วิธีการหาปริมาตรอากาศที่เหมาะสมในการเติมอากาศ

ในปี 1970 วิกฤตการใช้พลังงานเป็นเรื่องที่ทุกคนให้ความสนใจและน่ากังวลอย่างยิ่ง เนื่องจากเครื่องปรับอากาศในฤดูร้อนและฤดูหนาว มีการใช้พลังงานเพื่อการทำความร้อนหรือความเย็นสูง นักเศรษฐศาสตร์จึงหาทุกวิธีการเพื่อลดการใช้พลังงาน โดยการการหมุนเวียนพลังงาน วนกลับมาใช้ซ้ำอีกครั้ง หลักการนี้ จึงได้รับความนิยมมากในช่วงเวลานั้น

ในขณะที่การประหยัดพลังกำลังเกิดขึ้น นักออกแบบอาคารได้ออกแบบอาคารใหม่ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการปิดผนึกจุดรั่วอื่นๆ ปิดผนึกหน้าต่างและประตูได้ดีขึ้น และ ส่งผลให้ปริมาณการแทรกซึมอากาศจากภายนอกลดลง ซึ่ง คือการที่อากาศภายนอกส่วนใหญ่เข้าสู่อาคารเหล่านี้ลดลง ดูเหมือนจะทำให้อาคารมีประสิทธิภาพดีขึ้น เนื่องจากต้นทุนค่าไฟฟ้าในการทำความร้อนและความเย็นลดลง(ค่าไฟลดลง)

อย่างไรก็ตาม ไม่นานหลังจากอาคารไม่มีรอยรั่วแล้วต้นทุนค่าไฟฟ้าลดลง อีกด้านหนึ่งของ อุตสาหกรรม HVAC เริ่มสังเกตเห็น แนวโน้มในอาคารที่เป็นสุญญากาศเหล่านี้ช่วยประหยัดค่าไฟฟ้านี้ มีผู้อยู่อาศัยบ่นว่า รู้สึกปวดหัวและคลื่นไส้ เนื่องจากการปิดช่องรับอากาศภายนอกและปิดผนึกอาคารส่งผลให้มีปริมาณอากาศจากภายนอกเพื่อเจือจางการปนเปื้อนในอาคารไม่เพียงพอ สิ่งนี้จึงนำไปสู่โรคอาคารป่วย และข้อร้องเรียนด้านคุณภาพอากาศภายในอาคารอื่นๆ ตามมา

ทำไม? การเติมอากาศ จึงสำคัญต่อคุณภาพอากาศภายในอาคาร

คนส่วนใหญ่จึงเห็นตรงกันว่า “หัวใจสำคัญของการลดมลพิษในอาคาร คือการเจือจาง” จึงเป็นบทสรุปที่ดีที่เราต้องให้ความสำคัญของ การเติมอากาศภายนอก ที่สดชื่นเข้าสู่อาคารอีกครั้ง ถึงแม้ว่าเราคงจะพูดได้ไม่เต็มปากว่าคุณภาพอากาศในอาคารไม่จำเป็นมากกพอที่จะลงทุนให้ความสำคัญ แต่หากเราพิจารณาผลกระทบจาก CO2 กลิ่น สารเคมีจากเครื่องถ่ายเอกสาร และน้ำยาทำความสะอาด และยังมีสิ่งอื่นๆ อีก สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เมื่อเป็นสารเดี่ยว ๆ จะไม่ทำให้คนป่วยในช่วงเวลาสั้นๆ อย่างไรก็ตาม หลังจากมีการสะสมมากขึ้นเนื่องจากการปิดอาคารให้เป็นพื้นที่อับอากาศ คนส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในอาคารเพื่อทำงานต่อเนื่องบางสถานที่ มีการใช้เวลาทำงานถึง 40 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ โดยทั่วไป สารประกอบเหล่านี้มีความสามารถ ทำให้ผู้อยู่อาศัยเหนื่อยง่าย รู้สึกคลื่นไส้ จนร่างการไม่แข็งแรง ในที่สุดอากาศที่ปนเปื้อนเหล่านี้สามารถทำให้ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายเสื่อมโทรมลง และทำให้เป็นผู้ป่วยได้ในที่สุด

วิธีที่ดีที่สุดในการลดส่วนประกอบของอากาศเสียเหล่านี้คือการเจือจางการปนเปื้อนเหล่านี้ด้วยอากาศบริสุทธิ์ที่เพียงพอ แต่นี่อาจจะไม่ได้กำจัดสิ่งปนเปื้อนในอากาศออกไปได้หมด แต่จะทำให้อากาศที่ปนเปื้อนนี้ อยู่ในระดับต่ำลง ต่ำลงมากพอที่จะไม่มีผลกระทบกับผู้อยู่อาศัย ทุกวันนี้ เครื่องปรับอากาศแบบประหยัดพลังงานก็ยังคงมีอยู่ แต่พวกมันได้ถูกพัฒนาให้หมุนเวียนอากาศได้มากขึ้นและยังมีการออกแบบให้มีระบบเติมอากาศบริสุทธิ์จากภายนอกอาคาร ตามที่ ASHRAE 62 แนะนำไว้

ASHRAE 62 Recommendations คำแนะนำของ ASHRAE 62

ASHRAE ซึ่งเป็นสมาคมวิศวกรเครื่องทำความร้อน-ทำความเย็น และการปรับอากาศแห่งอเมริกา. มี มาตรฐานที่เรียกว่า ASHRAE 62 ― การระบายอากาศเพื่อคุณภาพอากาศภายในอาคารที่ยอมรับได้ มาตรฐานนี้แนะนำ ให้มีการเติมปริมาณอากาศบริสุทธิ์ขั้นต่ำต่อคนสำหรับพื้นที่ที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ปริมาณขั้นต่ำของอากาศบริสุทธิ์ จากภายนอกอาคารที่แนะนำสำหรับพื้นที่สำนักงานคือ 20 CFM/คน

การหาปริมาตรอากาศที่ใช้เติมVolume of Fresh Outdoor Air

วิธีหนึ่งที่นิยมใช้ในการคำนวณปริมาตรของอากาศภายนอก (Volume of Fresh Outdoor Air) ที่นำเข้าสู่ระบบจ่ายอากาศภายในอาคาร คือ การวัดลมภายในท่อดึงอากาศจากภายนอกเข้าอาคาร(Outdoor air duct Intake) อย่างไรก็ตาม ท่อดึงอากาศเข้าอาคารนี้ไม่สามารถทำได้เสมอไป เนื่องจากในระบบไม่ได้ใช้ท่อตรงที่ยาวเพียงพอ เพื่อให้อากาศไหลได้สะดวก(ไม่เกิดการปั่นป่วน Turbulence) ในบางอาคารไม่มีแม้กระทั่งท่อสำหรับนำอากาศ หรือท่ออากาศกลับ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะกำหนดปริมาตรของอากาศภายนอกที่ดีได้

มีอีกวิธีที่จะใช้ในการพิจารณาว่าอากาศภายนอกอาคารเข้าสู่พื้นที่ในอาคารมากน้อยเพียงใด โดยใช้สมการ และ ข้อมูลต่อไปนี้

Total Volume of Delivered Air (ปริมาณอากาศที่ส่งเข้าในอาคารทั้งหมด)

ปริมาตรรวมของอากาศที่ส่งเข้าในอาคาร คือปริมาตรรวมของทั้งอากาศภายนอกที่เติมเข้าระบบ (Fresh air/Outdoor air) รวมกับอากาศจากในห้องที่เราวนกลับเข้ามาใช้ซ้ำ(Return Air) สามารถหาปริมาตรลมรวมของอากาศที่จ่ายเข้าไปในอาคารได้ โดยใช้เครื่องมือ VELOCICALC®+ หรือเครื่องวัดความเร็วลมแบบใบพัดหมุน หรือ DP-CALC TM Micromanometer โดยทำการวัดจุดที่ใกล้ที่สุด ที่อากาศไหลออกจาก Air Handling Unit หรือ วัดก่อนหน้าที่อากาศจะไหลไปตามท่อแยก

อีกวิธีหนึ่งในการกำหนดปริมาตรรวมของอากาศที่ส่งเข้าอาคารคือการใช้ TSI Air Capture Hood วัดที่ช่องดิฟฟิวเซอร์(หัวจ่าย) อากาศแต่ละตัว แล้วนำผลการวัดที่ได้ มารวมกันเป็นค่าปริมาตรรวมของอากาศที่ส่งเข้าอาคาร

เปอร์เซ็นต์อากาศภายนอกอาคาร %OA

เปอร์เซ็นต์อากาศภายนอกอาคาร คือ %OA ของปริมาณอากาศ ภายนอกอาคารที่ส่งเข้ามาในระบบทั้งหมด วิธีการวัด %OA มีมากกว่าหนึ่งวิธี เช่นวิธีที่หนึ่งคือการใช้ก๊าซพ่นเข้าตามรอยต่อของท่อส่งลม(ท่อดัก เช่น ก๊าซ SF6) โดยดูจากความเข้มข้นที่ก๊าซนี้เพิ่มขึ้นหรือลดลง เทียบกับเวลา จึงสามารถใช้สิ่งนี้ เป็นข้อมูลหนึ่งที่สามารถหาได้ว่า %OA มีค่าเท่าใด หรืออีกวิธีคือการใช้ระดับความเข้มข้นของ CO2 แนะนำว่าจะได้ผลการวัดที่แม่นยำ เมื่อความเข้มข้นระหว่างในอาคารและนอกอาคารมีความแตกต่างที่สูงพอ

บางครั้งตัวเลือกที่ดีกว่าทั้งหมดจากด้านบน คือการอ่านค่าความเข้มข้นของ CO2 จากจุดวัดสามจุด แล้วนำไปคำนวณตามสมการที่แนะนำด้านล่าง แนะนำว่าจุดหรือตำแหน่งในการวัดเพื่อให้ได้ค่าที่แม่นยำ ของตำแหน่งทั้งสาม ได้แก่ จุดที่1. จุดดึงอากาศภายนอกเข้าอาคาร จุดที่2. จุดที่ AHU จ่ายอากาศออก และจุดที่ 3. จุดที่อากาศไหลกลับเข้า AHU ส่วนอีกทางเลือกหนึ่งคือใช้ การอ่านค่าอุณหภูมิที่ตำแหน่งเดียวกันกับทั้งสามจุดข้างต้น และใช้สมการที่คล้ายคลึงกัน

การกำหนดจุดตรวจวัด เพื่อใช้คำนวณหาค่า %OA

เพื่อให้แน่ใจว่าการวัด %OA ทำได้ถูกต้องเหมาะสม จำเป็นต้องเลือกวัดค่าที่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง AHU แต่ละตัวอาจมีจุดวัดหรือจุดที่เข้าถึงได้แตกต่างกันออกไป โดยเราสามารถหาค่าได้จาก CO2 หรือ อุณหภูมิ สำหรับ CO2 การวัดค่าของ Return air ต้องวัดก่อนที่จะมีการผสมกันกับอากาศภายนอก ตำแหน่งเหล่านี้ช่วยให้การอ่านมีความเสถียร สำหรับการตรวจวัดค่า Supply ควรวัดจากภายในท่อจ่าย

สำหรับการวัดด้วยอุณหภูมิ ให้ระวังเรื่องตำแหน่งการวัดในท่ออย่างเหมาะสม โดยที่ ค่า Return ควรวัดเหนือ Return Damper ส่วนการวัดค่า Supply ค่าที่ดีที่สุดควรอยู่ระหว่าง Filter และ Chilled water cool ตามรูปตัวอย่าง

ค่าที่เหมาะสมเท่าไหร่

นี่เป็นคำถามยอดนิยมและไม่มีคำตอบง่ายๆ ไม่มีค่า %OA ในอุดมคติเพราะมันขึ้นอยู่กับการไหลของอากาศ หากการไหลของอากาศของคุณสูงเพียงพอต่อจำนวนผู้ใช้อาคาร คุณอาจไม่จำเป็นต้องใช้ ค่า %OA ที่สูง

ตัวอย่าง

หากคุณกำลังจ่ายอากาศ 1,000 CFM และมีผู้อาศัย 10 คนในพื้นที่สำนักงาน คุณต้องการเพียง 20% OA เพื่อให้บรรลุ ASHRAE ที่แนะนำ 20 CFM/คน

อย่างไรก็ตาม หากคุณส่งมอบเพียง 250 CFM ในสถานการณ์เดียวกันนี้โดยมีพนักงาน 10 คนในสำนักงานเดียวกัน

คุณต้องมี OA 80% เพื่อให้บรรลุคำแนะนำ 20 CFM/คน

สรุป

ในการตรวจสอบว่าอาคารเป็นไปตามคำแนะนำของ ASHRAE หรือไม่ เราสามารถนำค่า % OA มาใช้ เพื่อค้นหาอัตรา หรือ ปริมาตรอากาศที่ต้องเติมในอาคารอย่างเหมาะสมได้ ทั้งนี้อย่าลืมตรวจสอบค่าการเติมอากาศที่แนะนำในแต่ละพื้นที่ และกิจกรรมด้วย สำหรับค่า 20 CFM/คน เป็นค่าแนะนำสำหรับสำนักงานทั่วไป

NOTE : ณ เดือนธันวาคม พ.ศ. 2543 ASHRAE ได้ออกเอกสารแนะนำปริมาณอากาศภายนอกอาคารที่จะจ่ายเข้าภายในอาคารขั้นต่ำสำหรับพื้นที่สำนักงานคือ 20 CFM/คน. คำแนะนำเหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปและแตกต่างกันไปตามพื้นที่ที่กำหนดที่แตกต่างกัน ซึ่งรวมถึง พื้นที่สูบบุหรี่ ห้องน้ำ และอื่นๆ อีกมากมาย โปรดดูแนวทางล่าสุดของ ASHRAE 62