9291-9306. 10.1039/C2EE22653G.และการทำความเย็นแบบระเหยเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม อาจมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าหรือยากต่อการนำไปใช้ โดยหน้าที่ของวิศวกรเอ็มอีพีคือการเปรียบเทียบข้อกำหนดเหล่านี้และเลือกการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงานนั้น

ช่างไฟฟ้าและช่างเดินท่อมักแทบไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกัน ยกเว้นเพียงการจัดวางระบบไม่ให้รบกวนกันและกัน การนำระบบกลเข้ามาใช้งานทำให้ทั้งสองระบบต้องบูรณาการเข้าด้วยกัน เพื่อให้ระบบท่อสามารถควบคุมด้วยระบบไฟฟ้า และระบบไฟฟ้าสามารถได้รับการสนับสนุนจากระบบท่อได้ ดังนั้น องค์ประกอบทางกลของเอ็มอีพีจึงทำหน้าที่เชื่อมโยงทั้งสามสาขาเข้าด้วยกัน

 ไฟฟ้า 

 กระแสสลับ 
อาคารสมัยใหม่เกือบทั้งหมดมีการติดตั้งสายเมนไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อจ่ายพลังงานให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนและการใช้งานประจำวัน ระบบเหล่านี้มักทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 100 และ 500 โวลต์ อย่างไรก็ตาม การจำแนกประเภทและข้อกำหนดทางเทคนิคแตกต่างกันไปตามพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ (ดู สายเมนไฟฟ้าตามประเทศ) โดยทั่วไป พลังงานสายเมนจะจ่ายผ่านสายทองแดงหุ้มฉนวนที่ซ่อนอยู่ภายในพื้น โพรงผนัง และโพรงฝ้าเพดานของอาคาร สายเคเบิลเหล่านี้จะเชื่อมต่อเข้ากับเต้ารับที่ติดตั้งบนผนัง พื้น หรือเพดาน โดยเทคนิคที่คล้ายกันได้รับการนำมาใช้กับระบบแสงส่องสว่าง ("ชุดไฟ") แต่โดยปกติแล้วทั้งสองระบบมีการแยกวงจรออกจากกันซึ่งมีอุปกรณ์ป้องกันที่ต่างกันในแผงจ่ายไฟฟ้า แม้ว่างานเดินสายไฟสำหรับระบบแสงส่องสว่างจะดูแลโดยช่างไฟฟ้าโดยเฉพาะ แต่การเลือกชุดไฟหรืออุปกรณ์ส่องสว่างในบางกรณีอาจขึ้นอยู่กับเจ้าของอาคารหรือผู้ออกแบบตกแต่งภายใน

ระบบไฟฟ้าสามเฟสมักได้รับการใช้งานกับเครื่องจักรอุตสาหกรรม โดยเฉพาะมอเตอร์และอุปกรณ์ที่ใช้โหลดสูง โดยการจัดเตรียมระบบไฟฟ้าแบบสามเฟสจำเป็นต้องพิจารณาตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบอาคาร เนื่องจากมีกฎระเบียบที่แตกต่างจากระบบไฟฟ้าภายในครัวเรือน และอาจส่งผลต่อปัจจัยต่าง ๆ เช่น เส้นทางการเดินสายไฟ ตำแหน่งของแผงสวิตช์ หม้อแปลงไฟฟ้าภายในขนาดใหญ่ และการเชื่อมต่อไฟจากถนน

 เทคโนโลยีสารสนเทศ 

ความก้าวหน้าด้านเทคโนโลยีและการเข้ามาของระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้นำไปสู่การเกิดขึ้นของมิติใหม่ในระบบไฟฟ้า ซึ่งรวมถึงการเดินสายไฟสำหรับข้อมูลและการโทรคมนาคม นับตั้งแต่ ค.ศ. 2019 เป็นต้นมา ได้มีการเสนอคำย่อหลายรูปแบบสำหรับสาขานี้รวมถึง เอ็มอีพีไอที หรือชื่อเต็ม เครื่องกล ไฟฟ้า งานเดินท่อ และเทคโนโลยีสารสนเทศ (Mechanical, Electrical, Plumbing and Information Technology; MEPIT) และเอ็มอีพีไอ (ตัวย่อของ เอ็มอีพีไอที) ชื่อที่ใช้เรียกเทียบเคียงกัน ได้แก่ "โทรคมนาคม" หรือ "การสื่อสาร", "ข้อมูล" และ "แรงดันต่ำ" โดยระบบแรงดันต่ำที่ใช้สำหรับเครือข่ายโทรคมนาคมนั้น ไม่เหมือนกับเครือข่ายแรงดันต่ำทั่วไป

สาขาเทคโนโลยีสารสนเทศของงานติดตั้งระบบไฟฟ้าใช้สำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ โทรทัศน์ ระบบรักษาความปลอดภัย การกระจายเสียง ระบบดูแลสุขภาพ หุ่นยนต์ ฯลฯ โดยบริการเหล่านี้มักได้รับการติดตั้งโดยช่างผู้เชี่ยวชาญที่แตกต่างจากช่างไฟฟ้าที่ดูแลสายเมนที่แรงดันสูงกว่า และมักได้รับการจ้างเหมาช่วงให้กับช่างเฉพาะทาง เช่น ช่างติดตั้งระบบรักษาความปลอดภัยหรือผู้รวมระบบเสียง

ข้อบังคับเกี่ยวกับการเดินสายไฟแรงดันต่ำมักเข้มงวดน้อยกว่าหรือมีความสำคัญต่อความปลอดภัยของมนุษย์น้อยกว่า ดังนั้น การเดินสายหรือการซ่อมบำรุงสายเหล่านี้จึงมักทำโดยผู้ที่มีความสามารถแบบสมัครเล่น แม้จะมีความพยายามอย่างต่อเนื่องจากอุตสาหกรรมไฟฟ้าที่จะไม่สนับสนุนการกระทำดังกล่าวก็ตาม

 งานเดินท่อ 

การออกแบบระบบท่อที่มีประสิทธิภาพช่วยป้องกันการชนกันกับระบบอื่นของอาคาร และลดความเสี่ยงต่อการปรับแก้ไขที่มีค่าใช้จ่ายสูงหรือการใช้วัสดุเกินความจำเป็น ในอาคารอยู่อาศัย ระบบท่อมักประกอบด้วยน้ำใช้ดื่มได้ภายใต้ความดันของเมน ระบบน้ำร้อน (มักประสานเข้ากับองค์ประกอบทางกลหรือไฟฟ้า) ระบบน้ำทิ้ง น้ำฝน ก๊าซธรรมชาติ และบางครั้งรวมถึงการเก็บและนำกลับมาใช้ใหม่ของน้ำฝน สำหรับอาคารพาณิชยกรรม บริการเหล่านี้มีความหลากหลายมากขึ้น รองรับความต้องการของผู้ใช้ที่มากขึ้น และรวมถึงการทำงานเพิ่มเติม เช่น การชลประทาน การปลูกพืชด้วยน้ำ การจ่ายเชื้อเพลิง การจ่ายออกซิเจน ระบบสุญญากาศหรืออัดอากาศ และการจัดการของแข็ง

ระบบท่อยังรองรับการจ่ายหรือควบคุมอากาศ จึงมีส่วนช่วยในองค์ประกอบทางกลของเอ็มอีพี ระบบท่อสำหรับระบบเอชวีเอซีเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทของสารหล่อเย็น อากาศภายใต้ความดัน น้ำ และบางครั้งอาจรวมถึงสารอื่น ๆ โดยท่อสำหรับการถ่ายเทอากาศอาจถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของงานเดินท่อ แต่โดยทั่วไปมักติดตั้งโดยช่างเฉพาะทางต่างหากתיקון ניאגרות סמויות

ดูเพิ่มเติม
 วิศวกรรมสถาปัตยการ
 การระบายน้ำ
 สายไฟฟ้า
 การทำความร้อน การระบายอากาศ และการปรับอากาศ
 งานเดินท่อ
 โทรคมนาคม
 วิศวกรรมการคุ้มกันจากอัคคีภัย

เชิงอรรถและอ้างอิง

หมวดหมู่:งานวิศวกรรมอาคาร
หมวดหมู่:วิศวกรรมไฟฟ้า
หมวดหมู่:วิศวกรรมเครื่องกล