การทำความเย็นและการปรับอากาศ

193 สำรประกอบที่ละลำยน ้ำได้อื่นๆ ที่เรียกว่ำสำรป้องกันกำรแข็งตัวยังใช้ส ำหรับลดจุดเยือกแข็ง ของน ้ำส ำหรับกำรใช้เครื่องท ำควำมเย็นบำงอย่ำง เอทิลีนและโพรพิลีนไกลคอลมีคุณสมบัติที่ดี หลำยประกำร เนื่องจำกไม่กัดกร่อนและไม่น ำไฟฟ้ำแม้ในที่ที่มีน ้ำ ดังนั้น เกลือเหล่ำนี้ถูกใช้อย่ำง กว้ำงขวำงในกำรป้องกันกำรแข็งตัว ตำรำงที่6.16 แสดงกำรใช้งำนทั่วไปของเกลือ brines ต่ำงๆ ตารางที่6.16 กำรใช้งำนทั่วไปของเกลือ (Brines) ต่ำงๆ [1] 6.15 ท่อสารท าความเย็น ท่อของระบบท ำควำมเย็นมีขนำดที่เหมำะสมเพื่อให้ควำมต้ำนทำนต่อกำรไหลต ่ำ มีผล โดยตรงกับอัตรำส่วนกำรอัด สอดคล้องกับกำรประหยัดต้นทุนของท่อและควำมเร็วในกำรไหลขั้น ต ่ำ และให้แน่ใจว่ำน ้ำมันจะกลับมำกับ halocarbons กำรสูญเสียแรงดันเนื่องจำกแรงเสียดทำน ของท่อสำมำรถค ำนวณได้จำกสูตรพื้นฐำนที่ก ำหนดโดย Reynolds และอื่นๆ 6.15.1 วัสดุท่อ ท่อสำรท ำควำมเย็นโดยทั่วไปวัสดุที่ใช้ส ำหรับกับท่อท ำควำมเย็นขึ้นอยู่กับ ขนำดและลักษณะของกำรติดตั้ง ชนิดของสำรท ำควำมเย็นที่ใช้ต้นทุนวัสดุและค่ำแรงงำน ข้อก ำหนดเฉพำะขั้นต ่ำส ำหรับท่อสำรท ำควำมเย็นเกี่ยวกับประเภทและน ้ำหนักของ วัสดุท่อวิธีกำรต่อ ฯลฯ ก ำหนดไว้ในรหัสควำมปลอดภัยมำตรฐำนอเมริกันส ำหรับเครื่องท ำควำม เย็นเชิงกล (มำตรฐำน ASA B9.1) เนื่องจำกข้อก ำหนดในมำตรฐำนนี้แสดงถึงกำรปฏิบัติที่ดีใน กำรติดตั้ง และควำมปลอดภัย จึงควรปฏิบัติตำมอย่ำงละเอียด วัสดุที่ใช้ส ำหรับท่อสำรท ำควำมเย็นมำกที่สุด ได้แก่ เหล็กด ำ, wrought iron (เหล็ก คำร์บอนต ่ำ) ทองแดงและทองเหลือง ทั้งหมดนี้เหมำะส ำหรับใช้กับสำรท ำควำมเย็นทั่วไป ทั้งหมด ยกเว้นว่ำทองแดงและทองเหลืองไม่สำมำรถใช้กับแอมโมเนียได้เนื่องจำกในที่ที่มี ควำมชื้นแอมโมเนียกัดกร่อนโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ท่อทองแดงมีข้อดีคือน ้ำหนักเบำกว่ำ ทนต่อกำรกัดกร่อนและติดตั้งได้ง่ำยกว่ำเหล็ก ใช้กับสำรท ำควำมเย็นทั้งหมดได้ยกเว้นแอมโมเนีย ขนำดเส้นผ่ำนศูนย์กลำงภำยนอก (Outside การใช้งาน เกลือ (Brine) ที่ใช้ โรงเบียร์ โรงงำนเคมี โรงนม กระบวนกำรอำหำร ไอศกรีม โรงงำนน ้ำแข็ง บรรจุเนื้อสัตว์ ลำนสเก็ต พื้นที่อุณหภูมิต ่ำพิเศษ Propylene glycol Sodium chloride, Calcium chloride, Ethylene glycol Sodium chloride, Calcium chloride, Propylene glycol Sodium chloride, Calcium chloride, Propylene glycol Calcium chloride, Propylene glycol Sodium chloride Sodium chloride, Calcium chloride Calcium chloride, Ethylene glycol Calcium chloride, Ethylene glycol

194 Diameter, OD.) ของท่ออำจเป็ นทองแดงหรือเหล็กที่ใช้กับสำรท ำควำมเย็นทั้งหมดยกเว้น แอมโมเนียจะสูงถึง4 1 /8 นิ้ว และหำกท่อทั้งหมดมีขนำดที่สูงกว่ำขนำดนี้ควรใช้เหล็ก อย่ำงไรก็ตำม ในทำงปฏิบัติทั่วไปคือกำรใช้ท่อเหล็กทั้งหมดในกำรติดตั้งที่มีขนำดควำมโตภำยในของท่อเกิน 2 นิ้ว ท่อร็อท ไออ้อน (Wrought iron) แม้ว่ำจะมีรำคำแพงกว่ำเหล็กด ำ บำงครั้งจะถูกน ำมำใช้แทน เนื่องจำกควำมต้ำนทำนต่อกำรกัดกร่อนสูงกว่ำ ท่อเหล็กควรเป็ นทั้งแบบไม่มีรอยต่อหรือแบบ butt-welded (เชื่อมด้วยอำศัย แรงดัน) ยกเว้นว่ำท่อเชื่อมอำจใช้ในขนำดไม่เกิน 2 นิ้ว หำกใช้ท่อเหล็กขนำด 1 นิ้ว หรือเล็กกว่ำ ควรเป็น schedule-80 (Schedule เป็นค่ำตัวเลขที่ใช้ส ำหรับบอกควำมหนำของผนังท่อ) หำกสูง กว่ำขนำดนี้อำจใช้ท่อ schedule-40 (น ้ำหนักมำตรฐำน) ท่อทองแดงมีให้เลือกทั้งแบบแข็งหรือแบบอ่อน ท่อแข็งมีควำมยำวตรง 20 ฟุต ในขณะที่ท่อทองแดงอ่อนดังรูปที่ 6.8 ท่อทองแดงอ่อนมักจะเก็บในรูปขดยำว 25 และ 50 ฟุต มี หลำยขนำด เช่น ขนำด 1/4 นิ้ว OD. 1/2 นิ้ว OD. เป็นต้น เฉพำะประเภท K (ท่อทองแดงชนิด หนำ นิยมใช้ในอุตสำหกรรมที่ทนแรงดันสูง ระบบก๊ำซอุตสำหกรรม ระบบสำรท ำควำมเย็น) และ L (ท่อทองแดงชนิดหนำปำนกลำง ใช้ในระบบท ำควำมเย็น งำนก๊ำซทำงกำรแพทย์ ระบบปรับ อำกำศ) เท่ำนั้นที่เหมำะส ำหรับท่อสำรท ำควำมเย็น ตำมมำตรฐำน ASTM B88 รูปที่ 6.8 ท่อทองแดงอ่อน (ภำพจำกผู้เขียน) ท่อทองแดงแบบอ่อนอำจใช้ส ำหรับท่อสำรท ำควำมเย็นที่มีขนำดถึง 7/8 นิ้ว OD. และแนะน ำให้ใช้ในที่ที่จ ำเป็นต้องดัด ที่ต้องซ่อนท่อและ/หรือที่ใช้กำรเชื่อมต่อด้วยเปลวไฟ หรือ เชื่อมแก็ส ควรใช้ท่อแบบแข็งส ำหรับขนำดที่สูงกว่ำ 7/8 นิ้ว OD. และส ำหรับขนำดที่เล็กลงเมื่อ ต้องกำรควำมแข็งแรงสูง 6.15.2 ข้อต่อท่อ ขึ้นอยู่กับประเภทและขนำดของท่อ ข้อต่อส ำหรับท่อสำรท ำควำมเย็นอำจ ถูกขันด้วยหน้ำแปลน เชื่อมประสำนหรือบัดกรีเมื่อแรงดันสำรท ำควำมเย็นต ่ำกว่ำ 250 psi อำจ ใช้ข้อต่อแบบขันเกลียวกับท่อขนำดไม่เกิน 3 นิ้ว ส ำหรับควำมดันที่สูงขึ้นข้อต่อแบบขันเกลียวจะ ถูกจ ำกัดไว้ที่ขนำดท่อไม่เกิน 3 นิ้ว OD. ส ำหรับแรงดันที่สูงขึ้น ข้อต่อแบบขันเกลียวจะถูกจ ำกัด ไว้ที่ขนำดท่อไม่เกิน 1 1 /4 นิ้ว หำกขนำดของท่อสูงกว่ำนี้ควรใช้ข้อต่อแบบหน้ำแปลนที่มีบ่ำและ

195 ร่อง หน้ำแปลนแบบขันเกลียวถูกจ ำกัดไว้ที่ขนำดท่อที่ระบุไว้ข้ำงต้น ส ำหรับท่อที่มีขนำดใหญ่ กว่ำนี้จ ำเป็นต้องใช้หน้ำแปลนแบบมีคอเชื่อม กำรเชื่อมจะเป็นวิธีกำรที่ใช้กันมำกที่สุดในกำรต่อท่อท่อเหล็กและเหล็กกล้ำ และท่อ 2 นิ้ว มักจะเชื่อมต่อชน (Butt welded joint) ในขณะที่ท่อ 1 ½ นิ้ว หรือเล็กกว่ำนี้เล็กโดยทั่วไปจะ เป็ นต่อสวมเชื่อม (Socket welded joint) อุปกรณ์บีบอัดแบบบำน หรือ ข้อต่อแฟร์(Flared compression fittings) ดังรูปที่ 6.9 อำจใช้ส ำหรับต่อท่อทองแดงแบบอ่อนได้ถึงขนำด 3/4 นิ้ว OD. ส ำหรับท่อขนำดเดียวกันนี้ที่เป็นท่อทองแดงแบบแข็ง ข้อต่อควรเป็นแบบมีคอเชื่อม บัดกรีแข็ง (Brazing) เป็นด้วยโลหะประสำนผสมเงิน (รูปที่ 6.10) ที่มีอุณหภูมิหลอมละลำยสูง กว่ำ 1,000ºF ส่วนกำรเชื่อมบัดกรีอ่อน (ดีบุก 95% และพลวง 5%) มีจุดหลอมเหลวต ่ำกว่ำ 500ºF อำจใช้ส ำหรับท่อที่เล็กกว่ำ 1/2 นิ้ว OD. ควรใช้ฟลักซ์(Flux) ซึ่งสำรประกอบทำงเคมีที่ใช้ ป้องกันกำรเกิดปฏิกิริยำออกซิเดชั่น ช่วยเชื่อมบัดกรีแบบไม่กัดกร่อน ดังรูปที่ 6.11 ใช้ได้ เหมำะสมกับกำรกำรเชื่อมบัดกรีทั้งสองประเภท รูปที่ 6.9 ข้อต่อเกลียว (Fare Fitting) (ภำพจำกผู้เขียน) รูปที่ 6.10 โลหะประสำนผสมเงิน (ภำพจำกผู้เขียน) 6.15.3 ต ำแหน่งติดตั้ง โดยทั่วไปกำรติดตั้งท่อและอุปกรณ์ควรวำงท่อสำรท ำควำมเย็นเพื่อ ไม่ให้เกิดอันตรำย ไม่ขัดขวำงกำรท ำงำนปกติและบ ำรุงรักษำง่ำย หรือจ ำกัดกำรใช้พื้นที่โดยรอบ และขนำดท่อตำมข้อก ำหนดของกำรไหลของสำรท ำควำมเย็น ท่อจะต้องอยู่เหนือพื้นอย่ำงน้อย 7 ½ ฟุต เว้นแต่จะติดตั้งกับผนังหรือเพดำน หลักเกณฑ์กำรวำงท่อคือห้ำมเดินท่อท่อสำร

196 ท ำควำมเย็นในโถงทำงเดินสำธำรณะ ทำงเดินล็อบบี้บันได เพลำลิฟต์ฯลฯ ยกเว้นว่ำอำจวำง ข้ำมโถงทำงเดินโดยไม่มีข้อต่อ และท่อโลหะที่ไม่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบขนำดไม่เกิน 1 นิ้ว ต้องหุ้มด้วยท่อโลหะแข็ง รูปที่ 6.11 ฟลักซ์(ภำพจำกผู้เขียน) เพื่อกำรตรวจสอบและบ ำรุงรักษำ กำรจัดเรียงท่อควรติดตั้งและเข้ำถึงได้ง่ำย ในทุก กรณีท่อควรมีลักษณะจัดเรียงเรียบร้อย ท่อทั้งหมดควรวิ่งแบบดิ่งและตรง และขนำนกับผนัง ยกเว้นท่อด้ำนดูดที่วำงแนวนอน ท่อด้ำนอัด และท่อเครื่องควบแน่นไปยังรีซิฟเวอร์ควรจะเอียง ในทิศทำงกำรไหล ท่อทั้งหมดควรมีอุปกรณ์จับยึดยึดกับผนังหรือแขวนกับเพดำนที่เหมำะสม ส่วน รองรับควรอยู่ใกล้กันมำกพอเพื่อป้องกันไม่ให้ท่อหย่อนคล้อยระหว่ำงส่วนรองรับ ตำมกฎทั่วไป กำรจับยึดท่อไม่ควรห่ำงกันมำกกว่ำ 8 ถึง 10 ฟุต เมื่อท่อเปลี่ยนทิศทำง ควรวำงตัวรับให้ห่ำง จำกกำรเปลี่ยนทิศทำงแต่ละครั้งไม่เกิน 2 ฟุต โดยเฉพำะอย่ำงยิ่งที่ด้ำนของกำรเดินท่อที่ยำว ที่สุด กำรติดตั้งวำล์วกับท่อแนวนอนโดยให้ก้ำนวำล์วอยู่ในต ำแหน่งแนวนอนทุกครั้งที่ท ำได้ วำล์วทั้งหมดในท่อทองแดงมีขนำดเล็กกว่ำ 1 นิ้ว OD. ควรได้รับกำรจับยึดตัววำล์วด้วย เมื่อท่อต้องผ่ำนพื้น ผนัง หรือเพดำน ตัวจับยึดท่อ หรือ sleevesและแขนที่ท ำจำก ท่อหรือเหล็กชุบสังกะสีควรวำงไว้ในช่องเปิด ปลอกท่อควรมีขนำดกว้ำงขึ้นด้ำนละ 1 นิ้ว จำกตัว จับ และครอบตลอดรอบท่อที่ติดตั้งในพื้น ข้อก ำหนดส ำหรับกำรขยำยตัวจำกควำมร้อนและกำรหดตัวของท่อซึ่งโดยปกติจะ ค่ำประมำณ 3/4 นิ้ว ต่อร้อยฟุตของควำมยำวท่อ นี่ไม่ใช่ปัญหำร้ำยแรง เนื่องจำกท่อสำรท ำควำม เย็นเป็นสำมมิติดังนั้นจึงมีควำมยืดหยุ่นเพียงพอที่จะดูดซับกำรกำรเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตำม ควำมยำวนี้แต่อย่ำงไรก็ตำม ควรใช้ควำมระมัดระวัง อย่ำยึดแน่นปลำยทั้งสองข้ำงของท่อที่มี ควำมยำวตรงตลอด 6.15.4 กำรสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน ส่วนใหญ่กำรสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนในท่อสำร ท ำควำมเย็นไม่ได้เกิดขึ้นในท่อเองแต่อยู่ในอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับท่อ แต่อย่ำงไรก็ตำม ไม่ต้อง ค ำนึงถึงแหล่งที่มำกำรสั่นสะเทือนและเสียงที่เกี่ยวข้อง มันจะลดลงอย่ำงมำกหำกออกแบบท่อที่

197 เหมำะสม บ่อยครั้งที่กำรสั่นสะเทือนจำกอุปกรณ์ที่ค่อนข้ำงเล็กน้อยจะส่งไปยังท่อที่เชื่อมต่อจะ ถูกขยำยผลขึ้นโดยท่อที่ออกแบบมำอย่ำงไม่เหมำะสมก่อให้เกิดควำมเสียหำยร้ำยแรงต่อท่อและ/ หรืออุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ ส่วนใหญ่กำรสั่นสะเทือนในท่อสำรท ำควำมเย็นเกิดจำกกำรเชื่อมต่อแบบยึดแน่น ของท่อกับเครื่องอัดไอแบบลูกสูบ โดยกำรเกิดจำก pulse ของก๊ำซที่เกิดจำกกำรเปิดและปิด วำล์วในเครื่องอัดไอแบบลูกสูบและจำกควำมปั่นป่วนในก๊ำซท ำควำมเย็นเนื่องจำกควำมเร็วสูง แต่เมื่อใช้เครื่องอัดไอแบบแรงเหวี่ยงและโรตำรี่ กำรสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนในท่อสำร ท ำควำมเย็นมักไม่ใช่ปัญหำร้ำยแรง ปัญหำเกิดจำกกำรปั่นป่วนในก๊ำซสำรท ำควำมเย็นเท่ำนั้น สำเหตุอยู่ที่กำรเคลื่อนที่แบบหมุนของเครื่องอัดไอแบบแรงเหวี่ยงและแบบโรตำรี่และกำรไหลที่ รำบเรียบของก๊ำซสำรท ำควำมเย็นเข้ำและออกจำกเครื่องอัดไอนี้เมื่อเทียบกับกำรไหลเป็นจังหวะ ในกรณีเครื่องอัดไอแบบลูกสูบ เนื่องจำกกำรสั่นสะเทือนเกิดขึ้นเล็กน้อยที่เกิดจำกกำรออกแบบ อุปกรณ์บำงประเภทเช่นเครื่องอัดไอแบบลูกสูบจึงไม่สำมำรถก ำจัดกำรสั่นสะเทือนได้อย่ำง สมบูรณ์อย่ำงไรก็ตำม หำกท่อที่ยึดติดกับอุปกรณ์ดังกล่ำวได้รับกำรออกแบบให้มีควำมยืดหยุ่น เพียงพอ กำรสั่นสะเทือนจะถูกดูดซับและลดลงแทนที่จะส่งและเพิ่มกำรสั่นให้มำกขึ้น ในระบบ ขนำดเล็กที่ใช้ท่อทองแดงแบบอ่อน ควำมยืดหยุ่นที่ต้องกำรได้จำกกำรสร้ำงท่อให้เป็นขดไว้ที่ท่อ ดูดบริเวณใกล้กับเครื่องอัดไอเพื่อช่วยลดกำรสั่นสะเทือนในท่อดูด และป้องกันกำรสั่นสะเทือนนี้ ผ่ำนท่อไปยังส่วนอื่นๆ ของระบบ ต ำแหน่งที่เครื่องอัดไอต่อกับท่อด้วยท่อแข็งหรือยึดแน่น อุปกรณ์ดูดซับกำรสั่นสะเทือน (รูปที่ 6.12) ถูกติดตั้งในท่อดูดและท่ออัดใกล้กับเครื่องอัดไอมักจะ มีประสิทธิภำพในกำรดูดซับแรงสั่นสะเทือนของเครื่องอัดไอ กำรติดตั้งควรวำงตัวดูดซับกำร สั่นสะเทือนในแนวตั้งเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด รูปที่ 6.12 ตัวดูดซับกำรสั่นสะเทือนท่อทองแดงยืดหยุ่น (ดัดแปลงจำก [3])

198 ในระบบใหญ่ต้องมีควำมยืดหยุ่นที่เพียงพอทั้งท่อด้ำนดูดและด้ำนอัด ประมำณ 30 เท่ำของเส้นผ่ำศูนย์กลำงท่อในทุกทิศทำงก่อนที่จะยึดท่อ ในทุกกรณีควรใช้ตัวยึดแบบแขวน หรือ isolation type hangers และแท่นรองรับแบบแยก หำกท่อถูกรองรับหรือยึดกับกำร โครงสร้ำงของอำคำรซึ่งอำจท ำหน้ำที่เป็นแผ่นสะท้อนเสียงและส่งกำรสั่นสะเทือนและเสียง รบกวนในท่อ เมื่อกำรสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนเกิดจำกควำมปั่นป่ วนของก๊ำซที่เกิดจำก ควำมเร็วสูง วิธีกำรแก้ไขคือกำรลดควำมเร็วของก๊ำซโดยกำรเพิ่มขนำดของท่อ 6.15.5 ข้อควรพิจำรณำในกำรออกแบบทั่วไป เนื่องจำกปัญหำกำรด ำเนินงำนจ ำนวนมำกที่ พบในกำรใช้งำนเครื่องท ำควำมเย็นสำมำรถตรวจสอบได้โดยตรงกับกำรออกแบบที่ไม่เหมำะสม และ/หรือกำรติดตั้งท่อและอุปกรณ์เสริมของสำรท ำควำมเย็น ควำมส ำคัญของขั้นตอนกำร ออกแบบและติดตั้งที่เหมำะสมไม่สำมำรถควบคุมได้ทั้งหมด โดยทั่วไปท่อสำรท ำควำมเย็นควร ได้รับกำรออกแบบและติดตั้งเพื่อ: 1. ต้องมั่นใจว่ำสำรท ำควำมเย็นในระบบท่อต้องเพียงพอส ำหรับเครื่องระเหย 2. ต้องมั่นใจว่ำน ้ำมันกลับไปยังห้องข้อเหวี่ยงของเครื่องอัดไอเพียงพอและต่อเนื่อง 3. หลีกเลี่ยงกำรสูญเสียแรงดันสำรท ำควำมเย็นมำกเกินไปซึ่งจะลดควำมจุและ ประสิทธิภำพของระบบโดยไม่จ ำเป็น 4. ป้องกันไม่ให้สำรท ำควำมเย็นเหลวเข้ำสู่เครื่องอัดไอในระหว่ำงท ำงำน หรือปิด หรือระหว่ำงกำรสตำร์ทเครื่องอัดไอ 5. หลีกเลี่ยงกำรดักจับน ้ำมันในเครื่องระเหยหรือท่อด้ำนดูดซึ่งอำจกลับไปที่เครื่อง อัดไอในรูปแบบของ "slug" ขนำดใหญ่ที่ก่อให้เกิดควำมเสียหำยขึ้นกับเครื่องอัดไอ 6.15.6 ขนำดของท่อดูด เนื่องจำกต ำแหน่งสัมพัทธ์ในระบบ ขนำดของท่อดูดมักจะมี ควำมส ำคัญมำกกว่ำท่อสำรท ำควำมเย็นอื่นๆ กำรลดขนำดของท่อดูดจะท ำให้แรงดันสำรท ำ ควำมเย็นลดลงมำกเกินไปในท่อด้ำนดูดและส่งผลให้สูญเสียควำมจุและประสิทธิภำพของระบบ ไปมำก ในทำงกลับกัน หำกขนำดท่อดูดใหญ่เกินไปจะส่งผลให้ควำมเร็วของสำรท ำควำมเย็นต ่ำ เกินไปที่จะท ำให้น ้ำมันกลับมำจำกเครื่องระเหยไปยังห้องข้อเหวี่ยงเครื่องอัดไอได้อย่ำงเพียงพอ ดังนั้น ขนำดที่เหมำะสมส ำหรับท่อดูดจึงเป็นขนำดที่จะให้แรงดันสำรท ำควำมเย็นขั้นต ่ำที่ใช้งำน ได้จริงสอดคล้องกับกำรรักษำควำมเร็วไอที่เพียงพอเพื่อน ำส่งคืนน ้ำมัน ระบบส่วนใหญ่ที่ใช้สำรท ำควำมเย็นแบบผสมน ้ำมัน กำรออกแบบมำเพื่อให้น ้ำมัน กลับจำกเครื่องระเหยไปยังเครื่องอัดไอผ่ำนท่อดูด ไม่ว่ำจะโดยกำรไหลของแรงโน้มถ่วงหรือโดย กำรเหนี่ยวน ำ เมื่อเครื่องระเหยอยู่เหนือเครื่องอัดไอและสำมำรถติดตั้งท่อดูดได้โดยไม่ต้องท ำท่อ ไรเซอร์(Risers) หรือท่อดัก (Traps) ดังรูปที่ 6.13 น ้ำมันจะไหลโดยแรงโน้มถ่วงจำกเครื่อง ระเหยไปยังเครื่องอัดไอ ดังรูปที่ 6.14 โดยต้องวำงท่อแนวนอนทั้งหมดให้เอียงลงไปในทิศทำง ของเครื่องอัดไอ ในกรณีเช่นนี้ควำมเร็วไอขั้นต ่ำในท่อดูดมีควำมส ำคัญน้อยและสำมำรถปรับ ขนำดท่อดูดเพื่อให้แรงดันตกคร่อมน้อยที่สุดโดยไม่ค ำนึงถึงควำมเร็วของไอ

199 ในทำงกลับกัน เมื่อต ำแหน่งของเครื่องระเหยและ/หรือเงื่อนไขอื่นๆ ที่จ ำเป็นต้องใช้ ท่อดักในท่อดูด ตัวท่อดักต้องมีขนำดเล็กพอเพื่อให้ควำมเร็วไอที่เกิดขึ้นในตัวท่อดักภำยใต้ สภำวะภำระขั้นต ่ำจะสูงพอที่จะน ำพำน ้ำมันผ่ำนขึ้นไรเซอร์และกลับไปที่เครื่องอัดไอ รูปที่ 6.13 ท่อดัก (ภำพจำกผู้เขียน) รูปที่ 6.14 ท่อดักที่เครื่องระเหย (ภำพจำกผู้เขียน) ท่อของเหลว หน้ำที่ของท่อของเหลวคือกำรส่งสำรท ำควำมเย็นเหลวที่ระบำยควำม ร้อนเป็นของเหลวเย็นยิ่ง (Sub- cooled liquid) จำกถังรับ (Receiver tank) ไปยังตัวควบคุมกำร ไหลของสำรท ำควำมเย็นที่แรงดันสูงให้เพียงพอเพื่อให้เครื่องระเหยท ำงำนได้อย่ำงมี ประสิทธิภำพ เนื่องจำกสำรท ำควำมเย็นอยู่ในสถำนะของเหลว น ้ำมันที่เข้ำสู่ท่อของเหลวจะถูก สำรท ำควำมเย็นน ำไปยังเครื่องระเหยได้อย่ำงง่ำย จึงไม่เกิดปัญหำกับกำรน ำน ้ำมันกลับคืนในท่อ สำรท ำควำมเย็นเหลว ด้วยเหตุนี้กำรออกแบบท่อของเหลวจึงค่อนข้ำงส ำคัญน้อยกว่ำท่อสำร ท ำควำมเย็นอื่นๆ ปัญหำที่พบส่วนใหญ่คือกำรป้องกันไม่ให้ของเหลวระเหยหรือเกิดแฟลชก๊ำซ ก่อนที่จะถึงอุปกรณ์ควบคุมสำรท ำควำมเย็น แฟลชก๊ำซในสำยของเหลวจะลดควำมจุของสำรท ำควำมเย็นที่จะถูกควบคุมลง เกิด กำรกัดเซำะของวำล์วและบ่ำวำล์ว และส่งผลให้เกิดกำรควบคุมสำรท ำควำมเย็นเหลวไปยังเครื่อง

200 ระเหยไม่แน่นอน เพื่อหลีกเลี่ยงกำรเกิดแฟลชก๊ำซของของเหลวในท่อของเหลว จะต้องรักษำ ควำมดันของของเหลวในท่อไว้ให้สูงกว่ำควำมดันอิ่มตัว (ที่สอดคล้องกับอุณหภูมิของของเหลว) เนื่องจำกของเหลวที่ออกจำกเครื่องควบแน่นจะเป็นของเหลวเย็นยิ่งที่ 5 ถึง 10ºF จะไม่เกิด แฟลชก๊ำซขึ้น ถ้ำแรงดันตกไม่เกิน 5 ถึง 10 psi อย่ำงไรก็ตำม หำกควำมดันลดลงมำกเกิน 10 psi มีโอกำสมำกที่จะต้องระบำยควำมร้อนด้วยของเหลวหำกต้องกำรป้องกันกำรเกิดแฟลช ก๊ำซกับสำรท ำควำมเย็นเหลว ในกรณีส่วนใหญ่ เครื่องแลกเปลี่ยนควำมร้อนแบบ liquid-suction heat exchanger และ/หรือเครื่องระบำยควำมร้อนด้วยน ้ำจะช่วยระบำยควำมร้อนถึงระดับของเหลวเย็นยิ่ง หรือ subcooled liquid ในกรณีที่รุนแรงอำจจ ำเป็นต้องใช้กำรท ำควำมเย็นแบบขยำยตัวโดยตรง (Direct-expansion sub-cooler) ดังรูปที่6.15 รูปที่ 6.15 ท่อดักที่เครื่องระเหย (ดัดแปลงจำก [3])

201 ค าถามท้ายบท 1. CFCs เป็นก๊ำซเรือนกระจกหรือไม่? ผลกระทบของ CFCs ต่อภำวะเรือนกระจกเมื่อ เปรียบเทียบกับคำร์บอนไดออกไซด์คืออะไร 2. สำรท ำควำมเย็นคืออะไร? พื้นที่กำรใช้งำนของสำรท ำควำมเย็นคืออะไร 3. จงบอกคุณสมบัติที่พึงประสงค์ของสำรท ำควำมเย็นในอุดมคติ 4. จงเขียนชื่อสำรท ำควำมเย็นต่ำงๆ ที่ใช้กันทั่วไป 5. จงเขียนปัจจัยที่พิจำรณำส ำหรับกำรเลือกสำรท ำควำมเย็นส ำหรับระบบ 6. จงเขียนรูปแบบทำงเคมีและชื่อของสำรท ำควำมเย็น R-22 และ R-114 7. เครื่องอัดไอชนิดใดที่ต้องใช้สำรท ำควำมเย็น R-113 8. azeotrope คืออะไร? ยกตัวอย่ำงเพื่อบ่งบอกถึงควำมส ำคัญของมัน 9. ให้สำรท ำควำมเย็นผสม azeotropic ส ำหรับสำรท ำควำมเย็นต่อไปนี้ จงเขียนสูตรทำง เคมีด้วย (a) R-500 (b) R-502 (c) R-503 (d) R-504 10. จงอธิบำยคุณสมบัติกำรท ำควำมเย็นของแอมโมเนียส ำหรับใช้ในเครื่องท ำควำมเย็นใน ประเทศและเชิงพำณิชย์ 11. จงอภิปรำยจำกมุมมองทำงเศรษฐกิจว่ำซัลเฟอร์ไดออกไซด์หรือคำร์บอนไดออกไซด์เป็น ที่ต้องกำรเป็นสำรท ำควำมเย็น 12. คุณจะก ำหนดหมำยเลขให้กับสำรท ำควำมเย็น methyl chloride (CH3Cl) และ tetrachloroethane (C2H4Cl4) ได้อย่ำงไร? 13. จงแยกควำมแตกต่ำงระหว่ำงคุณสมบัติทำงกำยภำพและอุณหพลศำสตร์ของสำรท ำ ควำมเย็น อธิบำยว่ำอันไหนส ำคัญกว่ำกันโดยยกตัวอย่ำงเฉพำะ 14. ตั้งชื่อสำรท ำควำมเย็นและแรงดันในกำรท ำงำนส ำหรับกำรใช้งำนต่อไปนี้: 1. ตู้เย็นใน 2. ห้องเย็น 100 TR, 3. โรงงำนไอศกรีม 4. เครื่องปรับอำกำศในห้องพักและ 5. เครื่องปรับอำกำศโรงแรม 200 ห้อง (เครื่องอัดไอแรงเหวี่ยง) 15. เปรียบเทียบสำรท ำควำมเย็น R-11, R-12, R-22 และแอมโมเนียในเรื่องต่อไปนี้: (a) จุด เดือดปกติ (b) ช่วงอุณหภูมิเครื่องท ำควำมเย็นที่ใช้ (c) ประเภทของคอมเพรสเซอร์ที่ใช้ และคุณสมบัติพิเศษ (d) ควำมจุสูงสุดของโรงงำนที่ใช้สำรท ำควำมเย็นเหล่ำนี้ และ ประเภทของกำรใช้ควำมร้อน เครื่องท ำควำมเย็น และเครื่องปรับอำกำศ 16. พูดคุยในรำยละเอียดสำรท ำควำมเย็นรอง

202 เอกสารอ้างอิง 1. R.S. Khurmi & J.K.GUPTA. (2011). A textbook of refrigeration and air conditioning (5 th Ed), Eurasia publishing house private limited 2. Shan K. Wang. (2001) Handbook of Air Conditioning and Refrigeration. Second Edition, The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved. Printed in the United States of America. 3. Roy J. Dossat. (1961). Principles of refrigeration. John Willey & Sons, Inc. New York and London Toppan Company, Ltd. Tokyo, Japan 4. ASHRAE HANDBOOK. (2010). REFRIGERATION. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.

203 หน่วยที่7 การประมาณภาระการความเย็น (Cooling Load Estimation) วัตถุประสงค์ของหน่วยเรียน 1. ค ำนวณควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นในพื้นที่ที่ต้องกำรได้ 2. ค ำนวณหำสภำวะที่ภำระทำงควำมร้อนสูงสุดได้ 3. ค ำนวณหำอัตรำกำรระบำยอำกำศที่ต้องกำร 4. วิเครำะห์ภำระกำรท ำควำมเย็นในที่พักอำศัย 5. วิเครำะห์ภำระกำรท ำควำมเย็นเชิงพำณิชย์ ในหน่วยที่ 7 นี้ จะเป็นกำรประมำณปริมำณควำมร้อนภำยในพื้นที่ที่ต้องกำรปรับสภำวะ อำกำศ หรือกล่ำวง่ำยๆ คือ กำรหำขนำดของเครื่องปรับอำกำศที่เหมำะสมกับพื้นที่ที่ต้องกำร ควบคุมอุณหภูมิ ทั้งอำคำรที่เป็นส่วนบุคคล เช่น บ้ำนพักส่วนบุคคล เป็นต้น และอำคำรที่เป็น พื้นที่สำธำรณะ เช่น ห้องเรียน ห้ำงสรรพสินค้ำ หอประชุม เป็นต้น 7.1 บทน า วัตถุประสงค์ของกำรประมำณค่ำโหลดหรือภำระกำรท ำควำมเย็น คือกำรก ำหนดขนำดของ เครื่องปรับอำกำศและอุปกรณ์ท ำควำมเย็นที่จ ำเป็นในกำรรักษำสภำพกำรออกแบบภำยใน ในช่วงอุณหภูมิภำยนอกสูงสุด ภำระกำรออกแบบขึ้นอยู่กับเงื่อนไขกำรออกแบบภำยในและ ภำยนอก และเป็นควำมสำมำรถในกำรปรับอำกำศและอุปกรณ์ท ำควำมเย็นในกำรผลิตและรักษำ สภำวะอำกำศภำยในไว้อย่ำงเหมำะสม ภำระกำรท ำควำมเย็นสำมำรถแบ่งเป็น 2 ส่วน (รูปที่ 7.1) คือ 1. ภำระจำกภำยนอกพื้นที่ที่ ต้องกำรควบคุมหรือห้องซึ่งส่วนใหญ่เกิดจำกควำมร้อนจำกแสงอำทิตย์ที่โครงสร้ำงภำยนอกของ อำคำรหรือห้อง เช่น ผนังและหลังคำ หำกจะลดภำระกำรท ำควำมเย็นในสองส่วนนี้ผนังและ หลังคำควรสร้ำงจำกวัสดุที่มีคุณสมบัติกำรเป็นฉนวนที่ดีนอกจำกนี้ควำมร้อนจำกอำกำศรั่วและ อำกำศระบำยก็เป็นควำมร้อนจำกภำยนอกซึ่งควรลดลงให้มำกที่สุด ส่วนที่ 2.ภำระจำกภำยใน ห้องซึ่งมำจำกผู้อยู่อำศัยภำยในห้อง แสงสว่ำง และอุปกรณ์ไฟฟ้ำต่ำงๆ ที่ให้ควำมร้อนได้ดังนั้น จงต้องใช้อุปกรณ์ที่ใช้พลังงำนต ่ำ ท ำงำนอย่ำงมีประสิทธิภำพสูง ควำมร้อนทั้งหมดที่จ ำเป็ นต้องน ำออกจำกพื้นที่เพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต้องกำรโดย เครื่องปรับอำกำศและอุปกรณ์ท ำควำมเย็นเรียกว่ำภำระกำรท ำควำมเย็น (Cooling load) ซึ่งใน หน่วยนี้จะกล่ำวถึงรำยละเอียดของ 1. ส่วนประกอบของภำระกำรท ำควำมเย็น 2. ควำมร้อนที่ผ่ำนโครงสร้ำงอำคำรโดยกำรน ำควำมร้อน

204 3. ควำมร้อนที่ได้รับจำกกำรแผ่รังสีของดวงอำทิตย์ 4. ควำมร้อนจำกแสงอำทิตย์(Sensible) ผ่ำนผนังด้ำนนอกและหลังคำ 5. อุณหภูมิอำกำศที่ผิวภำยนอกของผนังอำคำร (Sol-air temper) 6. กำรรับควำมร้อนจำกแสงอำทิตย์(Sensible) ผ่ำนกระจก 7. ควำมร้อนเนื่องจำกกำรรั่วไหล 8. ควำมร้อนจำกกำรระบำยอำกำศ 9. ควำมร้อนจำกผู้อยู่อำศัย 10. ควำมร้อนจำกเครื่องใช้ไฟฟ้ำ 11. ควำมร้อนจำกผลิตภัณฑ์ 12. ควำมร้อนจำกอุปกรณ์ให้แสงสว่ำง 13. ควำมร้อนจำกอุปกรณ์ไฟฟ้ำ และ 14. ควำมร้อนที่ได้รับผ่ำนท่อส่งลม รูปที่ 7.1 ภำระกำรท ำควำมเย็นที่ห้องได้รับ (ภำพจำกผู้เขียน) กำรปรับอำกำศเพื่อควำมสุขสบำยของผู้อยู่อำศัยจะต้องมีองค์ประกอบควบคุม 5 ประกำรคือ 1. อุณหภูมิที่ผู้อยู่อำศัยส่วนใหญ่รู้สึกสบำย โดยทั่วไปประมำณ 24 - 25ºC 2. ควำมชื้นสัมพัทธ์(Relative Humidity, RH) หรือกล่ำวง่ำยๆ คือ ปริมำณไอน ้ำใน อำกำศ หรือ “อัตรำส่วนของปริมำณไอน ้ำที่มีอยู่จริงในอำกำศ ต่อ ปริมำณไอน ้ำที่จะท ำให้อำกำศ อิ่มตัว ณ อุณหภูมิเดียวกัน” ซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ (%RH) ควำมชื้นสัมพัทธ์ที่เหมำะสมกับผู้ อยู่อำศัยจะมีค่ำประมำณ 50 - 60%RH ถ้ำหำกอำกำศมีควำมชื้นสูงกว่ำ 70% จะรู้สึกเหนียวตัว เพรำะเหงื่อไม่ระเหย ซึ่งจะรู้สึกเหมือนเดินอยู่ริมทะเลจะรู้สึกเหนียวตัว แต่หำกควำมชื้นสัมพัทธ์ ต ่ำกว่ำ 30% ผิวหนังจะแห้ง

205 3. ควำมเร็วอำกำศประมำณ 25 - 70 ft/min (0.127 - 0.355 m/s) 4. เสียงไม่ควรเกิน 40 db เกณฑ์ก ำหนดเสียงลมส่งอยู่ที่ 35 - 45 db และ 5. ควำมสะอำดของอำกำศ ส่วนกำรปรับอำกำศเพื่อกระบวนกำรผลิตนั้นจะควบคุมเฉพำะ อุณหภูมิและควำมชื้นให้ เหมำะสมกับกำรผลิตแต่ละชนิดของอุตสำหกรรม 7.2 ส่วนประกอบของภาระการท าความเย็น ส่วนประกอบหลักสองประกำรของภำระกำรท ำควำมเย็นที่ของเครื่องปรับอำกำศท ำงำน ในช่วงอำกำศร้อนมีดังนี้ 1. ควำมร้อนจำกควำมร้อนสัมพัทธ์ (Sensible heat gain) เมื่อมีกำรเพิ่มควำมร้อนโดยตรง ไปยังพื้นที่ปิด กำรเพิ่มขึ้นของควำมร้อนนี้เป็นควำมร้อนสัมพัทธ์ควำมร้อนสัมพัทธ์นี้จะถูกก ำจัด ออกในระหว่ำงกระบวนกำรของเครื่องปรับอำกำศในฤดูร้อน กำรเพิ่มขึ้นของควำมร้อนสัมพัทธ์ อำจเกิดขึ้นจำกแหล่งถ่ำยเทควำมร้อนอย่ำงใดอย่ำงหนึ่งหรือทั้งหมดดังต่อไปนี้ (a) ควำมร้อนที่ไหลเข้ำสู่อำคำรโดยกำรน ำ (Conduction) ผ่ำนผนังภำยนอก พื้น เพดำน ประตูและหน้ำต่ำง หรือโครงสร้ำงผนังภำยนอก เนื่องจำกควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิทั้ง สองด้ำน (b) ควำมร้อนที่ได้รับจำกรังสีดวงอำทิตย์ประกอบด้วย (i) ควำมร้อนที่ส่งโดยตรงผ่ำน กระจก หน้ำต่ำง อุปกรณ์ระบำยอำกำศ หรือประตูและ (ii) ควำมร้อนที่ดูดซับโดยผนัง และ หลังคำที่สัมผัสกับรังสีดวงอำทิตย์และต่อมำถูกถ่ำยโอนไปยังห้องโดยกำรน ำ (c) ควำมร้อนที่ถ่ำยเทผ่ำนฉำกกั้นภำยในห้องของอำคำรเดียวกัน หรือโครงสร้ำงผนัง ภำยใน (d) ควำมร้อนที่ได้รับจำกหลอดไฟ มอเตอร์เครื่องจักร กำรปรุงอำหำร กระบวนกำร ทำงกำรผลิต ฯลฯ (e) ควำมร้อนจำกผู้อยู่อำศัย (f) ควำมร้อนที่เกิดจำกอำกำศภำยนอกรั่วไหลเข้ำมำ (อำกำศแทรกซึม) ผ่ำนรอยแตก และผ่ำนช่องเปิดบ่อยๆ เช่น ประตูหน้ำต่ำง (g) ควำมร้อนที่ได้รับจำกผนังท่อน ำอำกำศที่ผ่ำนพื้นที่ที่ไม่อยู่ในเงื่อนไขปรับอำกำศ (h) ควำมร้อนที่ได้รับจำกกำรท ำงำนของพัดลม 2. ควำมร้อนจำกควำมร้อนแฝง (Latent heat gain) เมื่อมีกำรเติมไอน ้ำเข้ำไปในอำกำศของ พื้นที่ปิดล้อม กำรเพิ่มขึ้นของควำมร้อนแฝงจะเกิดขึ้น ควำมร้อนแฝงนี้จะถูกก ำจัดออกในระหว่ำง กระบวนกำรปรับอำกำศในฤดูร้อน ควำมร้อนแฝงอำจเกิดขึ้นเนื่องจำกแหล่งใดแหล่งหนึ่งหรือ ทั้งหมดดังต่อไปนี้ (a) ควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจำกควำมชื้นในอำกำศจำกภำยนอกที่เข้ำมำโดยกำรรั่วไหล หรืออำกำศแทรกซึม (b) ควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจำกกำรควบแน่นของควำมชื้นจำกผู้อยู่อำศัย

206 (c) ควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจำกกำรควบแน่นของควำมชื้นจำกกระบวนกำรใดๆ เช่น กำรปรุงอำหำรที่เกิดขึ้นภำยในพื้นที่ปรับอำกำศ (d) ควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจำกควำมชื้นผ่ำนเข้ำไปในพื้นที่ปรับอำกำศโดยตรง ผ่ำน ผนัง หรือพำร์ทิชันที่ซึมผ่ำนได้จำกภำยนอก หรือจำกพื้นที่ที่อยู่ติดกันซึ่งควำมดันไอน ้ำสูงกว่ำ ภำระควำมร้อนทั้งหมดที่จะก ำจัดออก โดยเครื่องปรับอำกำศและอุปกรณ์ท ำควำมเย็น คือ ผลรวมของภำระควำมร้อนจำกควำมร้อนสัมพัทธ์และควำมร้อนแฝง ดังที่กล่ำวไว้ข้ำงต้น เมื่อน ำอำกำศภำยนอกเข้ำมำใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในกำรระบำยอำกำศ มีกำรเพิ่มควำมร้อนที่ เหมำะสมเช่นเดียวกับกำรเพิ่มควำมร้อนแฝง ควำมร้อนสัมพัทธ์เกิดจำกควำมแตกต่ำงของ อุณหภูมิระหว่ำงอำกำศบริสุทธิ์และอำกำศในพื้นที่ในขณะที่ควำมร้อนแฝงที่เพิ่มขึ้นนั้นเกิดจำก ควำมแตกต่ำงของควำมชื้น 7.3 ความร้อนสัมพัทธ์ผ่านโครงสร้างอาคารโดยการน าความร้อน ควำมร้อนที่ได้รับจำกโครงสร้ำงอำคำร เช่น ผนัง พื้น เพดำน ประตูและหน้ำต่ำงเป็นส่วน ส ำคัญของภำระจำกควำมร้อนสัมพัทธ์ พิจำรณำผนังอำคำรที่ประกอบด้วยวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันดังแสดงในรูปที่ 7.2 จะแสดงให้ เห็นว่ำควำมร้อนที่ผนังจะได้รับจำกพื้นผิวผนังที่สัมผัสกับบริเวณที่มีอุณหภูมิอำกำศสูงผ่ำนผนัง โดยกำรแผ่รังสีกำรพำ และกำรน ำควำมร้อน จำกนั้นจะไหลผ่ำนวัสดุของผนังไปยังพื้นผิวที่ สัมผัสกับบริเวณที่มีอุณหภูมิอำกำศต ่ำกว่ำ ดังนั้นควำมร้อนที่ถ่ำยเทหรือได้รับผ่ำนผนังภำยใต้ สภำวะคงที่คือ 1 1 2 2 = ( - ) + ( - ) + ( - ) o o i i k Q f t t A t t A f t t A x = ( - ) Q UA t t o i (7.1) เมื่อ f0 = ควำมน ำควำมร้อนแผ่นบำงที่ผิวหรือฟิล์มภำยนอก f i = ควำมน ำควำมร้อนแผ่นบำงที่ผิวหรือฟิล์มภำยใน A= พื้นที่ด้ำนนอกของผนัง t0= อุณหภูมิอำกำศภำยนอก t i = อุณหภูมิอำกำศภำยใน x = ควำมหนำของผนัง k= กำรน ำควำมร้อนส ำหรับวัสดุของผนัง และ U= ค่ำสัมประสิทธิ์โดยรวมของกำรถ่ำยเทควำมร้อนของผนัง

207 0 1 = 1 1 + + i x f k f กรณีที่ผนังประกอบด้วยชั้นของวัสดุที่แตกต่ำงกันดังแสดงในรูปที่ 7.3 จำกนั้นค่ำ สัมประสิทธิ์โดยรวมของกำรส่งผ่ำนควำมร้อนจะหำได้จำก 1 2 3 0 1 2 3 1 = 1 1 + + + +...+ i U x x x f k k k f (7.2) รูปที่ 7.2 กำรถ่ำยเทควำมร้อนผ่ำนผนังเดียว (ดัดแปลงจำก [1]) รูปที่ 7.3 กำรถ่ำยเทควำมร้อนผ่ำนผนังวัสดุผสม (ดัดแปลงจำก [1])

208 ผนังประเภทนี้ท ำขึ้นส ำหรับห้องเย็นที่มีฉนวนขนำด 10 ซม. ส ำหรับอุณหภูมิต ่ำมำก เมื่อมี ช่องว่ำงอำกำศระหว่ำงวัสดุดังแสดงในรูปที่ 7.4 จำกนั้นค่ำสัมประสิทธิ์โดยรวมของกำรส่งผ่ำน ควำมร้อนจะหำได้จำก รูปที่7.4 กำรถ่ำยเทควำมร้อนผ่ำนผนังวัสดุผสมมีช่องว่ำงอำกำศ (ดัดแปลงจำก [1]) 1 2 3 0 1 2 3 1 = 1 1 1 + + + + +...+ a i U x x x f k k k k f (7.3) เมื่อ ka= กำรน ำควำมร้อนของพื้นที่อำกำศ ในกรณีของผนังภำยใน หรือพำร์ทิชัน พื้น และเพดำน อุณหภูมิในพื้นที่ที่ไม่มีเงื่อนไขที่อยู่ ติดกันมักจะต ่ำกว่ำอุณหภูมิกำรออกแบบกลำงแจ้ง 5 ถึง 10 องศำ แต่ส ำหรับห้องครัว ห้องที่มี หม้อไอน ้ำ ห้องใต้หลังคำ และหน้ำต่ำง มักจะสูงกว่ำอุณหภูมิกลำงแจ้ง ค่ำสัมประสิทธิ์โดยรวมของกำรส่งผ่ำนควำมร้อนส ำหรับโครงสร้ำง กำรน ำควำมร้อนของวัสดุ ก่อสร้ำงและวัสดุฉนวน กำรน ำควำมร้อนของวัสดุก่อสร้ำงและกำรก่อสร้ำง และฟิล์มหรือควำม ต้ำนทำนทำนพื้นผิวส ำหรับฟิล์มอำกำศและพื้นที่อำกำศแสดงไว้ในตำรำงต่อไปนี้

209 ตารางที่7.1 ค่ำสัมประสิทธิ์กำรถ่ำยเทคควำมร้อนรวม (U) ส ำหรับโครงสร้ำงที่มีควำมเร็วลม 24 กม./ชม. [1] โครงสร้าง สมั ประสิทธ์ิการ ถ่ายเทความร้อนรวม (U) W/m2K ก ำแพงอิฐเปลือย 20 ซม. 2.84 ผนังอิฐ 20 ซม. ฉำบปูนด้ำนหนึ่งบนอิฐ 2.61 ผนังอิฐ 20 ซม. ฉำบปูนด้ำนหนึ่งบนตะแกรงเหล็ก 1.82 ก ำแพงอิฐ 40 ซม. เปลือย 1.59 ผนังอิฐ 40 ซม. ฉำบปูนด้ำนหนึ่ง 1.53 ผนังอิฐ 40 ซม. ฉำบปูนด้ำนหนึ่งบนตะแกรงเหล็ก 1.20 อิฐดินเผำชนิดกลวง ฉำบปูนนอก 20 ซม. 2.27 อิฐดินเผำกลวง, ปูนฉำบ 20 ซม. บนไม้ระแนงหรือตะแกรงโลหะ 1.59 อิฐดินเผำกลวง ด้ำนนอกปูนปั้นเปลือย 30 ซม. 1.70 อิฐดินเผำกลวงฉำบด้ำนนอกปูน 30 ซม.,บล็อคปูนเปลือย 2 ซม. 1.25 บล็อกปูน 20 ซม. ฉำบด้ำนหนึ่งบนตะแกรง 2.38 บล็อกคอนกรีตเปลือย 20 ซม. 1.59 แผ่นไม้บนกรอบโครง, ฉำบปูนปลำสเตอร์บนไม้ระแนง 3.18 แผ่นไฟเบอร์ซีเมนต์, ปูนปลำสเตอร์บนไม้ระแนง 1.42 ไวนิลหรือไฟเบอร์ซีเมนต์, ปูนปำสเตอร์บนไม้ระแนง 1.70 ไวีนิล ปูนปลำสเตอร์บนไม้ระแนง 1.53

210 ตารางที่7.2 กำรน ำควำมร้อน (k) ของวัสดุก่อสร้ำง [1] วัสดุ การน าความร้อน (k) W/m K อิฐควำมหนำแน่นต ่ำ 8.66 อิฐควำมหนำแน่นสูง 15.93 ปูนซีเมนต์ 20.83 ปูนฉำบ, ปูนทั่วไป 20.82 คอนกรีต 20.82 คอนกรีต, ยิปซั่มไฟเบอร์, ยิปซั่ม 87.5%, เศษไม้12.5% 1.61 ทรำยและกรวด 21.86 หินปูน 18.72 อิฐจำกเถ้ำ 8.5 อิฐจำกเถ้ำ, หม้อไอน ้ำ (12.5 มม. ถึง 19 มม.) 2.13 หินขัด 20.82 บอร์ดแร่ใยหิน 4.71 ยิปซั่ม กระดำษ 2.44 ยิปซั่ม, ปูนปลำสเตอร์ 5.72 ไม้ 1.73 ไม้บัลซ่ำ 0.657 เมเปิ้ลแข็งควำมชื้น 16% 2.0 ไม้สนควำมชื้น 16% 1.45

211 ตารางที่7.3 กำรน ำควำมร้อน (k) ของวัสดุฉนวน [1] วัสดุ การน าความร้อน (k) W/m K แร่ใยหิน (อัดแน่น) แร่ใยหิน (ไม่แน่น) แร่ใยหิน, กระดำษ, สำรยึดเกำะอินทรีย์บำง ซีเมนต์บอร์ด ไม้แร่ใยหิน หลังคำยำงมะตอย (สักหลำด) ไม้Balsa Cement (ฝุ่นเลื่อยและปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์) ถ่ำน (ไม้เนื้อแข็ง) หยำบ กระดำนไม้ก๊อก จุกไม้ก๊อก, หยำบ เนื้อเยื่อก๊อก, หยำบ เนื้อเยื่อไม้ก๊อก ฝ้ำย ดินเบำ หญ้ำทะเล ใยแก้วเกรดสูง ใยแก้วเกรดเชิงพำณิชย์ สักหลำด แผ่นฉนวนเส้นใยต่ำงๆ ใยนุ่น ขี้ไม้ ฉนวนใยหิน ขี้เลื่อย 2.812 1.852 0.85 1.454 4.85 1.212 0.607 1.683 0.617 0.468-0.486 0.536 0.468 0.676 0.460 0.412 0.388-0.460 0.444 0.444 0.553-0.657 0.416 0.692 0.468-0.486 0.364 0.710

212 ตารางที่7.4 กำรน ำควำมร้อนของวัสดุก่อสร้ำงที่ระบุควำมหนำ [1] วัสดุ การน าความร้อน (k) W/m K พลำสเตอร์บอร์ด หนำ 9 มม. พลำสเตอร์บอร์ด หนำ 12.5 มม. หลังคา : ยำงมะตอย (Asphalt), วัสดุคอมโพสิต หลังคำประกอบด้วยใยหิน สักหลำดหรือยำงมะตอย แอสฟัลต์ซีเมนต์ กระเบื้องมุงหลังคำผสมใยหิน หลังคำยำงมะตอย ตะแกรงเหล็ก และปูนปลำสเตอร์ควำมหนำรวม 12.5 มม. ไม้ระแนง และปูนปลำสเตอร์ควำมหนำรวม 18 มม. sheathing ป้องกันกำรรั่วซึมและฉนวนกันควำมร้อน 25 มม. และ กระดำษบุผนัง sheathing ป้องกันกำรรั่วซึมและฉนวนกันควำมร้อน 25 มม. และไม้สน อเมริกำ sheathing ป้องกันกำรรั่วซึมและฉนวนกันควำมร้อน 25 มม. และ กระดำษบุผนัง และปูนขำวผสมทรำย พื้นที่อำกำศมำกกว่ำ 18 มม. กับวัสดุก่อสร้ำงธรรมดำ อิฐดินเผำกลวง 10 ซม. อิฐดินเผำกลวง 15 ซม. อิฐดินเผำกลวง 20 ซม. อิฐดินเผำกลวง 25 ซม. อิฐดินเผำกลวง 30 ซม. อิฐดินเผำกลวง 40 ซม. บล็อกคอนกรีต, ทรำยและกรวด, 20 ซม. บล็อกคอนกรีต, ทรำยและกรวด, 30 ซม. บล็อกคอนกรีต, ถ่ำนหิน, 20 ซม. บล็อกคอนกรีต, ถ่ำนหิน, 30 ซม. ค่ำสัมประสิทธิ์พื้นผิวควำมเร็วลม 24 กม./ชม. 21.17 16.14 36.85 34.05 36.65 58.96 24.96 14.20 4.88 2.83 4.65 6.15 5.67 3.64 3.40 3.29 2.277 1.762 5.675 4.547 3.404 3.006 34.05

213 ตารางที่7.5 ฟิล์มอำกำศ หรือกำรน ำควำมร้อนฟิล์มอำกำศ และพื้นที่อำกำศ [1] วัสดุ ต าแหน่งพื้นผิว การน าความร้อน ฟิลมอากาศ ์ (f) W/m2K ฟิลม์อากาศ (พ้ืนผิว) : อำกำศนิ่ง (f) ควำมร้อนไหลขึ้น อำกำศนิ่ง (f) ควำมร้อนไหลลง อำกำศนิ่ง ควำมร้อนไหลในแนวนอน ลม, 24 กม./ชม. (f) แนวรำบ ลม, 12 กม./ชม. (f) พื้น ที่อ าก าศ ที่ล้ อ ม รอ บ ด้ วย วัส ดุ โครงสร้าง: ควำมร้อนที่ไหลขึ้น ควำมร้อนไหลในแนวนอน ควำมร้อนไหลลง แนวรำบ เอียง 45° แนวรำบ เอียง 45° แนวตั้ง ทุกต ำแหน่ง ทุกต ำแหน่ง แนวรำบ, 19-100 มม. เอียง 45°, 19-100 มม. แนวตั้ง, 19-100 มม. เอียง45°, 19-100 มม. แนวรำบ, 19 มม. แนวรำบ, 38 มม. แนวรำบ, 100 มม. 9.25 9.1 6.13 7.5 8.3 34.0 22.7 6.7 6.3 5.85 5.5 5.56 4.94 4.6 หมายเหตุ: ค่ำกำรน ำควำมร้อนข้ำงต้นส ำหรับอุณหภูมิเฉลี่ย 10°C ถึง 32°C 7.4 ความร้อนที่ได้รบัจากรงัสีดวงอาทิตย์ รังสีดวงอำทิตย์ที่กระทบพื้นผิวด้ำนนอกของอำคำรอำจมีส่วนช่วยในกำรรับภำระหนักสุด ของเครื่องปรับอำกำศและอุปกรณ์ท ำควำมเย็นที่ต้องพิจำรณำ ปริมำณควำมร้อนที่ไหลเข้ำสู่ ภำยในอำคำรเนื่องจำกรังสีดวงอำทิตย์ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้ 1. มุมควำมสูง (Altitude angle) ของดวงอำทิตย์ 2. ท้องฟ้ำแจ่มใส 3. ต ำแหน่งของพื้นผิวที่เกี่ยวกับทิศทำงของรังสีดวงอำทิตย์ 4. ควำมสำมำรถในกำรดูดแสงของพื้นผิว 5. อัตรำส่วนของค่ำสัมประสิทธิ์โดยรวมของกำรถ่ำยเทควำมร้อนของผนังต่อค่ำ สัมประสิทธิ์กำรถ่ำยเทควำมร้อนของฟิล์มอำกำศภำยนอก

214 6. อุณหภูมิของพื้นดินและวัตถุโดยรอบซึ่งพื้นผิวที่ร้อนอำจแลกเปลี่ยนควำมร้อนจำก กำรแผ่รังสี มุมระดับควำมสูงของดวงอำทิตย์ขึ้นอยู่กับระดับควำมสูงของท้องที่ฤดูกำลของปีและชั่วโมง ของวัน ควำมร้อนจำกรังสีดวงอำทิตย์ได้รับจำกพื้นผิวอำคำรในสองรูปแบบ คือ รังสีโดยตรงและ ท้องฟ้า หรือ รังสีกระจาย รังสีโดยตรง คือกำรหักเหของรังสีดวงอำทิตย์บนพื้นผิวท้องฟ้ำ ส่วน รังสีกระจำยจะเกิดจำกควำมชื้นและอนุภำคฝุ่นในชั้นบรรยำกำศซึ่งดูดซับพลังงำนส่วนหนึ่งของ รังสีดวงอำทิตย์จึงกลำยเป็นควำมร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่ำอำกำศ กำรแผ่รังสีของท้องฟ้ำได้รับจำก พื้นผิวที่ไม่หันไปทำงดวงอำทิตย์โดยตรง 7.5 การรับความร้อนจากแสงอาทิตยผ่าน ์ ผนังและหลังคาด้านนอก กำรส่งผ่ำนควำมร้อนผ่ำนผนังที่สัมผัสกับกลำงแจ้งและหลังคำไม่คงที่ (เช่นกำรไหลของ ควำมร้อนเป็นระยะ) เนื่องจำกกำรเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอำกำศภำยนอกและควำมเข้มของ รังสีดวงอำทิตย์ในช่วงเวลำ 24 ชั่วโมง สิ่งที่ควรพิจำรณำจะแสดงให้เห็นว่ำอุณหภูมิของผนัง สูงขึ้นตำมกำรเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอำกำศภำยนอก และควำมร้อนจะถูกเก็บไว้ในผนังซึ่งมีควำมจุ มำก ดังนั้นควำมร้อนที่ถ่ำยเทไปยังห้องจะลดลง ควำมร้อนที่เก็บไว้ในผนังจะถูกถ่ำยเทให้กับ ห้องเมื่ออุณหภูมิอำกำศภำยนอกลดลง เนื่องจำกอุณหภูมิอำกำศภำยนอกเปลี่ยนแปลงอย่ำง ต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง ดังนั้นควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นทันทีจำกภำยนอกจึงไม่เท่ำกับควำมร้อนที่ ได้รับทันทีจำกภำยในห้อง ควำมแตกต่ำงของควำมร้อนนี้ถูกเก็บสะสมไว้หรือถูกถ่ำยออกโดย ผนัง ควำมร้อนที่เก็บไว้โดยผนังจะถูกปล่อยออกมำในตอนเย็น ดังนั้นจุดสูงสุดของอัตรำควำม ร้อนที่เข้ำมำจึงล่ำช้ำโดยผลกำรจัดเก็บของผนังและก็จะลดลง รูปที่ 7.5 แสดงเส้นโค้งของภำระ ทันทีที่มำจำกภำยนอกและโหลดจริงภำยใน พื้นที่ใต้เส้นโค้งทั้งสองเท่ำกัน พื้นที่เงำเหนือภำระ จริงแสดงควำมร้อนที่เก็บไว้และด้ำนล่ำงโหลดจริงแสดงควำมร้อนที่ปล่อยออกมำจำกผนังและ โครงสร้ำงอื่น ๆ วิธีที่สะดวกในกำรค ำนึงถึงผลกระทบจำกควำมล่ำช้ำที่เกิดจำกกำรจัดเก็บและรังสีดวง อำทิตย์นี้คือกำรใช้ควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิที่เท่ำกัน (Equivalent temperature differential) ควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิที่เท่ำกันส ำหรับหลังคำแสดงไว้ในตำรำงที่ 7.6 และผนังในตำรำงที่ 7.7 ควำมร้อนที่ได้รับจำกผนังด้ำนนอกและหลังคำ ค ำนวณจำก = Q UAt e (7.4) เมื่อ U = ค่ำสัมประสิทธิ์กำรส่งผ่ำนควำมร้อนโดยรวมของหลังคำหรือผนัง A = พื้นที่ของหลังคำหรือผนัง te = ควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิ

215 รูปที่ 7.5 เส้นของภำระที่เกิดทันที(ดัดแปลงจำก [1]) ตารางที่7.6 ควำมแตกต่ำงของอุณหภูมส ำหรับกำรค ำนวณควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นผ่ำนหลังคำที่มี แสงแดดส่องถึงและร่มเงำ [1] คา อธิบายของโครงสร้างหลังคา* เวลากลางวัน AM PM 8 10 12 2 4 6 8 10 12 หลังคำโครงสร้ำงเบำ ที่สัมผัสกับแสงแดด ไม้2.5 ซม.** หรือ ไม้2.5 ซม.+ฉนวนกันควำมร้อน 2.5 ซม. หรือ 5 ซม. ไม้ 5 ซม. 12 38 54 62 50 26 10 4 0 หลังคำโครงสร้ำงมวลกลำง ที่สัมผัสกับแสงแดด คอนกรีต 5 ซม. หรือ คอนกรีต 5 ซม.+ ฉนวนควำมร้อน 2.5 ซม.หรือ 5 ซม. ไม้5 ซม. 6 30 48 58 50 32 14 6 2 ยิปซั่ม 5 ซม. หรือ ยิปซั่ม 5 ซม.+2.5 ซม. ฉนวนควำมร้อน ไม้2.5 ซม.** ไม้5 ซม.** หรือ ฉนวนใยหิน 10 ซม. ใน เพดำน คอนกรีต 5 ซม. หรือ ยิปซั่ม 5 ซม. 0 20 40 52 54 42 20 10 6 *รวมผ้ำสักหลำด 9 มม. หรืออำจเป็นหลังคำ หลังคำยำงมะตอย (Shingle Roof), ** ไม้หนำปกติ

216 (ต่อ) คอนกรีต 10 ซม. หรือ คอนกรีต 10 ซม.+ ฉนวนควำมร้อน 5 ซม. 0 20 38 50 52 40 22 12 6 หลังคำโครงสร้ำงหนัก ที่สัมผัสกับแสงแดด คอนกรีต 15 ซม. หรือ คอนกรีต 15 ซม.+ ฉนวนควำมร้อน 5 ซม. 4 6 6 6 24 20 38 34 46 42 44 44 32 34 18 20 12 14 หลังคำคลุมด้วยน ้ำ ที่สัมผัสกับแสงแดด หลังคำโครงสร้ำงเบำ พร้อมน ้ำ 2.5 ซม. หลังคำโครงสร้ำงหนักเบำ พร้อมน ้ำ 2.5 ซม. หลังคำทุกที่มีน ้ำ 15 ซม. 0 -2 -2 4 -2 0 16 -4 0 22 10 6 18 14 10 14 16 10 10 14 8 2 10 4 0 6 0 หลังคำมีกำรพ่นเคลือบ ที่แสงแดด โครงสร้ำงเบำ โครงสร้ำงหนัก 0 -2 4 -2 12 2 18 8 16 12 14 14 10 12 2 10 0 6 หลังคำในที่ร่ม โครงสร้ำงเบำ โครงสร้ำงมวลกลำง โครงสร้ำงหนัก -4 -4 -2 0 -2 -2 5 2 7 12 8 4 14 12 8 12 12 10 8 10 10 2 6 8 0 2 4 ตารางที่7.7 ควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิรวมส ำหรับกำรค ำนวณควำมร้อนที่ได้รับจำกแสงแดด และผนังที่มีร่มเงำ [1] ก ำแพงหัน หน้ำไปทำง ละติจูดเหนือ เวลำกลำงวัน ก ำแพง หันหน้ำ ไปทำง ละติจูด ใต้ AM PM 8 10 12 2 4 6 8 10 12 สีภำยนอกของผนัง; D-มืด, L-light D L D L D L D L D L D L D L D L D L โครง NE E SE S 22 30 13 -4 13 14 6 -4 24 36 26 4 12 18 16 6 14 32 28 22 10 16 18 12 10 12 16 26 14 14 14 20 14 14 14 16 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 10 10 10 10 10 10 10 10 6 6 6 6 4 6 4 6 2 2 2 2 2 2 2 2 SE E NE N SW W NW N (ร่ม) -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 0 0 0 -2 -2 6 -2 -2 6 6 6 4 4 6 4 4 26 20 12 10 22 12 10 10 40 40 24 14 28 28 20 14 42 48 40 2 28 34 26 12 24 22 34 8 20 22 24 8 6 8 4 4 2 2 2 0 2 2 2 0 2 2 2 2 NW W SW S (ร่ม)

217 (ต่อ) อิฐ 10 ซม. กรอบหินวีเนียร์ (stone veneer) NE E SE S - 2 2 2 - 4 -4 0 -2 -4 24 30 20 -2 12 14 10 -2 20 31 28 12 10 17 16 6 10 14 26 24 6 14 16 16 12 12 18 26 10 12 14 18 14 14 14 16 14 14 14 16 12 12 12 12 12 12 12 12 10 10 10 8 10 8 8 8 5 6 6 4 4 6 6 4 SE E NE N SW W NW N (ร่ม) 0 0 - 4 - 4 -2 -2 -4 -4 0 0 -2 -2 -2 0 -2 -2 2 4 2 0 2 2 2 0 12 10 8 6 8 8 6 6 32 26 12 10 22 18 12 10 36 40 30 12 26 28 22 12 34 42 34 12 24 28 24 12 10 16 12 8 8 14 10 8 6 6 6 4 6 6 6 4 NW W SW S (ร่ม) ดินเผำกลวง 20 ซม. หรือบล็อกกลวง 20 ซม. NE E SE S 0 4 2 0 0 2 0 0 0 12 2 0 0 4 0 0 20 24 16 2 10 12 8 0 16 26 20 12 10 14 12 6 10 20 29 24 6 12 14 26 12 12 14 26 10 10 12 16 14 14 14 20 12 12 12 14 12 12 12 12 10 10 10 10 8 10 8 8 8 8 6 9 SE E NE N SW W NW N (ร่ม) 2 4 0 -2 0 2 0 - 2 2 4 0 -2 0 2 0 - 2 2 4 2 -2 0 2 0 -2 6 6 4 0 4 4 2 0 12 10 8 6 10 8 6 6 26 18 12 10 18 14 10 11 30 30 22 10 20 22 18 10 26 32 30 10 18 22 22 10 8 18 10 6 6 11 14 6 NW W SW S (ร่ม) อิฐ 20 ซม. หรือดินเผำกลวง 30 ซม. หรือบล็อกกลวง 30 ซม. NE E SE S 2 8 8 4 2 6 4 2 2 8 6 4 2 6 4 2 10 14 6 4 2 8 4 2 16 18 14 4 8 10 12 6 14 18 18 10 8 10 12 6 10 14 16 16 6 8 12 10 10 14 12 16 8 10 10 12 10 14 12 12 10 10 10 10 10 12 12 12 8 10 10 8 SE E NE N SW W NW N (ร่ม) 8 8 2 0 4 4 2 0 6 6 2 0 4 4 2 0 6 6 2 0 14 6 2 0 8 8 4 0 4 6 2 0 10 10 6 2 6 6 4 2 12 14 8 6 8 8 6 6 20 20 10 8 12 16 8 8 24 24 16 8 16 16 14 8 20 24 18 6 14 16 14 6 NW W SW S (ร่ม)

218 (ต่อ) อิฐ 30 ซม. NE E SE S 8 12 10 8 6 8 6 6 8 12 10 8 6 8 6 6 8 12 10 6 4 8 6 4 8 10 10 6 4 6 6 4 10 12 10 6 4 8 6 4 12 14 12 8 6 10 8 4 12 14 14 10 6 10 10 6 10 14 14 12 6 8 10 8 10 14 12 12 6 8 8 8 SE E NE N SW W NW N (ร่ม) 10 12 8 4 6 8 6 4 10 12 8 2 6 8 6 2 10 12 8 2 6 8 4 2 10 10 8 2 10 10 4 2 10 10 8 2 6 6 4 2 10 10 8 2 6 6 4 2 10 10 8 2 8 6 6 2 12 12 10 4 8 8 6 4 14 10 10 4 10 10 6 6 NW W SW S (ร่ม) คอนกรีต 20 ซม. หรือหิน หรือบล็อกคอนกรีต 15 ซม. หรือ 20 ซม. NE E SE S 4 6 6 2 2 4 2 1 4 14 6 2 0 8 4 1 16 24 16 4 8 12 10 1 14 24 18 12 8 12 12 6 10 18 18 16 6 10 12 12 12 14 14 18 8 10 12 12 12 14 12 14 10 10 10 12 10 12 12 10 8 10 10 8 8 10 10 1 6 8 8 6 SE E NE N SW W NW N (ร่ม) 6 6 4 0 2 4 2 0 4 6 4 0 2 4 0 0 6 6 4 0 2 4 2 0 8 8 4 2 4 6 4 2 14 12 6 4 10 8 6 4 22 20 12 6 16 14 10 6 24 28 20 8 16 18 14 8 22 26 22 6 16 13 16 6 10 14 8 4 3 10 6 4 NW W SW S (ร่ม) คอนกรีตหรือหิน 100 ซม. NE E SE S 6 10 8 6 4 6 4 4 6 8 8 4 2 6 4 2 6 10 6 4 2 6 4 2 14 18 14 4 8 10 8 2 14 18 16 10 8 12 10 6 10 16 16 14 8 10 10 10 10 12 14 16 8 10 10 12 12 14 14 12 10 10 10 10 10 14 12 10 8 10 10 8 SE E NE N SW W NW N (ร่ม) 8 10 6 0 4 6 4 0 8 8 6 0 4 6 2 0 6 8 6 0 4 6 2 0 6 10 6 0 4 6 4 0 8 10 6 2 6 6 4 2 10 12 8 4 8 8 6 4 8 16 16 0 14 10 8 6 20 24 18 8 14 14 12 8 18 22 20 6 16 16 14 8 NW W SW S (ร่ม) 7.6 อุณหภมูิอากาศที่ผิวภายนอกของอาคาร อุณหภูมิอำกำศที่ผิวภำยนอกของอำคำร หรือ sol-air temperature (Tsol-air) เป็นอุณหภูมิ สมมุติฐำนที่ใช้ในกำรค ำนวณควำมร้อนที่ได้รับจำกพื้นผิวด้ำนนอกของผนังอำคำรโดยผลรวม ของกำรพำควำมร้อนและกำรแผ่รังสีควำมร้อนที่ได้รับจำกพื้นผิวด้ำนนอกของผนังโดยกำรพำ ควำมร้อนจะค ำนวณจำก 0 = ( - ) c o os q f t t (7.5)

219 เมื่อ fo=ค่ำสัมประสิทธิ์ฟิล์มภำยนอก t0 = อุณหภูมิอำกำศภำยนอก tos = อุณหภูมิของพื้นผิวด้ำนนอกของผนัง ควำมร้อนที่ได้รับจำกพื้นผิวด้ำนนอกของผนังโดยกำรแผ่รังสีจะค ำนวณจำก = r q I (7.6) เมื่อ I = ควำมเข้มของรังสีทั้งหมด α = กำรดูดซับของพื้นผิว ควำมร้อนทั้งหมดที่ได้รับจำกพื้นผิวด้ำนนอกของผนัง q q q f t t I f t f t I os c r o o os o o o os = + = - + = × - × + ( ) = + - × o o o os o I f t f t f = × - × = - f t f t f t t o e o os o e os ( ) (7.7) เมื่อ = + e o o I t t f อุณหภูมิte คือ อำกำศที่ผิวภำยนอกของอำคำร หรือ sol-air temperature 7.7 ความร้อนจากแสงอาทิตยผ์ ่านกระจก ควำมร้อนที่ได้รับผ่ำนบริเวณกระจก ถือเป็นส่วนส ำคัญของภำระของระบบท ำควำมเย็น เมื่อ แผ่นกระจกถูกรังสีดวงอำทิตย์(โดยตรงและกระจำย) ส่วนหนึ่งของจะถูกดูดซับ ส่วนหนึ่งจะ สะท้อนและส่วนที่เหลือจะถูกส่งโดยตรงไปยังภำยในของอำคำร ในกระบวนกำรดูดกลืนควำมร้อน อุณหภูมิของกระจกจะเพิ่มขึ้นจนกว่ำจะอยู่ในต ำแหน่งที่ จะสูญเสียควำมร้อนในอัตรำเดียวกันในกำรแลกเปลี่ยนพลังงำนให้กับพื้นผิวภำยในและภำยนอก อำคำร กำรแลกเปลี่ยนพลังงำนจำกกำรแผ่รังสีจะเกิดขึ้นพร้อมกันระหว่ำงพื้นผิวด้ำนนอกของ กระจกและอนุภำคควำมร้อนในชั้นบรรยำกำศและระหว่ำงพื้นผิวภำยในและวัตถุต่ำงๆ ในห้อง นอกจำกผลกระทบที่เกิดจำกกำรแผ่รังสีแล้ว ควำมร้อนสุทธิที่เข้ำสู่ภำยในอำคำรที่ได้รับผ่ำน กระจกแล้วยังเป็นผลที่เกิดจำกกำรพำควำมร้อนของกระแสอำกำศที่เกิดขึ้นทั้งสองด้ำนของ กระจก แต่หำกอุณหภูมิของกระจกสูงกว่ำอำกำศภำยนอกจะไม่ได้รับควำมร้อนจำกกำรน ำ แม้ว่ำ อำกำศภำยนอกจะอุ่นกว่ำของภำยใน ในกรณีดังกล่ำว ส่วนหนึ่งของรังสีที่ดูดซับไว้โดยแก้วจะถูก

220 ลบออกโดยกระแสอำกำศภำยใน อีกส่วนหนึ่งโดยกระแสอำกำศภำยนอก และส่วนที่เหลือโดย กำรสูญเสียสุทธิในกำรแลกเปลี่ยนพลังงำนกำรแผ่รังสีระหว่ำงกระจกและพื้นผิวทั้งหมดที่สำมำรถ ท ำได้ควำมสมดุลของควำมร้อนที่สมบูรณ์สำมำรถเขียนได้ดังสมกำรนี้ ความร้อนสุทธิ= รังสีดวงอาทิตย์+ การไหลของความร้อนโดยการพาความร้อนและการ แลกเปลี่ยนความร้อนจากรังสีระหว่างกระจกและพื้นผิวภายในอาคาร (7.8) หำกไม่ให้ควำมสนใจควำมร้อนที่เก็บไว้ในกระจกหรือที่กระจกอำจยอมให้ได้ภำยใต้สภำวะที่ เปลี่ยนแปลง เทอมที่สองของนิพจน์ข้ำงต้นอำจเขียนได้ดังนี้ การไหลของความร้อนโดยการพาความร้อนและการแลกเปลี่ยนความร้อนจากการแผ่ รังสีระหว่างกระจกและพื้นผิวภายในอาคาร = รังสีดวงอาทิตย์ที่ดูดซับ ± การรังสีและการพา ความร้อนที่แลกเปลี่ยนระหว่างกระจกและพื้นผิวภายนอก (7.9) 7.8 ความร้อนเนื่องจากการรั ่วซึม อำกำศรั่วซึม คืออำกำศที่เข้ำสู่พื้นที่ปรับอำกำศผ่ำนรอยแตกของหน้ำต่ำงและกำรเปิดประตู สิ่งนี้เกิดจำกควำมแตกต่ำงของควำมดันทั้งสองด้ำนของหน้ำต่ำงและประตูและขึ้นอยู่กับ ควำมเร็วและทิศทำงลม และควำมแตกต่ำงของควำมหนำแน่นจำกควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิ ระหว่ำงอำกำศภำยในและภำยนอก มีสองวิธีในกำรประมำณอำกำศที่รั่วซึม คือจำกควำมยำวรอยแตก และกำรหมุนเวียนอำกำศ หรือที่เรียกว่ำ crack length method และ air change method วิธีcrack length มักใช้ในกรณีที่ ต้องกำรควำมแม่นย ำ ส่วนใหญ่จะใช้วิธีair change ส ำหรับกำรค ำนวณปริมำณของอำกำศที่ รั่วซึม ด้วยวิธีนี้ปริมำณอำกำศที่แทรกซึมผ่ำนหน้ำต่ำงและผนัง ค ำนวณได้จำก × × × = 60 C L W H A m 3 /min (7.10) เมื่อ L= ควำมยำวของห้อง ในหน่วยเมตร W = ควำมกว้ำงของห้อง ในหน่วยเมตร H = ควำมสูงของห้อง ในหน่วยเมตร AC =กำรหมุนเวียนอำกำศต่อชั่วโมง อำกำศรั่วซึมที่เข้ำในห้องทั้งหมดของอำคำรจะถูกน ำมำคิดครึ่งหนึ่งของค่ำที่ค ำนวณได้ ข้ำงต้นเนื่องจำกกำรแทรกซึมจะเกิดขึ้นด้ำนที่อำคำรอำคำรรับลม ตำรำงที่ 7.8 แสดงจ ำนวนกำรเปลี่ยนแปลงของอำกำศต่อชั่วโมงส ำหรับห้องพักประเภท ต่ำงๆ และด้ำนที่เปิดโล่ง

221 ส ำหรับแต่ละคนที่ผ่ำนประตูที่เปิดไปสู่ด้ำนนอกหรือไปยังพื้นที่ที่ไม่มีเงื่อนไข ค่ำที่ระบุใน ตำรำง 7.9 ส ำหรับกำรรั่วซึมของประตูที่เพิ่มเข้ำไปกับอำกำศรั่วซึมผ่ำนหน้ำต่ำงและผนัง เพื่อ หำกำรรั่วซึมของอำคำรทั้งหมด ตารางที่7.8 จ ำนวนกำรเปลี่ยนแปลงของอำกำศต่อชั่วโมง [1] ประเภทของห้องหรืออาคาร จ านวนการเปลี่ยนแปลงของ อากาศต่อชั ่วโมง (Ac ) ห้องที่ไม่มีหน้ำต่ำงหรือประตูด้ำนนอก ห้องที่มีผนังด้ำนหนึ่งเปิดโล่ง ห้องที่มีผนังสองด้ำนเปิดโล่ง ห้องที่มีผนังสำมด้ำนเปิดโล่ง ห้องที่มีผนังสี่ด้ำนเปิดโล่ง โถงทำงเข้ำ โถงห้องต้อนรับ ห้องอำบน ้ำ 0.5 ถึง 0.75 1 1.5 2 2 2 ถึง 3 2 2 ตารางที่7.9 อำกำศรั่วซึม [1] การใช้ประตู อากาศรั ่วซึมส าหรับประตูหมุน 1.8 เมตร หน่วย m 3 ต่อคนต่อทางผ่าน ประตูหมุนได้อย่ำงอิสระ ประตูมีอุปกรณ์หยุด ไม่บ่อย เฉลี่ย บ่อย 2.5 2 1.5 2 1.75 1.25 7.9 ความร้อนจากการระบายอากาศ เพื่อรักษำอำกำศที่บริสุทธิ์จึงต้องมีกำรรระบำยอำกำศ (เช่นกำรจัดหำอำกำศภำยนอกเข้ำมำ เพิ่ม) ให้กับพื้นที่ปรับอำกำศเพื่อลดกลิ่น ควัน ก๊ำซคำร์บอนไดออกไซด์และก๊ำซที่ไม่พึงประสงค์ อื่นๆ ปริมำณอำกำศภำยนอกที่ใช้ส ำหรับกำรระบำยอำกำศควรให้อำกำศเปลี่ยนอย่ำงน้อย ครึ่งหนึ่งต่อชั่วโมงของห้องในอำคำรที่มีควำมสูงเพดำนปกติหำกปริมำณอำกำศรั่วซึมมำกกว่ำ ปริมำณกำรระบำยอำกำศควรเพิ่มปริมำณอำกำศกรองอย่ำงน้อยเท่ำกับปริมำณอำกำศรั่วซึม อำกำศภำยนอกที่เพิ่มจะเพิ่มควำมร้อนสัมพัทธ์และควำมร้อนแฝงด้วย ตำรำง 7.10 แสดงค่ำที่ แนะน ำและต ่ำสุดส ำหรับอำกำศภำยนอกที่ต้องกำรต่อคนในอำคำร

222 ตารางที่7.10 อำกำศภำยนอกที่ต้องกำรต่อคน [1] การใช้งาน การดูด อากาศภายนอก m 3 /นาที/คน แนะน ำ ขั้นต ่ำ ห้องพัก พื้นที่ธนำคำร ร้ำนตัดผม ร้ำนเสริมสวย บำร์ค็อกเทล ห้ำงสรรพสินค้ำ ร้ำนขำยยำ โรงงำน ห้องฌำปนกิจศพ โรงพยำบำล, ห้อง ส่วนตัว โรงพยำบำล, หอผู้ป่วย ห้องพักของโรงแรม ห้องประชุม ส ำนักงำนทั่วไป ส ำนักงำนส่วนตัว ภัตตำคำร โรงอำหำร โรงละคร โรงภำพยนต์ บำงส่วน เป็นครั้งครำว มำก เป็นครั้งครำว หนัก ไม่มี มำก ไม่มี ไม่มี ไม่มี ไม่มี หนัก หนัก บ้ำง ไม่มี มำก มำก ไม่มี 0.6 0.3 0.45 0.3 0.9 0.23 0.3 0.3 0.3 0.9 0.6 0.9 1.5 0.45 0.75 0.45 0.36 0.23 0.45 0.23 0.3 0.23 0.75 0.15 0.23 0.23 0.23 0.75 0.45 0.75 0.9 0.3 0.45 0.36 0.3 0.15 7.10 ความร้อนจากผู้อยู่อาศัย ร่ำงกำยมนุษย์ในพื้นที่ที่ต้องกำรควบคุมหรือภำระกำรระบำยควำมร้อนประกอบด้วยควำม ร้อนสัมพัทธ์และควำมร้อนแฝง ควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นจำกผู้อยู่อำศัยขึ้นอยู่กับจ ำนวนคนโดยเฉลี่ยที่ คำดว่ำจะมีอยู่ในพื้นที่ปรับอำกำศ ภำระควำมร้อนที่เกิดจำกแต่ละคนขึ้นอยู่กับกิจกรรมของบุคคล ตำรำงที่7.11 แสดงกิจกรรมที่หลำกหลำยตั้งแต่กำรพักผ่อนไปจนถึงงำนหนัก ค่ำที่ก ำหนดในตำรำงที่ 7.11 นี้ก ำหนดไว้ที่อุณหภูมิกระเปำะแห้ง 27ºC ส ำหรับอุณหภูมิ กระเปำะแห้งของห้องก ำหนดไว้ที่ 25ºC ควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นทั้งหมดจะขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ปกติ ของผู้ชำย และของผู้หญิงมีค่ำ 85 เปอร์เซ็นต์ของผู้ชำย ส ำหรับเด็กคือ 75 เปอร์เซ็นต์ของผู้ชำย

223 ตารางที่7.11 ควำมร้อนจำกผู้อยู่อำศัย (หน่วยวัตต์) [1] ระดับของกิจกรรม ชนิดของกิจกรรม ความ ร้อน (ผู้ชาย) ความ ร้อน รวม (เฉลี่ย) ความร้อนสัมพัทธ์ ความร้อนแฝง 1. นั่งพักผ่อน 2. นั่งท ำงำนเบำ 3. งำนส ำนักงำนที่ใช้งำน ในระดับปำนกลำง 4. ยืนท ำงำน, เดินช้ำๆ 5. เดิน, นั่ง, ยืน, เดินำๆ 6. ท ำงำนต่อเนื่องประจ ำ 7. งำนเบำกับโต๊ะ ปฏิบัติงำนช่ำง 8. เต้นร ำ (ปำนกลำง) 9. เดิน 4.8 กม./ชม. งำนหนักปำนกลำง 10. โบว์ลิ่ง 11. งำนหนัก โรงภำพยนตร์(บ่ำย) โรงภำพยนตร์(เย็น) ส ำนักงำน,โรงแรม, ห้องพัก ส ำนักงำน,โรงแรม, ห้องพัก ห้ำงสรรพสินค้ำ, ร้ำนค้ำ ร้ำนขำยยำ, ธนำคำร ร้ำนอำหำร โรงงำน ห้องเต้นร ำ โรงงำน ลำนโบว์ลิ่ง โรงงำน 114 114 132 139 161 161 144 234 264 293 440 440 97 102 117 132 132 146 161 220 249 293 425 425 53 57 57 59 59 58 64 64 72 88 136 136 44 45 67 73 73 88 97 155 177 205 288 288 7.11 ความร้อนจากเครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟฟ้ำ แก๊สหรือไอน ้ำร้อนถูกใช้บ่อยในพื้นที่ปรับอำกำศ ในตำรำง 7.12 จะเป็น เครื่องใช้ที่ใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่ และค่ำควำมร้อนสัมพัทธ์และควำมร้อนแฝงโดยประมำณ

224 ตารางที่7.12 ควำมร้อนที่ได้รับจำกเครื่องใช้ไฟฟ้ำที่ไม่มีอุปกรณ์คลุม (Hood) (หน่วยวัตต์) [1] เครื่องใช้ไฟฟ้า ไฟฟ้า ก๊าซ ความร้อน สัมพัทธ์ ความร้อน แฝง ความร้อน สัมพัทธ์ ความร้อน แฝง 1. เครื่องชงกำแฟ, 2 ลิตร 2. เครื่องอุ่นกำแฟ, 2 ลิตร 3. เครื่องชงกำแฟแบบถัง, 20 ลิตร 4. เหยือกชงกำแฟ, 13 ลิตร 5. เหยือกชงกำแฟ, 22 ลิตร 6. หม้อต้มไข่, 2 ถ้วย 7. เครื่องอุ่นอำหำรพร้อมจำนอุ่น, ต่อ ตำรำงเมตรของพื้นผิวด้ำนบน 8. เครื่องอุ่นอำหำรต่อตำรำงเมตรของ พื้นผิวด้ำนบนเท่ำนั้น 9.เครื่องทอดต่อ m 2 ของพื้นที่ทอด 10. กระทะก้นแบน, ต่อ m 2 ของพื้นที่ กระทะ 11. ตะแกรงย่ำงเนื้อ, ต่อ m 2 พื้นที่ทอด 12. ตะแกรงย่ำง, แซนด์วิช, ต่อตำรำง เมตรของพื้นที่ทอด 13. ไดร์เป่ำผม, ชนิดโบลเวอร์ 14.ไดร์เป่ำผม, ประเภทหมวกคลุม เครื่องปิ้งขนมปัง 360 ชิ้นต่อชั่วโมง 15. เครื่องปิ้งขนมปัง 360 ชิ้นต่อชั่วโมง 16. เตำแบบปรุงอำหำรเร็ว - แบบด้ำนบนเปิด, ต่อ m 2 ด้ำนบน - แบบด้ำนบนปิด, ต่อ m 2 ด้ำนบน - ทอดด้ำนบน, ต่อ m 2 ด้ำนบน 17. ไมโครเวฟ 18. เครื่องมือฆ่ำเชื้อส ำหรับแพทย์ 264 68 1406 645 674 352 1140 650 1026 880 1378 790 674 547 1495 - - - 250 190 64 18 352 436 674 234 1140 1140 1465 470 733 205 117 98 380 - - - 44 352 396 117 2110 733 1143 - - 2756 1758 - 2930 - - - 2257 1230 967 1055 - - 103 29 52 733 1143 - - 1401 1172 - 733 - - - 967 1055 - - - -

225 7.12 ความร้อนจากผลิตภณัฑ์ ควำมร้อนที่ปล่อยออกมำจำกผลิตภัณฑ์ที่เก็บสะสมไว้มีควำมส ำคัญมำกในกรณีของห้อง เย็น ภำระกำรท ำควำมเย็นที่ต้องพิจำรณำในห้องเย็นแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้ 1. ภาระความเย็นเหนือจุดเยือกแข็ง ภำระควำมเย็นของผลิตภัณฑ์เหนือจุดเยือกแข็งขึ้นอยู่ กับมวลของผลิตภัณฑ์(m), ควำมร้อนจ ำเพำะเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์(CPM) อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ ที่น ำเข้ำมำ (T1 ) อุณหภูมิผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ำยที่ต้องกำร (T2 ) และเวลำเย็น (t ch) ทำงคณิตศำสตร์ ในทำงคณิตศำสตร์ภำระควำมเย็นเหนือจุดเยือกแข็ง ได้จำก 1 2 ( - ) Q = pm ch ch mc T T t (7.11) 2. ภาระแช่แข็ง ภำระแช่แข็งนี้แช่แข็งขึ้นอยู่กับมวลของผลิตภัณฑ์(m) ควำมร้อนแฝงของ กำรแช่แข็ง (hfg) และเวลำแช่แข็ง (tF ) ทำงคณิตศำสตร์โหลดแช่แข็ง ได้จำก × Q = fg F F m h t (7.12) 3. ภาระการท าความเย็นต ่ากว่าจุดเยือกแข็ง ภำระกำรท ำควำมเย็นที่ต ่ำกว่ำจุดแช่แข็ง ขึ้นอยู่กับมวลของผลิตภัณฑ์(m) ควำมร้อนจ ำเพำะเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์แช่แข็ง (c pm) อุณหภูมิ เก็บรักษำ จริงของผลิตภัณฑ์(T1) อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ที่ต้องกำรเยือกแข็ง (T2) และเวลำท ำ ควำมเย็น (t c ) ในทำงคณิตศำสตร์ภำระกำรท ำควำมเย็นต ่ำกว่ำจุดเยือกแข็ง ได้จำก 1 2 ( - ) Q = pm c c mc T T t (7.13) 4. ปฏิกิริยาของผลิตภัณฑ์หรือความร้อนจากกระบวนการสลายโมเลกุลของอาหาร (ควำม ร้อนจำกกำรหำยใจ) ในระหว่ำงกำรสุกของผลิตภัณฑ์อำหำรบำงอย่ำงแม้จะอยู่ในห้องเย็น ปฏิกิริยำหรือควำมร้อนจำกกำรหำยใจหรือควำมร้อนที่วิวัฒนำกำรขึ้น ควำมร้อนที่ได้รับนี้ได้จำก QR = m x วิวัฒนาที่เกิดขึ้นของความร้อนต่อกิโลกรัมอาหารต่อชั ่วโมง (7.14) อัตรำกำรผลิตควำมร้อนส ำหรับอำหำรประเภทต่ำงๆ แสดงไว้ในตำรำงต่อไปนี้

226 ตารางที่7.13 อัตรำกำรผลิตควำมร้อนส ำหรับอำหำรประเภทต่ำงๆ [1] สินค้า อุณหภมูิ(°C) ความร้อนที่วิวฒันาการขึ้น ต่อ ตันต่อ 24 ชั ่วโมง (kJ) 1. แอปเปิล 2. กล้วย 3. หัวผักกำด 4. กะหล ่ำปลี 5. แครอท 6. กะหล ่ำดอก 7. เชอร์รี่ (เปรี้ยว) 8. แตงกวำ 9. ผลองุ่น 10. มะนำว 11. แตง 12. เห็ด (ปลูก) 0 4.5 15.5 30 20 0 4.5 15.5 0 4.5 15.5 0 4.5 15.5 4.5 15.5 0 15.5 15.5 0 4.5 15.5 0 4.5 15.5 0 4.5 15.5 0 10 690-1045 1170-1865 4650-6950 6950-16250 8835 2800 4270 7640 1240 1770 4260 2240 3660 8530 4650 10500 1380-1840 11600-13920 2250-6850 480 1130 2930 610 860 2180 1350 2050 8840 6490 23215

227 (ต่อ) สินค้า อุณหภมูิ(°C) ความร้อนที่วิวฒันาการขึ้น ต่อ ตันต่อ 24 ชั ่วโมง (kJ) 13. หัวหอม 14. ส้ม 15. ลูกพีช 16. ลูกแพร์ 17. พริก 18. ถั่ว 19. มันฝรั่ง 20. รำสเบอร์รี่ 21. สตรอเบอร์รี่ 22. มะเขือเทศ (สี เขียว) 23. มะเขือเทศ (สุก) 24. หัวผักกำด 0 10 0 4.5 15.5 0 4.5 15.5 0 0 4.5 15.5 0 4.5 15.5 0 4.5 20 2.2 15.5 0 4.5 15.5 0 4.5 15.5 0 4.5 15.5 0 4.5 690-1170 1860-2090 730-965 1465 5275 990-1450 1450-2050 7560-9820 690-920 2870 4960 8940 8500-8700 13500-16600 40800-46200 460-920 1170-1860 2320-3725 4650-6970 16245-18570 2890-4020 5400-6970 16500-20200 610 1130 6570 1090 1340 5950 1960 2290

228 ภำระทำงควำมร้อนแฝงประกอบด้วยกำรคำยน ้ำหรือกำรควบแน่นของควำมชื้นจำก ผลิตภัณฑ์ในกำรจัดเก็บ ตำรำงที่ 7.14 จะแสดงกำรสูญเสียควำมชื้นของผลิตภัณฑ์ในกำรจัดเก็บ ตารางที่7.14 กำรสูญเสียควำมชื้นของผลิตภัณฑ์[1] สินค้า อณุหภมูิ (°C) ความชื้น (%) ระยะเวลาส าหรับ การสูญเสีย การสูญเสีย ความชื้น (%) แอปเปิ้ล เนื้อ : สเต็ก 0.9 กก. ย่ำง 18 กก. เนื้อวัว หัวผักกำด กะหล ่ำปลี: ใบหยัก แดง ขำว แครอท กะหล ่ำดอก เนยแข็ง แตงกวำ ลูกเกด ไข่ ผลเบอร์รี่ หัวหอม ลูกพีช ลูกแพร์ พริก ลูกพลัม ผักโขม ฟัก สตรอเบอรี่ 0 2.8 2.8 15 15 - - เก็บปกติ 0 -0.5 0 0 15 0 -0.5 0 0 -1.1 -0.5 -1.1 0 0 -1.1 -1.1 0 1.1 90 95 75 95 75 90 & 80 90 & 80 เก็บปกติ 98 85 98 98 75 98 85 99 88 85 85 90 90 90 85 90 98 90 6-8 เดือน 1-50 วัน 1 วัน 1 วัน 1 เดือน 1 เดือน 2-7 เดือน 6-7 เดือน 6-7 เดือน 1 เดือน 1 เดือน - 1 เดือน 2 เดือน 3 เดือน 3 เดือน 2 เดือน 6-8 เดือน 1-2 เดือน 4-6 เดือน 1 เดือน 2 เดือน 6-7 เดือน 1 เดือน 1 เดือน 3-4 0.03-1.1 0.08-3.5 0.06-2.5 0.18-8.2 0.9 และ 1.8 0.4 และ 1.8 3 2.5 10-15 6-8 8-10 1.5 11 10 6 6 2 7 6 6-8 8-12 3-6 3 4-6 4-5 1 4

229 7.13 ความร้อนจากอุปกรณ์ให้แสงสว่าง ควำมร้อนจำกอุปกรณ์ไฟฟ้ำที่ให้แสงสว่ำงหรือหลอดไฟฟ้ำนั้นขึ้นอยู่กับอัตรำก ำลังไฟฟ้ำของ หลอดไฟฟ้ำในหน่วยวัตต์ค่ำแฟคเตอร์กำรใช้งำน (ตัวประกอบกำรใช้งำน) และค่ำแฟกเตอร์เสริม (ตัวประกอบค่ำเผื่อ) ในทำงคณิตศำสตร์ควำมร้อนที่ได้จำกแสงไฟฟ้ำหำได้จำก Q = ก าลังวัตต์รวมของหลอดไฟ x ค่าแฟคเตอร์การใช้งาน x ค่าแฟกเตอร์เสริม (7.15) ตัวประกอบกำรใช้งำน คืออัตรำส่วนของวัตต์จริงในกำรใช้งำนต่อวัตต์ที่ติดตั้ง ค่ำของปัจจัย กำรใช้งำนจะขึ้นอยู่กับประเภทของกำรใช้งำนห้อง ในกรณีที่เป็นที่พักอำศัย ร้ำนค้ำพำณิชย์และ ห้ำงสรรพสินค้ำ ค่ำที่ถูกน ำมำใช้มักจะเป็นจ ำนวนหนึ่งหน่วย ในขณะที่เป็นส ำหรับโรงงำน อุตสำหกรรมจะใช้ค่ำ 0.5 หรือต ่ำกว่ำ ตัวประกอบค่ำเผื่อ โดยทั่วไปจะใช้ในกรณีของหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่มีกำรใช้พลังงำนกับ บัลลำสต์ซึ่งค่ำปัจจัยที่จะน ำมำใช้ คือ 1.25 7.14 ความร้อนจากเครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟฟ้ำ เช่น พัดลม มอเตอร์หรืออุปกรณ์ใช้พลังงำนไฟฟ้ำอื่นๆ ที่เพิ่มควำมร้อนใน พื้นที่ปรับอำกำศ พลังงำนที่พัดลมใช้จะถูกแปลงเป็นพลังงำนควำมร้อนและส่งไปยังอำกำศ พลังงำนควำมร้อนจะถูกเพิ่มเข้ำไปในห้องเป็นภำระทำงควำมร้อนสัมพัทธ์ควำมร้อนที่เป็นภำระ กำรท ำควำมเย็นจำกมอเตอร์ไฟฟ้ำหำได้จำก กำ ลง ั ของมอเตอร ์ในหน่วย Q = × ตว ัประกอบของภำระ ประสท ิ ธภ ิ ำพของมอเตอร ์ em kW (7.16) ตัวประกอบกำรของภำระ หรือ load factor คือส่วนน้อยของภำระทั้งหมดที่มอเตอร์ท ำงำน หำได้จำก ตวัประกอบของภำระ ( )= × 100 A R W LF W (7.17) เมื่อ WA คือ ก ำลังไฟฟ้ำที่มอเตอร์ใช้ (kW) WR คือ ก ำลังไฟฟ้ำพิกัดของมอเตอร์(kW) 7.15 ความร้อนจากท่อส่งลม ควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจำกท่อจ่ำยลม (Supply-duct) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอำกำศในท่อ และอุณหภูมิของพื้นที่รอบท่อ ควำมร้อนที่ได้รับผ่ำนท่อ (QD) ค ำนวณโดยใช้ควำมสัมพันธ์ของ Q = ( - ) D D a s UA t t (7.18)

230 เมื่อ U = สัมประสิทธิ์กำรถ่ำยเทควำมร้อนรวม AD = พื้นที่ผิวของท่อส่งลม ta = อุถณหภูมิของอำกำศโดยรอบ t s = อุณหภุมิของลมจ่ำย ควำมร้อนที่เพิ่มขึ้นจะเป็นศูนย์หำกท่ออยู่ในพื้นที่ที่ไม่มีเงื่อนไข รูปที่7.6 แสดงท่อส่งลมอยู่ ในพื้นที่ปรับอำกำศ ควำมร้อนจะเพิ่มขึ้นและเกิดกำรควบแน่นขึ้น เพื่อป้องกันกำรควบแน่นและ ลดควำมร้อนของท่อ ท่อจะต้องหุ้มฉนวนดังรูปที่ 7.7 ควำมร้อนที่ได้รับผ่ำนท่อจ่ำยลมจะถูกน ำมำ คิดที่5 เปอร์เซ็นต์ของควำมร้อนสัมพัทธ์ในห้อง รูปที่ 7.6 ท่อส่งลมอยู่ในพื้นที่ปรับอำกำศ (ภำพจำกผู้เขียน) รูปที่ 7.7 ท่อส่งลมหุ้มฉนวน (ภำพจำกผู้เขียน)

231 กำรสูญเสียเนื่องจำกกำรรั่วไหลของลมจ่ำย (Supply air) ไม่ใช่เรื่องง่ำยที่จะประเมินปริมำณ กำรรั่วไหลนี้ เนื่องจำกขึ้นอยู่กับฝีมือของกำรสร้ำงท่อและควำมยำวของกำรท ำงำน พบว่ำท่อรั่วมี จ ำนวนที่ 5 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์กำรรั่วไหลของอำกำศจำกท่อจ่ำยส่งผลให้สูญเสียควำมสำมำรถใน กำรท ำควำมเย็น เว้นแต่จะเกิดกำรรั่วไหลภำยในพื้นที่ปรับอำกำศ โดยค่ำต ่ำสุดที่แนะน ำส ำหรับ กำรรั่วไหลของอำกำศผ่ำนท่อ คือ กรณีท่อยำวให้10 เปอร์เซ็นต์กรณีท่อยำวปำนกลำงให้5 เปอร์เซ็นต์ ส่วนท่อส่งลมระยะสั้นสำมำรถที่จะไม่น ำมำคิดได้ ในกำรณีกำรเพิ่มควำมร้อนของท่อส่งลมกลับ หรือ รีเทิร์นแอร์ (Return air) หรือที่หลำยคน เรียกว่ำ ช่องลมกลับ ดังรูปที่ 7.8 จะค ำนวณในลักษณะเดียวกับที่กล่ำวไว้ข้ำงต้น แต่กำรรั่วไหล ของอำกำศในกรณีนี้ไม่สำมำรถประเมินได้ส ำหรับท่อที่มีควำมยำวสั้น หำกท่อยำวและวิ่งผ่ำน พื้นที่ที่ไม่มีเงื่อนไข อำจสันนิษฐำนได้ว่ำกำรรั่วไหลไม่เกิน 3 เปอร์เซ็นต์ รูปที่ 7.8 ช่องส่งลมกับผ่ำนพื้นที่ที่ไม่ปรับอำกำศ (ภำพจำกผู้เขียน)

232 ค าถามท้ายบท 1. เจ้ำของบ้ำนขอให้ที่ปรึกษำด้ำนพลังงำนค้นหำกำรสูญเสียควำมร้อนจำกบ้ำนของเขำ บน ผนังด้ำนหนึ่งวัดได้15 ft x 9 ft (ไม่มีหน้ำต่ำง) ที่ปรึกษำวัดอุณหภูมิ 66 F บนพื้นผิว ด้ำนในของผนัง และ 18 F บนพื้นผิวด้ำนนอก ผนังมีควำมต้ำนทำนควำมร้อน 0.35 ft2 - F-hr/BTU อัตรำกำรสูญเสียควำมร้อนผ่ำนผนังคืออะไร 2. วัสดุฉนวนมีค่ำกำรน ำควำมร้อน k = 0.23 BTU/hr-ft2 -F ต่อนิ้ว ผู้รับเหมำควรติดตั้งวัสดุ กี่นิ้วหำกข้อก ำหนดกำรอนุรักษ์พลังงำนก ำหนดให้ฉนวนที่มีค่ำ R-12 3. จงหำค่ำ R รวม และ ปัจจัย U ในฤดูหนำวส ำหรับผนังที่มีกำรก่อสร้ำงดังแสดงในรูปที่ 7.9 รูปที่ 7.9 รูปส ำหรับแบบฝึกหัดข้อ 3 4. ก ำแพงในข้อ 3 มีควำมยำว 30 ft สูง 12 ft อุณหภูมิในร่มคือ 70 F กำรสูญเสียกำร ถ่ำยเทควำมร้อนผ่ำนผนังในวันที่อุณหภูมิกลำงแจ้งอยู่ที่ -5 F คือเท่ำไร 5. สถำนีพลังงำนรัฐต้องกำรก ำแพงที่มีค่ำโดยรวมเป็น R-15 ค่ำ R ของฉนวนที่เพิ่มเข้ำไป ในผนังในข้อ 3 เป็นเท่ำไร 6. หลังคำที่สร้ำงขึ้นที่ด้ำนบนของดำดฟ้ำ ด้วย metal deck, R-5.5 โดยมีตังรองรับขนำด 1/2 นิ้ว เพดำนเป็น acoustical tile ค ำนวณค่ำ R ของหลังคำในฤดูหนำว 7. ค้นหำค่ำ R ของหลังคำในข้อ 6 ถ้ำมีกำรเพิ่มบอร์ดฉนวนใยแก้ว 2 นิ้ว 8. ค ำนวณกำรสูญเสียกำรถ่ำยเทควำมร้อนผ่ำน น้ำต่ำงบำนเลื่อนไม้กว้ำง 4 ft 6 นิ้ว สูง 3 ft พร้อมอุณหภูมิในร่มและกลำงแจ้ง 68 F และ 3 F ตำมล ำดับ 9. ค ำนวณกำรสูญเสียกำรถ่ำยเทควำมร้อนผ่ำนเพดำนหลังคำ 25 ft x 30 ft ของบ้ำนที่มี หลังคำมุงหลังคำยำงมะตอย ห้องใต้หลังคำระบำยอำกำศฉนวน R-8 และ ½ นิ้ว กระเบื้องอะคูสติกเพดำนที่มีโครงรองรับ อุณหภูมิภำยในและภำยนอกคือ 72 Fและ -2 F 10. กำรสูญเสียกำรถ่ำยเทควำมร้อนผ่ำนชั้นใต้ดินขนำด 40 ft x 20 ft เมื่ออุณหภูมิห้องอยู่ที่ 65 F และอุณหภูมิพื้นดินคือ 50 F 11. คลังสินค้ำใน Cleveland, Ohio สร้ำงขึ้นบนเกรดคือ 100 ft โดย 40 ft ในแผน โครงสร้ำง ผนัง 4 นิ้ว บล็อกด้วยอิฐ brick facing ฉนวน R-5 โดยรอบขอบ อุณหภูมิภำยใน คือ 68 F กำรสูญเสียควำมร้อนผ่ำนพื้นคืออะไร

233 12. จงหำกำรสูญเสียควำมร้อนที่สัมผัสจำกกำรแทรกซึมผ่ำนหน้ำต่ำงบำนเปิดที่มีส่วนกำร ท ำงำนกว้ำง 3 ft สูง 4 ft หำกอัตรำกำรแทรกซึมคือ 0.8 CFM/ft อุณหภูมิห้องคือ 69 F และอุณหภูมิกลำงแจ้งคือ -8 F 13. ห้อง 15 ft x 20 ft x 10 ft มีอัตรำกำรแทรกซึมของอำกำศ 1.5 กำรเปลี่ยนแปลงอำกำศ ต่อชั่วโมง ห้องพักอยู่ที่ 72 F และอุณหภูมิกลำงแจ้งคือ 1 F จงหำกำรสูญเสียควำมร้อน จำกกำรแทรกซึม 14. อำคำรในเมือง Milwaukee, Wisconsin มีหน้ำต่ำง single-glazed vinyl ขนำด 2,000 ft2 อุณหภูมิภำยในคือ 72 F ใช้อุณหภูมิกำรออกแบบฤดูหนำวกลำงแจ้งที่แนะน ำ จง ค ำนวณกำรสูญเสียกำรถ่ำยเทควำมร้อนที่ออกแบบผ่ำนหน้ำต่ำง 15. เพื่อประหยัดพลังงำนจึงตัดสินใจติดตั้งหน้ำต่ำงกระจกสองชั้น double glass บนอำคำร ในข้อ 14 กำรลดกำรสูญเสียกำรถ่ำยเทควำมร้อนในกำรออกแบบคืออะไร 16. จงหำกำรสูญเสียควำมร้อนทั้งหมดจำกกำรถ่ำยเทควำมร้อนและกำรแทรกซึมผ่ำน หน้ำต่ำง double-hung vinyl frame สูง 5 ft กว้ำง 5 ft สูง 4 ft ในอำคำรในเมือง Springfield, Illinois ซึ่งจะรักษำไว้ที่ 71 F อัตรำกำรแทรกซึมคือ 0.6 CFM/ft 17. ห้องหัวมุมในอำคำรใน Pittsburgh, Pennsylvania มีหน้ำต่ำงบำนเปิดสูง 3 ft กว้ำง 4 ft 2 บำน โดยที่บำนหนึ่งมีอัตรำกำรแทรกซึม 0.7 CFM/ft และประตูขนำด 7 ft x 3 ft มี อัตรำกำรแทรกซึม 1.2 CFM/ft ห้องอยู่ที่ 68 F ค้นหำกำรสูญเสียควำมร้อนจำกกำร แทรกซึมของกำรออกแบบจำกห้อง 18. จงหำกำรสูญเสียควำมร้อนจำกกำรออกแบบจำกห้องที่แสดงในรูปที่ 7.10 บนชั้นกลำงใน อำคำรส ำนักงำนใน Toronto, Ontario ผนัง: 4 นิ้ว face brick 8 นิ้ว cinder block ½ นิ้ว ผนัง furred gypsum wallboard หน้ำต่ำง: 4 ft สูง 5 ft double glass double-hung กรอบไวนิล เพดำนควำมสูง: 9 ft 19. ค้นหำกำรสูญเสียควำมร้อนทั้งหมดผ่ำนผนังด้ำนนอกและหน้ำต่ำงของห้องที่ 72 F ตำมที่อธิบำยไว้ดังนี้ ผนัง : 8 นิ้ว คอนกรีต ฉนวน R-5, 1/2 นิ้ว แผ่นผนังยิปซั่ม กว้ำง 30 ft x 15 ft หน้ำต่ำง: สูง (5) กว้ำง 4 ft สูง 4 ft กระจก high double glass, กรอบ aluminum อัตรำกำรแทรกซึม 0.5 CFM/ft ต ำแหน่ง: Salt Lake City, Utah

234 รูปที่ 7.10 รูปส ำหรับแบบฝึกหัดข้อ 18 20. อำคำรที่มีหลังคำขนำด 120 ft x 80 ft ตั้งอยู่ใน Cincinnati, Ohio มีหลังคำโครงสร้ำงไม้ 1 นิ้ว ไม้ที่มีฉนวน R-5.5 และเพดำนแบบแขวน สภำวะกำรออกแบบภำยในคือ 78 F. จง หำภำระกำรระบำยควำมร้อนของหลังคำสุทธิที่ a) 21 กันยำยน b) เวลำของกำรเพิ่มควำมร้อนบนหลังคำสูงสุด 21. ก ำแพงของอำคำรที่หันหน้ำไปทำงทิศตะวันออกเฉียงใต้ตั้งอยู่ใน Las Vegas, Nevada คือ 90 ft x 24 ft ผนัง 8 นิ้ว คอนกรีตฉนวน และ ฉนวน R-5 แผ่นผนังยิปซั่ม 1/2 นิ้ว สภำพกำรออกแบบภำยในคือ 77 F ก ำหนดภำระกำรระบำยควำมร้อนผ่ำนผนังที่ a) 15 มิถุนำยน ที่ 11 am b) เวลำของกำรเพิ่มควำมร้อนสูงสุดของผนัง 22. อำคำรใน Baltimore, Maryland มีกระจกเดี่ยวภำยนอก 2,300 ft2 โดยไม่มีม่ำนภำยใน เงื่อนไขกำรออกแบบภำยในคือ 78 F ก ำหนดกำรน ำควำมร้อนสุทธิผ่ำนกระจกเวลำ 14.00 น. ในฤดูร้อน 23. อำคำรใน Dallas, Texas มีหน้ำต่ำงขนำด 490 ft2 หันหน้ำไปทำงทิศตะวันตก ท ำจำก single clear glass ¼ นิ้ว พร้อมมู่ลี่สีปำนกลำงภำยในเวนิส ตัวอำคำรมีโครงสร้ำง light construction จงหำภำระกำรระบำยควำมร้อนด้วยพลังงำนแสงอำทิตย์สุทธิสูงสุดผ่ำน หน้ำต่ำงนี้และเกิดขึ้นในเดือนใด เวลำใด 24. ห้องพักในอำคำรใน New York City มีหน้ำต่ำง ก้วำง 12 ft x 6 ft หันหน้ำไปทำงทิศใต้ โครงสร้ำงเป็นโครงสร้ำงที่มีน ้ำหนักปำนกลำง (medium weight construction) หน้ำต่ำง เป็ น ¼ นิ้ว กระจกใสเดี่ยว single clear glass, with dark roller shades มีกันสำด

235 ด้ำนบนของหน้ำต่ำง ด้ำนนอก 3 ft จงหำภำระระบำยควำมร้อนด้วยพลังงำนแสงอำทิตย์ ผ่ำนหน้ำต่ำงเวลำ 12.00 น. ของวันที่ 1 กรกฎำคม 25. ห้องมีโคมไฟฟลูออเรสเซนต์ 40 W 4 หลอด และติดตั้งหลอดไส้ขนำด 200 W 2 หลอด ที่ใช้งำนอยู่ ระบบระบำยควำมร้อนจะถูกปิดในช่วงเวลำที่ว่ำง จงหำภำระกำรท ำควำม เย็นจำกแสง 26. จงหำภำระกำรท ำควำมเย็นจำกควำมร้อนสัมผัสและควำมร้อนแฝง จำก 180 คนที่ Get Down Disco อุณหภูมิ 78 F 27. โรงงำนมีเครื่องปรับอำกำศตลอด 24 ชั่วโมง เปิดให้บริกำรตั้งแต่ 8.00 น. ถึง 17.00 น. มี พนักงำน 76 คน (ชำยและหญิง) ท ำงำน light bench work จงหำภำระกำรท ำควำมเย็น ที่ 1 PM อุณหภูมิอยู่ที่ 78 F 28. Greasy Spoon Cafe มีโต๊ะอบไอน ้ำขนำด 20 ft2 ไม่มีเครื่องดูดควัน จงหำควำมร้อนที่ สัมผัสและควำมร้อนแฝง 29. จงหำภำระกำรท ำควำมเย็นสูงสุดส ำหรับส ำนักงำนทั่วไปที่แสดงในรูปที่ 7.11 โดยมี เงื่อนไขดังต่อไปนี้: ที่ตั้ง: Sacramento, California สภำวะภำยใน 78 F DB, 50% RH ผนัง: U = 0.28 BTU/hr-ft2 -F, Group E กลุ่มหน้ำต่ำง: 20 ft W X 6 ft H single clear glass, dark interior blinds จ ำนวนผู้เข้ำพัก : 10 people. ไฟดวงพร้อมบัลลำสต์4 W/ft2 ควำมสูงจำกพื้นถึงพื้น: 10 ft รูปที่ 7.11 รูปส ำหรับแบบฝึกหัดข้อ 29

236 เอกสารอ้างอิง 1. R.S. Khurmi & J.K.GUPTA. (2011). A textbook of refrigeration and air conditioning (5 th Ed). Eurasia publishing house private limited 2. ส ำนักพัฒนำทรัพยำกรบุคคลด้ำนพลังงำน กรมพัฒนำพลังงำนทดแทนและอนุรักษ์ พลังงำน กระทรวงพลงังำน. (2556). คู่มือการพัฒนาบุคลากรภาคปฏิบัติเพื่อการ ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ตามเกณฑ์มาตรฐาน การใช้พลังงานในระบบปรับอากาศ. บริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี จ ำกัด กรุงเทพมหำนคร.

237 หน่วยที่8 สมบตัิของความชื้นในอากาศ และกระบวนการไซโครเมตริก (Properties of Humid Air and Psychrometric Process) วัตถุประสงค์ของหน่วยเรียน 1. ใช้แบบจ ำลองกฎก๊ำซสมบูรณ์หำควำมดันรวมของอำกำศจำกควำมดันย่อยของอำกำศ แห้งและไอน ้ำได้ 2. อธิบำย psychrometry และอำกำศในชั้นบรรยำกำศได้ 3. ก ำหนดและประมำณสมบัติทำงไซโครเมตริกได้ 4. วำดแผนภำพของแผนภูมิไซโครเมตริกสภำวะอำกำศต่ำงๆ ได้ 5. แยกแยะควำมแตกต่ำงระหว่ำง WBT ทำงอุณหพลศำสตร์ และ WBT ที่วัดโดย เทอร์โมมิเตอร์แบบกระเปำะเปียกได้ 6. อธิบำยแนวคิดควำมอิ่มตัวของ adiabatic saturation และอุณหภูมิกระเปำะเปียกทำง อุณหพลศำสตร์ได้ 7. หำกำรเปลี่ยนแปลงควำมร้อนสัมพัทธ์และควำมร้อนแฝงในอุปกรณ์ได้ 8. หำควำมเหมำะสมในกำรอุ่นอำกำศได้ ในหน่วยที่ 7 ได้กล่ำวถึงภำระกำรท ำควำมเย็น ซึ่งกำรปรับอำกำศเพื่อควำมสุขสบำยของผู้ อยู่อำศัยจะต้องมีองค์ประกอบควบคุม 5 ประกำรคือ 1. อุณหภูมิที่ผู้อยู่อำศัยส่วนใหญ่รู้สึกสบำย 2. ควำมชื้นสัมพัทธ์3. ควำมเร็วอำกำศ 4. เสียง และ 5. ควำมสะอำดของอำกำศ ในหน่วยที่ 8 นี้จะได้รำยละเอียดของคุณสมบัติอำกำศต่ำงๆ สมกำรที่เหมำะสมกับผู้อยู่ อำศัยโดยละเอียด และไซโครเมตริก (Psychometrics) คือกำรศึกษำคุณสมบัติทำงอุณหพล ศำสตร์ของอำกำศชื้น ที่ถูกน ำมำใช้อย่ำงกว้ำงขวำงเพื่อแสดงและวิเครำะห์ลักษณะของ กระบวนกำรและวัฏจักรของกำรปรับอำกำศต่ำงๆ 8.1 บทน า อำกำศเป็นของไหลท ำงำนในระบบปรับอำกำศ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งส ำคัญส ำหรับวิศวกรที่จะมี ควำมเข้ำใจอย่ำงถ่องแท้เกี่ยวกับคุณสมบัติของอำกำศก่อนที่จะพิจำรณำกระบวนกำรที่เกิดขึ้น เมื่ออำกำศผ่ำนอุปกรณ์ต่ำงๆ ที่ประกอบเป็นระบบ ค ำว่ำ psychrometry มักใช้ส ำหรับ วิทยำศำสตร์ที่ตรวจสอบคุณสมบัติของอำกำศชื้น และแผนภำพที่แสดงคุณสมบัติอำกำศนี้แบบ กรำฟิกเรียกว่ำแผนภำพไซโครเมตริก (Psychrometric chart) ไซโครเมตรี (Psychrometry) เป็นศำสตร์หนึ่งของวิทยำศำสตร์วิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับ กำรศึกษำอำกำศชื้น เช่น อำกำศแห้งผสมกับไอน ้ำหรือควำมชื้น นอกจำกนี้ยังรวมถึงกำรศึกษำ พฤติกรรมของอำกำศแห้งและส่วนผสมของไอน ้ำภำยใต้เงื่อนไขต่ำงๆ

238 8.2 อากาศแห้งและไอน ้า บรรยำกำศประกอบด้วยส่วนผสมของอำกำศแห้งและไอน ้ำ อำกำศเป็นส่วนผสมของก๊ำซ ธำตุหลำยชนิด เช่น ไนโตรเจน (N2 ), ออกซิเจน (O2 ), อำร์กอน (Ar) และคำร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) แม้ว่ำชั้นบรรยำกำศของโลกมีส่วนผสมของก๊ำซ แต่ส่วนใหญ่เป็นออกซิเจนและไนโตรเจน แต่สัดส่วนของสิ่งเหล่ำนี้สอดคล้องกันทั่วทั้งชั้นบรรยำกำศและสะดวกในกำรพิจำรณำให้อำกำศ เป็นก๊ำซเดียวมีมวลโมเลกุล (Molecular mass) 28.97 และควำมดันบรรยำกำศมำตรฐำนคือ 1,013.25 mbar หรือ 101.325 kPa แต่เพื่อวัตถุประสงค์ทำงไซโครเมตรีจะถือว่ำเป็นส่วนผสม ของอำกำศแห้งและไอน ้ำ ในตำรำงที่8.1 เป็นข้อมูลพร้อมกับกำรค ำนวณ ผลรวมของโมเลกุลคือ 28.97 คือค่ำที่น ำมำเป็นมวลโมเลกุลเฉลี่ยของอำกำศแห้ง ไอน ้ำเป็นส่วนส ำพันธ์กับอำกำศแห้ง มวลโมเลกุลของอำกำศได้มำจำกมวลขององค์ประกอบทำงเคมีH2O คือ MH2O = (2x1.01) + (1x16) = 18.02 ตารางที่8.1 กำรหำมวลโมเลกุลของอำกำศแห้ง [1] ล าดับ ส่วนประกอบ อัตราส่วน โดยปริมาตร (1) มวล โมเลกุล (2) อัตราส่วน โดยโมเลกุล (1)x(2) 1. 2. 3. 4. 5. ไนโตรเจน (N2 ) ออกซิเจน (O2 ) คำร์บอน-ไดออกไซค์ (CO2 ) ไฮโดรเจน (H2 ) อำร์กอน (Ar) 78.03% 20.99% 0.03% 0.01% 0.92% 28.02 32.00 44.00 2.02 39.91 21.86% 6.72% 0.01% 0.00% 0.38% อัตรำส่วนโดยโมเลกุล 28.97% น ้ำอำจมีอยู่ในอำกำศในรูปของของเหลว เช่น ฝนหรือหมอกหรือเป็นของแข็ง (หิมะ ลูกเห็บ) อย่ำงไรก็ตำมในสภำพแวดล้อมและในร่มโดยทั่วไป น ้ำที่มีอยู่ในอำกำศจะอยู่ในรูปของไอ เช่น ไอ น ้ำร้อนจัดที่แรงดันต ่ำ หำกอำกำศและน ้ำอยู่ด้วยกันในพื้นที่จ ำกัด สภำวะสมดุลคือจุดที่อำกำศอิ่มตัวด้วยไอน ้ำ หำกทรำบอุณหภูมิของของผสมนี้ ดังนั้นควำมดันของไอน ้ำจะเป็นควำมดันของไอน ้ำที่อุณหภูมินี้ จุดเดือด (Boiling point) เป็นอุณหภูมิที่ของเหลวเดือดที่ไม่คงที่ จะเปลี่ยนไปตำมควำมดัน ดังเช่น จุดเดือดของน ้ำโดยทั่วไป 100ºC ที่ควำมดันมำตรฐำนเดียวเท่ำนั้นคือที่บรรยำกำศ (1.013 bar) และจะเปลี่ยนแปลงไปตำมควำมดัน ดังตำรำงที่ 8.2 และรูปที่ 8.1 แผนภำพกำร เปลี่ยนแปลงสถำนะภำยใต้ควำมดัน-อุณหภูมิหรือแผนผังวัฏภำค (Phase diagram)

239 ตารางที่8.2 จุดเดือดของน ้ำ [1] ความดัน (bar) จุดเดือด (°C) 0.006 0.04 0.08 0.2 0.5 1.013 0 29 41.5 60.1 81.4 100.0 รูปที่ 8.1 แผนผังวัฏภำค (ดัดแปลงจำก [1]) 8.3 กฎแห่งความดันย่อยของดาลตัน (Dalton's Law of Partial Pressures) กฎควำมดันย่อยของดำลตัน (Dalton’s law) ระบุว่ำควำมดันรวมของส่วนผสมของก๊ำซ เท่ำกับผลรวมของควำมดันแต่ละตัวของก๊ำซที่เป็นส่วนประกอบซึ่งถ่ำยเทหรือน ำมำจำกที่มี อุณหภูมิเดียวกันและปริมำตรเท่ำกัน ดังสมกำรที่ 8.1 นั่นคือ Pt= P1 + P2+ P3 (8.1) โดยที่ Pt คือควำมดันรวมของส่วนผสมของก๊ำซ และ P1 , P2 , P3 คือควำมดันย่อยของก๊ำซ แต่ละชนิด กฎของดำลตันแสดงไว้ในรูปที่ 8.2; ก๊ำซสองชนิด ได้แก่ ก๊ำซ A และ ก๊ำซ S ที่ควำมดัน Pa และควำมดัน Ps ซึ่งทั้งสองมีปริมำตรเท่ำกัน ถูกรวมเข้ำด้วยกันในถังใบหนึ่ง ควำมดันรวมจะเป็น Pt

240 รูปที่ 8.2 กฎของดำลตัน (ดัดแปลงจำก [2]) 8.4 ความดันไออิ่มตวั ควำมดันไออิ่มตัว (Saturated vapor pressure) พิจำรณำถังที่แสดงในรูปที่ 8.3 ภำยในมี อุณหภูมิ1ºC และที่ควำมดันบรรยำกำศ เหนือน ้ำมีไอน ้ำที่ออกแรงกดที่เรียกว่ำควำมดันไออิ่มตัว (Saturated Vapor Pressure; SVP) เมื่อให้ควำมร้อนกับถัง น ้ำจะระเหยมำกขึ้นและเมื่ออุณหภูมิ สูงขึ้น SVP จะเพิ่มขึ้นในที่สุด ด้วยควำมร้อนที่ยังคงให้ต่อเนื่องน ้ำจะเดือด และซึ่งสิ่งนี้เกิดขึ้น เมื่อ SVP เท่ำกับควำมดันบรรยำกำศ กำรเปลี่ยนแปลงของควำมดันไออิ่มตัวต่ออุณหภูมิแสดง ในรูปที่8.4 รูปที่ 8.3 ภำชนะที่มีไออิ่มตัว (ดัดแปลงจำก [2]) รูปที่ 8.4 ควำมดันไออิ่มตัวกับอุณหภูมิ(ดัดแปลงจำก [2])

241 ค่ำของ SVP ถูกก ำหนดโดยกำรทดลองและเผยแพร่ในรูปแบบของตำรำงไอน ้ำ ค่ำที่ได้ดัง ตำรำงที่8.3 8.5 ไอร้อนยวดยิ่ง หำกน ้ำทั้งหมดในถังที่แสดงในรูปที่ 8.3 ระเหยก่อนถึงจุดเดือด และยังคงให้ควำมร้อนต่อไป ไอน ้ำจะเป็นไอร้อนยวดยิ่ง (Superheated vapor) หรือไอดง โดยที่ควำมดันไอคงที่ เพรำะฉะนั้น ในรูปที่8.4 ไอร้อนยวดยิ่งจะอยู่ในบริเวณทำงด้ำนขวำมือของเส้นโค้ง SVP โดยปกติวิศวกรด้ำน เครื่องปรับอำกำศจะสนใจเฉพำะกำรเปลี่ยนแปลงของควำมดันไอในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -20ºC ถึง 60ºC ตารางที่8.3 ควำมดันไออิ่มตัวของน ้ำที่อุณหภูมิต่ำงๆ [1] อณุหภมูิ (°C) ความดันไอ (mbar) อณุหภมูิ (°C) ความดันไอ (mbar) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 6.103 7.055 8.129 9.346 10.72 12.29 14.02 15.98 18.17 20.63 20 25 30 35 40 50 60 70 80 100 23.37 31.66 42.42 56.22 73.75 123.4 199.2 311.6 473.6 1013.2 ตัวอย่างที่ 8.1 เนื่องจำกควำมดันไอน ้ำอิ่มตัวจะยังคงคงที่ ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแต่จะไม่ ขึ้นอยู่กับปริมำตร ดังตำรำงที่ 8.3 ควำมดันย่อยที่กระท ำโดยอำกำศแห้งจึงต้องเป็นส่วนที่เหลือ ดังนั้นส ำหรับส่วนผสมของไอน ้ำและน ้ำที่ 25ºC จึงเป็น ควำมดันรวม (มำตรฐำน) = 1013.25 mbar ควำมดันย่อยของไออิ่มตัว ที่ 25ºC = 31.66 mbar ควำมดันย่อยของอำกำศแห้ง = 971.59 mbar กำรค ำนวณสัดส่วนโดยควำมดันย่อยนี้สำมำรถแปลงเป็นสัดส่วนโดยน ้ำหนักด้วยกำรคูณ ควำมดันแต่ละครั้งด้วยมวลโมเลกุล (สมมติฐำนของ Avogadro) โดยที่ให้ สัดส่วนของมวลน ้ำ = 31.66 × 18.016 = 570.4 (18.016 g. mol-1 คือ น ้ำหนักโมเลกุล ของน ้ำ) สัดส่วนโดยมวลของอำกำศแห้ง = 971.59 × 28.97 = 28,146

242 สัดส่วนตำมน ้ำหนักของ น ้ ำ อำกำศแหง ้ = 570.4 28,146 =0.0203 kg/kg 8.6 ความชื้นสัมพัทธ์ ควำมชื้นสัมพัทธ์(Relative Humidity, RH) เป็นอัตรำส่วนของมวลไอน ้ำจริงในปริมำณที่ ก ำหนดของอำกำศชื้นต่อมวลของไอน ้ำในปริมำณเดียวกันของอำกำศอิ่มตัวที่อุณหภูมิและควำม ดันเดียวกัน หรืออัตรำส่วนเปอร์เซ็นต์ของควำมดันไอของไอน ้ำในอำกำศ (Ps ) ต่อควำมดันไอ อิ่มตัว (Pss ) ที่อุณหภูมิเดียวกัน จำกค ำจ ำกัดควำมควำมชื้นสัมพัทธ์ของอำกำศที่สภำพ A ในรูป ที่8.5 ได้เป็นค่ำ (อ่ำนว่ำ Phi) = ×100 s ss P P (8.2) 100% RH สอดคล้องกับควำมดันไออิ่มตัว Pss ตัวอย่างที่ 8.2 อำกำศที่อุณหภูมิ20ºC มีควำมดันไอ 13 mbar จงหำควำมชื้นสัมพัทธ์ วิธีทา จำกตำรำงที่8.2 ที่อุณหภูมิ20ºC SVP คือ 23.37 mbar จำกสมกำรที่8.2 = ×100 s ss P P = 13 ×100 23.37 =55.6% รูปที่ 8.5 นิยำมของควำมชื้นสัมพัทธ์(ดัดแปลงจำก [2])