วิศวกรรมการปรับอากาศและการระบายอากาศ

เอกสารประกอบการสอน วิศวกรรมการปรับอากาศและการระบายอากาศ Air-Conditioning and Ventilation Engineering ผศ.ดร.นินนาท ราชประดิษฐ์ Page 1 of 134 update 20220628

แผนการสอน (Course Syllabus) ภาคเรียนปลาย ปีการศึกษา 2562 ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร รหัสวิชา 302331 3(3-0-6) ชื่อวิชา วิศวกรรมการปรับอากาศและการระบายอากาศ Air-Conditioning and Ventilation Engineering รายวิชาบังคับก่อน : 302333 อุณหพลศาสตร์ประยุกต์ คำอธิบายรายวิชา ไซโครเมตริกและกระบวนการของอากาศ เกณฑ์ความรู้สึกสบายของมนุษย์ คุณภาพของ อากาศภายในบริเวณที่ปรับอากาศและหลักการระบายอากาศ การคำนวณภาระความเย็นในระบบ ปรับอากาศ ระบบปรับอากาศและเครื่องปรับอากาศชนิดต่าง ๆ อุปกรณ์ต่าง ๆ ในระบบปรับอากาศ หลักการกระจายลม และการออกแบบระบบท่อลม สารทำความเย็น และการออกแบบท่อสารทำ ความเย็น พื้นฐานการควบคุมระบบปรับอากาศ จุดประสงค์ เพื่อให้นิสิตได้มีความรู้พื้นฐานทางด้านทฤษฎี (Theory) และทางด้านปฏิบัติ (Practice) ของ งานวิศวกรรมปรับอากาศและระบายอากาศ รวมทั้งการประยุกต์และการพัฒนาทางเทคโนโลยี นำมาใช้งานในระบบปรับอากาศ เมื่อนิสิตสำเร็จการศึกษาและได้เรียนวิชานี้จะมีองค์ความรู้ (Knowledge Base) สามารถก้าวสู้วงการวิชาชีพทางด้านวิศวกรรมระบบปรับอากาศอย่างมีอนาคตที่ มั่นคง รายละเอียดของเนื้อหาวิชาและแผนการสอนรวมถึงเป้าหมายของเนื้อหา สัปดาห์ ที่ หัวข้อ/รายละเอียด จำนวนชั่วโมง กิจกรรม/ สื่อที่ใช้ ผู้สอน บรรยาย ปฏิบัติการ ศึกษาด้วย ตนเอง 1 พื้นฐานทางวิศวกรรม สำหรับงานระบบปรับ อากาศ ระบบ HVAC (Heating Ventilating and AirConditioning การถ่ายเทพลังงานความ ร้อนระหว่างอาคารกับ บรรยากาศภายนอก 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ Page 2 of 134

2 ธรรมชาติของอากาศใน บรรยากาศและ Psychrometric อากาศในบรรยากาศ คุณสมบัติต่าง ๆ ของ อากาศชื้น และ Psychrometric Chart 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ทดสอบ ย่อย ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 3 สารทำความเย็น และ เครื่องทำความเย็น สารทำ ความเย็น พื้นฐานของระบบทำความ เย็นเครื่องทำน้ำเย็น 3 0 6 บรรยาย/ ทดสอบย่อย ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 4 คุณภาพของอากาศภายใน อาคารและความสบาย(Indoor Air Quality (IAQ) and comfortable) IAQ ความสบายเชิงความ ร้อน (Thermal Comfort) ตัวแปลที่ต้องคำนึงถึง สำหรับการออกแบบ ภายในอาคาร ห้องสะอาด (Clean Room) 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 5 การประยุกต์ Phychrometric กับการ ปรับอากาศ สมรรถนะของ คอล์ยเย็น ขบวนการ พื้นฐานในการปรับสภาวะ ของอากาศ 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 6 การใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ ใน การควบคุมให้สภาวะ ภายในห้องให้เป็นตาม ต้องการ 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 7 ภาวการณ์ทำความเย็น (Cooling Load) ความร้อนที่เข้าสู่อาคาร การสำรวจข้อมูลเบื้องต้น การคำนวณ Cooling Load สำหรับอาคารพานิช การคำนวณ Cooling Load สำหรับบ้านพักอาศัย 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ทดสอบ ย่อย ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ Page 3 of 134

8 สอบกลางภาค 9 การกระจายลม, ท่อลม, พัดลม ทฤษฎีและหลักการ การกระจายลม การเลือก หัวจ่ายลม การออกแบบ ท่อลม 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 10 ทฤษฎี ชนิดและหลักการ ทำงานของพัดลม การ เลือกใช้ช่วงใช้งานที่ เหมาะสม อุปกรณ์ ประกอบอื่น ๆในระบบท่อ ลม และการควบคุม 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ทดสอบ ย่อย ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 11 ทฤษฎีหลักการการ ออกแบบระบบท่อน้ำ การ ควบคุมระบบท่อน้ำ 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 12 ทฤษฎี ชนิดและหลักการ ทำงานของปั๊มการเลือกใช้ ช่วงใช้งานที่เหมาะสม และอุปกรณ์ประกอบท่อ น้ำ 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ทดสอบ ย่อย ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 13 ทฤษฎีหลักการและการ เลือกใช้งาน ของหอผึ่งน้ำ (Cooling Tower) ทฤษฎีหลักการของ Expansion Tank 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 14 พื้นฐานระบบควบคุมต่าง ๆ เพื่องานด้านปรับอากาศ 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 15 การประหยัดพลังงานและ ระบบควบคุม ระบบปรับ อากาศ เพื่อการประหยัด พลังงานแบบต่าง ๆ 3 0 6 บรรยาย/ เอกสาร ประกอบการ สอน ทดสอบ ย่อย ผศ.ดร.นินนาท ราช ประดิษฐ์ 16- 17 สอบปลายภาค Page 4 of 134

แผนการประเมินผลการเรียนรู้ ผลการเรียนรู้ วิธีการประเมินผลการศึกษา สัปดาห์ที่ประเมิน สัดส่วนการ ประเมินผล 1.2, 2.2, 3.3 การเข้าชั้นเรียนและ พฤติกรรมในชั้นเรียน 1-7, 9-15 2% 1.2, 2.2, 3.3, 5.5 งานที่นิสิตได้รับมอบหมาย และการนำเสนอหน้าชั้น เรียน 12-15 25% 1.2, 2.2, 3.3 ทดสอบย่อย 2-7, 9-15 3% 1.2, 2.2, 3.3 สอบกลางภาค 8 35% 1.2, 2.2, 3.3 สอบปลายภาค 16-17 35% หมายเหตุ : สัดส่วนของคะแนนวัดผลผู้สอนอาจจะปรับตามความเหมาะสม หนังสือ/เอกสารอ้างอิง 1. เอกสารประกอบการสอน “ระบบปรับอากาศและการระบายอากาศ” โดย ดร.นินนาท ราชประดิษฐ์ 2. หนังสือ“ระบบปรับอากาศและระบบระบายอากาศ” โดย รศ.สุรพล พฤกษพานิช 3. ห นั งสื อ “Heating, Ventilating , and Air Conditioning analysis and System designW 4th edition by Faye C. McQuision, Jerald D.Parker 4. ASHRAE HANDBOOK “Fundamental Volume” 5. CARRIER HANDBOOK “Air Conditioning System Design” 6. หนังสือวิชาการของ สมาคมวิศวกรรมปรับอากาศแห่งประเทศไทย ฯลฯ การตัดเกรด ตัดเกรดแบบอิงกลุ่ม ตามความเหมาะสมของงานที่นิสิตได้รับมอบหมายและการทำ คะแนนของนิสิตทั้งหมด ลงชื่อ........................................................อาจารย์ประจำวิชา (ผศ.ดร.นินนาท ราชประดิษฐ์) 1 มิถุนายน 2565 Page 5 of 134

Heating, Ventilation and Air Conditioning HVAC Systems THE IDEAL VAPOR-COMPRESSION REFRIGERATION CYCLE Page 6 of 134

Page 7 of 134

Page 8 of 134

Page 9 of 134

10 Page 10 of 134

11 Page 11 of 134

ชนิดระบบปรับอากาศที่นิยมใช้ในปัจจุบัน Window type Split type Package VRV/VRF Central รวม compressor, condenser, valve, evaporator และ อุปกรณ์ทุกอย่างไว้ ในชุดเดียวกันแล้ว กั้นกลางด้วยฉนวน การซ่อมบำรุงง่าย เหมาะกับการใช้ งานห้องขนาดเล็ก ควรมีผนังที่ติดกับ ด้านนอก แบ่งอุปกรณ์ ออกเป็น 2 ส่วน คือ evaporator และ condenser การ ซ่อมบำรุงง่าย เหมาะกับการใช้งาน ห้องทั้งขนาดเล็ก และใหญ่ซึ่งอาจต้อง ต่อท่อลมเย็นจาก evaporatorช่วย กระจายลมเย็น •Off-on เมื่อ อุณหภูมิในห้องได้ ตามที่กำหนดไว้ ระบบจะปิดการ ทำงานของ compressor และเปิดทำงาน ใหม่เมื่ออุณหภูมิ เกินที่กำหนด •Inverter ความเร็วรอบ มอเตอร์ของ compressor เปลี่ยนตามภาระ การทำความเย็น รวม compressor, condenser, valve, evaporator ไว้ในชุด เดียวกัน โดยต่อกับท่อลมเย็น กับส่วน evaporator เพื่อส่งลมเย็นไปที่ เครื่องส่งลมเย็น ภายในอาคารการ ซ่อมบำรุงควรใช้ช่าง ที่มีความรู้เฉพาะทาง •Package air cooled ใช้พัดลมนำอากาศ ด้านนอกมาระบาย ความร้อนจาก condenser •Package water cooled ใช้น้ำระบายความ ร้อนจาก condenser แล้ว ส่งไประบายความ ร้อนอีกครั้งที่ หอ ระบายความร้อน คล้ายแบบ Split type แบบ inverter แต่ใช้ inverter compressor, condenser เพียงชุด เดียว มีประสิทธิภาพสูง สามารถเดินสารทำ ความเย็นไปหา evaporator ได้ หลาย ตัว (เรียกเป็น1 module) สามารถเดิน ท่อสารทำความเย็น ได้ ระยะใกล สามารถปรับ ปริมาณสารทำความ เย็นตาม ภาระการทำ ความเย็น ของแต่ละ พื้นที่ได้ เลือกคอยล์เย็น ได้หลายแบบ ใช้ได้ทั้ง อาคารขนาดเล็กและ ขนาดใหญ่และแยก ส่วนทำงานได้อิสระ ใน การติดตั้ง ขนาดท่อ ข้อ ต่อแยกจะคำนวณจาก ผู้ผลิต สามารถเดินท่อ สารทำความเย็นได้มาก การซ่อมบำรุงควรใช้ ช่างที่มีความรู้เฉพาะ ทาง เป็นระบบที่เหมาะกับอาคาร ขนาดใหญ่ ที่ใช้งานแต่ละพื้นที่ พร้อม ๆ กัน โดยใช้เครื่องทำ น้ำเย็น มีประสิทธิภาพสูง (Chiller ที่มีส่วนของ compressor, condenser, valve, evaporator ภายใน) ใช้สารทำความเย็นแลกเปลี่ยน ความร้อนกับ น้ำเย็นในด้าน evaporator เพื่อส่งน้ำเย็นไป แลกเปลี่ยนความร้อนกับ อากาศภายในอาคาร ที่ AHU ต้องมีพื้นที่ในการวางเครื่องทำ น้ำเย็น และเครื่องสูบน้ำใช้ช่าง ที่มีความชำนาญในการซ่อม บำรุง แบ่งชนิดระบบตามการ ระบายความร้อนสารทำความ เย็นที่condenser •Air cooled chiller พัดลมช่วยหมุนเวียนอากาศ รอบข้างมาระบายความร้อนที่ condenser •Water cooled chiller ระบายความร้อนจาก condenser ด้วยน้ำ แล้วส่งไป ระบายความร้อนที่หอระบาย ความร้อนต้องมีพื้นที่ในการวาง Cooling tower Page 12 of 134

ชนิดของระบบปรบอากาศ ั • แบงตามล ักษณะการสงความเย ็ น • All-Air Systems • All-Water Systems • Combination Air-Water Systems • แบงตามระบบการทําความเย ็ น • แบบอ ัดไอ • Air Cooled Chiller System • Water Cooled Chiller System • Air Cooled Package System • Water Cooled Package System • Split Type System • แบบดูดซึ ม Air Cooled Chiller System Water Cooled Chiller System Page 13 of 134

• แบงตามวิธีควบคุม • CAV = Constant air volume • VAV = Variable air volume • CWV = Constant water volume • VWV = Variable water volume • CRV = Constant refrigerant volume • VRV = Variable refrigerant volume • แบงตาม การระบายความรอนท ี่ condenser และ รับ ความรอนท ี่ evaporator • Water to Water • Water to Air • Air to Air • Air to Water Water to Water system Page 14 of 134

Air to Water system Water to Air system Page 15 of 134

Air to Air system Page 16 of 134

21 Chiller AHU : air handling unit Page 17 of 134

23 Fan Page 18 of 134

Filters & Grills 26 Duct Page 19 of 134

27 Pump Cooling tower Page 20 of 134

ตันความเย็น ( Ton of Refrigeration ) : เป นหนวยของการวัด กําลังความเยนในระบบเคร ็ ื่องทําความเยน ็ โดยที่ 1 ตันความเย ็ นนั้นเปนปริมาณความรอนที่ใชในการละลายน้ําแข็ง 1 ตัน* (2,000 ปอนด)  ที่อุณหภมิู 0 °C (32 °F)ภายในเวลา 24 ชั่วโมง หรือ มีคาเทากับอัตราการถายเทความรอน 12,000 Btu/h 1 ton refrigeration = 1200 Btu/h = 3.517 kW 1 BTU = 1054.8 J 1 W = 3.413 BTU/hr 1 hp = 550 ft·lbf/s = 746 W สมรรถนะ (Performance) EER = COP x 3.413 : Energy Efficiency Ratio SEER = EER ÷ 0.9 : Seasonal Energy Efficiency Ratio SEER = COP x 3.792 *Remark : The short ton (S/T) is a unit of mass equal to 2,000 lb (around 907.18474 kg). In the United States it is often called simply ton without distinguishing it from the metric ton (or tonne, 1,000 kilograms) or the long ton (2,240 pounds, exactly 1,016.0469088 kg) 34 Page 21 of 134

Conversion factors : Page 22 of 134

ประสิทธิภาพของระบบปรับอากาศ 1 สัมประสิทธิ์สมรรถนะ (Coefficient of performance: COP) เป็นการกำหนดประสิทธิภาพจากอัตราระหว่างค่าความสามารถในการทำความเย็นกับกำลัง ไฟฟ้าที่ใช้ ทำงานภายใต้ภาวะที่กำหนดและหน่วยเดียวกัน 2 อัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน (Energy efficiency ratio: EER) อัตราส่วนปริมาณความร้อนในหน่วย Btu ที่ถูกกำจัดออก เมื่อใช้พลังงานไฟฟ้า 1Wh (watt-hour) 3 ค่ากำลังไฟฟ้าต่อตันความเย็น (CHP) เป็นค่าอัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าที่ใช้สำหรับเครื่องปรับอากาศในการทำความเย็นในหน่วย (kW) ต่อ ความสามารถในการทำความเย็นในหน่วย ตันความเย็น(TR) 4 Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER) เป็นค่ากำหนดประสิทธิภาพจากอัตราส่วนผลรวมของความเย็นที่ทำโดยเครื่องทำความเย็นต่อพลังงานที่ใช้ตาม ฤดูกาลในหน่วย Btu/W.h 5 Integrated Part-Load Value (IPLV) เป็นการแก้ข้อด้อยของการหาประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำเย็น ซึ่งพิจารณากำลังไฟไฟ้ที่ใช้ในการทำ ความเย็นเพียงจุดเดียว โดยนำค่าประสิทธิภาพขณะที่ระบบทำงานที่สภาวะที่ภาระทำความเย็นแตกต่างกันตาม กำหนดในมาตรฐานมาคำนวณ เพื่อกำหนดค่าเพียงค่าเดียว ซึ่งจะใช้ภาระทำความเย็นที่ 100% 75% 50% 25% มาตรฐานที่นิยมอ้างอิงคือ AHRI 550-590/2003 Standard for Performance Rating of Water Chilling Packages Using The Vapor Compression Cycle 6 Non-Standard Part-Load Value (NPLV) เป็นการทดสอบแบบเดียวกับ IPLV แต่ภาวะทํางานไม่เป็นไปตามมาตรฐาน เช่น ผู้ออกแบบในประเทศ ไทยนิยมกําหนดเงื่อนไขไม่เหมือนที่กําหนดในมาตรฐาน AHRI 550/590-2003 ดังนั้นถ้าต้องการกําหนด ประสิทธิภาพตามแบบที่มาตรฐานกําหนดไว้ก็ต้องเรียกค่านั้นว่า NPLV Page 23 of 134

มาตรฐานระบบปรับอากาศ 1 มาตรฐานเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน (Split type air Conditioning) สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (สมอ.) ได้กำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงาน ขั้นต่ำ สำหรับเครื่องปรับอากาศขนาดห้องไม่เกิน 8000 วัตต์ และ 12000 วัตต์ มี EER ไม่ต่ำกว่า 9.6 และกำหนดฉลาก บอกระดับประสิทธิภาพต่าง ๆ ดังตาราง 1.1 และ 1.2 ตาราง 1.1 ระดับประสิทธิภาพสำหรับเครื่องปรับอากาศขนาดน้อยกว่า 8000 วัตต์ (27,296 Btu/hr) ระดับประสิทธิภาพ อัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน (EER) เบอร์ 5 มากกว่าหรือเท่ากับ 11.00 เบอร์ 4 มากกว่าหรือเท่ากับ 10.60 แต่ไม่น้อยกว่า 10.99 เบอร์ 3 มากกว่าหรือเท่ากับ 9.60 แต่ไม่น้อยกว่า 10.59 ตาราง 1.2 ระดับประสิทธิภาพสำหรับเครื่องปรับอากาศขนาดมากกว่า 8000 วัตต์ (27,296 Btu/hr) ระดับประสิทธิภาพ อัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน (EER) เบอร์ 5 มากกว่าหรือเท่ากับ 11.60 เบอร์ 4 มากกว่าหรือเท่ากับ 11.00 แต่ไม่น้อยกว่า 11.59 เบอร์ 3 มากกว่าหรือเท่ากับ 10.60 แต่ไม่น้อยกว่า 11.00 Page 24 of 134

มาตรฐานเครื่องทำความเย็น ตามในพระราชบัญญัติการส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน พ.ศ. 2535 กำหนดมาตรฐานการปรับอากาศใน อาคาร ระบบปรับอากาศที่ติดตั้งในอาคารต้องมีค่าพลังไฟฟ้าต่อตันความเย็น ที่ภาระเต็มพิกัด (full load) หรือที่ ภาระใช้งานจริง (actual load) ไม่เกินจากข้อกำหนด โดยแบ่งเป็นเครื่องทำความเย็นระบายความร้อนด้วยน้ำ และเครื่องทำความเย็นระบายความร้อนด้วยอากาศ ดังตาราง 2.1 และ 2.2 ตารางที่ 2.1 เครื่องทำความเย็นระบายความร้อนด้วยน้ำ ชนิดส่วนทำความเย็น/เครื่องทำความเย็น อาคารใหม่ อาคารเก่า กิโลวัตต์ต่อตันความเย็น ก. ส่วนทำน้ำเย็นแบบหอยโข่ง (centrifugal chiller) ขนาดไม่เกิน 250 ตันความเย็น ขนาดเกิน 250 ตันความเย็น แต่ไม่ถึง 500 ตันความเย็น ขนาดเกิน 500 ตันความเย็น 0.75 0.70 0.67 0.90 0.84 0.80 ข. ส่วนทำน้ำเย็นแบบลูกสูบ (reciprocating chiller) ขนาดไม่เกิน 35 ตันความเย็น ขนาดเกิน 35 ตันความเย็น 0.98 0.91 1.18 1.10 ค. เครื่องทำความเย็นแบบเป็นชุด (package unit) 0.88 1.06 ง. ส่วนทำน้ำเย็นแบบสกรู (screw chiller) 0.70 0.84 ตารางที่ 2.2 เครื่องทำความเย็นชนิดระบายความร้อนด้วยอากาศ ชนิดส่วนทำความเย็น/เครื่องทำความเย็น อาคารใหม่ อาคารเก่า กิโลวัตต์ต่อตันความเย็น ก. ส่วนทำน้ำเย็นแบบหอยโข่ง (centrifugal chiller) ขนาดไม่เกิน 250 ตันความเย็น ขนาดเกิน 250 ตันความเย็น 1.40 1.20 1.61 1.38 ข. ส่วนทำน้ำเย็นแบบลูกสูบ (reciprocating chiller) ขนาดไม่เกิน 50 ตันความเย็น ขนาดเกิน 50 ตันความเย็น 1.30 1.25 1.50 1.44 ค. เครื่องทำความเย็นแบบเป็นชุด (package unit) 1.37 1.58 ง. เครื่องทำความเย็นแบบติดหน้าต่าง/แยกส่วน (window/split type) 1.40 1.61 Page 25 of 134

Indoor Air Quality Comfort and Health ความสบายเชิงความรอน (Thermal Comfortable) รางกายมนุษยจะมีการผลิตความรอนเนื่องจากการเผาผลาญอาหาร และมีการแลกเปลี่ยนความรอนกับสิ่งแวดลอมรอบ ๆ โดยการนําความรอนการ พาความรอน และการแผรังสีหากรางกายมีการสูญเสยความรี อนมากกวาที่ผลิต ขึ้นก็จะรูสึกเย็น ถาผลิตไดมากกวาก็จะรูสึกรอนขึ้น Thermal Comfortable จะ เกิดขนเมึ้ื่อมีการสมดุลทางความรอนระหวางมนุษยกับสิ่งแวดลอมเพื่อรักษา อุณหภมูิภายในรางกายที่ 98.6 OF (36.9 OC) ASHRAE Standard ไดทําการ วิจัยและไดกําหนดตัวแปลที่มีผลตอ thermal Comfort • ตัวแปลที่เกิดจากมนุษยซึ่งการผลิตความรอนในรางกายจะขึ้นกับ • Activity • Clothing • และตัวแปลที่เกิดจากสิ่งแวดลอม • Dry bulb temperature • Humidity • Air moving • Mean radiation temperature Page 26 of 134

Clo 1.2 1 0.5 0.15 ตัวแปลทเก ี่ิดจากมนุษย Activity และ Clothing Clothing กําหนดดวยคาของ การเปน ฉนวนของเสื้อผา (clothing insulation) โดยใช หนวยเปน clo ซึ่ง 1 clo = 0.88 oF-ft2-hr/Btu (0.155 oC-m2/W) โดยที่การไมสวมใสอะไรเลย คา clo = 0 Activity กําหนดดวยค าของ metabolic activity level โดยมีหนวยที่ใชคือ MET (Metabolic rate pre surface area) ซึ่งมีมาตรฐานที่การนั่งสบาย ๆ มีคา 1 MET = 18.4 Btu/hr-ft2 = 58.2 w/m2 Page 27 of 134

Mean radiation temperature Tmrt อุณหภมิูแผรังสีเฉลี่ย ของพื้นผิวในทุก ๆ ดาน ที่ลอมรอบรางกาย ซึ่งมีเครื่องมือที่ชวยหาคา Tmrt คือ globe thermometer ซึ่ง ประกอบดวย กระเปาะกลมกลวงสีดําดาน รัศมี 6 นิ้ว ภายในมี thermocouple อยตรงกลางู เพื่อวัดอุณหภูมิอุณหภมิทีู่วัดไดเรียกวา globe temperature (Tg) จากสมมุติฐาน ที่วาอณหภุมิทีู่วัดไดนี้เกิดจากการสมดุลทาง ความรอนระหวางการแผรังสีกับการพาความ รอนรอบ ๆ globe จึงทําใหหาคา mean radiation temperature ไดโดยใชสูตร 0.247 10 ( ) 4 4 9 0.5 Tmrt Tg V Tg Ta Tmrt Tg Ta V Mean radiation temperature (K) Globe radiation temperature (K) Air dry-bulb temperature (K) Air velocity (m/s) Operative Temperature คือคาเฉลี่ยของ Tmrt กับ Ta ตามปริมาณของคา heat transfer coefficient ซึ่งเสมือนกับ อุณหภูมิของอากาศรอบ ๆ รางกายที่ไดรวมผลของการแผรั งสี เอาไวดวย ASHRAE จึงมักใช operative temperature กับ chart ตาง ๆ ในดานของ Thermal comfort โดยที่ Operative temperature To radiative heat transfer coefficient ; kW/m2 K convective heat transfer coefficient ; kW/m2 K แตเพื่อความสะดวกในการคานวณจํ ึงอาจจะหาคา to โดยการเฉลี่ย To กับ Ta ดังนั้น r h c h Page 28 of 134

Effective temperature ET* จะเป นอุณหภูมิเสมือนของสิ่งแวดลอมท ทํ ี่าใหเกิด การ ถายเทความรอนระหวางผ ิวของรางกาย เทยบเทีาก ับ สิ่งแวดลอมท ี่มี operative temperature เทากบอัุณหภูมินั้น และม relative humidity 50 % ี เชน อากาศที่จุดใด ๆ ที่มี EF* เทากบั 25 oC (ซึ่งคา to อาจะเปน  27 oC) หมายถึง อากาศที่จุดนนจะทั้ําใหเกิดการถายเทความรอนกับผวของิ รางกายเทยบเทีาก ับอากาศทมีี่ to = 25 oC และ relative humidity 50 % โดย ASHRAE ไดใชคาของ ET* นี้ในการ กําหนดความสบายในการปรับอากาศในฤดรูอนและหนาวซงจะึ่ มีกรอบของคา ASHRAE comfort zone อยู Page 29 of 134

Page 30 of 134

2. Indoor Air Quality IAQ โดยปกติสภาพของอากาศภายใน อาคารมีเปาหมายอยูที่ความสบาย (Comfortable) เป นหลกั ซึ่งการ พิจารณา Comfortable แตไม  คํานึงถึงเรื่องของสุขภาพความ ปลอดภัยเปนสาเหตุของโรคราย ตาง ๆ ในอาคารสมัยใหมมีวั  สดุ เครื่องใชที่ทําใหเก ิดฝุน ขนหรือ มลพิษตางๆ เป นจํานวนมาก ทํา ใหคนในอาคารเปนโรคชนิดหนึ่งที่ เรียกวา Sick building Syndrome อาการ ไดแก คัดจมูก น้ํามูกไหล เคืองตา ไอ แนนหนาอก ออนลา ปวดศรษะี อาการปวยดังกลาวเป   น อาการที่ไมมีลั  กษณะเฉพาะโรค และมกจะหายเมัอออกจากอาคารื่ สาเหตุ ASHRAE ไดมีหลักเกณฑในการพ  ิจารณา IAQ ที่ยอมรับ ไดตองไมมีมลพิษในอากาศ ในปริมาณความเขมขนมากพอจะเป น อันตรายตอมนุษยการหายใจเปนไปอยางสะดวก  คนในอาคารอยาง นอย 80% ตองไมแสดงออกถึงความไมพอใจในสภาพอากาศนนั้ จากหลักเกณฑดังกลาวนี้จะเห็นวาการว ัดหรือเปรยบเทียบี IAQ แตละอากาศทําไดยากเนื่องจากความพอใจไมมีกฎเกณฑ ตายตวั และขึ้นกบปั จจัยหลายอยางอีกทั้งมลพษหลายติ อหลายชนดิ ยากแกการตรวจวัด แตอยางไรก็ ตามหลักเกณฑนี้  ก็ยังเป นแนวทางที่ ทําใหวิศวกรไดคํานึงถึง เรื่องของสุขภาพและความปลอดภัยควบคู ไปกบความสบายของคนภายในอาคาร ั ดังนั้นในการออกแบบหรือ ควบคุมสภาพอากาศวิศวกรควรจะพจารณาให ิ สภาวะภายในอาคารมี สภาพ IAQ ที่เหมาะสมดวย การควบคมุ IAQ สามารถทาได ํ ดังนี้ • Source Control • Contaminant Removal • Dilution Control Page 31 of 134

Air Filter อุปกรณที่มักนํามาใชในการกรองสิ่งสกปรกตางๆ ออก จากอากาศคือ air filter โดยมีอยูหลายชนดิ และมีวิธีการแบงได หลายแบบเชน แบงตามรปรูาง แบงตามอายุการใชงาน แบงวาใช พลังงานไฟฟาหรอไม ื  แบงตามประสิทธภาพการกรองิ เป นตน สําหรับในการเลอกใช ื ก อนอนตื่องพ ิจารณาถงลักษณะของสิ่ง ึ สกปรกตาง ๆคือ • ขนาดและรูปราง • น้ําหนกั • ความเขมขน • คุณสมบัติทางไฟฟา Page 32 of 134

Page 33 of 134

การใชอากาศจากภายนอกเขามาจะเพื่อการหายใจหรือเจือจาง อากาศที่หมนเวุียนภายในหอง เปนส ิ่งจําเปนต  องพ ิจารณาสําหรับ การปรับอากาศโดยเฉพาะอยางยิ่งในการทาความเยํ ็ น เนองจากถื่า นอยไปก  ็ มปี ญหา IAQ มากไปก็เปลองพลื ังงานในการทาความเยํ ็ น ASHRE ไดเสนอคามาตรฐานอากาศภายนอกที่เหมาะสม และ ปริมาณการระบายอากาศที่แนะนาให ํ ใชในการออกแบบ สวนในกรณี ตองการเจือจางสารใดเป นพิเศษก็สามารถประยุกตใชกฎทรงมวล กับ การไหลแบบ steady state ดังนี้ Indoor Parameters and Design Conditions โดยสรุปในการออกแบบเพื่อควบคุมสภาวะอากาศใน พ ื้นท ี่จะมองค ี ประกอบของพื้นท ี่ปรับอากาศที่สําค ั ญอยู 8 อยางท ี่ตองคานํ ึ งถ ึ ง ค ื อ 1. อุณหภูมิของอากาศ 2. ความชื้น 3. อณหภุ ูมิในการแผร ังสของพ ี ื้นผิวรอบ ๆ หอง 4. ความเร ็วของการกระแสอากาศที่ผานรางกาย 5. การระบายอากาศ 6. ความสะอาดของอากาศ 7. เสียงภายในพื้นท ี่ (เน ื่องจากอปกรณุต าง ๆ ของระบบ ปรับอากาศ) 8. ความแตกตางของความด ันอากาศระหวางภายในกั บ ภายนอกพ ื้นท ี่ Page 34 of 134

Page 35 of 134

เสียงภายในพื้นที่เนองจากสามารถว ื่ัดไดในรูปของ Loudness และ frequency จึงไดมีการนาคํามาท าเป ํ  น chart โดยแยกเป นระดบของั Noise Criteria (NC) NC –30 ถือวาอยู ในเกณฑเงียบ เกนิ NC – 50 ก็เริ่มพิจารณาเปนเสียงรบกวน สําหรับความแตกตางของความดันอากาศระหวางภายในกับ ภายนอกพนทื้ควรใช ี่อยูในชวง 0.02 – 0.05 in WG. แตอยางไรก็ ตามเนื่องจากในสภาพของพื้นทในแต ี่ละ แหงไมเหมือนกนั ดังนั้นในการออกแบบบางพื้นทก็ ี่ไม จําเป นตองมุงเนนทกองคุประกอบ และบางพื้นทก็มี ี่ องคประกอบทจํ ี่าเป นตองพิจารณาใหเป นพิเศษ ซึ่งมักจะขึ้นกนั ความสบาย สุขภาพของคนในอาคาร ความเหมาะสมในการใช งาน รวมถึงคาใชจ  ายในการปรับอากาศเป นหลกั Page 36 of 134

Page 37 of 134

Page 38 of 134

2006 Edition TABLE 3-4 OUTDOOR AIR REQUIREMENTS FOR VENTILATION1 Occupancies not Subject to Sections 302 and 303 Application Estimated Maximum2 Occupancy P/1000 ft2 or 100 m2 Outdoor Air Requirements cfm/person Dry Cleaners, Laundries3 Commercial laundry 10 25 Commercial dry cleaner 30 30 Storage, pick up 30 35 Coin-operated laundries 20 15 Coin-operated dry cleaner 20 15 Dwelling Units in Buildings Greater Than Four Stories or Attached to I-Occupancy Facilities Bedrooms & living areas24 15 Food and Beverage Service Dinning rooms 70 20 Cafeteria, fast food 100 20 Bars, cocktail lounges4 100 30 Kitchens(cooking)23 20 15 Garages, Repair, Service Stations Enclosed parking garage5 1.50 cfm/ft.sq. Auto repair rooms 1.50 cfm/ft.sq. Hotels, Motels, Resorts, Congregate Residences with More Than Four Stories6 Bedrooms 30 cfm/room Living Rooms 30 cfm/room Bath7 35 cfm/room Lobbies 30 15 Conference rooms 50 20 Assembly rooms 120 15 Gambling casinos4 120 30 Offices Office space9 7 20 Reception area 60 15 Telecommunication centers and data entry areas 60 20 Conference rooms 50 20 Public Spaces Corridors and utilities 0.05 cfm/ft.sq. Public restroom10 50 cfm/wc or urinal Lockers and dressing rooms 0.50 cfm/ft.sq. Smoking lounge11 70 60 Elevators12 1.0 cfm/ft.sq. Retail Stores, Sales Floors, and Show Room Floors Basement and street 30 0.30 cfm/ft.sq. Upper floors 20 0.20 cfm/ft.sq. Storage rooms 15 0.15 cfm/ft.sq. Dressing rooms 0.20 cfm/ft.sq. Malls and arcades 20 0.20 cfm/ft.sq. Shipping and receiving 10 0.15 cfm/ft.sq. Smoking lounge11 70 60 Warehouses 5 0.05 cfm/ft.sq. 14 Effective 7/01/07 Page 39 of 134

Washington State Ventilation And Indoor Air Quality Code TABLE 3-4 OUTDOOR AIR REQUIREMENTS FOR VENTILATION1 (Continued) Application Estimated Maximum2 Occupancy P/1000 ft2 or 100 m2 Outdoor Air Requirements cfm/person Specialty Shops Barber 25 15 Beauty 25 25 Reducing salons 20 15 Florists13 8 15 Clothiers, furniture 0.30 cfm/ft.sq. Hardware, drugs, fabric 8 15 Supermarkets 8 15 Pet shops 1.00 cfm/ft.sq. Sports and Amusement14 Spectator areas 150 15 Game rooms 70 25 Ice arenas (playing areas) 0.50 cfm/ft.sq Swimming Pools (pool and deck area)15 0.50 cfm/ft.sq. Playing floor (gymnasium) 30 20 Ballrooms and discos 100 25 Bowling alleys (seating areas) 70 25 Theaters16 Ticket booths 60 20 Lobbies 150 20 Auditorium 150 20 Stages, studios 70 15 Transportation17 Waiting rooms 100 15 Platforms 100 15 Vehicles 150 15 Workrooms Meat processing18 10 15 Photo studios 10 15 Darkrooms 10 0.50 cfm/ft.sq. Pharmacy 20 15 Bank vaults 5 15 Duplicating, printing19 0.50 cfm/ft.sq. INSTITUTIONAL FACILITIES Education Classroom 50 15 Laboratories20 30 20 Training shop 30 20 Music rooms 50 15 Libraries 20 15 Locker rooms 0.50 cfm/ft.sq. Corridors 0.10 cfm/ft.sq. Auditoriums 150 15 Smoking lounges11 70 60 Effective 7/01/07 15 Page 40 of 134

2006 Edition TABLE 3-4 OUTDOOR AIR REQUIREMENTS FOR VENTILATION1 (Continued) Application Estimated Maximum2 Occupancy P/1000 ft2 or 100 m2 Outdoor Air Requirements cfm/person Hospitals, Nursing and Convalescent Homes Patient rooms21 10 25 Medical procedure 20 15 Operating rooms 20 30 Recovery and ICU 20 15 Autopsy rooms22 0.50 cfm/ft.sq. Physical Therapy 20 15 Correctional Facilities Cells 20 20 Dining halls 100 15 Guard station 40 15 1. Derived from ASHRAE Standard 62-1989. 2. Net occupiable space. 3. Dry-cleaning process may require more air. 4. Supplementary smoke-removal equipment may be required. 5. Distribution among people must consider worker location and concentration of running engine; stands where engines are run must incorporate systems for positive engine exhaust withdrawal. Contaminant sensors may be used to control ventilation. 6. Independent of room size. 7. Installed capacity for intermittent use. 8. See also food and beverage service, merchandising, barber and beauty shops, garages. 9. Some office equipment may require local exhaust. 10. Mechanical exhaust with no recirculation is recommended. 11. Normally supplied by transfer air, local mechanical exhaust; with no recirculation recommended. 12. Normally supplied by transfer air. 13. Ventilation to optimize plant growth may dictate requirements. 14. When internal combustion engines are operated for maintenance of playing surfaces, increased ventilation rates may be required. 15. Higher values may be required for humidity control. 16. Special ventilation will be needed to eliminate special stage effects. 17. Ventilation within vehicles may require special considerations. 18. Spaces maintained at low temperatures (-10F to +50F) are not covered by these requirements unless the occupancy is continuous. Ventilation from adjoining spaces is permissible. When the occupancy is intermittent, infiltration will normally exceed the ventilation requirements. 19. Installed equipment must incorporate positive exhaust and control of undesirable contaminants. 20. Special contamination control systems may be required for processes or functions including laboratory animal occupancy. 21. Special requirements or codes and pressure relationships may determine minimum ventilation rates and filter efficiency. Procedures generating contaminants may require higher rates. 22. Air shall not be recirculated into other spaces. 23. Makeup air for hood exhaust may require more ventilating air. 24. Occupant loading shall be based on the number of bedrooms as follows: First bedroom, two persons; each additional bedroom, one person. Where higher occupant loadings are known, they shall be used. 16 Effective 7/01/07 Page 41 of 134

Dalton's law Psychometrics Air or moist air = dry air + water vapor Absolute or specific humidity (humidity ratio): ‘มวลไอน้ําตอมวลอากาศแห งในอากาศ’ SPECIFIC HUMIDITY OF AIR : ความช ื้นจําเพาะ w The standard atmosphere : At sea level,standard temperature is 15°C; standard barometric pressure is P = 101.325 kPa. kg water vapor kg dry air P P v v / 101.325 0.622 P v Partial pressure of vapor (vapor pressure) P a Partial pressure of dry air P Total pressure moist air Page 42 of 134

DEW-POINT TEMPERATURE: อุณหภ ูมิจุดน้ําคาง อุณหภูมิที่ไอน ้ํา ในอากาศเริ่มกลั่นตัว เป นน ้ ํา (โดยที่ความดันคงเดิม) ที่Pvคาหน ึ่งจะม ี tsat @ Pv หน ึ่งคา= tdp t w t P dp dp v ในกรณีP คงท ี่ (Paและ Pv คงท ี่) 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Temperatuer (oC) Humidity Ratio (kg/kgda Saturation line (dew point) ) at standard atmosphere Dew point temperature 20 o C อากาศที่มี w = 0.0148 kg/kgdaจะมีt dp=20o C Saturation line : เส  นอ ิ่มตวั ไอน้ําในอากาศเริ่มกลั่นตัวเปนน้ํา Page 43 of 134

RELATIVE HUMIDITY OF AIR : ความชนส ื้ัมพทธั  Relative humidity (%RH):อัตราสวนของ มวลไอน้ําในอากาศ (mv ) ตอ มวลของไอน้ําทมากสีุ่ด ที่จะมีได ในอากาศ ที่อุณหภูมิเดียวกนั (ms ) Saturated air: The air saturated with moisture. “อากาศอิ่มตัว” sat T v sat T v v v s v P P P V R T PV R T m m @ / @ / 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Temperatuer (oC) Humidity Ratio (kg/kgda) 100 % RH saturated air saturated line Constant Relative humidity line At Pv At Psat@T 50 % RH dry air 0 % RH ENTHALPY OF AIR (MOIST AIR ) : เอนธาลป ของอากาศ (ชื้น) • ASHRAE หรือ Carier ใช มาตรฐานจากเอนธาลพีของอากาศเปน  0 kJ/kg ที่อุณหภูมิ 0o C (32o F) ไอน้ํา จะมีคาเอนธาลพีh g ประมาณ 2501 kJ/kg (1075 Btu/lb) ที่ 0o C (32o F) •คาความรอนจําเพาะของอากาศแห ง (cpa) มีคาประมาณ 1.006 KJ/kg (0.24 Btu/lb.F) ของไอน้ํา (cpv) มีคา ความร  อนจําเพาะประมาณ 1.86 kJ/kg.K (0.444 Btu/lb.F) ขอควรสังเกต เอนธาลพีของอากาศชื้นนิยมคํานวณอยูในรูปตอ 1 หนวย มวลของอากาศแหง a whv h h h c t a pa dryair ; kJ / kg h h c t v g pv 0.24 (1061 0.444 ) 0.24 1075 0.444( 32) (2501 1.86 ) t w t h t w t h t w t dryair ;Btu / lb Asst. Prof. Dr. Ninnart Rachapradit IE 209 Page 44 of 134

Thermodynamic Wet-bulb Temperature : อุณหภ ู มิกระเปาะเป ยกทางเธอร ไดนามิ กส  Dry bulb Temperature : Tdb Wet bulb Temperature : Twb Asst. Prof. Dr. Ninnart Rachapradit IE 209 Page 45 of 134

THE PSYCHROMETRIC CHART Asst. Prof. Dr. Ninnart Rachapradit IE 209 Page 46 of 134

AIR-CONDITIONING PROCESSES Various air-conditioning processes. Asst. Prof. Dr. Ninnart Rachapradit IE 209 Page 47 of 134

Page 48 of 134

Asst. Prof. Dr. Ninnart Rachapradit IE 209 Page 49 of 134

17 ในทางปฏิบัติอากาศมักจะระบุอัตราไหลเปนปริมาตรตอหนวยเวลา m3/s (cfm) อากาศมาตรฐาน คือ อากาศที่มีความหนาแนน 1.2 kgda/m3 (0.0075 Ibda/ft3) หรือมีปริมาตรจําเพาะ 0.833 m3/kgda(13.33 ft3/Ibda) ซึ่งก ็ ตรงกับ อากาศอิ่มตวทั ี่อุณหภมิู 16 oC (60 oF) หรืออากาศแหงที่ 21 oC(70 oF) การประมาณการกับ psychometrics chart การเปลี่ยนแปลง enthalpy ประมาณคา wm= 0.01 และ tm = 24oC จะได Asst. Prof. Dr. Ninnart Rachapradit IE 209 Page 50 of 134