การวิเคราะห์ระดับเอนทัลปีเพื่อหาแนวทางการออกแบบอาคารปรับอากาศสำหรับภูมิภาคร้อนชื้น

Abstract

ประเทศไทยเป็นประเทศในเขตร้อนชื้น ผนวกกับการออกแบบอาคารอย่างไม่เหมาะสมจึงทำให้เกิดการใช้พลังงานอย่างมหาศาลในอาคารปรับอากาศ หนึ่งในปัจจัยของความไม่เหมาะสม คือ ทางเข้าและช่องเปิดที่รับลมประจำซึ่งมีระดับเอนทัลปีสูง ผลที่ตามมาคือปริมาณการใช้พลังงานอย่างมหาศาล การวิจัยครั้งนี้ได้ศึกษาถึงอิทธิพลของตัวแปรที่ส่งผลต่อระดับเอนทัลปีและศึกษาเอนทัลปีในแต่ละจังหวัดตัวแทนเพื่อหาทิศทางการทำช่องเปิดของทางเข้า-ออกที่เหมาะสม เป็นการลดอิทธิพลของภาระในการทำความเย็น อันเนื่องมากจากเอนทัลปีของลมในทิศทางนั้นๆ ขั้นตอนการวิจัยได้ทำการวิเคราะห์ข้อมูลสภาพภูมิอากาศของกรมอุตุนิยมวิทยา โดยคัดเลือกจังหวัดตัวแทนของแต่ละภูมิภาคที่มีพื้นที่ครอบคลุมและข้อมูลต้นที่มีความสมบูรณ์เพียงพอ และใช้กระบวนการทางคณิตศาสตร์ผสมผสานกับโปรแกรมคอมพิวเตอร์พยากรณ์ข้อมูลเพิ่มเติมจากฐานข้อมูลเดิม การวิเคราะห์ข้อมูลใช้สภาวะการปรับอากาศภายในอาคารทั่วไปที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส และความชื้นสัมพันธ์ 50 เปอร์เซ็นต์เป็นเกณฑ์ในการวิเคราะห์เอนทัลปี ซึ่งเป็นพลังงานที่ผสมระหว่างความร้อนสัมผัสและความร้อนแฝง ตัวแปรที่ทำการศึกษา คือ ความร้อนในอากาศ ความชื้นในอากาศ ความเร็วลม และทิศทางลม ผลที่ได้จากการวิเคราะห์เอนทัลปีแบ่งตามช่วงเวลาการใช้งานอาคารจริงซึ่งนำมาเป็นแนวทางในการออกแบบสำหรับการใช้อาคารแต่ละช่วงเวลา โดยเน้นทิศทางการทำช่องเปิดที่เหมาะสม ผลการวิจัยพบว่า การสูญเสียพลังงานในอาคารจากการเปิดช่องเปิดในทิศทางที่ไม่เหมาะสมมาจากความร้อน ความชื้น และความเร็วลมในทิศนั้น ซึ่งหากไม่มีความเร็วลมจะสูญเสียพลังงานน้อย ประกอบกับทิศทางลมจะสามารถหาทิศทางการเปิดช่องเปิดที่เหมาะสมได้ โดยทิศทางที่มีพลังงานเฉลี่ยตลอดปีต่ำที่สุดจะเป็นทิศที่เหมาะสมในการทำช่องเปิด จากการศึกษาเอนทัลปีเป็นช่วงเวลาพบว่าแต่ละช่วงเวลามีปริมาณพลังงานต่างกัน ช่วงเวลาที่ใช้พลังงานมากที่สุด คือ 08.00-16.00 น. ซึ่งเป็นช่วงเวลาการใช้อาคารของสำนักงานทั่วไป รองลงมาเป็นช่วงเวลา 17.00-23.00 น. และ 24.00-07.00 น. ตามลำดับ ทิศทางที่มีเอนทัลปีสูงของช่วงเวลา 08.00-16.00 น. ในกลุ่มเอนทัลปีภาคต่างๆ ดังนี้ ภาคกลาง คือ ทิศใต้ ทิศตะวันตกเฉียงใต้ และทิศตะวันออกเฉียงใต้ ภาคเหนือ คือ ทิศใต้ ทิศตะวันตกเฉียงใต้ และทิศตะวันออกเฉียงใต้ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ คือ ทิศตะวันตกเฉียงใต้ ทิศตะวันตก และทิศใต้ ภาคใต้ คือ ทิศตะวันออก ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ และทิศตะวันออกเฉียงใต้ ส่วนช่วง 17.00-23.00น. มีพลังงานประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์และช่วง 24.00-7.00 น. มีพลังงานประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ของช่วง 08.00-16.00 น. การจะลดปริมาณการใช้พลังงานได้ต้องทำช่องเปิดในทิศทางที่เหมาะสมซึ่งมีระดับเอนทัลปีต่ำ ทิศที่มีเอนทัลปีต่ำของช่วงเวลา 08.00-16.00 น. ในกลุ่มเอนทัลปีภาคต่างๆ ดังนี้ ภาคกลาง คือ ทิศตะวันออก ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ และทิศเหนือ ภาคเหนือ คือ ทิศตะวันตกเฉียงเหนือ ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ และทิศตะวันออก ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ คือ ทิศตะวันออกเฉียงใต้ ทิศเหนือ และทิศตะวันออก ภาคใต้ คือ ทิศใต้ ทิศตะวันตกเฉียง เหนือ และทิศเหนือ สรุปการออกแบบตำแหน่งช่องเปิดที่มีระดับเอนทัลปีต่ำสามารถลดภาระการปรับอากาศลงได้ เมื่อเทียบกับทิศที่มีระดับเอนทัลปีสูงจะมีปริมาณพลังงานต่ำกว่า 3-5 เท่าโดยประมาณ