ความสุขสบาย(Thermal Comfort)และการปรับอากาศ

การปรับอากาศมีจุดมุ่งหมายเพื่อความสุขสบายของคนภายในห้องปรับอากาศ ปัจจัยที่กระทบต่อความรู้สึกสุขสบายของคนได้แก่

· อัตราการเผาผลาญเพื่อสร้างพลังงานของคน(Metabolic)ตามกิจกรรมที่ทำและขนาดร่างกาย ซึ่งจะทำให้เกิดความร้อนที่จะต้องระบายออกเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกาย

· ความเป็นฉนวนของเสื้อผ้าที่ใส่ซึ่งจะขัดขวางการระบายความร้อนออกจากร่างกาย (Clothing insulation)

· อุณหภูมิกระเปาะแห้งของอากาศซึ่งมีผลต่อการระบายความร้อนโดยการนำ

· อุณหภูมิแผ่รังสี MRT(Mean radiant temperature) ของห้องมีผลต่อการระบายความร้อนจากร่างกายด้วยการแผ่รังสี

· ความเร็วลมมีผลต่อการระบายความร้อนจากร่างกายด้วยการพาความร้อน

· ความชื้นสัมพัทธ์มีผลต่อการการระบายความร้อนจากร่างกายในรูปของความร้อนแฝง ได้แก่ การระเหยของเหงื่อ

ความสุขสบายเป็นความรู้สึก แต่ก็มีมาตรฐานวิธีการคำนวณค่าความสุขสบายซึ่งใช้อ้างอิงได้ ได้แก่ ISO Comfort Standard 7730 และ ASHRAE 55-2004, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy ซึ่งสร้างวิธีการคำนวณด้วยการเก็บข้อมูลความรู้สึกจากผู้ร่วมการทดสอบนำมาสร้างสมการ และตั้งค่าแสดงความรู้สึกขึ้น 2 อย่าง คือ PPD(Predicted Percentage Dissatisfied) และ PMV(Predicted Mean Vote)

ผู้ร่วมการทดสอบจะให้คะแนนความรู้สึกต่อสภาวะอากาศเป็นตัวเลข 7 ตัว ได้แก่ +3 (Hot), +2 (Warm), +1(Slightly warm), 0 (Neutral), -1(Slightly cool), -2 (Cool), -3(Cold) PMVเป็นตัวเลขที่บอกค่าเฉลี่ยที่คนส่วนมากจะให้คะแนนต่อสภาวะอากาศ ส่วน PPD เป็นตัวเลขที่บอกค่าเปอร์เซนต์เฉลี่ยที่คนส่วนมากจะให้คะแนนความรู้สึกไม่พอใจที่มีต่อสภาวะอากาศ คำนวณเฉพาะคนที่ให้คะแนน-3,-2, +2 และ +3 ด้วยการนำค่า PMV มาคำนวนตามสมการต่อไปนี้ PPD =100 -95x e^-(0.03353xPMV4+0.2179xPMV2 ) ค่า PPD ต่ำสุด =5% ทั้งนี้คนที่ให้คะแนน -1, 0 หรือ +1 ตาม PMV scale คือคนที่รู้สึกสบาย

CBE Thermal Comfort Tool

ซอฟท์ทแวร์ CBE Thermal Comfort Tool จากเวปไซด์ https://comfort.cbe.berkeley.edu/ ใช้คำนวณความสุขสบายของคนในห้องปรับอากาศตามมาตรฐานข้างต้น ส่วนหนึ่งของซอฟท์แวร์สามารถใช้คำนวณค่า MRT ได้โดยใส่ข้อมูลของห้อง ความเร็วลมสำหรับห้องปรับอากาศโดยทั่วไปไม่เกิน 0.1 m/s ความเร็วลมที่น้อยกว่าอาจทำให้อึดอัดและความเร็วที่สูงขึ้นอาจทำให้รู้สึกเย็นวูบทั้งนี้ขันกับปัจจัยอื่นๆที่มีผลต่อความสุขสบาย

รูปที่ 1. แสดงหน้าจอของ CBE Thermal Comfort Tool โดยให้ความเร็วลมน้อยมาก (0.01ม,/วินาที) อากาศในห้องมีอุณหภูมิ 27.0oCDB การเผาผลาญของร่างกายเกิดความร้อน 1 Met.(Metabolic) การใส่เสื้อผ้า 0.5 clo (สำหรับฤดูร้อน) ข้อมูลชุดที่ 1.ให้อุณหภูมิอากาศเท่ากับอุณหภูมิ MRTของห้อง ชุดที่2.ให้อุณหภูมิ MRTต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศเล็กน้อย และชุดที่ 3.ให้อุณหภูมิ MRTสูงกว่าอุณหภูมิอากาศเล็กน้อย พบว่าที่อุณหภูมิอากาศ 27.0oซ ความชื้นสัมพัทธ์ 55% สามารถให้ความสุขสบายได้ ข้อมูลชุดที่ 2.อุณหภูมิ MRT ต่ำกว่าอุณหภูมิห้องมี PMVต่ำสุด ให้ความสุขสบายมากที่สุด ข้อมูลชุดที่ 3.อุณหภูมิ MRT สุงกว่าอุณหภูมิห้องมีค่า PMVอยู่ที่ขอบเขตความสบาย (PMV<0.50)และถ้าสูงกว่านี้ก็จะทำให้รู้สึกไม่สบาย

ตามปกติห้องปรับอากาศจะมีค่า MRTเท่ากับหรือสูงกว่าอุณหภูมิอากาศในห้อง. จากรูปที่ 1 อุณหภูมิอากาศในห้อง 27oCDB อุณหภูมิ MRTสุงถึง 27.2oC ยังให้ความสุขสบายตามปัจจัยที่ใช้คำนวณได้

รูปที่ 1. หน้าจอของซอฟท์แวร์ CBE Thermal Comfort Tool เปรียบเทียบความสบายที่สภาวะอากาศต่างกัน

การกำหนดสภาวะอากาศ

สภาวะอากาศที่กำหนดในการออกแบบห้องปรับอากาศจะระบุเฉพาะอุณหภูมิกระเปาะแห้งและความชื้นสัมพัทธ์เท่านั้น สำหรับระบบปรับอากาศที่มีอุปกรณ์ควบคุมความชื้นจะกำหนดสภาวะอากาศของห้อง 22-25oCdb, 50+5%RH และสำหรับระบบปรับอากาศที่ไม่ควบคุมความชี้นจะกำหนดเฉพาะอุณหภูมิ 22-25 oCdb ความชื้นสัมพัทธ์ 30-70% โดยไม่คำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ

ตารางที่ 1. เป็นผลที่ได้จากการใช้ซอฟท์แวร์ CBE Thermal Comfort Tool คำนวณสภาวะที่ยอมรับสำหรับห้องปรับอากาศเมิ่ออุณหภูมิอากาศ 25CDB, ความชื้นสัมพัทธ์ 30, 50 และ 70%, MRT 23.5, 25, และ26.5 C, Met 1.0(นั่งในสำนักงาน), 1.7(เดินตลอด), clo 0,57(กางเกงขายาว เสื้อแขนสั้น ชั้นใน ถุงเท้ารองเท้า) และ 0.96(กางเกงขายาว เสื้อแขนยาว เสื้อแจ็คเก็ต) ความเร็วลม 0.1 และ 0.25 m/s และตารางที่ 2 อุณหภูมิอากาศ 22CDB สามารถสรุปผลได้ดังต่อไปนี้

- ในสภาวะอากาศเดียวกัน ใส่เสื้อแขนสั้นกับใส่แจ็คเก็ตมีความรู้สึกไม่เหมือนกัน (PMVมากขึ้นเมื่อ clo.มากขี้น)

- ในสภาวะอากาศเดียวกัน กิจกรรมที่ใช้พลังงานมากกว่าให้ความรู้สึกร้อนขึ้น(PMVมากขึ้นเมื่อ Met.มากขี้น)

- กรอบห้องใช้วัสดุที่ทำให้มีการแผ่รังสีมากให้ให้ความรู้สึกร้อนขึ้น (PMVมากขึ้นเมื่อ MRT มากขึ้น)

- ความเร็วลมสูงขึ้นทำให้รู้สึกเย็นขึ้น (PMVลดลง)

- ความรู้สึกสุขสบายเป็นผลรวมจากปัจจัยต่างๆข้างต้น(ค่าที่ยอมรับได้คือมึ่อ PPD<10%)

- สามารถสร้างห้องปรับอากาศควบคุมสภาวะอากาศ การแผ่รังสี ความเร็วลมได้ แต่ความรู้สึกสุขสบายไม่เหมือนกัน(PPD<10%) และคนยังมีกิจกรรมต่างกัน การแต่งตัวไม่เหมือนกันอีกที่ทำให้คนไม่สุขสบายเท่ากัน

- การเลือกสภาวะอากาศจึงควรคำนึงถึงคนส่วนมากหรือคนที่มีความสำคัญมาก

- สำหรับคนที่ใส่แจ็คเก็ตมีกิจกรรมเดินตลอดจะรู้สึกร้อน แม้จะลดอุณหภูมิห้องเป็น 22 CDB และเพิ่มความเร็วลมเป็น 0.25 m/s แล้วก็ตาม

- อุณหภูมิห้องต่างกัน(ตารางที่ 1.เทียบกับตารางที่ 2.) แต่มีปัจจัยอื่นๆเหมือนกันหลายชุดที่มีความสุขสบายยอมรับได้เหมือนกัน

ตารางที่ 1. ผลการคำนวณความสุขสบายมึ่ออุณหภูมิห้อง 25 CDB

ตารางที่ 2. ผลการคำนวณความสุขสบายมึ่ออุณหภูมิห้อง 22 CDB

ข้อคิดเห็น

เมื่อสามารถให้ความสุขสบายที่ยอมร้บได้เหมือนกัน ควรเลือกใช้อุณหภูมิที่สูงกว่าในการออกแบบการปรับอากาศเพื่อให้ประหยัดพลังงานและลดเงินลงทุน ทั้งนี้ต้องเข้าใจว่าความรู้สึกของคนในห้องปรับอากาศเดียวกันจะไม่เหมือนกันเพราะปัจจัยที่แตกต่างกันของคนได้แก่กิจกรรม และเสื้อผ้า พนักงานต้อนรับที่ใส่สูททำงานเดินบริการตลอดย่อมรู้สึกร้อนแม้ห้องจะมีอุณหภูมิต่ำ ในขณะที่ลูกค้าที่แต่งตัวตามสบายนั่งรอบริการจะรู้สึกหนาว อุณหภูมิห้องควรจะออกแบบสำหรับลูกค้าหรือเป็นอย่างอื่น การกำหนดสภาวะอากาศสำหรับการออกแบบจึงต้องเข้าใจปัจจัยต่างๆ เพื่อให้สามารถชี้แจงปัญหาต่างๆที่เกิดขึ้นได้