การทำความเย็นและการปรับอากาศ

243 8.7 กฎของก๊าซทั ่วไป กฎของบอยล์(Boyle’s law) ระบุว่ำที่อุณหภูมิคงที่ผลคูณของควำมดัน p และปริมำตร V ของก๊ำซยังคงคงที่ คือ pV = คงที่ กฏของชำร์ล (Charles’s law) ระบุว่ำปริมำตรของก๊ำซ V เป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิสัมบูรณ์T เมื่อควำมดันคงที่ ดังนั้น V/T = คงที่ กฎของบอยล์และชำร์ลรวมกันเพื่อใด้กฎของก๊ำซทั่วไปได้ pV = mRT (8.3) เมื่อ อุณหภูมิสัมบูรณ์T = (273 + ta ) อุณหภูมิของกระเปำะแห้งในอำกำศเป็นองศำเซลเซียส ta ค่ำคงที่ของก๊ำซแต่ละชนิด R ค ำนวณจำกค่ำคงที่ของก๊ำซ Ro และมวลโมเลกุล M ของ ก๊ำซ โดยที่ R = Ro /M (8.4) ค่ำของ Ro คือ 8314.66 J/kmol K และมวลโมเลกุลจะแสดงเป็น kg/kmol ตัวอย่างที่ 8.3 จงหำค่ำคงที่ของก๊ำซส ำหรับอำกำศแห้งและไอน ้ำ วิธีทา ตำมที่ก ำหนดไว้ก่อนหน้ำนี้ในหัวข้อ 8.2 มวลโมเลกุลส ำหรับอำกำศแห้งและไอน ้ำ คือ 28.97 และ 18.02 ตำมล ำดับ ค่ำคงที่ของก๊ำซจึงค ำนวณได้ดังนี้ จำกสมกำรที่8.4 R = Ro /M กรณีอำกำศแห้ง ได้ Ra= 8314.66/28.97 = 287 J/kgK กรณีไอน ้ำ ได้ Rs = 8314.66/18.02 = 461 J/kgK 8.8 ความหนาแน่นของอากาศ ควำมหนำแน่นของอำกำศ (Air density) สำมำรถค ำนวณได้โดยใช้สมกำรก๊ำซทั่วไปและ แสดงโดยตัวอย่ำงต่อไปนี้ ตัวอย่างที่ 8.4 จงหำควำมหนำแน่นของอำกำศดที่อุณหภูมิ20ºC (อุณหภูมิปกติ) และที่ ควำมดันบรรยำกำศ 1013 mbar (ควำมดันมำตรฐำน)

244 วิธีทา 3 1013×100 = = = = 1.205 kg/m 287×(273+20) a at a m P V R T ค่ำมำตรฐำนของควำมหนำแน่นของอำกำศมักจะใช้ค่ำ 1.20 kg/m3 หำกพิจำรณำจำกกฎ ของก๊ำซทั่วไปแสดงให้เห็นว่ำควำมหนำแน่นของอำกำศสำมำรถเปลี่ยนแปลงแก้ไขได้อย่ำงไร ส ำหรับควำมดันบรรยำกำศและอุณหภูมิที่แตกต่ำงจำกมำตรฐำนที่ใช้ได้แก่ (273+20) = 1.2× 1013(273+ ) at a P t = 0.347× (273+ ) at a P t (8.5) ตัวอย่างที่ 8.5 จงหำควำมหนำแน่นของอำกำศซึ่งมีอุณหภูมิ30ºC และควำมดัน บรรยำกำศ 980 mbar วิธีทา จำกสมกำรที่ (8.5) ควำมหนำแน่นของอำกำศจะถูกค ำนวณได้เป็น = 0.347× (273+ ) at a P t 980 = 0.347 (273+30) = 1.122 kg/m3 8.9 ความชื้น ควำมชื้นหรือปริมำณควำมชื้น (Moisture content) ของอำกำศชื้น คือมวลของไอน ้ำที่มีอยู่ ในอำกำศแห้ง 1 kg คุณสมบัติอำกำศนี้เรียกว่ำอัตรำส่วนควำมชื้น (Humidity ratio) หรือสำมำรถ ค ำนวณเป็นควำมชื้นสัมบูรณ์(Absolute humidity) สิ่งส ำคัญคือต้องตระหนักว่ำ ณ จุดนี้อำกำศชื้นคือคุณสมบัติบำงอย่ำงที่ขึ้นอยู่กับอำกำศ แห้ง 1 kg ซึ่งแตกต่ำงจำกคุณสมบัติของของเหลวผสมอื่นๆ ส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับส่วนผสม 1 kg ซึ่งได้มำจำกสมกำรกฎก๊ำซทั่วไปที่ (8.3) ดังนี้ ส ำหรับอำกำศแห้ง : PaVa=maRaTa ส ำหรับไอน ้ำ : PsVs=msRsTs

245 ส ำหรับส่วนผสม Va= Vsและ Ta=Ts ดังนั้นจำกค ำจ ำกัดควำมของปริมำณควำมชื้นที่ระบุ ข้ำงต้น จะได้ 287 = = = 461 s a s s a s a a m R p p g m R p p จำกกฎของ Dalton เกี่ยวกับควำมดันย่อย ในสมกำรที่ (8.1) = - a at s p p p = 0.622 ( - ) s at s p g p p (8.6) ตัวอย่างที่ 8.5 จงหำปริมำณควำมชื้นของอำกำศที่อุณหภูมิ20ºC และควำมดันไอ 13 mbar เมื่อควำมดันบรรยำกำศที่ 1013 mbar วิธีทา จำกสมกำรที่ (8.6) 13 = 0.622 = 0.622 ( - ) (1013-13) s at s p g p p = 0.00809 kg/kgda 8.10 ความชื้นอิ่มตวั หำกควำมดันไอ ps ในสมกำรที่ (8.6) อยู่ที่ SVP pss, ดังนั้น ปริมำณควำมชื้นจะกลำยเป็น ควำมชื้นอิ่มตัว (Saturation moisture content) ในลักษณะเดียวกันกับที่ควำมดันไออิ่มตัวที่ เปลี่ยนแปลงตำมอุณหภูมิปริมำณควำมชื้นอิ่มตัวจะแตกต่ำงกันไปตำมอุณหภูมิในรูปประกอบที่ 8.6 เส้นโค้งที่เกิดขึ้นเป็นคุณสมบัติที่โดดเด่นของแผนภำพไซโครเมตริก ค่ำทั่วไปของปริมำณ ควำมชื้นอิ่มตัวแสดงไว้ในตำรำงที่ 8.4 8.11 เปอร์เซ็นต์อิ่มตวั เปอร์เซ็นต์อิ่มตัว (Percentage saturation) คืออัตรำส่วนเปอร์เซ็นต์ของปริมำณควำมชื้น ในอำกำศต่อปริมำณควำมชื้นที่ควำมอิ่มตัวที่อุณหภูมิเดียวกัน เปอร์เซ็นต์อิ่มตัวของอำกำศที่ สภำวะ A ในรูปที่8.7 จึงได้รับจำก = x100 s as g g (8.7)

246 รูปที่ 8.6 ปริมำณควำมชื้นอิ่มตัวกับอุณหภูมิ(ดัดแปลงจำก [2]) ตารางที่8.3 ควำมชื้นอิ่มตัว [2] อณุหภมูิ กระเปาะแห้ง (ºC) ความชื้น (kg/kgda) อุณหภมูิ กระเปาะแห้ง (ºC) ความชื้น (kg/kgda) 0 2 4 6 8 10 12 14 0.00379 0.00438 0.00505 0.00582 0.00668 0.00766 0.00876 0.01001 20 25 30 35 40 45 50 60 0.0147 0.0202 0.0273 0.0367 0.0491 0.0653 0.0868 0.153 ตัวอย่างที่ 8.6 ค ำนวณเปอร์เซ็นต์อิ่มตัวของอำกำศที่อธิบำยไว้ในตัวอย่ำงที่ 8.5 วิธีท า จำกกำรแก้ปัญหำของตัวอย่ำงที่ 8.5 ส ำหรับอำกำศที่ปรับสภำวะตำมที่ระบุไว้ ปริมำณควำมชื้นคือ 0.00809 kg/kgda ใช้สมกำรที่8.7 ได้เป็น 0.00809 = x100 = x100 0.0147 s as g g = 0.55

247 เส้นเปอร์เซ็นต์อิ่มตัวคงที่ ตำมที่ปรำกฎบนแผนภูมิไซโครเมตริกดังแสดงในรูปที่ 8.8 ส ำหรับวัตถุประสงค์ในทำงปฏิบัติค่ำของเปอร์เซ็นต์ควำมอิ่มตัวสำมำรถใช้แทนกันได้กับควำมชื้น สัมพัทธ์(Relative humidity) เปอร์เซ็นต์อิ่มตัวขึ้นอยู่กับควำมดันบรรยำกำศเล็กน้อยและ ค ำนึงถึงควำมแตกต่ำงเชิงตัวเลขเล็กน้อยที่มีอยู่ระหว่ำงคุณสมบัติอำกำศทั้งสองนี้และจะระบุไว้ ในตำรำงคุณสมบัติของอำกำศ รูปที่ 8.7 นิยำมของเปอร์เซ็นต์อิ่มตัว (ดัดแปลงจำก [2]) รูปที่ 8.8เส้นของเปอร์เซ็นต์อิ่มตัวคงที่ (ดัดแปลงจำก [2])

248 8.12 ปริมาตรจ าเพาะ ปริมำตรจ ำเพำะ (Specific volume) คือ ปริมำตรของอำกำศที่มีอำกำศแห้ง 1 kg รวมกับ ปริมำณควำมชื้นที่ประกอบอยู่ หำได้จำกกฎก๊ำซทั่วไปส ำหรับอำกำศแห้งด้วยสมกำรที่ 8.3 คือ pV = mRT จำกค ำจ ำกัดควำมที่ให้ไว้ข้ำงต้น = = a a a a a V R T m p จำกกฎของดำลตันเกี่ยวกับควำมดันย่อย เมื่อ Pa =Pat - Ps (8.8) เส้นของปริมำตรจ ำเพำะคงที่จะถูกวำดบนแผนภูมิไซโครเมตริกดังแสดงในรูปที่8.9 รูปที่ 8.9เส้นของปริมำตรเฉพำะคงที่ (ดัดแปลงจำก [2]) ตัวอย่างที่ 8.7 จงหำปริมำตรจ ำเพำะส ำหรับอำกำศที่20% ควำมดันไอ 14 mbar และควำมดัน บรรยำกำศ 1013 mbar (273+ ) = ( - ) a at s t p p 287(273+ ) = ( - ) a at s t p p

249 วิธีทา ใช้สมกำรที่ 8.8 287(273 + ) 287x(273 + 200) = = ( - ) (1013 - 14)x100 a at s t p p = 0.842 m3 /kgda 8.13 ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นของอากาศและปริมาตรจ าเพาะ ควำมหนำแน่นของอำกำศ (Air density) หมำยถึง มวลของอำกำศต่อหน่วยปริมำตรใน ขณะที่ปริมำตรจ ำเพำะ (Specific Volume) ถูกก ำหนดในหน่วยมวลของอำกำศแห้ง ดังนั้นควำมสัมพันธ์ระหว่ำงทั้งสอง คือ = (1 + ) g (8.9) แม้ว่ำควำมแตกต่ำงระหว่ำงควำมหนำแน่นและส่วนกลับของปริมำตรจ ำเพำะจะค่อนข้ำง น้อย วิศวกรควรตระหนักถึงควำมแตกต่ำงเมื่อเทียบกับควำมสัมพันธ์ที่แท้จริง ตำมที่ระบุใน สมกำรที่ (8.9) เมื่อท ำกำรค ำนวณในพื้นที่ของงำนที่แตกต่ำงกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะใช้ ควำมหนำแน่นด้วยเครื่องวัดอัตรำกำรไหลของอำกำศผ่ำนอุปกรณ์ลดแรงดัน เช่น orifice plates และใช้ปริมำตรจ ำเพำะในกำรค ำนวณภำระกำรท ำควำมเย็นของเครื่องปรับอำกำศ 8.14 อณุหภมูิกระเปาะแห้งและอณุหภมูิกระเปาะเปี ยก กำรวัดอุณหภูมิกระเปำะแห้ง (Dry-bulb temperatures) และอุณหภูมิกระเปำะเปียก (Wetbulb temperatures) ร่วมกันเป็นหนึ่งในวิธีที่ได้รับควำมนิยมมำกที่สุด จำกกำรวัดนี้จะได้รับ คุณสมบัติอำกำศอื่นๆ อุณหภูมิกระเปำะแห้งและอุณหภูมิกระเปำะเปียกสำมำรถวัดได้โดยใช้ เครื่องมือที่หลำกหลำย เช่น ปรอทในแก้ว เทอร์โมคัปเปิล และเครื่องวัดอุณหภูมิควำมต้ำนทำน ดังแสดงในรูปที่ 8.10 อุณ หภูมิกระเปำะแห้ง (Dry-bulb temperature) ของอำกำศ คือ อุณ หภูมิที่ได้จำก เทอร์โมมิเตอร์ซึ่งสัมผัสกับอำกำศได้อย่ำงอิสระ แต่ต้องป้องกันกำรสัมผัสกับกำรแผ่รังสี แสงอำทิตย์และปรำศจำกควำมชื้น ค ำว่ำ แห้ง (Dry) ใช้เพื่อสร้ำงควำมแตกต่ำงจำกกระเปำะ เปียก (Wet-bulb) อุณหภูมิกระเปำะเปียก (Wet-bulb temperature) ของอำกำศ คือ อุณหภูมิที่ได้จำก เทอร์โมมิเตอร์ซึ่งกระเปำะถูกหุ้มคลุมด้วยปลอกมัสลิน (Muslin) เป็นผ้ำที่ผลิตจำกใยฝ้ำย 100% ระบำยอำกำศดี แห้งเร็ว น ้ำหนักเบำ ท ำให้มีควำมชื้นจำกน ้ำกลั่นสะอำด สัมผัสกับอำกำศได้ อย่ำงอิสระแต่ไม่สัมผัสกับรังสีแสงอำทิตย์ค่ำที่อ่ำนได้เกิดจำกผลของกำรเคลื่อนที่ของอำกำศ

250 รอบเครื่องวัด ด้วยเหตุนี้จึงมีอุณหภูมิกระเปำะเปียก 2 แบบ ที่เรียกว่ำ สครีน (Screen) และ สลิง (Sling) ดังรูปที่8.10 และรูปที่ 8.11 ตำมล ำดับ รูปที่ 8.10 สครีนไซโครมิเตอร์(ภำพจำกผู้เขียน) รูปที่ 8.11สลิงไซโครมิเตอร์(ดัดแปลงจำก [4])

251 1) กระเปำะเปียกแบบ screen จะวัดในอำกำศนิ่ง โดยปกจะติดตั้งใน Stevenson screen ตำมที่นักอุตุนิยมวิทยำใช้ดังรูปที่ 8.12 รูปที่ 8.12 วัดอุณหภูมิแบบ Stevenson screen (ดัดแปลงจำก [5]) 2) กระเปำะเปียก sling จะได้รับในกระแสอำกำศที่เคลื่อนที่ โดยเฉพำะอย่ำงยิ่งที่ควำมเร็ว สูงกว่ำ 2 m/s ซึ่งปกติจะวัดด้วยไฮโกรมิเตอร์สลิง (รูปที่ 8.11) หรือ Assman hygrometer อย่ำงไรก็ตำม อำจได้ค่ำจำกสลิงหำกติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์แบบกระเปำะเปียกในท่อที่อำกำศไหล ด้วยควำมเร็วที่เหมำะสม สลิงกระเปำะเปียกถือว่ำมีควำมแม่นย ำมำกกว่ำอุณหภูมิกระเปำะเปียก ของ screen และด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่ต้องกำรของวิศวกรเครื่องปรับอำกำศมำกกว่ำ 8.15 สมการไซโครเมตริก สมกำรไซโครเมตริกเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิกระเปำะแห้ง อุณหภูมิกระเปำะเปียกกับควำมดัน ไอที่สอดคล้องกัน และควำมดันบรรยำกำศ เพื่อให้เข้ำใจถึงควำมสัมพันธ์นี้ให้พิจำรณำภำพของ เทอร์โมมิเตอร์แบบกระเปำะเปียกในรูปที่ 8.13 ควำมชื้นก ำลังระเหยจำกพื้นผิวของปลอกมัสลิน (Muslin sleeve) สู่อำกำศโดยรอบ ส ำหรับ กำรระเหยที่จะเกิดขึ้นจะต้องให้ควำมร้อนและสิ่งนี้ได้จำกอำกำศแวดล้อมในรูปแบบของควำม ร้อนสัมพัทธ์โดยมีอุณหภูมิของกระเปำะต ่ำกว่ำอำกำศโดยรอบ ที่สภำวะสมดุล กำรสูญเสียควำม ร้อนแฝงเนื่องจำกกำรระเหยของควำมชื้นจะเท่ำกับควำมร้อนที่สัมพัทธ์ที่ได้รับ ฟิล์มอำกำศที่ พื้นผิวของปลอกผ้ำมัสลินถือว่ำมีควำมอิ่มตัวของควำมชื้น g ss (หมำยเหตุ เพื่อระบุว่ำปริมำณ ควำมชื้นที่อุณหภูมิกระเปำะเปียก) กำรสูญเสียควำมร้อนแฝงเป็นสัดส่วนของควำมแตกต่ำงของ ปริมำณควำมชื้นระหว่ำงฟิล์มอำกำศกับอำกำศแวดล้อม ได้แก่ (g ss - g) ควำมร้อนสัมพัทธ์นี้ เป็นสัดส่วนของควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิระหว่ำงกระเปำะกับอำกำศแวดล้อม (t - t) ได้

252 B(g ss - g) = C(t - t) (8.10) โดยที่ B และ C เป็นค่ำคงที่ที่เกี่ยวข้องกับพำรำมิเตอร์ของควำมร้อนและกำรถ่ำยเทมวล เช่น พื้นที่ผิวและควำมร้อนแฝงของกำรระเหย จำกสมกำรที่ 8.6 = 0.622 ( - ) s at s p g p p และ = 0.622 ( - ) s at ss p g p p เนื่องจำก ps และ p ss มีค่ำน้อยมำกเมื่อเทียบกับ patสมกำรเหล่ำนี้อำจเขียนเป็น = 0.622 s at p g p และ = 0.622 ss ss at p g p รูปที่ 8.13 ไดอะแกรมของเทอร์โมมิเตอร์แบบกระเปำะเปียก (ดัดแปลงจำก [2])

253 กำรแทนที่ของนิพจน์ของควำมชื้นนี้ในสมกำรที่8.10 0.622 ( - ) = ( - ) ss s at B p p C t t p โดยกำรจัดเรียงใหม่ในเทอมและจัดกลุ่มค่ำคงที่สมกำรไซโครเมตริกจะได้เป็น = - ( - ) s ss at p p p A t t (8.11) โดยที่ A เรียกว่ำ ค่าคงที่ไซโครเมตริก (Psychrometric constant) ควำมแตกต่ำงเชิงตัวเลขระหว่ำงอุณหภูมิกระเปำะแห้งและกระเปำะเปียกเรียกว่ำภำวะลด ของกระเปำะเปียก (Wet-bulb depression) เนื่องจำกอัตรำกำรระเหยของควำมชื้นขึ้นอยู่กับควำมเร็วของอำกำศผ่ำนกระเปำะเปียก อุณหภูมิกระเปำะเปียกจะขึ้นอยู่กับควำมเร็วลมด้วย อย่ำงไรก็ตำมกระเปำะเปียกจะเป็นอิสระ จำกควำมเร็วลมที่สูงกว่ำ 2 m/s อุณหภูมิกระเปำะเปียกสองอุณหภูมิที่อธิบำยไว้ข้ำงต้น อุณหภูมิกระเปำะเปียกยังได้รับผลกระทบจำกอำกำศที่อยู่สูงกว่ำเหนือหรือต ่ำกว่ำจุดเยือก แข็ง ค่ำที่แตกต่ำงกันของ A เป็นสิ่งจ ำเป็นในกำรจัดกำรกับเงื่อนไขเหล่ำนี้ค่ำคงที่ไซโครเมตริก ส ำหรับเส้นผ่ำนศูนย์กลำงกระเปำะขนำด 4.8 มม. มีดังต่อไปนี้ Sling A =6.66 x 10-4 K เมื่อ t> 0 ºC A =5.94 x 10-4 K เมื่อ t <0ºC Screen A =7.99 x 10 -4 K -1 เมื่อ t> 0ºC A =7.20 x 10-4 K -1 เมื่อ t <0ºC เมื่อใช้งำนสมกำรไซโครเมตริก สิ่งส ำคัญคือต้องจ ำไว้ว่ำควำมดันไออิ่มตัว p ss จะถูก น ำมำใช้ที่อุณหภูมิกระเปำะเปียก ตัวอย่างที่ 8.8 จงค ำนวณควำมดันไอส ำหรับอำกำศด้วยเงื่อนไขต่อไปนี้ อุณหภูมิกระเปำะแห้ง 22% อุณหภูมิกระเปำะเปียก (Sling) 14ºC ควำมดันบรรยำกำศ 1013 mbar วิธีทา จำกตำรำงที่ 8.3 SVP ที่ 14ºC = 15.98 mbar เนื่องจำกอำกำศสูงกว่ำ 0ºC และ กระเปำะเปียกเป็นกำรอ่ำนสลิง ค่ำคงที่ไซโครเมตริก A คือ 6.66x10-4 K ใช้สมกำร 8.11

254 = - ( - ) s ss at p p p A t t -4 = 15.98 - 1013 x (6.6 x 10 )x(22 - 14) s p = 11.93 mbar เส้นของอุณหภูมิกระเปำะเปียกคงที่จะถูกวำดบนแผนภูมิไซโครเมตริกดังแสดงในรูปที่ 8.14 รูปที่ 8.14 เส้นอุณหภูมิกระเปำะเปียกคงที่ (ดัดแปลงจำก [2]) 8.16 อณุหภมูิจดุน ้าค้าง อุณหภูมิจุดน ้ำค้ำง (Dew-point temperature) คือ อุณหภูมิของอำกำศอิ่มตัวที่มีควำมดัน ไอเช่นเดียวกับเครื่องปรับอำกำศภำยใต้กำรพิจำรณำ จำกรูปที่ 8.15 เมื่ออำกำศที่สภำพเดิม (จุด A) เย็นลงที่ควำมดันไอคงที่ กล่ำวคือ ที่ปริมำณควำมชื้นคงที่อุณหภูมิของอำกำศจะถึงเส้น อิ่มตัวในที่สุด และ ณ จุดนี้ไอน ้ำจะเริ่มควบแน่น ที่อุณหภูมินี้ซึ่งเป็นเงื่อนไขเฉพำะบนเส้นอิ่มตัว เรียกว่ำ อุณหภูมิจุดน ้ำค้ำง (tdp) ตัวอย่างที่ 8.9 อำกำศที่อุณหภูมิกระเปำะแห้ง 40ºC และมีควำมชื้น 0.202 kg/kgda ถูกท ำ ให้เย็นลงที่ควำมดันไอคงที่จงหำอุณหภูมิที่น ้ำค้ำงจะเริ่มก่อตัว วิธีท า อำกำศเย็นที่ควำมดันไอคงที่ เหมือนกับกำรระบำยควำมร้อนที่ควำมชื้นคงที่ จำก ตำรำงที่ 8.3 ปริมำณควำมชื้นอิ่มตัว 0.0202 kg/kgda เกิดขึ้นที่ 25ºC ดังนั้นอุณหภูมิจุดน ้ำค้ำง ของเครื่องปรับอำกำศที่ก ำหนดคือ 25ºC มีเครื่องมือที่มีจ ำหน่ำยทั่วไปส ำหรับใช้วัดอุณหภูมิจุดน ้ำค้ำงโดยตรง อย่ำงไรก็ตำมเป็นเรื่อง ปกติที่จะได้ค่ำโดยจำกกำรอ้ำงอิงจำกตำรำงคุณสมบัติของอำกำศชื้น หรือแผนภูมิไซโครเมตริก โดยใช้กำรวัดคุณสมบัติอำกำศอื่นๆ ได้แก่อุณหภูมิกระเปำะแห้งและอุณหภูมิกระเปำะเปียก

255 รูปที่ 8.15อุณหภูมิจุดน ้ำค้ำง (ดัดแปลงจำก [2]) 8.17 เอนทาลปีจ าเพาะ เอนทำลปีจ ำเพำะ (Specific enthalpy) ของอำกำศชื้นเป็นคุณสมบัติที่ค ำนวณได้ซึ่งรวม ควำมร้อนสัมพัทธ์และควำมร้อนแฝงของอำกำศแห้ง 1 kg บวกกับไอน ้ำ ที่เทียบกับข้อมูลตัว เลขที่0ºC สมกำรส ำหรับเอนทำลปีจ ำเพำะมีสูตรดังนี้: พิจำรณำอำกำศแห้ง 1 kg และปริมำณควำมชื้นที่เกี่ยวข้อง ‘g’ ที่อุณหภูมิกระเปำะแห้ง ‘t’ ควำมร้อนสัมพัทธ์h1 ของอำกำศแห้ง 1 kg เมื่อเทียบกับข้อมูลตัวเลข 0ºC ได้จำก 1 = 1 x ( - 0) pa h c t เมื่อ Cpa= ควำมร้อนจ ำเพำะของอำกำศแห้ง = 1.005 kJ/kgK h1 = 1.005t (8.12) ในท ำนองเดียวกัน ควำมร้อนที่สัมพัทธ์ของปริมำณควำมชื้น h2 จะได้จำก 2 = ( - 0) ps h gc t เมื่อ Cpa= ควำมร้อนจ ำเพำะของไอน ้ำ = 1.89 kJ/kgK h2 = 1.89gt (8.13) ไอน ้ำระเหยที่0ºC ดังนั้นควำมร้อนแฝงของปริมำณควำมชื้น h3จะได้จำก

256 h3=ghf โดยที่hfg=ควำมร้อนแฝงของกำรระเหยที่0ºC=2501 kJ/kg h3 = 2501g (8.14) เอนทำลปีเฉพำะของอำกำศชื้น h ได้มำจำกผลรวมของสมกำรที่ (8.12) ถึง (8.14) h=h1+h2+h3 h=1.005 t+g(1.88t+2501) (8.15) ตัวอย่างที่ 8.10 จงหำเอนทำลปีจ ำเพำะของอำกำศที่อุณหภูมิกระเปำะแห้ง 20ºC และ ปริมำณควำมชื้น 0.008 kg/kgda วิธีทา จำกสมกำรที่ (8.15) h=1.005t + g(1.89t+ 2501) = 1.005 x 20 + 0.008(1.89 x 20 + 2501) = 40.4 kJ/kgda เส้นของเอนทำลปีคงที่ไม่ได้ปรำกฏบนแผนภูมิไซโครเมตริก (Psychrometric) เสมอไป ดังรูปที่ 8.16 เพื่อให้ได้เอนทำลปีจ ำเพำะของกำรปรับอำกำศ ใช้ควำมร้อนชื้นจ ำเพำะ (Humid specific heat) จำกสมกำร 8.15 ส ำหรับเอนทำลปีจ ำเพำะได้ดังนี้ h=(1.005+ 1.89g) t+2501g = cpast + 2501g เมื่อ cpast= 1.005 + 1.89g (8.16) ในพจน์ของ cpas เรียกว่ำ ความร้อนชื้นจ าเพาะ ตัวอย่างที่ 8.11 จงหำควำมร้อนชื้นจ ำเพำะ ส ำหรับกำรปรับอำกำศในตัวอย่ำงที่ 8.10 วิธีทา จำกสมกำรที่ (8.16) ควำมชื้นจ ำเพำะได้จำก Cpas= 1.005 + 0.008g = 1.005 + 0.008 x 0.008 = 1.02 kJ/kgdaK ควำมผันแปรของปริมำณควำมชื้น (Moisture content) ที่พบในอำกำศที่บรรยำกำศนั้น ใช้ค่ำเฉลี่ย 1.02 kg/kgdaK อำจใช้ส ำหรับ Cpa ในกำรค ำนวณภำระควำมร้อนสัมพัทธ์

257 8.18 อณุหภมูิอิ่มตัวอะเดียแบติก กระบวนกำรอะเดียแบติกเป็นกระบวนกำรที่ไม่มีควำมร้อนภำยนอกเข้ำหรือออกจำกระบบ พิจำรณำรูปที่8.17 อำกำศไหลผ่ำนท่อ ส่วนล่ำงเป็นอ่ำงน ้ำหุ้มฉนวนเพื่อไม่ให้มีกำรถ่ำยเทควำม ร้อนไหลเข้ำออกระหว่ำงท่อกับสภำพแวดล้อม อำกำศเข้ำสู่ท่อที่อุณหภูมิกระเปำะแห้ง t1 และ ปริมำณควำมชื้น g1 ควำมชื้นจะระเหยให้ส่วนท้ำยของท่ออำกำศมีควำมชื้นเป็น g2 เพื่อให้น ้ำระเหย ต้องให้ควำมร้อนและเนื่องจำกเป็นกระบวนกำรอะเดียแบติก และต้องมำ จำกอำกำศเท่ำนั้น ดังนั้นควำมร้อนแฝงที่ได้รับจำกอำกำศจะต้องเท่ำกับกำรสูญเสียควำมร้อน สัมพัทธ์โดยอำกำศ กล่ำวอีกนัยหนึ่งคือ อุณหภูมิกระเปำะแห้งในอำกำศลดลงเพื่อชดเชยปริมำณ ควำมชื้นที่เพิ่มขึ้น หำกที่ทำงออกอำกำศมีอุณหภูมิกระเปำะแห้ง t2 ส ำหรับอำกำศแห้งแต่ละ กิโลกรัม เมื่อ ควำมร้อนแฝงที่ได้รับ = กำรสูญเสียควำมร้อนสัมพัทธ์ (g2 -g1 )hfg = cpas(t1 - t2 ) (8.17) หำกอ่ำงน ้ำมีควำมยำวไม่สิ้นสุด เมื่อสิ้นสุดกระบวนกำร อำกำศในตอนท้ำยจะดีกว่ำเอำชนะ ควำมอิ่มตัว 100% และอุณหภูมิที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่ำ อุณหภูมิอิ่มตัวอะเดียแบติก (Adiabatic saturation temperature, t∗ ) และปริมำณควำมชื้นที่สัมพันธ์กัน คือ gss ∗ โดยกำรแทนที่ t ∗ ด้วย t2 และ gss ∗ ด้วย g2 ในสมกำรที่ (8.17) และจัดเรียงใหม่ ได้เป็น t ∗ = t - (gss ∗ -g)hfg / cpas (8.18) เมื่อต้องกำรค่ำของอุณหภูมิอิ่มตัวของอะเดียแบติก t ∗ , หำค ำตอบด้วยกำรท ำซ ้ำจำกสมกำร ที่ (8.18) 8.19 แผนภาพไซโครเมตริกและกระบวนการปรับอากาศ แผนภำพไซโครเมตริก (Psychrometric chart) เป็นเครื่องมือออกแบบที่มีประโยชน์ที่สุด ส ำหรับวิศวกรปรับอำกำศ แผนภำพไซโครเมตริกจะแสดงกรำฟิกของคุณสมบัติทำงอุณหพล ศำสตร์ของอำกำศชื้น กระบวนกำรปรับอำกำศต่ำงๆ และวัฏจักรของกำรปรับอำกำศ แผนภำพมี ประโยชน์มำกในกำรค ำนวณ กำรวิเครำะห์และกำรแก้ปัญหำที่ซับซ้อนที่พบในกระบวนกำร และวัฏจักรกำรปรับอำกำศ รำยละเอียดส่วนต่ำงๆ ของอุปกรณ์ในระบบของเครื่องปรับอำกำศถือได้ว่ำเป็นส่วนประกอบ ส ำคัญในกำรออกแบบและสร้ำงระบบ ต้องเข้ำใจกระบวนกำร psychrometric ที่สำมำรถท ำได้ใน แต่ละบล็อกก่อนที่จะจัดกำรกับระบบทั้งหมด กระบวนกำรเหล่ำนี้สำมำรถแสดงได้อย่ำงง่ำยดำย ที่สุดบนแผนภำพไซโครเมตริก

258 รูปที่ 8.16แผนภูมิPsychrometric [1] รูปที่ 8.17 กระบวนกำรท ำควำมชื้นแบบอะเดียแบติก [2] 8.19.1 กำรผสมของสองกระแสอำกำศ กระแสลม (Air streams) ที่มีสภำวะแตกต่ำงกันมักจะผสมกันภำยในระบบปรับ อำกำศ กรณีปกติที่สุด คือ อำกำศจำกภำยนอกผ่ำนหน้ำกำกลม (Grill) ดังรูปที่ 8.18 ผสมกับ อำกำศที่ส่งคืนผ่ำนหน้ำกำกลมกลับ (Return air grille) ดังรูปที่ 8.19 จำกพื้นที่ปรับอำกำศ รูปที่ 8.20 แสดงกระแสอำกำศสองกระแส (A และ B) กำรผสมเพื่อสร้ำงสภำพ M สันนิษฐำนว่ำกระบวนกำรผสมเป็นอะเดียแบติก กล่ำวคือ ไม่มีกำรรั่วไหลของอำกำศเข้ำหรือออก จำกท่อและไม่มีกำรเพิ่มหรือสูญเสียควำมร้อน เพรำะฉะนั้น จำกแผนภำพไซโครเมตริก และจำก กฎหมำยกำรอนุรักษ์มวลและพลังงำน

259 รูปที่ 8.18 หน้ำกำกลม (ภำพจำกผู้แต่ง) รูปที่ 8.19 หน้ำกำกลมกลับ (ภำพจำกผู้แต่ง) กระบวนกำรผสมสำมำรถวำดเป็น AMB เส้นตรงบนแผนภูมิถ้ำ ‘x’ เป็นสัดส่วนของ กระแสอำกำศ A ในอัตรำกำรไหลของมวลอำกำศทั้งหมดที่ออกจำกระบบ จำกนั้นคุณสมบัติของ อำกำศที่ถูกผสมเป็นอำกำศที่ถูกปรับสภำพและจะได้ดังนี้ เอนทำลปีจ ำเพำะ : hM =xhA +(1 - x)hB (8.19) ปริมำณควำมชื้น : gM =xgA + (1- x)gB (8.20) อุณหภูมิกระเปำะแห้ง (โดยประมำณ) : tM =xtA + (1- x)tB (8.21)

260 รูปที่ 8.20 กำรผสมของสองกระแสอำกำศ [2] ตัวอย่างที่ 8.12 ในโรงกำรปรับอำกำศ (Air conditioning plant) อำกำศภำยนอกที่ใช้เป็น อำกำศผสม 0.5 kg/s กับอำกำศหมุนเวียนจำกห้องที่ปรับอำกำศ 1.5 kg/s จงหำเอนทำลปี เฉพำะ ปริมำณควำมชื้น และอุณหภูมิกระเปำะแห้งของกระแสลมผสมส ำหรับสภำวะอำกำศ ต่อไปนี้ กระแสอากาศ อุณหภมูิกระเปาะแห้ง (ºC) ปริมาณความชื้น (kg/kgda) อากาศหมุนเวียน (A) อากาศภายนอก (B) 22 4 0.010 0.002 วิธีทา อัตรำกำรไหลของมวลอำกำศส ำหรับส่วนผสม = 0.5 +1.5 = 2.0 kg/s % ของอำกำศภำยนอกต่ออำกำศทั้งหมด, x= 0.5/2.0 = 0.25 ในรูปที่ 8.21 ของตัวอย่ำงที่8.12 เอนทำลปีจ ำเพำะของกระแสอำกำศ A และ B ได้มำจำก ตำรำงคุณสมบัติของอำกำศ (หรือจำกแผนภำพไซโครเมตริกที่ได้ค่ำแม่นยำต ่ำกว่ำ) เป็น hA = 47.54 kJ/kgda และ hB = 9.04 kJ/kgda เอนทำลปีอำกำศผสม ได้จำกสมกำรที่ (8.19) เป็น hM =xhA + (1 - x)hB = 0.25 x 9.04 + (1- 0.25) x 47.54 = 37.92 kJ/kgda

261 รูปที่ 8.21 อำกำศผสม -ตัวอย่ำงที่ 8.12 [2] ปริมำณควำมชื้นในอำกำศผสม ได้จำกสมกำรที่ (8.20) เป็น gM =xgA + (1 - x)gB = 0.25 x 0.002 + (1 - 0.25)0.01 = 0.008 kJ/kgda อุณหภูมิอำกำศผสม ได้มำจำกสมกำรที่ (8.23), โดยประมำณ เป็น tM =xtA +(1 - x)tB = 0.25 x 4 + (1 - 0.25)22 = 17.5ºC ค่ำของอุณหภูมิกระเปำะแห้งที่ก ำหนดจำกสมกำรที่ (8.21) มีควำมแม่นย ำเพียงพอส ำหรับ กำรค ำนวณกำรปรับอำกำศ ในทำงปฏิบัติหำกต้องกำรค่ำที่แม่นย ำควรค ำนวณอุณหภูมิของ tM กระแสอำกำศผสมโดยใช้เอนทำลปีจำกสมกำรที่ (8.15) โดยก ำหนดค่ำของเอนทำลปีและ ปริมำณควำมชื้นที่เฉพำะเจำะจงที่ก ำหนดจำกสมกำรที่ (8.19) และสมกำรที่ (8.20) ตำมล ำดับ ตัวอย่างที่ 8.13 จำกข้อมูลในตัวอย่ำงที่ 8.12 จงค ำนวณค่ำที่แม่นย ำส ำหรับอุณหภูมิ อำกำศผสม วิธีทา จำกสมกำรที่ (8.15) hM =(1.005 + 1.89)tM + 2501gM 37.92 = (1.005 + 1.89 x 0.008)tM + 2501 x 0.008 tM = (37.96 - 20.01)/1.02 = 17.6ºC

262 ค่ำของอุณหภูมิอำกำศผสมนี้สอดคล้องกับค่ำประมำณในตัวอย่ำงที่8.12 8.19.2 ขดลวดควำมร้อนสัมพัทธ์ กระบวนกำรท ำควำมร้อนสัมพัทธ์, เกิดขึ้นที่ปริมำณควำมชื้นคงที่ เป็นสิ่งหนึ่งที่ท ำ ให้อุณหภูมิกระเปำะแห้งของอำกำศเพิ่มขึ้นเมื่ออำกำศผ่ำนตัวท ำควำมร้อน ตัวท ำควำมร้อนอำจ เป็นขดท่อที่ใช้น ้ำร้อนหรือไอน ้ำหรืออุปกรณ์ต้ำนทำนไฟฟ้ำหรืออุปกรณ์แลกเปลี่ยนควำมร้อน อำกำศสู่อำกำศ (Air to air heat recovery units) ตัวท ำควำมร้อนเป็นสิ่งจ ำเป็นในระบบปรับ อำกำศเพื่อป้องกันกำรเกิดน ้ำแข็ง เป็นเครื่องอุ่นส ำหรับเครื่องท ำควำมชื้น และเป็นเครื่องท ำ ควำมร้อนเพื่อรักษำอุณหภูมิของพื้นที่ ในรูปที่ 8.22 อำกำศผ่ำนเครื่องท ำควำมร้อน ดังที่ได้กล่ำวแล้ว คือ อุณหภูมิของ กระเปำะแห้งของอำกำศเพิ่มขึ้นจำกเงื่อนไข A ถึงสภำวะ B และปริมำณควำมชื้นคงที่ เอนทำลปี จ ำเพำะของอำกำศเพิ่มขึ้น ภำระของตัวท ำควำมร้อนในท่ออำกำศ (Heater battery) ดังรูปที่ 8.23 จะหำได้จำกทั้งสองสมกำรต่อไปนี้ = ( - ) Q m c t t h a pas B A (8.22) = ( - ) Q m c h h h a pas B A (8.23) รูปที่ 8.22 ควำมร้อนสัมพัทธ์[2]

263 รูปที่ 8.23 Electric heater battery [7] ตัวอย่างที่ 8.14 อัตรำกำรไหลของอำกำศ 1.5 kg/s ผ่ำน Electric heater battery อุณหภูมิ กระเปำะแห้งเพิ่มขึ้นจำก 10ºC เป็น 24ºC จงค ำนวณภำระของ Electric heater battery วิธีทา ในรูปที่ 8.24 ใช้อุณหภูมิอำกำศ และสมกำรที่ (8.22) : = ( - ) Q m c t t h a pas B A = 1.5 x 1.02(24-10) = 21.4 kW รูปที่ 8.24 ควำมร้อนสัมพัทธ์-ตัวอย่ำงที่ 8.14 [2]

264 กำรเลือกสมกำรจะขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่นของเครื่องท ำควำมร้อนภำยในระบบ สมกำรที่ (8.22) จะเหมำะส ำหรับเครื่องท ำควำมร้อนที่ต้องกระจำยไปตำมห้องหรือแบบเขตพื้นที่ (Zone) เป็นภำระสัมพัทธ์ที่มีควำมสัมพันธ์กับอุณหภูมิกระเปำะแห้ง ในขณะที่สมกำรที่ (8.23) ใช้ส ำหรับ เครื่องอุ่นล่วงหน้ำ (Preheater) ที่ใช้ร่วมกับเครื่องท ำควำมชื้นแบบอะเดียแบติกเมื่อภำระควำม ร้อนเกี่ยวข้องกับกำรแลกเปลี่ยนควำมร้อนสัมพัทธ์และควำมร้อนแฝงอยู่ในโรงผลิตอำกำศเย็น แต่อย่ำงไรก็ตำมสมกำรทั้งสองจะให้ผลทำงภำระเหมือนกัน ใช้สมกำรที่ (8.23) และสมมติว่ำมีควำมชื้น 0.006 กก./กก. เอนทำลปีได้จำกแผนภำพ ดังนั้น = ( - ) Q m c h h h a pas B A = 1.5(36.9 - 22.7) = 21.3 kW ควำมแตกต่ำงเล็กน้อยระหว่ำงภำระทั้งสองเกิดจำกข้อผิดพลำดในกำรปัดเศษ ในทำง ปฏิบัติควำมแตกต่ำงเล็กน้อยนี้ไม่ส ำคัญ 8.19.3 คอยล์เย็น ในระบบปรับอำกำศจ ำเป็นต้องใช้ตัวสร้ำงควำมเย็นเพื่อลดอุณหภูมิของอำกำศและ ควำมชื้น โดยเฉพำะอย่ำงยิ่งในฤดูร้อนเมื่อมีควำมร้อนในห้องเพิ่มขึ้น เพื่อใช้ควบคุม อุณหภูมิห้องและควำมชื้น คอยล์เย็นแบบอำกำศใช้เป็นตัวกลำงถ่ำยเทควำมร้อน เช่น น ้ำเย็น หรือกำรขยำยตัวโดยตรงของสำรท ำควำมเย็นในขดท่อ กำรท ำควำมเย็นให้อำกำศอำจรู้สึกได้ เท่ำนั้น หรืออำจมำพร้อมกับกำรลดควำมชื้น ท ำให้เกิดภำระกำรท ำควำมเย็นแฝงและสัมพัทธ์ ส ำหรับขดท่อ 8.19.3.1 กำรท ำควำมเย็นสัมผัสที่ปริมำณควำมชื้นคงที่ ด้วยกำรท ำควำมเย็นสัมผัส (Sensible cooling) อุณหภูมิอำกำศจะลดลงและเพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้นที่ปริมำณควำมชื้นคงที่ ทุกส่วน ของอุณหภูมิพื้นผิวขดท่อ (ด้ำนอำกำศ) จะต้องสูงกว่ำอุณหภูมิจุดน ้ำค้ำงของกระแสอำกำศที่เข้ำ ในรูปที่ 8.25 อำกำศผ่ำนเครื่องท ำควำมเย็น อุณหภูมิของกระเปำะแห้งในอำกำศ ลดลงจำกสภำพ A ไปยังสภำพ B ปริมำณควำมชื้นคงที่ ภำระบนคอยล์เย็นจะหำได้จำก = ( - ) Q m c h h c a pas A B (8.24) = ( - ) Q m h h c a A B (8.25) สมกำรที่ (8.24) จะใช้เพื่อก ำหนดภำระ เนื่องจำกไม่มีกำรแลกเปลี่ยนควำมร้อนแฝง เข้ำมำเกี่ยวข้อง แต่สมกำรทั้งสองจะให้ค ำตอบเดียวกัน

265 รูปที่ 8.25 กำรท ำควำมเย็นสัมผัสที่ปริมำณควำมชื้นคงที่ [2] 8.19.3.2 กำรท ำควำมเย็นสัมผัสกับกำรลดควำมชื้น ในรูปที่ 8.26 อำกำศผ่ำน เครื่องท ำควำมเย็น ทั้งอุณหภูมิของกระเปำะแห้งและปริมำณควำมชื้นที่ล้มเหลวจำกเงื่อนไข A ถึงสภำวะ B ควำมร้อนในน ้ำที่ควบแน่นจำกกระแสลมโดยปกติจะมีน้อยมำกเมื่อเทียบกับภำระ กำรท ำควำมเย็นทั้งหมดดังนั้นจึงสำมำรถละเลยกำรค ำนวณได้ภำระบนคอยล์เย็นจะหำได้จำก สมกำรที่ (8.25) ส ำหรับขดท่อที่จะลดควำมชื้น อุณหภูมิพื้นผิวขดท่อ (ด้ำนอำกำศ) จะต้องต ่ำ กว่ำอุณหภูมิจุดน ้ำค้ำงของกระแสอำกำศเข้ำอุณหภูมิขดท่อเฉลี่ยที่สภำวะอำกำศ C บนเส้น อิ่มตัว เรียกว่ำ อุณหภูมิจุดน ้ำค้ำงของอุปกรณ์(Apparatus Dew-Point temperature, ADP) และ เส้น ABC จะถูกวำดเป็นเส้นตรงบนแผนภำพ ดังในรูปที่ 8.26 รูปที่ 8.26 กำรท ำควำมเย็นสัมผัสกับกำรลดควำมชื้น [2]

266 ตัวอย่างที่ 8.15 อัตรำกำรไหลของอำกำศ 2.4 kg/s ผ่ำนคอยล์เย็น ก ำหนดภำระบนขดท่อ ส ำหรับสภำวะอำกำศต่อไปนี้ กระแสอำกำศ อุณหภูมิกระเปำะแห้ง (ºC) ปริมำณควำมชื้น (kg/kgda) หน้ำคอยล์(A) หลังคอยล์(B) 24 12 0.0100 0.0075 วิธีท า อ้ำงถึงรูปที่8.27 จำกแผนภำพไซโครเมตริก เอนทำลปีจ ำเพำะจะได้เป็น หน้ำคอยล์(A) hA = 49.5 kJ/kgda หลังคอยล์(B) hB = 31.0 kJ/kgda ใช้สมกำรที่ (8.25) = ( - ) Q m h h c a A B = 2.4(49.5 - 31) = 44.4 kW 8.19.3.3 แฟคเตอร์กำรสัมผัสของคอยล์เย็น คุณสมบัติที่ส ำคัญของขดท่อ คือ ควำมสำมำรถในกำรลดควำมชื้น จำกรูปที่ 8.6 ปริมำณควำมชื้นขั้นต ่ำ ส ำหรับขดลวดที่มี ประสิทธิภำพ 100% ในกำรลดควำมชื้นในอำกำศจะเป็นปริมำณควำมชื้นอิ่มตัว gC ที่จุดน ้ำค้ำง ของอุปกรณ์ประสิทธิภำพ (ทศนิยม) ส ำหรับกำรลดควำมชื้นหรือที่เรียกว่ำ แฟคเตอร์กำรสัมผัส ของคอยล์เย็น (Cooling coil contact factor) จึงถูกก ำหนดโดยสมกำรใดสมกำรหนึ่งต่อไปนี้ โดยควำมแตกต่ำงของปริมำณควำมชื้น : - = - A B A C g g g g (8.26) โดยควำมแตกต่ำงของเอนทำลปีจ ำเพำะ : - = - A B A C h h h h (8.27) โดยควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิกระเปำะแห้ง (โดยประมำณ) : - = - A B A C t t t t (8.28)

267 รูปที่8.27 กำรท ำควำมเย็นสัมผัสกับกำรลดควำมชื้น -ตัวอย่ำงที่ 8.15 [2] ตัวอย่างที่ 8.16 ใช้ข้อมูลในตัวอย่ำงที่ 8.15 จงหำแฟคเตอร์ของกำรสัมผัสคอยล์เย็น วิธีทา เส้นกระบวนกำรจะต้องวำดบนแผนภำพไซโครเมตริก ดังรูปที่ 8.27 ควำม ต่อเนื่องของเส้น AB ตัดเส้นอิ่มตัวที่จุด C ส ำหรับเงื่อนไขที่ก ำหนด tC = 8ºC ที่ hC = 25 kJ/kg ใช้สมกำรที่ (8.27) - = - A B A C h h h h 49.5 - 31 = 49.5 - 25 = 0.76 ค่ำที่แท้จริงของแฟคเตอร์กำรสัมผัสของคอยล์เย็น (Cooling coil contact factor) จะขึ้นอยู่ กับกำรออกแบบขดท่อและอัตรำกำรไหลของอำกำศ ตัวแปรที่ส ำคัญมีดังต่อไปนี้ • จ ำนวนแถวของขดท่อ • กำรออกแบบผิวกำรถ่ำยเทควำมร้อน • ควำมเร็วลมที่ไหลผ่ำนขดท่อ • กำรระบำยน ้ำที่ควบแน่น

268 8.20 การท าความชื้น กำรท ำควำมชื้นเพื่อเพิ่มปริมำณควำมชื้นของอำกำศภำยในระบบปรับอำกำศและอำจแบ่ง ออกเป็นสำมกลุ่ม 1. ไม่มีกำรส่งผ่ำนควำมร้อนเข้ำหรือออก (Adiabatic) ที่มีกำรหมุนเวียนของน ้ำพ่นฝอย 2. ไม่มีกำรส่งผ่ำนควำมร้อนเข้ำหรือออก (Adiabatic) ที่ไม่มีกำรไหลเวียนของน ้ำพ่นฝอย 3. อุณหภูมิของระบบมีค่ำคง (Isothermal) ลักษณะกำรท ำงำนไซโครเมตริกของเครื่องท ำควำมชื้น ได้แก่ 8.20.1 กำรสร้ำงควำมชื้นโดยไม่มีกำรส่งผ่ำนควำมร้อนเข้ำหรือออก (Adiabatic) ที่มีกำร หมุนเวียนของสเปรย์น ้ำ เครื่องท ำควำมชื้นกลุ่มนี้รวมถึง spray washer หรือ air washer, capillary washer และ sprayed-cooling coil เครื่องท ำควำมชื้นเหล่ำนี้จะเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ส ำหรับท ำควำมสะอำด และลดอุณหภูมิของอำกำศ อำกำศชื้นจะถูกท ำให้อุณหภูมิต ่ำกว่ำจุดน ้ำค้ำงโดยกำรใช้น ้ำเย็นใน กำรแลกเปลี่ยนควำมร้อนท ำให้ควำมชื้นในอำกำศเกิดกำรกลั่นตัว รูปที่ 8.28 แสดงไดอะแกรมของกำรเพิ่มควำมชื้นในอำกำศแบบอะเดียเบติกด้วย ระบบสปเรย์น ้ำ น ้ำถูกดูดจำกถังทำงด้ำนล่ำงของห้องสร้ำงควำมชื้น และน ้ำที่ไม่ระเหยเข้ำไปใน กระแสลมจะกลับเข้ำไปในถังเพื่อหมุนเวียนโดยปั๊มผ่ำนท่อไปยังหัวฉีด เส้นกระบวนกำรทำง ทฤษฎีเป็นไปตำมอุณหภูมิอิ่มตัวของอะเดียแบติก ในทำงปฏิบัติสิ่งนี้มักจะวำดตำมอุณหภูมิ กระเปำะเปียกของอำกำศที่ไหลเข้ำมำผ่ำนกำรปรับสภำวะแล้ว อย่ำงไรก็ตำม ค่ำที่ได้เป็นกำร ประมำณค่ำที่มีควำมใกล้เคียง ซึ่งจะช่วยในกำรแก้ปัญหำกำรค ำนวณเครื่องปรับอำกำศได้ใน ระดับหนึ่ง คือ พิจำรณำกระบวนกำรที่เกิดขึ้นที่เอนทำลปีจ ำเพำะคงที่ ปริมำณน ้ำที่จะจ่ำยให้กับถังเครื่องท ำควำมชื้นจะได้รับจำก = ( - ) m m g g W a B A (8.29) ประสิทธิภำพกำรท ำควำมชื้นมักจะแสดงเป็นแฟคเตอร์กำรสัมผัส (Contact factor) ซึ่งถูกก ำหนดโดยสมกำรใดสมกำรหนึ่งต่อไปนี้ โดยควำมแตกต่ำงของปริมำณควำมชื้น : - = - B A C A g g g g (8.30) โดยควำมแตกต่ำงของอุณหภูมิกระเปำะแห้ง (โดยประมำณ) : - = - B A C A t t t t (8.31)

269 รูปที่ 8.28 กำรท ำควำมชื้นแบบอะเดียแบติกด้วย air washer [2] ตัวอย่างที่ 8.17 อำกำศที่อุณหภูมิกระเปำะแห้ง 25ºC และอุณหภูมิกระเปำะเปียก 15ºC เข้ำสู่เครื่องท ำควำมชื้นในน ้ำแบบสเปรย์ด้วยแฟคเตอร์กำรสัมผัส 0.7 จงหำปริมำณควำมชื้นของ อำกำศที่ออกจำกเครื่องท ำควำมชื้น วิธีทา ในรูปที่ 8.29 จำกแผนภำพไซโครเมตริก จะได้ปริมำณควำมชื้นของอำกำศที่เข้ำสู่ เครื่องท ำควำมชื้น gA = 0.0065 kg/kgda สมมติว่ำกระบวนกำรท ำควำมชื้นเกิดขึ้นที่อุณหภูมิกระเปำะเปียกคงที่ อุณหภูมิจุด น ้ำค้ำงของอุปกรณ์(ADP) ยังอยู่ที่ 15ºC ซึ่งเงื่อนไขเป็น gC = 0.0107 kg/kgda ใช้สมกำรที่ 8.30: - = - B A C A g g g g - 0.0065 0.7 = 0.0107 - 0.0065 B g gB = 0.0094 kg/kgda

270 รูปที่ 8.29 กำรท ำควำมชื้นอะเดียเบติก -ตัวอย่ำงที่8.17 [2] 8.20.2 กำรสร้ำงควำมชื้นด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนควำมร้อน -Nonadiabatic Processes เครื่องท ำควำมชื้นแบบสเปรย์พร้อมหมุนเวียนน ้ำสำมำรถออกแบบได้ด้วยอุปกรณ์ ท ำควำมร้อนและท ำควำมเย็น ที่สำมำรถให้ควำมร้อน ท ำควำมเย็น และลดควำมชื้น นอกจำก กระบวนกำรท ำควำมชื้นแบบอะเดียแบติกที่อธิบำยไว้ก่อนหน้ำนี้น ้ำร้อนที่ต้มโดยเครื่องท ำควำม ร้อนในรูปที่ 8.30 เมื่อให้ควำมร้อนที่หม้อต้มเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของน ้ำสเปรย์เพิ่มขึ้นท ำให้ADP เพิ่มขึ้นอย่ำงสอดคล้องกัน เหนืออุณหภูมิอิ่มตัวของอะเดียแบติก (จุด C) ของอำกำศที่เข้ำสู่ กระบวนกำร เส้นกระบวนกำรจะเป็นชุด AB1 , AB2 และ AB3 ขึ้นอยู่กับปริมำณควำมร้อนที่จ่ำย ให้กับน ้ำสเปรย์ด้วยกระบวนกำร AB1 กำรเพิ่มขึ้นของปริมำณควำมชื้นจะมำพร้อมกับกำรระบำย ควำมร้อนสัมพัทธ์ กระบวนกำร AB2 เป็นกรณีพิเศษของกำรท ำควำมชื้นที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิกระเปำะ แห้งคงที่ คือ ไอโซเทอร์มอล (Isothermal) ในกระบวนกำร AB3 กำรท ำควำมชื้นเกิดขึ้นพร้อมกับ ควำมร้อนสัมพัทธ์ในแต่ละกรณีภำระควำมร้อนบนเครื่องท ำควำมร้อนจะหำได้จำก: = ( - ) Q m h h h a B A (8.32) แฟคเตอร์กำรสัมผัสควำมชื้น ได้รับจำกสมกำรที่ (8.30) นอกจำกนี้ยังอำจก ำหนด ในแง่ของควำมแตกต่ำงของเอนทำลปีที่จ ำเพำะ คือ - = - B A A C h h h h (8.33)

271 รูปที่ 8.30 Air washer ด้วยกำรสร้ำงควำมร้อนสเปรย์น ้ำ [2] ตัวอย่างที่ 8.18 อัตรำกำรไหลของอำกำศ 2.4 kg/s ที่อุณหภูมิกระเปำะแห้ง 9ºC และ อุณหภูมิกระเปำะเปียก 3ºC เข้ำสู่เครื่องท ำควำมชื้นแบบสเปรย์น ้ำ หำกควำมร้อน 40 kW มำ จำกเครื่องให้ควำมร้อนแก่น ้ำสเปรย์และเนื่องจำกแฟคเตอร์กำรสัมผัสควำมชื้น คือ 0.8 จงหำ ปริมำณควำมชื้นของอำกำศที่ออกจำกเครื่องท ำควำมชื้น วิธีทา ในรูปที่ 8.31 ปริมำณเอนทำลปีและควำมชื้นของอำกำศที่เข้ำสู่กระบวน จะได้: hA = 14.5 kJ/kgda gA = 0.00215 kJ/kgda ใช้สมกำรที่ (8.32) = ( - ) Q m h h h a B A 40 = 2.4 (hB - 14.5) hB = 31.2 kJ/kgda ใช้สมกำรที่ (8.33) - = - B A A C h h h h 31.2 - 14.5 0.7 = - 14.5 A h hC = 38.4 kJ/kgda

272 รูปที่ 8.31 Air washer ด้วยกำรสร้ำงควำมร้อนสเปรย์น ้ำ -ตัวอย่ำงที่ 8.18 [2] 8.20.4 สเปรย์คูลลิ่งคอยล์ พิจำรณำกรณีของคอยล์เย็นแบบพ่นฝอยที่แสดงในรูปที่ 8.32 เมื่อขดลวดไม่ได้รับ น ้ำหล่อเย็น กระบวนกำรท ำควำมชื้นจะเป็นอะเดียแบติก กับ ADP ที่เงื่อนไข C หำกขดท่อได้รับ น ้ำหล่อเย็น ADP จะถูกกดลงด้ำนล่ำง เส้นกระบวนกำรจะเป็นชุด คือ AB4 , AB5 และ AB6 ด้วย กระบวนกำร AB4 C กำรท ำควำมชื้นจะเกิดขึ้นด้วยกำรระบำยควำมร้อนสัมพัทธ์, กระบวนกำร AB5 เป็นกรณีพิเศษของกำรระบำยควำมร้อนสัมพัทธ์ที่ควำมชื้นคงที่และกระบวนกำร AB6 เป็น หนึ่งในกำรระบำยควำมร้อนสัมพัทธ์ด้วยกำรลดควำมชื้นซึ่งเป็นกระบวนกำรเดียวกับที่อธิบำยไว้ ก่อนหน้ำนี้ส ำหรับคอยล์เย็นลดควำมชื้น ภำระกำรท ำควำมเย็นจะได้จำกสมกำรที่ (8.25) และ แฟคเตอร์กำรสัมผัสส ำหรับกำรท ำควำมเย็นใช้สมกำรที่ (8.26) ถึง (8.28) ตั้งแต่แรกเห็น อำจดูแปลกที่กระบวนกำร AB5 และ AB6 เกิดขึ้นเมื่อน ้ำถูกฉีดพ่น เข้ำไปในกระแสอำกำศ เกิดขึ้นเนื่องจำกอุณหภูมิพื้นผิวด้ำนอำกำศของขดลวดอยู่ที่หรือต ่ำกว่ำ อุณหภูมิจุดน ้ำค้ำงของอำกำศที่เข้ำสู่อำกำศ กระบวนกำรที่อธิบำยไว้ส ำหรับคอยล์เย็นแบบสเปรย์สำมำรถท ำได้ด้วย air washer โดยกำรเหนี่ยวน ำควำมเย็นให้กับน ้ำสเปรย์อย่ำงไรก็ตำมวิธีกำรนี้ได้รับควำมนิยมช่วงหนึ่ง ใน กำรรวมกระบวนกำรไซโครเมตริกทั้งหมดไว้ในอุปกรณ์ชิ้นเดียวนั้นไม่ค่อยได้ใช้ในปัจจุบัน เนื่องจำกควำมน่ำจะเป็นของกำรปรับขนำดพื้นผิวกำรถ่ำยเทควำมร้อนและปัญหำที่เกี่ยวข้องกับ วงจรไฮดรอลิก เช่น กำรรักษำระดับน ้ำในโรงท ำควำมเย็นแบบแช่น ้ำให้สูงกว่ำระดับถังท ำ ควำมชื้น

273 รูปที่ 8.32 กระบวนกำรสเปรย์คูลลิ่งคอยล์[2] 8.20.5 กำรเพิ่มควำมชื้นอะเดียแบติก: ไม่มีกำรหมุนเวียนของน ้ำสเปรย์ เครื่องท ำควำมชื้นเหล่ำนี้รวมถึงจำนหมุน (Spinning disk) และกำรสเปรย์น ้ำ โดยตรง (Direct water injection) ผ่ำนหัวฉีด กระบวนกำรไซโครเมตริกที่แสดงในรูปที่ 8.33 ปริมำณน ้ำที่ให้มีวัตถุประสงค์เพื่อท ำควำมชื้นโดยไม่มีกำรหมุนเวียนน ้ำนี้และน ้ำใดๆ ที่ไม่ระเหย ในกระบวนกำรจะถูกระบำยออกจำกด้ำนล่ำงของเครื่องท ำควำมชื้นนี้ประสิทธิภำพของกำร ท ำควำมชื้นแสดงเป็นปัจจัยสัมผัส (Contact factor) และค ำนวณโดยใช้สมกำรที่ (8.30) และ สมกำรที่ (8.31) ขึ้นอยู่กับควำมละเอียดของหยดน ้ำที่เกิดขึ้นไม่ว่ำจะโดยกำรท ำงำนของ spinning disk หรือโดยกำรสเปรย์น ้ำด้วยแรงดัน จะใช้น ้ำเพียงเล็กน้อยเท่ำนั้นที่จ่ำยให้สัมพันธ์ กับมวลอำกำศที่ไหลผ่ำนเครื่อง ดังนั้น กำรให้ควำมร้อนหรือกำรท ำให้น ้ำเย็นจะยังท ำให้เกิดกำร กระบวนกำรอะเดียแบติกอย่ำงมีนัยส ำคัญและกระบวนกำรปฏิบัติอำจด ำเนินกำรตำมอุณหภูมิ กระเปำะเปียกของอำกำศที่เข้ำสู่ระบบทั้งหมดที่จ่ำยให้กับเครื่องท ำควำมชื้นไม่ได้ระเหยไปใน กระแสอำกำศ และน ้ำที่จ่ำยให้กับระบบจะต้องรวมถึงประสิทธิภำพกำรท ำควำมชื้นโดยรวมที่ ก ำหนดโดย = 100 ( - ) W h a B A m x m g g (8.34)

274 รูปที่ 8.33 กำรท ำควำมชื้นแบบฉีดน ้ำโดยตรง [2] ตัวอย่างที่ 8.19 อัตรำกำรไหลของมวลอำกำศ 1.4 kg/s เข้ำสู่เครื่องท ำควำมชื้นแบบจำน หมุนและปล่อยให้มีควำมชื้น 0.009 kg/kgda หำกประสิทธิภำพกำรท ำควำมชื้นโดยรวมเท่ำกับ 60% จงหำอัตรำกำรจ่ำยน ้ำไปยังเครื่องท ำควำมชื้น ปริมำณควำมชื้นของอำกำศที่เข้ำสู่คือ 0.005 kg/kgda วิธีท า ใช้สมกำรที่ (8.34) ได้เป็น = 100 ( - ) W h a B A m x m g g 60 = 100 1.4(0.009 - 0.005) mW x = 0.00336 kg/s = 3.36 L/s mW 8.20.6 กำรเพิ่มควำมชื้นด้วยไอน ้ำ ในปัจจุบัน กำรท ำควำมชื้นด้วยไอน ้ำเป็นวิธีที่ได้รับควำมนิยมมำกที่สุดในกำรเพิ่ม ปริมำณควำมชื้นของกำรจ่ำยอำกำศในระบบปรับอำกำศ โดยพื้นฐำนมีสองประเภท คือ แบบฉีด ไอน ้ำโดยตรง (Direct steam injection) กับแบบกระทะ (Steam pan) กำรฉีดไอน ้ำโดยตรง ฉีดเข้ำไปในกระแสอำกำศโดยตรง ไอน ้ำจะจ่ำยจำกหม้อไอน ้ำ ส่วนกลำงหรือผ่ำนชุดเครื่องก ำเนิดไอน ้ำในพื้นที่ที่ติดตั้งเป็นส่วนหนึ่งของระบบปรับอำกำศ ด้วย กำรสร้ำงควำมชื้นชนิดนี้ควำมร้อนแฝงทั้งหมดส ำหรับกำรระเหยจะถูกเพิ่มให้กระแสอำกำศจำก

275 ภำยนอก และไอน ้ำที่จ่ำยให้กับอำกำศจะเพิ่มเอนทำลปีของอำกำศเนื่องจำกเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ ใกล้คงที่ กระบวนกำรนี้มักจะเรียกว่ำกระบวนกำรไอโซเทอร์มอล (Isothermal process) จำกรูปที่ 8.34 ภำระบนเครื่องท ำควำมชื้นจะหำจำก = ( - ) Q m h h s a B A (8.35) ไอน ้ำที่เครื่องท ำควำมชื้นหำได้จำก = ( - ) m m g g s a B A (8.36) รูปที่ 8.34 กำรท ำควำมชื้นด้วย Direct steam injection [2] อุณหภูมิกระเปำะแห้งที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยจำกกำรท ำควำมชื้นแบบฉีดไอน ้ำโดยตรง เกิดจำกผลควำมร้อนที่เหมำะสมของไอน ้ำ กำรเพิ่มขึ้นของอุณหภูมินี้ค ำนวณโดยเทียบควำม ร้อนที่เหมำะสมที่ได้รับจำกอำกำศกับกำรสูญเสียควำมร้อนที่สัมพัทธ์โดยไอน ้ำ เช่น ( - ) = ( - ) ( - ) m C t t m g g C t t a pas B A a B A ps S B ตัวอย่างที่8.20 อัตรำกำรไหลของมวลอำกำศ 1.4 kg/s ของอำกำศที่ 15ºC และมีควำมชื้น 0.004 kg/kgda เข้ำสู่เครื่องท ำควำมชื้นแบบไอน ้ำ จงค ำนวณภำระของเครื่องท ำควำมชื้นและไอ น ้ำที่ให้หำกอำกำศออกมีควำมชื้น 0.008 kg/kgda วิธีทา

276 จำกรูปที่ 8.35 และสมมติว่ำกระบวนกำรเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่ เอนทำลปีได้มำจำก แผนภูมิไซโครเมตริก hA =25 kJ/kgda และ hA =35 kJ/kgda รูปที่ 8.35 กำรท ำควำมชื้นด้วย Direct steam injection -ตัวอย่ำงที่ 8.20 [2] ใช้สมกำรที่ (8.32) ภำระบนเครื่องท ำควำมชื้นจะได้จำก : = ( - ) Q m h h h a B A = 1.4(35.5 - 25) = 14.7 kW ปริมำณไอน ้ำที่ให้มำนั้นได้มำจำกสมกำรที่ (8.36) : = ( - ) m m g g s a B A = 1.4(0.008 - 0.004) = 0.0056 kg/s ควำมร้อนจ ำเพำะคือ cpas= 1.025, cpas= 1.89 และอุณหภูมิไอน ้ำคือ 100ºC เนื่องจำก (t s - tB ) จะไม่แตกต่ำงจำก (t s - tA ) อย่ำงมีนัยส ำคัญ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในอำกำศจะได้จำก (tB - tA ) = 1.84(gB -gA ) (100 - tA ) (8.37)

277 ตัวอย่างที่ 8.21 จงหำอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของอำกำศส ำหรับเครื่องท ำควำมชื้นแบบ Direct steam injection ในตัวอย่ำงที่ 8.20 วิธีทา ใช้สมกำรที่ 8.37, (tB - tA ) = 1.84(gB - gA ) (100 - tA ) = 1.84(0.008- 0.004) (100 -15) = 0.63 K ในทำงปฏิบัติเส้นกระบวน (Line process) ส ำหรับเครื่องท ำควำมชื้นแบบฉีดไอน ้ำโดยตรง อำจถูกวำดที่อุณหภูมิคงที่ ตำมที่สันนิษฐำนไว้ในตัวอย่ำงที่ 8.20 กำรท ำควำมชื้นด้วย steam pan ดังรูปที่8.36 ประกอบด้วยถังเก็บน ้ำที่ติดตั้งที่ด้ำนล่ำงของ ท่ออำกำศ พร้อมกับอุปกรณ์ท ำควำมร้อน เมื่อให้ควำมร้อนกับน ้ำ ไอระเหยจำกผิวน ้ำจะท ำเพื่อ สร้ำงผลกำรท ำควำมชื้น รูปที่8.36 กำรท ำควำมชื้นด้วย Steam pan [2] กำรท ำควำมเย็นแบบระเหยบำงอย่ำงก็เกิดขึ้นจำกอำกำศที่ไหลผ่ำนผิวน ้ำ และด้วยเหตุนี้ อุณหภูมิของกระเปำะแห้งในอำกำศจะลดลง ซึ่งจะเทียบเท่ำกับผลรวมของอัตรำส่วนควำมร้อน สัมพันธ์ที่ค่ำประมำณ 0.2 ภำระควำมร้อนของเครื่องท ำควำมชื้นและกำรจ่ำยไอน ้ำหำได้จำก สมกำรที่ (8.35) และ (8.36) ตำมล ำดับ

278 8.21 การลดความชื้นแบบอะเดียแบติก ในสถำนที่ที่มีควำมชื้นสูง (เช่นในเขตร้อน) อำจะต้องลดปริมำณควำมชื้นของอำกำศที่เข้ำ มำโดยใช้เครื่องลดควำมชื้นแบบอะเดียแบติก หรือ adiabatic dehumidification(แทนที่จะลด ควำมชื้นด้วยคอยล์เย็นตำมที่อธิบำยไว้ข้ำงต้น) กระบวนกำรนี้แสดงในรูปที่ 8.37 อำกำศที่เข้ำมำ จุด A ผ่ำนเครื่องลดควำมชื้นและควำมชื้นจะถูกเอำออก เนื่องจำกกระบวนกำรเป็น adiabatic จะ มีกำรเพิ่มขึ้นของปริมำณควำมร้อนที่เหมำะสม และอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นถึงจุด B เช่นเดียวกับกำร ท ำควำมชื้นแบบอะเดียแบติก เส้นกระบวนกำรทำงทฤษฎีเป็นไปตำมอุณหภูมิควำมอิ่มตัว ของอะเดียแบติก (เอนทำลปีจ ำเพำะใกล้คงที่หรืออุณหภูมิกระเปำะเปียก) รูปที่8.37 กำรลดควำมชื้นแบบอะเดียแบติก [2] กำรลดควำมชื้นด้วยกำรใช้สำรดูดควำมชื้นที่เป็นของแข็งหรือของเหลว สำรดูดควำมชื้นที่ เป็นของแข็งใช้ในล้อที่คล้ำยกับล้อควำมร้อนที่น ำควำมร้อนกลับมำใช้ใหม่ ดังรูปที่ 8.38 ล้อบรรจุ ด้วยซิลิกำเจลดูดซับ ขณะที่ล้อหมุน อำกำศที่เข้ำมำจุด A ผ่ำนซิลิก้ำเจล หรือ dry gel เจลจะดูด ซับไอน ้ำ อำกำศเสียหรืออำกำศออกที่ไหลผ่ำนไปในทิศทำงตรงกันข้ำมกับอำกำศ ‘สร้ำงใหม่’ จะ ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยำกำศ อำกำศประมำณ 60% ของล้อหมุนจะใช้ส ำหรับกระบวนกำรลด ควำมชื้น กระบวนกำรนี้คล้ำยกับระบบดูดควำมชื้นเหลว กระแสอำกำศที่มีควำมชื้นสูงที่จุด A จะ ผ่ำนสำรละลำยเกลือที่ดูดซับควำมชื้น สำรดูดควำมชื้นจะถูกสร้ำงใหม่อีกครั้งเพื่อน ำกลับมำใช้ ใหม่เหมือนเดิมเป็นวัฏจักรต่อเนื่อง eliminator plate (แผ่นดักละอองน ้ำ) จะมีควำมจ ำเป็นเพื่อ ป้องกันกำรเกิด carry over (ปรำกฏกำรณ์ที่ไอน ้ำมีน ้ำปนมำก) ในกระสอำกำศที่จ่ำยเข้ำระบบ หำกใช้กำรลดควำมชื้นแบบอะเดียแบติกในระบบปรับอำกำศเพื่อควำมสบำย จำกนั้น

279 อุณหภูมิของจุด B จะลดลงเป็นอุณหภูมิอำกำศที่เหมำะสมด้วยคอยล์เย็นสัมผัส (Sensible cooling coil) ดังที่แสดงในรูปที่ 8.25 รูปที่ 8.38 เครื่องแลกเปลี่ยนควำมร้อนแบบหมุน [8] 8.22 พื้นที่ปรับอากาศ: เส้นกระบวนการในห้อง เพื่อให้เกิดควำมเข้ำใจในกระบวนกำรทำงไซโครเมตริที่เกิดขึ้นในพื้นที่ปรับอำกำศ จะมี ประโยชน์ในกำรพิจำรณำภำระสัมผัส (Sensible load) ที่จะผลิตโดยเครื่องท ำควำมเย็นหรือ เครื่องท ำควำมร้อนและภำระแฝง (Latent load) โดยเครื่องท ำควำมชื้นหรือเครื่องลดควำมชื้น เมื่อพิจำรณำจำกกรณีของห้องที่ได้รับทั้งควำมร้อนสัมผัสและควำมร้อนแฝงในรูปที่ 8.39 ห้องได้รับกำรดูแลสภำวะอำกำศที่จุด R และมำพร้อมกับอำกำศที่ที่ปรับสภำวะที่จุด S กำรสมดุล ควำมร้อนดังนี้: = ( - ) s a pas R S q m C t t (8.38) = ( - ) l a fg R S q m h g g (8.39) อัตรำส่วนของควำมร้อนสัมผัสต่อควำมร้อนแฝงในห้องได้มำจำกกำรหำรของสมกำรที่ (8.38) ด้วยสมกำรที่ (8.39) เช่น ( - ) = ( - ) s pas R S l fg R S q C t t q h g g ด้วยค่ำเฉลี่ยของ Cpas = 1:025 kJ/kgK และ hfg= 2450 kJ/kg ควำมสัมพันธ์ต่อไปนี้จะได้ จำก :

280 ( - ) = 0.000418 ( - ) s R S l R S q t t q g g (8.40) รูปที่ 8.39 เส้นกระบวนกำรในห้อง [2]

281 ค าถามท้ายบท 1. ใช้แผนภูมิไซโครเมตริกส ำหรับเงื่อนไข (a) ถึง (e) แสดงรำยกำรคุณสมบัติที่ไม่แสดง 2. อำกำศที่ 40ºF DB และ 60% RH ถูกท ำให้ร้อนโดยเครื่องท ำควำมร้อนไฟฟ้ำถึง 80ºF จง หำ DP, WB และ RH ของอำกำศที่ออกจำกเครื่องท ำควำมร้อน วำดเส้นกระบวนกำรบน แผนภูมิไซโครเมตริก 3. ท่อน ้ำเย็นที่มีอุณหภูมิพื้นผิว 52ºF ผ่ำนห้องที่ 75ºF DB ค่ำ RH ในห้องจะมีควำมชื้น ควบแน่นบนท่อเท่ำไร 4. อำกำศเริ่มแรกที่ 90ºF DB และ 70ºF WB จะถูกท ำให้เย็นลงและลดควำมชื้นเป็น 56ºF DB และ 54ºF WB จงวำดเส้นกระบวนกำรบนแผนภูมิไซโครเมตริกและหำควำมร้อน สัมผัส ควำมร้อนแฝงและควำมร้อนทั้งหมดออกต่อปอนด์ของอำกำศแห้งจำกแผนภำพ 5. ใช้สมกำรหำค่ำในข้อ 4 6. คอยล์เย็นเย็นลง 5000 CFM ของอำกำศจำก 80ºF DB และ 70% RH ถึง 58ºF DB และ 56.5ºF WB จงหำภำระควำมร้อนสัมผัส ควำมร้อนแฝงและทั้งหมดบนขดท่อและ OPH ของควำมชื้นที่ถูกก ำจัดออกไป 7. air handling unit ผสมอำกำศภำยนอก 1000 CFM ที่ 92ºF DB และ 75 F WB กับ อำกำศกลับ 4000 CFM ที่ 78ºF DB และ 45% RH จงหำอัตรำส่วนอำกำศผสม DB, WB, เอนทัลปีและควำมชื้น 8. พื้นที่ว่ำงมี RSCL = 83,000 BTU/hr และ RLCL = 31,000 BTU/hr จงหำ RSHR 9. พื้นที่ที่จะรักษำอุณหภูมิไว้ที่ 75ºF DB และ 50% RH มี RSCL = 112,000 BTU/hr และ RLCL = 21000 BTU/hr มีกำรจ่ำยอำกำศ 5000 CFM ก ำหนด DB และ WB ของ อำกำศจ่ำย 10. ห้องมี RSCL = 20,000 BTU/hr และ RLCL = 9000 BTU/hr เงื่อนไขกำรออกแบบห้อง คือ 77ºF DB และ 50% RH อำกำศจ่ำยจะถูกส่งที่ 58ºF จงหำ อัตรำกำรไหลของอำกำศ ที่ต้องกำรใน CFM เรำจ่ำยอำกำศคืออะไร? 11. อำกำศเข้ำสู่คอยล์เย็นที่ 80ºF DB และ 66ºF WB และออกที่ 60ºF DB และ 57ºF WE จงหำขดลวด CF, BF และอุณหภูมิพื้นผิวที่มีประสิทธิภำพ 12. อำกำศที่ 82ºF DB และ 67ºF WB ผ่ำนขดลวดที่มี CF 0.91 อุณหภูมิพื้นผิวขดลวดที่มี ประสิทธิภำพคือ 55ºF จงหำ DB และ WB ของอำกำศที่ออกจำกขดลวด 13. เครื่องปรับอำกำศจ่ำยอำกำศ 4000 CFM ที่ 55ºF DB และ 53ºFWB ไปยังห้องที่รักษำ ไว้ที่ 75ºF DB และ 55% RH เครื่องปรับอำกำศภำยนอกคือ 95ºF DB และ 74ºF WB และมีอำกำศระบำยอำกำศ 1,000 CFM จงหำสิ่งต่อไปนี้: RSCL RLCL, RTCL, ภำระ อำกำศภำยนอกและขดท่อที่จ ำเป็น CF วำดกำรจัดเรียงอุปกรณ์และแสดงเงื่อนไขในทุก สถำนที่ 14. ห้องมีเงื่อนไขกำรออกแบบ 78 F DB และ 50% RH และ RSCL = 18,000 BTU/hr และ RLCL = 8000 BTU/hr เครื่องปรับอำกำศจ่ำยอำกำศ 900 CFM ไปยังห้องที่

282 58ºF DB และ 56ºF WB เครื่องจะรักษำกำรออกแบบห้อง DB และ WB หรือไม่? สภำพโดยประมำณที่รักษำไว้ในห้องคืออะไร? 15. ช่องว่ำงที่มี RSCL = 172,000BTU/hr และ RLCL = 88,000 BTU/hr จะต้องรักษำไว้ที่ 76 F DB และ 50% RH เครื่องปรับอำกำศมีให้ที่ 56ºF DB และ 54ºF WE จงหำ พลังงำนที่สูญเปล่ำที่ใช้ไปหำกใช้ขดลวดอุ่นเพื่อรักษำสภำพกำรออกแบบ 16. ผลลัพธ์ต่อไปนี้จำกกำรค ำนวณภำระกำรท ำควำมเย็นส ำหรับอำคำรในชิChicago, Illinois: RSCL = 812,000 BTU/hr., RLCL = 235,0000 BTU/hr, อำกำศระบำย = 6000 CFM, supply air = 59 F DB, space design conditions = 77 F DB, 50% RH ออกแบบระบบอำกำศ: a. ร่ำงกำรจัดเรียงอุปกรณ์ b. จงหำ CFM และ WB ของอำกำศจ่ำย c. จงหำสภำวะอำกำศผสม d. จงหำขดลวดที่สมเหตุสมผลแฝงและโหลดทั้งหมด e. จงหำอำกำศภำยนอกที่สมเหตุสมผลแฝงและโหลดทั้งหมด f. จงหำขดลวด CF และ BF ที่ต้องกำร g. ร่ำงกระบวนกำรทำงจิตทั้งหมดและติดฉลำกทุกจุด 17. ในวันที่ควำมดันบรรยำกำศ 14.68 psi ควำมดันบำงส่วนของไอน ้ำในอำกำศคือ 0.17 psia ใช้สมกำรหำอัตรำส่วนควำมชื้น 18. ใช้สมกำรหำควำมชื้นสัมพัทธ์อัตรำส่วนควำมชื้นและปริมำตรอำกำศจ ำเพำะที่ 70ºF DB และ 60ºF DP เมื่อควำมดันบรรยำกำศเท่ำกับ 14.7 psi จงเปรียบเทียบผลลัพธ์กับ ผลลัพธ์ที่พบจำกแผนภูมิไซโครเมตริก 19. ใช้สมกำรหำเอนทัลปีเฉพำะของอำกำศในแบบฝึกหัดข้อที่ 18 เปรียบเทียบผลลัพธ์กับที่ พบโดยใช้แผนภูมิไซโครเมตริก 20. มีอำกำศ 20,000 CFM ที่ 80ºF DB และ 60% RH เข้ำสู่เครื่องปรับอำกำศ อำกำศที่ออก จำกเครื่องอยู่ที่ 57ºF DB และ 90% RH จงหำ a. กำรระบำยควำมร้อนโดยหน่วยใน BTU/hr และตันควำมเย็น b. ให้คะแนนว่ำน ้ำถูกก ำจัดออกจำกอำกำศใน Ib/hr c. โหลดที่เหมำะสมบนหน่วยใน BTU/hr และตันควำมเย็น d. โหลดแฝงบนหน่วยใน BTU/hrและตันควำมเย็น e. จุดน ้ำค้ำงของอำกำศออกจำกเครื่องปรับอำกำศ f. อุณหภูมิพื้นผิวที่มีประสิทธิภำพ (จุดน ้ำค้ำงของอุปกรณ์) 21. ในวันที่อำกำศร้อนในเดือนกันยำยนห้องมีภำระกำรระบำยควำมร้อนสัมผัส 20,300 BTU/hr จำกผู้อยู่อำศัย ไฟ ผนัง หน้ำต่ำง เป็นต้น ภำระกำรท ำควำมเย็นแฝงส ำหรับห้อง คือ 9000 BTU/hr เงื่อนไขกำรออกแบบห้องคือ 76ºF DB และ 50% RH อำกำศจะเข้ำสู่ ห้องที่ 58ºF DB

283 a. ร่ำงอุปกรณ์และกำรจัดเรียงท่อแสดงข้อมูลที่ทรำบ b. จงหำอัตรำกำรไหลของอำกำศที่ต้องกำรเข้ำไปในห้องใน CFM c. ส ำหรับอำกำศจ่ำยข้ำงต้นให้หำอุณหภูมิกระเปำะเปียกเอนทัลปีควำมชื้น สัมพัทธ์และควำมชื้น gr/lb และ Ib/lb d. เป็นที่ทรำบกันดีว่ำต้องใช้อำกำศภำยนอก 260 CFM ส ำหรับกำรระบำยอำกำศ ในห้องนี้ อำกำศภำยนอกอยู่ที่ 94ºF DB และ 76ºF WB ผสมกับอำกำศกลับจำกห้อง ก่อนที่จะเข้ำสู่เครื่องปรับอำกำศ ส ำหรับอำกำศผสมให้ก ำหนดอุณหภูมิกระเปำะแห้ง อุณหภูมิกระเปำะเปียกเอนทัลปี และปริมำณควำมชื้นใน gr/lb และ Ib/lb เข้ำสู่หน่วย e. จงหำขนำดที่ต้องกำรของอุปกรณ์ท ำควำมเย็นที่จ ำเป็นในกำรปรับสภำพห้องนี้ ใน BTUlhr และตัน (รวมภำระกำรระบำยควำมร้อนด้วยกำรระบำยอำกำศ) f. จงหำควำมสำมำรถในกำรประหยัดของอุปกรณ์หำกควำมต้องกำรอำกำศระบำย อำกำศภำยนอกลดลงเหลือ 130 CFM ให้ค ำตอบใน BTU/hr และเปอร์เซ็นต์ 22. พื้นที่ปรับอำกำศมีห้องรับน ้ำหนักควำมเย็น 200,000 BTU/hr และห้องรับน ้ำหนักควำม เย็นแฝง 50,000 BTU/hr รักษำไว้ที่ 76ºF DB และ 64ºF WB มีอำกำศ 1200 CFM ระบำยผ่ำนรอยแตกและฝำกระโปรงในพื้นที่หรือผ่ำนช่องระบำยอำกำศ (ไอเสีย) ซึ่ง หมำยควำมว่ำอัตรำกำรไหลของอำกำศภำยนอกคือ 1200 CFM อำกำศภำยนอกซึ่งอยู่ ในเงื่อนไขกำรออกแบบของ 95ºF DB และ 76ºF WB ผสมกับอำกำศกลับก่อนที่จะเข้ำ สู่เครื่องปรับอำกำศ a. ร่ำงอุปกรณ์และกำรจัดเรียงท่อแสดงข้อมูลที่ทรำบ b. ค ำนวณอัตรำส่วนควำมร้อนที่เหมำะสมของห้อง (RSHR) c. ค้นหำอัตรำกำรไหลของอำกำศที่ต้องกำรใน CFM ส ำหรับอุณหภูมิอำกำศจ่ำย 60 F DB d. หำภำระกำรระบำยควำมร้อนของอำกำศภำยนอกเป็น BTU/hr และตันควำมเย็น e. ค ำนวณภำระกำรท ำควำมเย็นทั้งหมดเป็น BTU/hr และตัน f. อุณหภูมิพื้นผิวที่มีประสิทธิภำพ (จุดน ้ำค้ำงของอุปกรณ์) คืออะไร? g. ขดลวด CF และ BF คืออะไร? 23. เครื่องท ำควำมเย็นจ่ำยน ้ำ chiIled ให้กับเครื่องปรับอำกำศ หน่วยนี้ใช้อำกำศภำยนอก 3000 CFM ที่ 95ºF DB และ 76ºF WB อำกำศภำยนอกนี้ผสมกับอำกำศกลับ 20,000 CFM ที่ 78ºF DB แ ล ะ 50% RH เค รื่อ งป รับ อ ำก ำศ อ อ ก จำก ค อ ยล์เย็น ใน เครื่องปรับอำกำศที่ 52ºF DB และ 90% RH a. ภำระของเครื่องท ำควำมเย็นเนื่องจำกขดลวดในเครื่องปรับอำกำศคืออะไร ให้ ค ำตอบใน BTU/hr และตันควำมเย็น b. สมมติว่ำอำกำศปรับอำกำศถูกท ำให้ร้อนถึง 58.5ºF DB ด้วยเครื่องท ำควำม ร้อนไฟฟ้ำ ค่ำใช้จ่ำยในกำรด ำเนินงำนต่อชั่วโมงของเครื่องท ำควำมร้อนเหล่ำนี้คืออะไร หำกพลังงำนมีค่ำใช้จ่ำย 10 เซ็นต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง?

284 24. อำกำศจ่ำยส ำหรับปัญหำ 6.12 อยู่ที่ 58ºF DB จงหำ a. อัตรำกำรไหลของอำกำศที่ต้องกำรใน CFM b. จ่ำยอำกำศ WB, RH, เอนทัลปีและควำมชื้น c. อำกำศผสม DB, WE, เอนทัลปีและควำมชื้น d. คอยล์ที่เหมำะสมแฝงและโหลดทั้งหมด 25. อำกำศจ่ำยส ำหรับแบบฝึกหัดข้อ 16 อยู่ที่ 60ºF จงหำ a. อัตรำกำรไหลของอำกำศที่ต้องกำร b. จัดหำอำกำศ WB, RH, เอนทัลปี และปริมำณควำมชื้น c. อำกำศผสม DB, WB, เอนทัลปีและปริมำณควำมชื้น d. คอยล์ภำระสัมผัส แฝงและภำระทั้งหมด

285 เอกสารอ้างอิง 1. A.R.Trott, T.Welch. (2000). Refrigeration and Air-Conditioning. 3rd edition, Butter worth-Heinemann. 2. ROGER LEGG. (2017). Air conditioning system design. Matthew Deans, Elsevier Ltd. United States. 3. R.S. Khurmi & J.K.GUPTA. (2011). A textbook of refrigeration and air conditioning (5 th Ed), Eurasia publishing house private limited 4. Bacharach. (November 2017). Sling psychrometer. Inc. 621 Hunt Valley Circle New Kensington, PA 15068 USA Pittsburgh, mybacharach.com. 5. Latief Ahmad, Raihana Habib Kanth, Sabah Parvaze & Syed Sheraz Mahdi. (2017). Experimental Agrometeorology: A Practical Manual. Springer International Publishing. Switzerland. 6. ASHRAE. (1992). ASHRAE PSYCHROMETRIC CHART. AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS, INC. สืบค้นเมื่อ 19 กันยำยนภำคม 2566. จำก http://www.handsdownsoftware.com/ashrae-chart.pdf 7. SPC House. Electric Heater Batteries Installation, Operation & Maintenance Manual Issue 5. สืบค้นเมื่อ 22 กันยำยนภำคม 2566 https://spc-hvac.co.uk/wpcontent/uploads/2023/07/SPC-Electric-Heater-Batteries-IOM-26-Issue-5.pdf 8. ASHRAE HANDBOOK. (2020). HVAC Systems and Equipment (SI). สืบค้นเมื่อ 16 ตุ ล ำค ม 2566. https://www.ashrae.org/file%20library/technical%20resources/covid19/si_s20_ch26.pdf

286 หน่วยที่9 สภาวะความสบาย (Comfort zone) วัตถุประสงค์ของหน่วยเรียน 1. ระบุปัจจัยเจ็ดประกำรที่มีอิทธิพลต่อควำมสะดวกสบำยทำงควำมร้อน 2. อธิบำยว่ำเหตุใดควำมสบำยทำงควำมร้อนจึงขึ้นอยู่กับแต่ละบุคคลและสภำวะควำมร้อน 3. เลือกเงื่อนไขกำรออกแบบควำมร้อนที่ยอมรับได้ 4. ยกตัวอย่ำงสำรปนเปื้อนในอำกำศภำยในอำคำรได้ 5. อธิบำยวิธีในกำรรักษำคุณภำพอำกำศภำยในอำคำรได้ 6. อธิบำยเกณฑ์ส ำหรับกำรเลือกตัวกรองได้ 7. อธิบำยแนวคิดหลักของขั้นตอนกำรระบำยอำกำศตำม Standard ASHRAE ได้ ในหน่วยที่ 9 เป็นหน่วยที่ส ำคัญตำมจุดประสงค์ของกำรปรับอำกำศ คือ ปรับอำกำศเพื่อให้ผู้ อำศัยในพื้นที่มีควำมสบำยทั้งขณะอยู่ในพื้นที่ปรับอำกำศ คือ อุณหภูมิ ควำมชื้น และกำร เจ็บป่วยจำกสภำวะอำกำศที่ไม่บริสุทธิ์ซึ่งเป็นไปตำมเกณฑ์มำตรฐำนสำกล 9.1 บทน า ระบบปรับอำกำศที่สะดวกสบำยช่วยให้ผู้อำศัยมีสภำพแวดล้อมในอำคำรสะดวกสบำยและดี ต่อสุขภำพ ตัวแปรกำรออกแบบภำยในอำคำร (Indoor design parameters) คือ ตัวแปรที่ระบบ ปรับอำกำศมีอิทธิพลโดยตรงในกำรสร้ำงสภำพแวดล้อมในอำคำร ซึ่งจัดกลุ่มไว้ดังนี้ 1. ตัวแปรกำรออกแบบพื้นฐำน ได้แก่ - อุณหภูมิอำกำศภำยในอำคำรและกำรเคลื่อนที่ของอำกำศ - ควำมชื้นสัมพัทธ์ในอำคำร 2. คุณภำพอำกำศภำยในอำคำร ได้แก่ - สำรปนเปื้อนในอำกำศ - อัตรำกำรระบำยอำกำศออกภำยนอก - ควำมสะอำดของอำกำศส ำหรับกำรปรับสภำวะ 3. ตัวแปรกำรออกแบบเฉพำะ ได้แก่ - ระดับเสียง - ควำมแตกต่ำงของควำมดันระหว่ำงพื้นที่และสภำพแวดล้อม ซึ่งในหน่วยที่ผ่ำนมำได้กล่ำวถึงกำรเพิ่ม กำรลดควำมชื้นของอำกำศในกำรออกแบบอำคำร ไว้แล้ว ในหน่วยนี้จะกล่ำวถึงสภำวะอำกำศที่สะดวกสบำยและดีต่อสุขภำพ คือกำรถ่ำยเท หมุนเวียนอำกำศบริสุทธิ์กับอำกำศภำยในห้อง รวมถึงระบบท่อลมและกำรกระจำยลม

287 9.2 การปรับอากาศเพื่อความสบาย มำตรฐำน ANSI / ASHRAE 55-1992 [1] ระบุเขตควำมสบำย (Comfort Zones) ในฤดู หนำวและฤดูร้อนเพื่อให้กำรเลือกตัวแปรในอำคำรเพื่อควำมสบำยทำงควำมร้อน ในรูปที่ 9.1 แผนภำพนี้อ้ำงอิงจำกระดับกิจกรรมของผู้อยู่อำศัยที่ 1.2 MET. (69.8 W / m2 ), MET เป็น หน่วยแสดงค่ำพลังงำนต่อหนึ่งหน่วยเวลำที่เรียกว่ำ Metabolic Equivalent (MET) ส ำหรับฤดู ร้อนฉนวนเสื้อผ้ำทั่วไปคือ 0.5 clo. (ระดับฉนวนของเสื้อผ้ำ, Clothing insulation) นั่นคือเสื้อเชิ้ต แขนสั้นและกำงเกงขำยำวหรือชุดที่เทียบเคียงได้ไม่คิดควำมเร็วลมขั้นต ่ำ มำตรฐำน 55-1992 แนะน ำเขตสบำยฤดูร้อนที่มีประสิทธิผลของอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม (Effective boundary temperature) หรืออุณหภูมิยังผล หรืออุณหภูมิที่มีผล ET* = 73 ถึง 79ºF (22.5 ถึง 26ºC) ที่ 68ºF (20ºC) กระเปำะเปียกเป็นขอบเขต (เส้นเอียง) ด้ำนบน และอุณหภูมิจุดน ้ำค้ำง 36ºF (2.2ºC) เป็นขอบเขต (เส้นรำบ) ด้ำนล่ำง หำกฉนวนเสื้อผ้ำสูงกว่ำ 0.1 clo. อุณหภูมิขอบเขตทั้งสองควรเลื่อนต ่ำกว่ำ 1ºF (0.6ºC) และมีข้อแนะน ำว่ำขอบเขตด้ำนบนของเขตสบำยฤดูร้อนสำมำรถขยำยได้ถึง 85 หรือ 86ºF (29.4 หรือ 30ºC ) ET* หำกควำมเร็วลมของอำกำศภำยในอำคำรสำมำรถเพิ่มเป็น 200 fpm (1 m/s) โดยพัดลมเพดำนหรือวิธีกำรอื่นๆ สภำวะควำมสบำย (Comfort zone) ของฤดูหนำวใช้ฉนวน 0.9 clo ได้แก่ กำงเกงสแล็ค หนำ เสื้อเชิ้ตแขนยำวและเสื้อสเวตเตอร์หรือแจ็คเก็ต ที่ควำมเร็วลมน้อยกว่ำ 30 fpm (0.15 m/s) และเสื้อกันหนำวหรือแจ็คเก็ต ที่ควำมเร็วลมน้อยกว่ำ 30 fpm มำตรฐำน 55-1992 จะแนะน ำ สภำวะควำมสบำยในฤดูหนำวที่มีประสิทธิภำพอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม ET* = 68 ถึง 74ºF (20 ถึง 23.3ºC) ที่ 64ºF (17.8ºC) กระเปำะเปียก เป็นขอบเขตด้ำนบน (เส้นเอียง) และที่จุดน ้ำค้ำง 36ºF (2.2ºC) เป็นขอบเขตด้ำนล่ำง (เส้นแนวรำบ) ตัวแปรอำกำศภำยในอำคำรควรสม ่ำเสมอเพื่อ หลีกเลี่ยงควำมรู้สึกไม่สบำยในบำงพื้นที่ สภำวะควำมสบำยที่ ASHRAE จะแนะน ำเฉพำะ ET* และขอบเขตที่ดีที่สุดส ำหรับกำรก ำหนดตัวแปรในอำคำรของฤดูหนำวและฤดูร้อน ส ำหรับฉนวน เสื้อผ้ำ ระดับกิจกรรมและควำมเร็วอำกำศภำยในอำคำรใกล้เคียงกับค่ำที่ระบุไว้ตำมมำตรฐำน 55-1992 ส ำหรับเงื่อนไขกำรออกแบบในอำคำรที่หลำกหลำย อุณหภูมิยังผล (ET*) คืออุณหภูมิของสภำพแวดล้อมที่ท ำให้เกิดกำรสูญเสียควำมร้อน ทั้งหมดจำกพื้นผิวเช่นเดียวกับในสภำพแวดล้อมจริงของอุณหภูมิกำรท ำงำนเท่ำกับ ET* และที่ ควำมชื้นสัมพัทธ์ 50 เปอร์เซ็นต์และ ET* สำมำรถค ำนวณจำก ET* = TO + Wsk im LR (0.5pET,s) (9.1) เมื่อ pET,s คือแรงดันไอน ้ำอิ่มตัวที่ ET*, ในหน่วย psia (kPa abs.) ส่วนด้ำนขวำมือของ สมกำรที่ (9.1) จะอธิบำยเงื่อนไขของอำกำศภำยในอำคำรเกี่ยวกับกำรสูญเสียควำมร้อนทั้งหมด จำกร่ำงกำยมนุษย์ค่ำเดียวกันของชุดค่ำผสม TO + Wsk im LR (0.5pET,s) ส่งผลให้มีค่ำสูญเสีย ควำมร้อนผิวทั้งหมดเท่ำกัน หำกตัวแปรอื่นๆ ยังคงเหมือนเดิม ในทำงทฤษฎีควำมเปียกชื้นของ ผิวทั้งหมด (Wsk) และดัชนีกำรซึมผ่ำนของเสื้อผ้ำ (im ) เป็นค่ำคงที่เฉพำะส ำหรับเส้น ET*

288 เนื่องจำกอุณหภูมิยังผลขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในกำรท ำงำน (TO ) จึงเป็นดัชนีรวมของ Ta , Tradและ pa ที่อุณหภูมิอำกำศภำยในอำคำรต ่ำกว่ำ 77°F (25°C) เส้นคงที่ ET* เกือบจะขนำนกับเส้น อุณหภูมิผิวส ำหรับผู้อยู่อำศัยซึ่งใช้เวลำในกำรอยู่กับที่ด้วยฉนวนเสื้อผ้ำ 0.6 clo. ดังนั้นค่ำ ET* จึงเป็นดัชนีที่เชื่อถือได้เพื่อระบุควำมรู้สึกทำงควำมร้อนที่อุณหภูมิอำกำศภำยในอำคำรปกติ ในช่วงระดับกิจกรรมต ่ำ รูปที่9.1 ASHRAE comfort zones [1]

289 9.3 แผนภาพความรู้สึกสบาย-ไม่สบาย แผนภำพควำมสบำย (Comfort diagram) น ำเสนอแบบกรำฟิกของกำรสูญเสียควำมร้อน ทั้งหมดจำกร่ำงกำยมนุษย์ที่อุณหภูมิกำรท ำงำนหรืออำกำศต่ำงๆ และควำมชื้นสัมพัทธ์ภำยใน อำคำรเมื่อมีระดับกิจกรรม ระดับของฉนวนเสื้อผ้ำ และระบุควำมเร็วลม แอบซิสซำ (Abscissa) หรือพิกัดแกน X ของแผนภำพควำมสบำย คืออุณหภูมิในกำรท ำงำน TO หรืออุณหภูมิอำกำศ แวดล้อม Ta ในขณะที่แกนขนำน แกน Y สำมำรถเป็นได้ทั้งแรงดันไอน ้ำ p หรืออัตรำส่วน ควำมชื้น (W) รูปที่ 9.2 แสดงแผนภำพควำมสบำยที่มีระดับกิจกรรมหรือพฤติกรรมเนือยนิ่ง เช่น นั่ง ท ำงำนเป็นระยะเวลำติดต่อกันนำน 6 - 8 ชั่วโมงต่อวัน นอนนิ่งดูโทรทัศน์ หรือ ท่องโลกออนไลน์ หลำยๆ ชั่วโมง ไม่ค่อยได้ใช้พลังงำน หรือไม่ได้ออกแรงท ำกิจกรรมที่ท ำให้รู้สึกเหนื่อย และค่ำ ฉนวนเสื้อผ้ำ 0.6 clo. และสภำวะอำกำศนิ่ง เช่น ควำมเร็วลม v< 20 fpm (0.1 m/s) เส้นโค้ง แสดงถึงควำมชื้นสัมพัทธ์ (Relative humidity) และเส้นตรงแสดงถึงอุณหภูมิยังผล (Effective temperature, ET*) เส้นโค้งที่เป็นเส้นประสั้นๆ ที่แยกออกจำกเส้น ET* คือ ควำมเปียกชื้นของ ผิวทั้งหมด (เส้น Wsk) ตัวเลขนี้ขึ้นอยู่กับ To= Ta รูปที่ 9.2 แผนภำพควำมรู้สึกสบำย-ไม่สบำย [1]

290 เส้นอุณหภูมิยังผล (ET*) ค ำนวณตำมสมกำรที่ (9.1) เนื่องจำกควำมเปียกชื้นของผิว ทั้งหมด (Wsk ) เป็นค่ำคงที่ส ำหรับ ET* เฉพำะที่ต ่ำกว่ำ 79ºF ET*, เส้น ET* และเส้น Wsk ตรง กับเส้นอื่น เมื่อค่ำ ET* สูงขึ้นเส้น Wsk จะโค้งไปทำงซ้ำยที่ควำมชื้นสัมพัทธ์สูง ส ำหรับอุณหภูมิ อำกำศแวดล้อมต ่ำ กำรสูญเสียควำมร้อนระเหยผิว (Esk) มีน้อยมำก ดังนั้นเส้น ET* และ Wsk จึง เกือบจะเป็นแนวตั้ง แผนภำพควำมสบำยแบ่งออกเป็นห้ำสภำวะโดยเส้น ET* และ Wsk ได้แก่ 1. สภาวะการท าความเย็นของร่างกาย (Body cooling zone) ส ำหรับเงื่อนไขที่ระบุในรูป ที่ 9.2 หำกอุณหภูมิET* มีค่ำ 73°F (22.8°C) ผู้อำศัยจะรู้สึกหนำวในสภำวะนี้เนื่องจำกกำร สูญเสียควำมร้อนเกินอัตรำกำรเผำผลำญสุทธิอุณหภูมิผิวหนังและร่ำงกำยจึงมีแนวโน้มที่จะ ลดลงเรื่อย ๆ 2. สภาวะความสบาย (Comfort zone) คือสภำวะระหว่ำงขอบเขตล่ำง ที่ ET* = 73°F (22.8°C) และ Wsk = 0.06 และขอบเขตบน ที่ ET* = 86°F (30°C) และ Wsk = 0.25 สมดุลควำม ร้อนคงที่ (Steady-state thermal equilibrium) จะคงอยู่ระหว่ำงผู้อยู่อำศัยและสิ่งแวดล้อมและ เหงื่อออกอยู่ในระดับที่ค่อนข้ำงต ่ำ ผู้อำศัยจะรู้สึกสบำยในสภำวะนี้และอัตรำกำรเต้นของหัวใจ (HR) อยู่ระหว่ำง 76 ถึง 87 ครั้งต่อนำที เขตควำมสบำยในฤดูหนำวและฤดูร้อนของ ASHRAE เป็นส่วนหนึ่งของสภำวะนี้ ขอบเขตด้ำนล่ำงเขตควำมสบำยในฤดูหนำวของ ASHRAE เป็นขอบเขตที่ต ่ำกว่ำของเขตควำม สบำย เหตุผลที่ขอบเขตล่ำงในแผนภำพนี้คือ ET* = 73°F (22.8°C) เนื่องด้วยที่ ET* = 68°F (20°C) ในเขตสบำยในฤดูหนำวของ ASHRAE คือ ใช้ฉนวนเสื้อผ้ำที่ต ่ำกว่ำ 0.6 clo. ที่นี่ 3. สภาวะที่ไม่สบาย (Uncomfortable zone) ในสภำวะนี้ 86°F ET* 95°F (30°C ET* 35°C) และ 0.25 Wsk 0.45 ควำมสมดุลทำงควำมร้อนยังมีอยู่ระหว่ำงผู้อำศัยกับ สิ่งแวดล้อม และกำรสูญเสียควำมร้อนแบบระเหยเนื่องจำกเหงื่อออกตำมกำรควบคุมของร่ำงกำย อัตรำกำรเต้นของหัวใจจะอยู่ในช่วงระหว่ำง 87 ถึง 100 ครั้งต่อนำทีผู้อำศัยจะรู้สึกอึดอัด เช่น อุ่นหรือร้อน เมื่อค่ำทำงสรีรวิทยำของผู้อำศัยอยู่ในช่วงนี้ 4. สภาวะที่ไม่สบายมาก (Very uncomfortable zone) ในสภำวะนี้, 95°F ET* 106.5°F (35°C ET* 41.4°C) และ 0.45 Wsk 1 แม้ว่ำสมดุลควำมร้อนจะยังคงรักษำไว้ โดยไม่มีกำรกักเก็บควำมร้อนที่ผิวหนังและร่ำงกำย แต่ก็มีอันตรำยจำกกำรกำรคำยควำมร้อน ที่ เรียกว่ำโรคลมแดด เมื่อ ET* 95°F (35°C) เมื่อขึ้นไปถึงขอบเขตด้ำนบนของสภำวะนี้ผิวหนัง จะเปียกเกือบทั้งหมดและอัตรำกำรเต้นของหัวใจเกิน 120 ครั้งต่อนำทีภำยใต้เงื่อนไขเหล่ำนี้ผู้ อำศัยจะรู้สึกร้อนและอึดอัดมำก 5. สภาวะที่ร่างกายร้อน (Body heating zone) เมื่อ ET* = 106.5°F (41.4°C) และ Wsk = 1 กำรควบคุมควำมร้อนโดยกำรระเหยล้มเหลว ที่ ET* หรือ Wsk ที่สูงขึ้น สภำพแวดล้อม จะไม่รับควำมร้อน และอุณหภูมิของร่ำงกำยและผิวหนังมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ส ำหรับพื้นที่ปรับอำกำศที่มีผู้อำศัยท ำกิจกรรมต ่ำ (M 2 MET) สภำพแวดล้อมในอำคำร มักจะได้รับกำรดูแลภำยในเขตหรือสภำวะควำมสบำย ให้ตอบสนองทำงสรีรวิทยำและควำมร้อน

291 ของผู้อยู่อำศัยก็อยู่ในเขตควำมสบำยเช่นกัน จะมีเฉพำะในระดับกิจกรรมที่สูงขึ้นเท่ำนั้นที่กำร ตอบสนองทำงควำมร้อนบำงครั้งจะตกอยู่ในสภำวะที่รู้สึกไม่สบำย 9.4 คุณภาพอากาศภายในอาคาร คุณภำพอำกำศภำยในอำคำร (Indoor Air Quality, IAQ) ที่ยอมรับได้ถูกก ำหนดโดย มำตรฐำน ANSI / ASHRAE 62.1-2022 กำรระบำยอำกำศและคุณภำพอำกำศภำยในอำคำรที่ ยอมรับได้ว่ำเป็น “อำกำศที่ไม่มีสำรปนเปื้อนที่รู้จักที่ควำมเข้มข้นที่เป็นอันตรำย และที่เสียงข้ำง มำก (80% ขึ้นไป) ของผู้สัมผัสไม่แสดงควำมไม่พอใจ” [2, 3] ASHRAE ได้ก ำหนดมำตรฐำน คุณภำพอำกำศภำยในอำคำรทั้งกรณีไม่ใช่ที่อยู่อำศัยผ่ำนมำตรฐำน 62.1 และกรณีเป็นที่อยู่ อำศัยส ำหรับมำตรฐำน 62.2 มำตรฐำนเหล่ำนี้มุ่งเน้นไปที่กำรระบำยอำกำศ กำรจัดกำรกับกำร กรองอำกำศ แต่ไม่ได้พิจำรณำอย่ำงชัดแจ้งถึงกำรลดมลพิษที่แหล่งก ำเนิด กำรระบำยอำกำศ (Ventilation) มักใช้เพื่ออ้ำงถึงเฉพำะอำกำศภำยนอกอำคำรที่น ำเข้ำสู่ พื้นที่ปรับอำกำศ ไม่ใช่ปริมำณอำกำศทั้งหมด มำตรฐำน ASHRAE 62.1-2010 ให้ค ำจ ำกัดควำม ว่ำ กำรระบำยอำกำศ คือ “กระบวนกำรส่งอำกำศออกหรือก ำจัดอำกำศออกจำกพื้นที่เพื่อ วัตถุประสงค์ในกำรควบคุมระดับกำรปนเปื้อน ควำมชื้น หรืออุณหภูมิในอำกำศภำยในพื้นที่” ปริมำณอำกำศทั้งหมดที่จ่ำยให้กับพื้นที่เฉพำะโดยทั่วไปจะถูกก ำหนดโดยข้อก ำหนดภำระกำร ท ำควำมเย็นของพื้นที่ โดยขึ้นอยู่กับอัตรำกำรของอำกำศที่ใช้ในกำรระบำยอำกำศขั้นต ่ำที่ระบุไว้ ในข้อก ำหนดที่เป็นมำตรฐำนที่เกี่ยวข้องส ำหรับพื้นที่ประเภทนั้น วัตถุประสงค์ของกำรระบำยอำกำศส ำหรับคุณภำพอำกำศภำยในอำคำร คือกำรน ำอำกำศที่ ปรำศจำกสิ่งปนเปื้อนเข้ำสู่พื้นที่ว่ำงในอัตรำและในลักษณะที่เพียงพอที่จะเจือจำงหรือก ำจัดสิ่ง ปนเปื้อนที่เกิดขึ้นภำยในพื้นที่ในระดับที่น่ำพอใจเมื่อเทียบกับควำมสบำยและสุขภำพของผู้อยู่ อำศัย อำคำรมักจะระบำยอำกำศโดยกำรจ่ำยอำกำศภำยนอกที่กรองผ่ำนระบบ HVAC กำร ไหลเวียนของอำกำศตำมธรรมชำติผ่ำนหน้ำต่ำงที่เปิดหรือผ่ำนกำรแทรกซึมเป็นวิธีระบำยอำกำศ ทำงเลือกส ำหรับที่อยู่อำศัยมำกมำยและอำคำรขนำดเล็กอื่นๆ อย่ำงไรก็ตำม พื้นที่อำคำรขนำด ใหญ่ กำรไหลเวียนของอำกำศดังกล่ำวมีควำมแปรปรวน ยำกที่จะหำปริมำณและควบคุม กำรระบำยอำกำศไม่เพียงพอรวมถึงกำรขำดอำกำศภำยนอก กำรกระจำยอำกำศไม่ดีกำร ควบคุมควำมร้อนที่ไม่ดีและกำรบ ำรุงรักษำไม่เพียงพอ เป็นสำเหตุหลักของคุณภำพอำกำศ ภำยในอำคำร 9.4.1 มลพิษทำงอำกำศและสำรปนเปื้อน มลพิษทำงอำกำศและสำรปนเปื้อนเป็นองค์ประกอบในอำกำศที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งอำจ ลดกำรยอมรับได้ของอำกำศ จ ำนวนและควำมหลำกหลำยของสำรปนเปื้ อนในอำกำศนั้น มหำศำล สำรปนเปื้อนบำงอย่ำงถูกน ำเข้ำสู่พื้นที่ปรับอำกำศภำยนอกและบำงส่วนถูกสร้ำงขึ้น ภำยในพื้นที่เอง ตำรำงที่ 9.1 แสดงรำยกำรสำรปนเปื้อนในอำกำศภำยในอำคำรที่พบมำกที่สุด และแหล่งที่มำที่พบบ่อยที่สุด 9.4.2 ผลกระทบต่อคุณภำพอำกำศภำยในอำคำรต่อสุขภำพและควำมสะดวกสบำย

292 คุณภำพอำกำศภำยในอำคำรที่ไม่ดีเป็นปัจจัยส ำคัญที่ท ำให้เกิดอำกำรอำคำรป่วย คุณภำพอำกำศภำยในอำคำรหมำยถึงกำรบ่งชี้ถึงควำมเข้มข้นที่เป็นอันตรำยของสำรปนเปื้อนใน อำกำศภำยในอำคำรที่ส่งผลต่อสุขภำพของผู้อยู่อำศัยหรือระดับควำมพึงพอใจของผู้อยู่อำศัย ส่วนใหญ่ (80 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไป) ที่สัมผัสกับสภำพแวดล้อมภำยในอำคำรดังกล่ำว กำรควบคุม อุณหภูมิอำกำศภำยในอำคำรและควำมชื้นสัมพัทธ์ไม่ดีเป็นสำเหตุของอำกำรไม่สบำย นอกจำกนี้ ยังอำจเพิ่มสำรปนเปื้อนภำยในอำคำร อย่ำงไรก็ตำมอุณหภูมิภำยในอำคำรที่ไม่น่ำพอใจและ ควำมชื้นสัมพัทธ์ภำยในอำคำรเป็นเพียงสำเหตุทำงอ้อมของคุณภำพอำกำศภำยในอำคำรที่ไม่ดี สถ ำบันค วำมป ลอด ภัยและอำชีวอน ำมัยแห่ งชำติ (National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH) ของสหรัฐอเมริกำ (1989), จำกผลกำรตรวจสอบ อำคำร 529 แห่งระหว่ำงปี 1971 ถึง 1988 และ Health and Welfare Canada (HWC) ตำมผล กำรตรวจสอบอำคำร 1362 แห่งระหว่ำงปี 1984 ถึง 1989 จ ำแนกสำเหตุของอำกำรอำคำรป่วย ดังตำรำงที่ 9.2 ตารางที่ 9.1สำรปนเปื้อนในอำกำศทั่วไป [5] สารปนเปื้ อน แหล่งที่มาหลัก อนุภำค สำรก่อภูมิแพ้ (สำรที่อำจท ำให้ เกิดอำกำรแพ้) แบคทีเรียและไวรัส คำร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) สำรเคมีที่เกิดกลิ่น สำรประกอบอินทรีย์ระเหยง่ำย (VOCs) ควันบุหรี่ คำร์บอนมอนอกไซด์ (CO) Radon (ธำตุกัมมันตรังสี) ฟอร์มำลดีไฮด์ (HCHO) ออกไซด์ของไนโตรเจน ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ โอโซน ฝุ่น (สร้ำงขึ้นภำยในและภำยนอก), กำรสูบบุหรี่, กำร ท ำอำหำร, สัตว์เลี้ยงแหล่งอื่นๆ คน, ควำมชื้น, สัตว์เลี้ยง ผู้อยู่อำศัยหำยใจ, กำรเผำไหม้ คน, กำรท ำอำหำร, รำ, สำรเคมี, กำรสูบบุหรี่ วัสดุก่อสร้ำง, เฟอร์นิเจอร์, ผลิตภัณฑ์ท ำควำมสะอำด กำรสูบบุหรี่ กำรเผำไหม้ที่ไม่สมบูรณ์, กำรสูบบุหรี่ กำรสลำยตัวของกัมมันตภำพรังสีของเรเดียมในดิน วัสดุก่อสร้ำง, เฟอร์นิเจอร์, กำรสูบบุหรี่ กำรเผำไหม้, กำรสูบบุหรี่ กำรเผำไหม้ เครื่องถ่ำยเอกสำร, เครื่องฟอกอำกำศไฟฟ้ำสถิต