การศึกษาพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนผ่านผนังวัสดุก่อของอาคารพักอาศัยในเขตร้อนชื้น

Abstract

ปัจจุบันลักษณะการก่อสร้างผนังของอาคารพักอาศัยทั่วไปในประเทศไทย มีวิธีการก่อสร้างที่ปฏิบัติสืบเนื่องกันมาโดยที่มีการพิจารณาถึงความเหมาะสมของรูปแบบและศักยภาพในการป้องกันความร้อนของวัสดุผนังนั้นๆ น้อย ส่งผลให้เครื่องปรับอากาศต้องทำงานอย่างหนักเพื่อขจัดความร้อนที่ผ่านเข้ามาจากผนังวัสดุก่อซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานโดยไม่จำเป็น งานวิจัยชิ้นนี้จึงมีวัตถุประสงค์ที่จะศึกษาถึงพฤติกรรมในการถ่ายเทความร้อนผ่านผนังที่ใช้วัสดุก่อและศึกษาถึงตัวแปรที่มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิผิวผนังเพื่อที่จะนำไปพัฒนารูปแบบและความเหมาะสมของวัสดุก่อผนังสำหรับภูมิอากาศร้อนชื้น ในงานวิจัยครั้งนี้จึงได้เลือกผนังทดสอบที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ ผนังก่ออิฐฉาบปูนฉาบปูน 4 นิ้ว ผนังก่ออิฐฉาบปูนฉาบปูน 8 นิ้ว ผนังก่ออิฐฉาบปูนฉานปูน 8 นิ้วมีช่องอากาศ ผนังวัสดุก่อมวลเบา และระบบผนังที่มีฉนวนกันความร้อนภายนอกหนา 3 นิ้ว ขั้นตอนในการศึกษาแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน ได้แก่ 1) การศึกษาพฤติกรรมในการถ่ายเทความร้อนผ่านวัสดุก่อทั้งในกรณีปรับอากาศตลอดวันและในกรณีไม่ปรับอากาศ 2) เลือกวัสดุที่มีศักยภาพในการป้องกันความร้อนที่ดีที่สุดมาศึกษาปัจจัยที่มีอิทธิพลต่ออุณหภูมิอากาศภายใน ได้แก่ การได้รับอิทธิพลจากการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรง และค่าการดูดซับความร้อนที่แตกต่างกัน ทั้งในกรณีปรับอากาศและไม่ปรับอากาศ 3) วิเคราะห์ผลการทดสอบเพื่อหาแนวทางในการเลือกใช้และปรับปรุงรูปแบบผนังให้เหมาะสมกับสภาพภูมิอากาศ จากการศึกษาพบว่า ในกรณีไม่ปรับอากาศ ผนังก่ออิฐฉาบปูน 4 นิ้ว และผนังวัสดุมวลเบามีศักยภาพในการป้องกันความร้อนน้อยที่สุดและมีค่าใกล้เคียงกัน โดยมีค่าความแตกต่างอุณหภูมิอากาศภายในสูงสุดและต่ำสุด สูงกว่าอุณหภูมิอากาศภายนอกประมาณ 9 องศาเซลเซียส อุณหภูมิอากาศภายในเฉลี่ยในช่วงเวลากลางวันสูงกว่าอุณหภูมิอากาศประมาณ 2.5 องศาเซลเซียส ส่วนผนังก่ออิฐฉาบปูน 8 นิ้ว และผนังก่ออิฐฉาบปูน 8 นิ้วมีช่องอากาศมีค่าความแตกต่างอุณหภูมิอากาศภายในสูงสุดและต่ำสุดใกล้เคียงกันโดยแตกต่างกันประมาณ 2 องศาเซลเซียสซึ่งคงที่และต่ำกว่าผนังสองชนิดแรก อุณหภูมิอากาศภายในเซลทดสอบเฉลี่ยในช่วงกลางวันต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศประมาณ 0.5 องศาเซลเซียส ส่วนผนังที่มีการติดตั้งฉนวนกันความร้อนภายนอกมีค่าความแตกต่างอุณหภูมิอากาศภายในสูงสุดและต่ำสุดคงที่และใกล้เคียงกับผนังก่ออิฐฉาบปูน 8 นิ้ว อุณหภูมิเฉลี่ยภายในเซลทดสอบช่วงกลางวันต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศประมาณ 1 องศาเซลเซียส ส่วนในกรณีที่มีการปรับอากาศตลอดวันพบว่าผนังที่มีการติดตั้งฉนวนกันความร้อนภายนอกมีค่าความแตกต่างระหว่างผิวในและอุณหภูมิอากาศในห้องเฉลี่ยต่ำที่สุดประมาณ 1.43 องศาเซลเซียส ผนังวัสดุก่อมวลเบามีค่าคามแตกต่างระหว่างผิวในและอุณหภูมิอากาศในห้องเฉลี่ยสูงสุดประมาณ 4.28 องศาเซลเซียส และพบว่าในกรณีปรับอากาศตลอดเวลาและไม่ปรับอากาศ อิทธิพลของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและค่าการดูดซับความร้อนของผิวผนังที่แตกต่างกัน จะส่งผลต่ออุณหภูมิอากาศภายในเซลทดสอบของผนังที่เป็นวัสดุก่อทั้งหมด แต่สำหรับผนังที่มีการติดตั้งฉนวนกันความร้อนภายนอกซึ่งมีค่าการต้านทานความร้อนสูง พบว่าอิทธิพลดังกล่าวส่งผลต่ออุณหภูมิผิวภายในน้อยมากทั้งสองกรณี ผลการวิจัยสามารถสรุปได้ว่า ผนังที่เหมาะสมสำหรับภูมิอากาศแบบร้อนชื้นนั้นควรมีการผสมผสานระหว่างมวลสารของผนังและฉนวนป้องกันความร้อน สำหรับอาคารไม่ปรับอากาศนั้นผนังที่ใช้วัสดุก่อนควรที่จะมีมวลสารในระดับหนึ่งเพื่อช่วยดูดซับและหน่วงเหนี่ยวความร้อนในเวลากลางวันและถ่ายเทกลับสู่ท้องฟ้าในเวลากลางคืน สำหรับอาคารปรับอากาศผนังควรที่จะมีการติดตั้งฉนวนกันความร้อนที่ผิวภายนอกเพื่อช่วยสกัดกั้นความร้อนจากอิทธิพลต่างๆ ภายนอกและผิวผนังภายในมีมวลสารน้อยเพื่อลดภาระในการทำความเย็นในช่วงเปิดเครื่องปรับอากาศผนังควรที่จะเป็นสีอ่อนและมีการบังเงาให้กับผนังเพื่อลดความรุนแรงจากอิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์