HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) เป็นการวางระบบปรับอากาศ และระบายอากาศ ซึ่งจะจัดการอากาศ เพื่อควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น และ ความสะอาดของอากาศให้เป็นไปตามที่ต้องการสำหรับพื้นที่นั้นๆ
การคำนวณหาภาระการปรับอากาศ
การคำนวณภาระการปรับอากาศ หมายถึง การประมาณความร้อนทั้งหมดที่เกิดขึ้นทั้งจากภายในห้องปรับอากาศและความร้อนจากภายนอกที่เข้าสู่ห้องปรับอากาศ ซึ่งจะต้องนำออกไปปล่อยนอกห้อง เพื่อรักษาอุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ และอื่นๆ ภายในห้องให้อยู่ในเกณฑ์ระดับความสบายและเป็นไปตามวัตถุประสงค์การใช้งาน
ตามมาตรฐานระบบปรับอากาศและระบายอากาศ (วสท.031001-59) การหาภาระการปรับอากาศ ประกอบด้วย 2 ส่วนที่สำคัญ คือ ภาระความร้อนจากภายนอกอาคาร (External Load), ภาระความร้อนจากภายในอาคาร (Internal Load) และภาระความร้อนจากอุปกรณ์ของระบบปรับอากาศ
1. ภาระความร้อนจากภายนอกอาคาร (External Load)
1.1. ความร้อนจากภายนอกโดยการถ่ายเทความร้อนผ่านผนังทึบ หรือเปลือกของอาคาร เช่น ผนัง พื้น และหลังคา สามารถหามาจากสมการ
Qw =Uw x Aw x CLTD
Qw คือ ความร้อนจากภายนอกโดยการถ่ายเทความร้อนผ่านผนังทึบและผนังโปร่งแสง
Uw คือ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 24
Aw คือ พื้นที่ผิวของผนังทึบ พื้น และ หลังคา คำนวณจากแบบอาคาร
CLTD คือ cooling load temperature different อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 28
1.2. ความร้อนภายนอกโดยการแผ่รังสีผ่านผนังโปร่งแสง เช่น ผนังกระจก หน้าต่าง หลังคาโปร่งแสง สามารถหามาจากสมการ
Qf = A x SHGC x CLF
Qf คือ ความร้อนจากภายนอกโดยการแผ่รังสีผ่านผนังโปร่งแสง
A คือ พื้นที่ผิวของผนังโปร่งแสง คำนวณจากแบบอาคาร
SHGC คือ solar heat gain coefficient อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 28
CLF คือ solar cooling load factor อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 28
1.3. ความร้อนภายในอาคารจากผนังภายในผ่านพื้น ฝาผนังทึบ ผนังโปร่งแสง และเพดาน สามารถหามาจากสมการ
Qint = Uint x A x (Ta – Trc )
Qint คือ ความร้อนภายในอาคารจากผนังภายใน
Uint คือ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 24
A คือ พื้นที่ของพื้น ฝาผนังทึบ ผนังโปร่งแสง และเพดาน คำนวณจากแบบอาคาร
Ta คือ อุณหภูมิของบริเวณด้านนอกห้องปรับอากาศ
Trc คือ อุณหภูมิห้องปรับอากาศให้คิดคงที่
1.4. ความร้อนสัมผัส และความร้อนแฝงที่เกิดจากการระบายอากาศ และการรั่วซึมเข้ามาของอากาศภายนอกที่ผนังอาคาร สามารถหามาจากสมการ
Qsen = 1.08 x CFM x (To – Tc)
Qlat = 4840 x CFM x (Wo – Wc)
Qt = 4.5 x CFM x (ho – hc)
Qsen คือ ความร้อนสัมผัสที่เกิดจากการระบายอากาศ และการรั่วซึม
Qlat คือ ความร้อนแฝงที่เกิดจากการระบายอากาศ และการรั่วซึม
Qt คือ ความร้อนรวมที่เกิดจาการระบาอากศ และการรั่วซึม
CFM คือ อัตราการไหลของอากาศ (ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที)
To คือ อุณหภูมิภายนอกอาคาร (องศาฟาเรนไฮต์ (°F))
Tc คือ อุณหภูมิภายในอาคาร (องศาฟาเรนไฮต์ (°F))
Wo คือ อัตราส่วนความชื้นของอากาศภายนอกอาคาร lb water per lb of dry air
Wc คือ อัตราส่วนความชื้นของอากาศภายในอาคาร lb water per lb of dry air
ho คือ เอนทาลปีของอาคารภายนอกอาคาร Btu/lb
hc คือ เอนทาลปีของอาคารภายในอาคาร Btu/lb
*การรั่วซึมของอากาศ อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 25
2. ภาระความร้อนภายในอาคาร (Internal load)
2.1. ภาระความร้อนที่เกิดขึ้น สามารถหามาจากสมการ
Qpsen = N x QS x CLF
Qplat = N x QL
Qpsen คือ ความร้อนสัมผัสที่เกิดจากคน
Qplat คือ ความร้อนแฝงที่เกิดจากคน
QS คือ ค่าคงที่ความร้อนสัมผัสที่เกิดจากคน อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 28
QL คือ ค่าคงที่ความร้อนแฝงที่เกิดจากคน อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 28
N คือ จำนวนคนในห้อง
CLF คือ สัดส่วนความร้อนตามเวลาที่อยู่ในห้องปรับอากาศ อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 28
2.2. ภาระความร้อนที่เกิดจากแสงสว่าง สามารถหามาจากสมการ
Qltg = 3.41 x W x CLF
Qltg คือ ภาระความร้อนที่เกิดจากแสงสว่าง
W คือ กำลังไฟฟ้าของหลอดไฟเป็นวัตต์
CLF คือ สัดส่วนจำนวนการใช้แสงสว่าง อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 28
2.3. ภาระความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์ไฟฟ้าขับเคลื่อนมอเตอร์ภายในห้องปรับอากาศ สามารถหามาจากสมการ
Qm คือ ภาระความร้อนที่เกิดจากมอเตอร์ในห้องปรับอากาศ
P คือ กำลังไฟฟ้าของมอเตอร์
Eff คือ ประสิทธิภาพของมอเตอร์
Fum คือ สัดส่วนจำนวนการใช้งานของมอเตอร์
2.4. ภาระความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์ไฟฟ้าอยู่ในห้องปรับอากาศขับด้วยมอเตอร์อยู่ภายนอกห้องปรับอากาศ สามารถหามาจากสมการ
Qmout คือ ภาระความร้อนที่เกิดจากมอเตอร์อยู่ภายนอกห้องปรับอากาศ
P คือ กำลังไฟฟ้าของมอเตอร์
Fum คือ สัดส่วนจำนวนการใช้งานของมอเตอร์
2.5. ภาระความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์ไฟฟ้านอกห้องปรับอากาศขับด้วยมอเตอร์อยู่ภายในห้องปรับอากาศ สามารถหามาจากสมการ
Qmout คือ ภาระความร้อนที่เกิดจากมอเตอร์ในห้องปรับอากาศ
P คือ กำลังไฟฟ้าของมอเตอร์
Eff คือ ประสิทธิภาพของมอเตอร์
Fum คือ สัดส่วนจำนวนการใช้งานของมอเตอร์
2.6. ภาระความร้อนที่เกิดจากเครื่องใช้ไฟฟ้า สามารถหามาจากสมการ
Qapp คือ ภาระความร้อนที่เกิดจากเครื่องใช้ไฟฟ้า
W คือ กำลังไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าเป็นวัตต์
CLF คือ สัดส่วนจำนวนการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้า อ้างอิงค่าได้จาก 1997 ASHRAE fundamentals, chapter 28
3. ภาระความร้อนจากอุปกรณ์ของระบบปรับอากาศ p
3.1. ภาระความร้อนที่เกิดจากพัดลมของเครื่องปรับอากาศ สามารถหามาจากสมการ
Qac คือ ภาระความร้อนที่เกิดจากมอเตอร์ของพัดลมในห้องปรับอากาศ
P คือ กำลังไฟฟ้าของมอเตอร์
Eff1 คือ ประสิทธิภาพของมอเตอร์
Eff2 คือ ประสิทธิภาพของความดันสถิตของพัดลม
3.2. ภาระความร้อนที่เกิดจากท่อลมที่ไม่หุ้มฉนวนเป็นหลัก อาจคิดเป็นร้อยละ 1 ถึง 5 ของความร้อนสัมผัสของห้อง
ค่าการถ่ายเทความร้อนรวมของผนังด้านนอกอาคาร
ค่าการถ่ายเทความร้อนรวมของผนังด้านนอกอาคาร หรือส่วนของอาคารที่มีการปรับอากาศ เป็นการออกแบบ และการเลือกใช้วัสดุสำหรับกรอบอาคารเพื่อให้อาคารเกิดการอนุรักษ์พลังงานที่ใช้ในประเทศไทย โดยกฎกระทรวงกำหนดประเภท หรือขนาดของอาคาร มาตรฐาน หลักเกณฑ์ และวิธีการในการออกแบบอาคารเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน พ.ศ. 2552 กำหนดให้อาคารที่ออกแบบ และปลูกสร้างใหม่จะต้องใช้ค่ามาตรฐาน หลักเกณฑ์ใกนารออกแบบอาคาร ซึ่งกฎกระทรวงฉบับนี้จะให้ความสำคัญกับการวางตำแหน่งของอาคาร การพิจารณาการใช้สัดส่วนของผนังกับกระจกในแต่ละด้าน การออกแบบให้มีอุปกรณ์บังแดด และการเลือกวัสดุประกอบอาคารเพื่อให้เกิดการอนุรักษ์พลังงาน ซึ่งจะเรียกว่า OTTV และ RTTV
ค่าการถ่ายเทความร้อนรวมของผนังด้านนอกอาคาร (Overall Thermal Transfer Value, OTTV มีหน่วยเป็น W/m2)
ค่าการถ่ายเทความร้อนรวมของผนังด้านนอกอาคาร (OTTV) หมายถึง ค่าเฉลี่ยของพลังงานที่ถ่ายเทผ่านกรอบของอาคารต่อ 1 ตารางเมตร สามารถหามาจากสมการ
Uw คือ สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมของผนังทึบ (W/m2•°C)
Aw คือ พื้นที่ผนังทึบ (m2)
α คือ สัมประสิทธิ์การดูดกลืนความร้อน
TDeq คือ ค่าความแตกต่างอุณภูมิเทียบเท่าระหว่างภายนอก และภายในอาคาร ซึ่งรวมถึงผลการดูดกลืนรังสีของผนังทึบ (°C)
Uf คือ สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมของกระจก (หรือผนังโปร่งแสง) (W/m2•°C)
Af คือ พื้นที่ของการะจกหรือผนังโปร่งแสง (m2)
At คือ ค่าความแตกต่างอุณหภูมิระหว่างภายอนก และภายในอาคาร (°C)
สำหรับประเทศไทย ค่านี้คือ 5 °C สำหรับสถานศึกษา, สำนักงาน, โรงมหรสพ, ศูนย์การค้า, สถานบริการ, ห้างสรรพสินค้า และอาคารชุมนุมคน 3 °C สำหรับ โรงแรม สถานพยาบาล และอาคารชุด
SHGC คือ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากรังสีอาทิตย์สำหรับผนังโปร่งแสง (Solar Heat Gain Coefficient) หรือใช้ข้อมูลทางเทคนิคจากผู้ผลิต
ESR คือ รังสีอาทิตย์ที่มีผลต่อการถ่ายเทความร้อน (Effective Solar Radiation) (W/m2)
SC คือ สัมประสิทธิ์การบังแดดของผนังโปร่งแสง หรือหน้าต่าง
ค่าการถ่ายเทความร้อนรวมของหลังคาอาคาร (Roof Thermal Transfer Value มีหน่วยเป็น W/m2)
ค่าการถ่ายเทความร้อนรวมของหลังคาอาคาร (RTTV) หมายถึง ค่าเฉลี่ยของพลังงานที่ถ่ายเทผ่านหลังคาอาคารต่อ 1 ตารางเมตร สามารถหามาจากสมการ
Ur คือ สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมของหลังคาส่วนทึบ (W/m2•°C)
Ar คือ พื้นที่หลังคาทึบ (m2)
TDeq คือ ค่าความแตกต่างอุณภูมิเทียบเท่าระหว่างภายนอก และภายในอาคาร ซึ่งรวมถึงผลการดูดกลืนรังสีของหลังคาทึบ (°C)
Uf คือ สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมของส่วนโปร่งแสงที่ช่องรับแสง (W/m2•°C)
Af คือ พื้นที่หลังคาโปร่งแสง (m2)
At คือ ค่าความแตกต่างอุณหภูมิระหว่างภายอนก และภายในอาคาร (°C)
สำหรับประเทศไทย ค่านี้คือ 5 °C สำหรับสถานศึกษา, สำนักงาน, โรงมหรสพ, ศูนย์การค้า, สถานบริการ, ห้างสรรพสินค้า และอาคารชุมนุมคน 3 °C สำหรับ โรงแรม สถานพยาบาล และอาคารชุด
SHGC คือ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากรังสีอาทิตย์สำหรับผนังโปร่งแสง (Solar Heat Gain Coefficient) หรือใช้ข้อมูลทางเทคนิคจากผู้ผลิต
ESR คือ รังสีอาทิตย์ที่มีผลต่อการถ่ายเทความร้อน (Effective Solar Radiation) (W/m2)
SC คือ สัมประสิทธิ์การบังแดดของหลังคา
การระบายอากาศ
การระบายอากาศ มีวัตถุประสงค์เพื่อการควบคุม และปรับปรุงคุณภาพอากาศ เช่น การควบคุมความชื้น, ความสะอาดของอากาศ, ป้องกันอันตรายจากการแพร่กระจายของเชื้อโรค และเพื่อให้เป็นข้อกำหนดขั้นต่ำของการออกแบบ การก่อสร้าง การติดตั้ง การทดสอบ การใช้งาน และการบำรุงรักษา เป็นต้น อีกทั้งยังเพื่อกำหนดให้ทุกพื้นที่ในอาคารต้องจัดให้มีการระบายอากาศโดยวิธีธรรมชาติ หรือวิธีทางกล ตามอัตราที่ต้องการได้อย่างต่อเนื่อง
การระบายอากาศที่กฎหมายกำหนด อ้างอิงจาก วสท. 031001-59
ในกรณีที่จัดให้มีการระบายอากาศโดยวิธีธรรมชาติ ห้องในอาคารทุกชนิดทุกประเภทต้องมีประตูหน้าต่าง หรือช่องระบายอากาศด้านติดกับอากาศภายนอกเป็นพื้นที่รวมกันไม่น้อยกว่าร้อยละ 10 ของพื้นที่ของห้องนั้น ทั้งนี้ ไม่นับรวมพื้นที่ของประตู หน้าต่าง และช่องระบายอากาศที่ติดต่อกับห้องอื่น หรือช่องทางเดินภายในอาคาร
การระบายอากาศโดยวิธีทางกล ให้ใช้กับพื้นที่อาคารใดก็ได้ กลอุปกรณ์นี้ต้องทำงานตลอดเวลาระหว่างที่ใช้สอยพื้นที่นั้น และการระบายอากาศต้องมีการนำอากาศภายนอกเข้ามาในพื้นที่ ไม่น้อยกว่าที่กำหนด ดังต่อไปนี้
ตารางอัตราการระบายอากาศโดยวิธ๊ทางกลในกรณีพื้นที่ไม่ปรับอากาศ
ในกรณีที่จัดให้มีการระบายอากาศด้วยระบบปรับภาวะอากาศ ต้องมีการนำอากาศภายนอกเข้ามาในพื้นที่ปรับภาวะอากาศ หรือดูดอากาศจากภายในพื้นที่ปรับภาวะอากาศออกไปไม่น้อยกว่าอัตราดังต่อไปนี้
ตารางอัตราการระบายอากาศในกรณีที่มีระบบปรับภาวะการปรับอากาศ
เอกสารอ้างอิง
ตามมาตรฐานระบบปรับอากาศและระบายอากาศ (วสท.031001-59)
Yosawat Permsiripakorn – Fire Protection System