การปรับแต่งสภาวะน่าสบาย โดยอาศัยอิทธิพลจากผิวสัมผัสดิน

Abstract

การวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งในโครงการโรงเรียนต้นแบบไม่ปรับอากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อทดสอบตัวแปรที่มีอิทธิพลต่ออุณหภูมิภายในอาคารที่มีผิวสัมผัสดิน หาแนวทางลดอุณหภูมิดินและเลือกวัสดุผิวอาคารสัมผัสดิน เสนอแนวทางประยุกต์ใช้อุณหภูมิดินเพื่อปรุงแต่งสภาวะน่าสบายภายในอาคาร วิธีดำเนินการวิจัยแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ส่วนที่ 1) ศึกษาอิทธิพลของตัวแปรที่มิผลต่ออุณหภูมิดิน ซึ่งประกอบไปด้วย ชนิดของดินความชื้นในดิน สิ่งปกคลุมดิน และระดับความลึก โดยชนิดของดินที่ใช้ในการวิจัย ได้แก่ ทราย ดินร่วน และดินเหนียว ทดสอบเปรียบเทียบกับสิ่งปกคลุม 3 ชนิด ได้แก่ พืชคลุมดิน หญ้า และไม่มีสิ่งปกคลุมดิน โดยทำการทดสอบในสภาวะดินเปียกและดินแห้ง ที่ระดับความลึกต่าง ๆ กัน ส่วนที่ 2) เสือกวัสดุผิวอาคารสัมผัสดินที่เหนี่ยวนำอุณหภูมิดินเข้าสู่อาคารได้ดีที่สุด โดยพิจารณาจากค่าความจุความร้อน (Heat Capacity) และค่าการนำความร้อน (Conductance) ระหว่างผิวอาคารกับดิน ภายใต้สภาวะปกติและสภาวะที่มีการจำลองความร้อนภายใน โดยเลือกวัสดุในการทดสอบ ได้แก่ คอนกรีต อิฐ และเหล็ก ส่วนที่ 3) นำผลการทดลองมาประยุกต์ใช้ในอาคารจำลอง ซึ่งมีผนังอิฐดินซีเมนต์เป็นโครงสร้าง ผลการวิจัยพบว่า 1) ดินเปียกทุกชนิดมิอุณหภูมิเฉลี่ยตํ่ากว่าดินแห้งเสมอที่ระดับความลึกเดียวกัน เนื่องจากอิทธิพลการระเหยของน้ำและการหน่วงเหนี่ยวความร้อนในดิน ดินเหนียวมีความแปรปรวนของอุณหภูมิอากาศในรอบวันน้อยที่สุด ที่ระดับผิวดินถึงความลึก 0.30 ม. พบว่าทรายเปียกเมื่อปกคลุมด้วยพืชคลุมดิน จะมีอุณหภูมิเฉลี่ยในรอบวันตํ่ากว่าดินชนิดอื่น ในขณะที่ระดับความลึก 0.30 ม. ลงไป ดินเหนียวเปียกมีอุณหภูมิเฉลี่ยตํ่าสุด 2) ในส่วนวัสดุผิวอาคารสัมผัสดิน พบว่า ค่าความจุความร้อนและค่าการนำความร้อน มีอิทธิพลต่ออุณหภูมิผิววัสดุน้อยมาก เนื่องจากเมื่อผิวอาคารสัมผัสดิน จะเกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนกันตลอดเวลา เป็นผลให้อุณหภูมิผิวของวัสดุเข้าใกล้อุณหภูมิดิน แต่ในสภาวะที่มิความร้อนภายใน พบว่าอุณหภูมิอากาศภายในกล่องทดลองผนังคอนกรีตต่ำกว่ากล่องก่ออิฐ ประมาณ 1 องศาเซลเซียส เนื่องจากคอนกรีตสามารถถ่ายเทความร้อนภายในสู่มวลสารดินได้เร็วกว่า 3) แนวทางการประยุกต์ใช้อุณหภูมิผิวสัมผัสดิน จากการทดสอบอาคารจำลอง ในสภาวะที่มิความร้อนภายในอาคาร ช่วงเวลา 08:00 - 16:00 น. พบว่า กรณีที่ผิวผนังสัมผัสดิน 0.30 ม. มีอุณหภูมิผิวโดยเฉลี่ยตํ่ากว่า ผิวผนังไม่สัมผัสดิน 5.74 องศาเซลเซียส การวิจัยนี้สรุปได้ว่า การใช้ประโยชน์จากผิวสัมผัสดินเพื่อปรุงแต่งสภาวะน่าสบายภายในอาคาร มีแนวทางดังนี้ 1) เลือกใช้พืชคลุมดินเพื่อป้องกันความร้อนโดยตรงจากรังสีดวงอาทิตย์ รักษาระดับความชื้นในดินให้เปียกเสมอ ผสมผสานชนิดของดินโดยที่ระดับผิวถึงความ ลึก 0.30 ม. ใช้ทรายเปียก ในขณะที่ความลึกตั้งแต่ 0.30 ม. ลงไป เลือกใช้ดินเหนียวเปียก 2) ในส่วนของวัสดุผิวอาคารสัมผัสดิน ควรพิจารณาจากความเหมาะสมในด้านการใช้งานและการบำรุงรักษามากกว่าคุณสมบัติเชิงอุณหภูมิ โดยผลสรุปจากการวิจัยนี้ สามารถนำไปใช้เป็นข้อมูลในการออกแบบเพื่อปรุงแต่งสภาวะน่าสบายภายในอาคาร และเป็นแนวทางหนึ่งในการช่วยลดการใช้พลังงานได้ต่อไป