นำเสนอวิธีลดปัญหา PM2.5

PM 2.5 และฝุ่นละอองขนาดอื่นๆในอากาศล้วนเป็นอันตรายต่อสุขภาพ การที่มีฝุ่นมากจนคล้ายหมอกทำให้มีความตื่นตัวมากขึ้นและในนั้นก็มีฝุ่นPM2.5ซึ่งเป็นฝุ่นอันครายมากกว่าฝุ่นขนาดใหญ่ จึงต้องมีติดตามตรวจวัดและการเตือนปริมาณของฝุ่นPM2.5เพื่อให้หลีกเลี่ยงกิจกรรมในขณะนั้น

สำหรับในอาคารมีวิธีการหลีกเลี่ยงและจำกัดฝุ่นPM2.5หลายวิธีได้แก่ การปิดบ้านเมื่อภายนอกมีค่าPM2.5สูงกว่ามาตรฐาน และใช้พัดลมที่มีผ้ากรองฝุ่นคลอบพัดลมทำให้สามารถลดฝุ่นPM2.5และได้ความสุขสบายจากความเร็วลม หรือใช้เครื่องฟอกอากาศ(air cleaner, air purifier) หรืดเครื่องปรับอากาศที่มีเครื่องฟอกอากาศรวมอยู่ด้วย สามารถเลือกใช้ได้ตามกำลังเงิน ในบทความนี้จะนำเสนอวิธีการลดปัญหาPM2.5กลางแจ้ง ซึ่งจะเป็นความร่วมมือระหว่างหน่วยงานและประชาชมแบบสมประโยชน์

ฝุ่นในอากาศมีสภาพเป็นของแข็งแขวนลอยในอากาศ มีคำจำกัดความเรื่องฝุ่นที่ควรรู้ดังต่อไปนี้

-            ฝุ่นขนาดใหญ่ มีขนาด > 100 ไมครอน ได้แก่ ฝุ่นในห้อง ซากแมลง หิมะ เป็นต้น ตกสู่พื้นได้เร็ว มี terminal velocities > 0.5 m/s (ความเร็วตกคงที่ของผุ่นเมื่อตกลงมาโดยมีแรงโน้มถ่วงเท่ากับแรงเสียดทานจากการคกและแรงลอยตัว)

-            ฝุ่นขนาดกลาง มีขนาด 1-100 ไมครอน ได้แก่ เกสร เส้นผม แบคทีเรียขนาดใหญ่ ฝุ่นที่ลมพัดได้ ขี้เถ้าเบา ผงถ่าน เป๋นต้น ซึ่งจะตกลงพื้นอย่างช้าๆ ความเร็วตกตะกอน (sedimentation velocities) > 0.2 m/s (ความเร็วที่ใช้เพื่อให้ฝุ่นตกลงจากอากาศ)

-            ฝุ่นขนาดเล็ก มีขนาด < 1 ไมครอน ได้แก่ ไวรัส ไอน้ำมัน ควันบุหรี่ เป็นต้น ซึ่งจะตกได้อย่างช้าๆ โดยใช้เวลาเป็นวันถึงปีจึงจะตกลงได้เมื่ออากาศนิ่ง ซึ่งถ้าอากาศปั่นป่วนอาจจะไม่ตกเลยแต่สามารถจับได้ด้วยน้ำหรือฝน

-            ฝุ่นอันตราย(Hazardous Dust) เป็นฝุ่นขนาดเล็กที่มีอันตรายต่อคน หน่วยงานต่างๆจึงกำหนดมาตรฐานจำกัดปริมาณฝุ่นในสภาพแวดล้อม.ตามขนาดของฝุ่น

-            ฝุ่นเข้าด้วยการหายใจ(Inhalable Dust) เป็นฝุ่นที่แขวนลอยในอากาศ มีขนาดตั้งแต่ 100 ไมครอนลงมา สามารถผ่านเข้าจมูกและปากด้วยการหายใจ

-            ฝุ่นเข้าปอด(Thoracic Dust) เป็นฝุ่นที่ผ่านจมูกและปากเข้าสู่ปอดได้ มีขนาด 10 ไมครอนลงมา เรียกว่า PM10

-            ฝุ่นระบบหายใจ(Respirable Dust) เป็นฝุ่นที่เข้าปอดส่วนลึกที่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซของปอดทำให้ฝุ่นเข้าไปในกระแสเลือดได้ มีขนาด 2.5 ไมครอนลงมา เรียกว่า PM2.5

ตารางที่ 1. เปรียบเทียบค่าแนะนำสำหรับค่า allowable exposure ของฝุ่นในบรรยากาศตามมาตรฐานต่างๆ

ซึ่งค่าPM2.5จะเปลี่ยนค่ามากหรือน้อยตามเวลา ตารางที่ 1.แสดงค่าเฉลี่ยสำหรับเป็นเกณฑ์การเปรียบเทียบสภาพของฝุ่นPM2.5 ของแต่ละพื้นที่ หน่วยงานมี่เกี่ยวข้องต้องหามาตรการแก้ไขให้เป็นไปตามเกณฑ์ค่าเฉลี่ย หน่วยงานที่รับผิดชอบจะตรวจสอบค่าPM2.5 และให้คำแนะนำการทำกิจกรรมภายนอกโดยแบ่งสภาวะอากาศออกเป็นสีตามระดับปริมาณของPM2.5ในอากาศเพื่อสุขภาพของคนที่อยู่อาศัยในพื้นที่ก่อนทำกิจกรรมภายนอก

-            สีฟ้า (0-25) และ สีเขียว (26-50) = คุณภาพอากาศดีเหมาะกับการกิจกรรมกลางแจ้งและท่องเที่ยว

-            สีเหลือง (51-100) = คุณภาพอากาศปานกลาง ควรเฝ้าระวังหรือลดเวลาในการทำกิจกรรมกลางแจ้ง

-            สีส้ม (101-200) = คุณภาพอากาศเริ่มส่งผลต่อสุขภาพควรลดกิจกรรมกลางแจ้ง

-            สีแดง (201 ขึ้นไป) = คุณภาพอากาศมีผลต่อสุขภาพ ควรงดกิจกรรมกลางแจ้ง และใส่หน้ากากป้องกัน PM 2.5 เวลาอยู่ข้างนอกบ้าน/อาคาร

การจำกัดฝุ่นPM2.5

              ฝุ่นสามารถตกลงสู่พื้นได้ด้วยแรงโน้มถ่วงของโลกแต่ฝุ่นขนาดเล็กรวมทั้งPM2.5ต้องใช้เวลาและสภาพอากาศที่ไม่มีกระแสลม ประเทศเราอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรเล็กน้อยจึงมีอากาศร้อนและมีแนวโน้มที่อากาศจะลอยตัวขึ้นทำให้มีอากาศที่เย็นกว่าจากทางเหนือไหลเข้ามาแทนที่พาเอาฝุ่นจากพื้นที่อื่นเข้ามาได้ตลอดเวลา รวมทั้งฝุ่นที่เกิดขึ้นเองในพื้นที่จากกิจกรรมการใช้เชื้อเพลิงธรรมชาติและการเผาเพื่อเตรียมพื้นที่การเกษตรทำให้ในปัจจุบันเกิดปัญหาฝุ่นPM2.5เป็นระยะๆทุกปี

              หน่วยงานที่เกี่ยวข้องหลายหน่วยงานได้รณรงค์และติดตามผลมาตรการลดค่าPM2.5จากสาเหตุต้นทางการเกิดPM2.5ในประเทศ การตรวจวัดและเผยแพร่ปริมาณPM2.5ในพื้นที่ต่างๆเพื่อให้คนในพื้นที่ทราบและจำกัดกิจกรรมภายนอก แต่ยังไม่มีมาตรการลดPM2.5ในพื้นที่ ซึ่งสามาถลดความเข้มข้นได้ด้วยการจับฝุ่นแบบแห้งและการจับด้วยน้ำซึ่งจะมีค่าใช้จ่ายสูง

              การจับฝุ่นแบบแห้ง ใช้ที่กรองอากาศจับฝุ่นโดยอาศัยหลักการดังต่อไปนี้:

-            The sieve effect: เมื่อขนาดของฝุ่นใหญ่กว่าช่องทางผ่านทางผ่านของเส้นใยของผ้ากรอง ฝุ่นขนาดใหญ่ก็จะไม่สามารถผ่านได้

-            The interception effect อนุภาคต่างๆมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน  ฝุ่นขนาดเล็กจะถูกเส้นใยผ้ากรองอากาศซึ่งใหญ่กว่าดูดเอาไว้เมื่อสัมผัส

-            The diffusion effect: ฝุ่นขนาดเล็กมีการเคลื่อนที่อิสระไม่ไปตามแนวการไหลของอากาศ(Brownian motion) จึงมีโอกาศชนกับเส้นใยที่กรอง

-            The inertial mass effect: ฝุ่นที่มีมวลและเคลื่อนที่เร็วจะไม่สามารถเปลี่ยนทิศทางตามการไหลของอากาศได้เหมือนฝุ่นเบาจึงชนเส้นใยของที่กรองอากาศ

-            Electrostatic Attraction: ฝุ่นขนาดเล็กและเส้นใยของที่กรองฝุ่นมีแรงดึงดูดเข้าหากันด้วยประจุไฟฟ้า โดยให้ฝุ่นมีประจุลบ เส้นใยของที่กรองฝุ่นมีประจุบวก

รูปที่ 1. สรุปหลักการทำงานของที่กรองฝุ่น

การฉีดน้ำเพื่อจับฝุ่น การจับฝุ่นในอากาศควรให้ขนาดละอองน้ำใกล้เคียงกับขนาดฝุ่น ละอองน้ำใหญ่กว่าขนาดฝุ่นจะไม่ชนกับฝุ่นเนื่องจากฝุ่นจะขยับตามลมที่ถูกละอองน้ำผลัก เมื่อละอองน้ำเล็กกว่าฝุ่นซึ่งมีขนาดเล็กเมื่อชนฝุ่นแล้วก็สามารถระเหยเป็นไอทำให้ฝุ่นเป็นอิสระลอยต่อไปได้ และที่สำคัญคือสภาวะอากาศต้องไม่มีลมปั่นป่วนจึงจะจับฝุ่นได้ดี ซึ่งในกลางแจ้งไม่สามารถควบคุมการปั่นป่วนของลมได้.

หัวฉีดต้องสามารถให้ละอองน้ำที่มีขนาดเล็กใกล้เคียงกับขนาดของฝุ่น จึงต้องหัวฉีดพิเศษที่ใช้ความดันน้ำสูงเพื่อให้ได้ละอองน้ำขนาดเล็กหรือหมอก แต่มีโอกาสทีหัวฉีดความดันสูงอุดตันได้ง่ายเนื่องจากคุณภาพน้ำ ถ้ามีระบบอากาศอัดสามารถใช้อากาศอัดช่วยเพื่อลดขนาดของละอองน้ำโดยใช้ความดันน้ำลดลงและช่วยไม่ให้หัวฉีดอุดตัน

รูปที่ 2. กลไกของการจับฝุ่นในอากาศด้วยการฉีดละอองน้ำ

การฉีดน้ำเพื่อจับฝุ่นให้มีประสิทธิภาพจึงเป็นวิธีที่ต้องควบคุมคัวประกอบหลายอย่างตามที่อธิบายข้างต้น ต้องใช้พลังงานสำหรับปั๊ม อากาศอัด น้ำที่มีคุณภาพและสะอาด ทำให้มีค่าใช้จ่ายสูง ผลจากฉีดน้ำเพื่อจับฝุ่นกลางแจ้งคือสูญเสีบน้ำคุณภาพและทำให้พี้นและพื้นที่ใกล้การฉีดเปียกและเพิ่มความชื้นให้อากาศ แต่ผลดีคือผิวที่เปียกคือสามารถใช้จับฝุ่นขนาดเล็กดัวยการ interception และdiffusion และฝุ่นขนาดใหญ่จับด้วย inertial mass effect

ผ้ากรองฝุ่น

ผ้ากรองฝุ่นใช้จับฝุ่นแบบแห้ง ใช้ในอุปกรณ์จับฝุ่นมีประสิทธิภาพตามสภาพการทำงานดังต่อไปนี้

-            ฝ้าฝ้าย ใช้ที่อุณหภูมิสูงสุด 80oC ทำความสะอาดด้วยการสลัดหรือใช้น้ำ เหมาะสำหรับใช้กรองฝุ่นในบรรยากาศ ไม่ทนสารเคมี และติดไฟ ถ้าแห้งสามารถทนสารเคมีได้และถ้าใส่สารกันไฟก็สามารถป้องกันการติดไฟได้

-            โพลีเอสเตอร์ ใช้อุณหภูมิสูงสุด 135oC ทนสารเคมี กรด ด่าง ทนทานการขีดข่วน การเสื่อมสภาพด้วยความร้อน

-            โพลีพร็อพพีรีน(Polypropylene) ใช้ที่อุณหภูมิสูงสุด 77oC มีความแข็งแรง ทนกรดและด่างส่วนมาก ทนสารทำละลาย(ยกเว้นคีโตน เอสเตอร์ และโครลิเนตไฮโดรคาร์บอน) ไม่อมน้ำและความเรียบลื่นทำให้ฝุ่นไม่จับตัวติดผ้า

-            ไนลอน ใช่ที่อุณหภูมิสูงสุด 120oC ใช้กับฝุ่นที่ทำให้เกิดการขีดข่วนได้ ทนด่างได้ทุกสภาวะ แต่จะเสื่อมสภาพเมื่อใช้กับอ๊อกไซด์ของแร่ที่มีความเข้มข้นและอุณหภูมิ และไม่ใช้กับสารทำละลาย

-            อะคริริก(Acrylic)  ใช้อุณหภูมิสูงสุด 135oC ใช้กับการอบแห้ง เตาไฟฟ้า เตาหลอม ทนสารเคมี ทนด่าง และกรด มีราคาแพงกว่า โพลีเอสเตอร์ และโพลีพร็อพพีรีน

              จะเห็นได้ว่าผ้ากรองที่ใช้จับฝุ่นเป็นผ้าที่มีโรงงานสามารถผลิตได้ในประเทศทุกประเภทเพียงแต่ไม่ได้พัฒนาการผลิตเฉพาะเพื่อใช้เป็นที่กรองฝุ่นเท่านั้น เฉพาะผ้าฝ้ายแบ่งออกตามการผลิตเป็นผ้าฝ้ายดิบ ผ้ามัสลิน ผาสาลู ผ้ามัสลินเป็นผ้าฝ้ายชนิดหนึ่งที่นิยมใช้กันในอินเดียและยุโรป เกิดจากกรรมวิธีทอเส้นใยฝ้ายให้มีเนื้อที่บางแบบผ้าเช็ดหน้าและมีคุณสมบัติเหมาะสำหรับทำหน้ากากอนามัย กรมวิทยาศาสตร์ทางการแพทย์ วิเคราะห์หาผ้าที่มีคุณสมบัติดีที่สุด ป้องกันการติดเชื้อโรคติดต่อทางเดินหายใจด้วย ราคาไม่แพง หาง่ายในประเทศ (ศึกษาเพิ่มเติมได้จาก https://ej.eric.chula.ac.th/article/view/282)

              ผ้ากรองฝุ่นยังมีข้อมูลที่ยังต้องศึกษาเพิ่มเติมเพื่อให้เหมาะกับการใช้จับฝุ่นPM2.5 ในที่แจ้ง อาทิเช่นต้องมีกี่ชั้น และต้องมีชั้นเพิ่อกรองฝุ่นขนาดใหญ่หรือไม่ ใช้ผ้าประเภทเดียวหรือผสมจะดีที่สุดทั้งด้านประสิทธิภาพและราคาตลอดอายุการใช้งานของผ้ากรอง ความเร็วลม และความดันตกเพื่อการออกแบบพี้นที่ผ้าให้เข้ากับการใฃ้งานและการเลือกพัดลม ความดันตกสุดท้ายก่อนการทำความสะอาด การทนรังสียูวี และอี่นๆ

ท่อผ้า ตุ๊กตาลม และตุ๊กตาโบก

ท่อผ้า ตุ๊กตาลม และตุ๊กตาโบกปัจจุบันใช้สำหรับดึงดูดความสนใจและการโฆษณา ได้แก่หน้าปั๊มน้ำมัน ร้านค้า โครงการหมู่บ้านจัดสรรที่กำลังเปิดขาย ห้างสรรพสินค้าและงานอีเวนต์ต่างๆ หลักการทำงานคือการทำให้เกิดความดันอากาศภายในท่อผ้าหรือตุ๊กตา ดัวยการใช้พัดลมเป่าลมมาตามท่อทำให้ท่อผ้าพองออก ตุ๊กตาฟอง แขนก็จะกางออก ถ้าช่วงแขนตุ๊กตามีการเจาะรูให้ลมไหลออกได้ ความดันอากาศบริเวณนั้นจะลดลง แขนก็จะพับลงจนปิดรูทำให้เกิดความดันอากาศขึ้น แขนก็จะกางอีกครั้งสลับกันตลอดเวลา

เนื่องจากต้องใช้พัดลมเพื่อเป่าลมสร้างแรงดันอากาศภายในตลอดเวลา จึงสามารถอาศัยพัดลมเดิมเพื่อจับฝุ่นPM2.5 เป็นผลพลอยได้ด้วยการใส่ผ้ากรองฝุ่น โดยยังสามารถใช้ในการดึงดูดความสนใจและการโฆษณาได้เหมือนเดิม ซึ่งจะต้องมีการสำรวจปริมาณการใช้ในปัจจุบัน ศึกษาผลกระทบต่อการช่วยจับฝุ่นPM2.5ในด้านปริมาณ และพัฒนารูปแบบให้เหมาะสมกับเป้าหมายเดิมรวมทั้งความต้องการที่เพิ่มขึ้น

รูปที่ 3. ท่อผ้า และตุ๊กตาโบก

ท้ายที่สุดจะต้องมีการศึกษาเพื่อเสนอมาตรการสนับสนุนให้มีการใช้อย่างยั่งยืน ทุกฝ่ายต้องได้รับประโยชน์ร่วมกันทั้งผู้ใช้ ผู้ผลิต หน่วยราชการที่ควบคุมสิ่งแวดล้อม และที่สำคัญคือสภาพแวดล้อมโดยรวมที่มีผลต่อสุขภาพของคนในพื้นที่ทั้งหมด

คอนเดนซิ่งแอร์หรือคอยล์ร้อน

              เครื่องปรับอากาศเล็กและขนาดกลางเป็นระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ แฟนคอยล์ที่ติดตั้งภายในห้องมีที่กรองอากาศซึ่งสามารถเลือกให้จับPM2.5ได้ถ้าต้องการ หรือใช้เครื่องฟอกอากาศแยกต่างหากทำให้คุณภาพอากาศภายในห้องดีต่อสุขภาพ ส่วนคอนเดนซิ่งหรือคอยล์ร้อนที่ติดตั้งภายนอกนั้นไม่มีที่กรองอากาศ เมื่อคอยล์สกปรกมีฝึ่นติดก็จะมีผลต่อการระปายความร้อนของเครื่องปรับอากาศทำให้ประสิทธิภาพในการทำความเย็นลดลงและใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น จำเป็นต้องเสียค่าใช้จ่ายให้ช่างปรับอากาศมาล้างทำความสะอาดเป็นระยะๆ

รูปที่ 4. คอนเดนซิ่งเครื่องปรับอากาศระบายความร้อนด้วยอากาศแบบเป่าลมขึ้นและเป่าลมด้านข้าง

ตลอดเวลาที่เครื่องปรับอากาศทำงาน ต้องใช้พัดลมดึงอากาศผ่านคอยล์ร้อนเพื่อระบายความร้อน จึงสามารถใช้พัดลมเพื่อช่วยลดปัญหาPM2.5ได้ด้วยการติดตั้งผ้ากรองฝุ่นหรือแผ่นระเหยน้ำ(Evaporating cooling pad)ที่ก่อนเข้าคอยล์ร้อน การใช้ผ้ากรองฝุ่นจะช่วยยืดระยะเวลาการล้างคอยล์ร้อนโดยช่างปรับอากาศออกไป แต่จะต้องถอดผ้ากรองฝุ่นเพื่อทำความสะอาดเป็นระยะๆจนกว่าจะหมดอายุการใช้งานของผ้า

              ความดันตกของผ้ากรองฝุ่นจะมีค่าน้อยมากเมื่อจัดให้พื้นที่ผิวของผ้ามากกว่าพื้นที่ทางเข้าของคอยล์ ซึ่งจะช่วยยืดระยะเวลาการทำความสะอาดผ้าให้นานขึ้นอีกด้วย พื้นที่ของผ้าที่จะนำมาใช้ขึ้นกับข้อมูลความดันตกที่จะได้จากการวิจัยผ้ากรองฝุ่นข้างต้นโดยอาจเป็นผ้าผืนหรือผ้าที่เย็บเป็นถุง รูปที่ 5.แสดงตำแหน่งการติดตั้งผ้ากรองฝุ่นซึ่งจะคลุมพื้นที่ทางเข้าอากาศของคอยล์โดยรอบเพื่อเพิ่มพื้นที่และลดความดันตกไม่เกิดผลกระทบต่อการทำงานของพัดลม

รูปที่ 5. .ใส่ผ้ากรองฝุ่นในโครงลวดติดที่คอนเดนซิ่งเครื่องปรับอากาศเพื่อลดปัญหาPM2.5ในบรรยากาศ

ชุดแผ่นระเหยน้ำ(Evaporating cooling pad) ประกอบด้วยถาดน้ำ ถาดกระจายน้ำ แผ่นระเหยน้ำ ปั๊มน้ำขนาดเล็ก วาวล์เติมน้ำที่ถาดน้ำ

รูปที่ 6. อุปกรณ์และการทำงานของชุดแผ่นระเหยน้ำ (https://gehde.com.au/)

การใช้แผ่นระเหยน้ำช่วยให้อากาศที่ระบายความร้อนให้คอยล์ร้อนมีอุณหภูมิลดลงเนื่องจากการระเหยของน้ำทำให้การระบายความร้อนดีและทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศสูงขึ้นใช้ไฟฟ้าน้อยลง ในด้านการจับฝุ่นขนาดเล็กใช้ปรากฏการณ์ interception และdiffusion และฝุ่นขนาดใหญ่วิ่งเข้าชนและถูกจับด้วยน้ำบนแผ่นระเหยเพราะปรากฏการณ์ inertial mass effect

              การใช้แผ่นระเหยน้ำมีข้อเสียคือต้องดูแลรักษามาก ตั้งแต่ปั๊มน้ำและระบบเติมน้ำ คุณภาพน้ำ แผ่นระเหยเนื่อจากจะมีฝุ่นและตะไคร่น้ำ ที่ผ่านมาเคยมีการใช้แผ่นระเหยเพื่อการประหยัดค่าไฟฟ้าของเครื่องปรับอากาศ แต่เพื่อลดต้นทุนแผ่นระเหยจึงใชแผ่นแปะหน้าคอยล์ร้อน เมื่อขาดการดูแลรักษาระบบเติมและหมุนเวียนน้ำทำให้แผ่นระเหยแห้งและตันกีดขวางอากาศทำให้ระบายความร้อนได้น้อยเครื่องปรับอากาศจึงใช้ไฟฟ้ามากขึ้นและประสิทธิภาพการทำความเย็นลดลง ผ้ากรองฝุ่นไม่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศได้แต่มีการบำรุงรักษาน้อยกว่า ผู้ใช้สามารถดูแลรักษาเองได้โดยไม่ต้องใช้ช่างปรับอากาศ

              ในกรุงเทพฯ มีจำนวนบ้านทั้งสิ้นประมาณ 2,959,524 หลัง(ข้อมูลปี พศ.2561) ให้เปิดเครื่องปรับอากาศ 1 ตันต่อหลัง ใช้งาน 8 ชั่วโมงต่อหลังต่อวัน จะมีปริมาณลมผ่านคอยล์ร้อน  31,726,097,280 ลบม./วัน (ลมเครื่องละ 1340 ลบม./ชม /ตันความเย็น)  เมื่อPM2.5กลางแจ้ง=80μg/m3 ถ้าผ้ากรองฝุ่นมีประสิทธิภาพ 60% จะสามารถจับฝุ่นPM2.5ได้ 1522.85 กก./วัน ไม่นับฝุ่นขนาดที่ใหญ่กว่าPM2.5 ซึ่งรวมแล้วมีปริมาณมากพอที่จะปรับคุณภาพอากาศได้

              ท้ายที่สุดจะต้องมีการศึกษาเพื่อเสนอมาตรการสนับสนุนให้มีการใช้อย่างยั่งยืน ทุกฝ่ายต้องได้รับประโยชน์ร่วมกันทั้งผู้ใช้ ผู้ผลิต หน่วยราชการที่ควบคุมสิ่งแวดล้อม และที่สำคัญคือสภาพแวดล้อมโดยรวมที่มีผลต่อสุขภาพของคนในพื้นที่ทั้งหมด

หอผึ่งน้ำ

              หอผึ่งน้ำใช้สำหรับระบายความร้อนจากน้ำให้กับอากาศด้วยการระเหย เครื่องทำน้ำเย็นขนาดใหญ่และกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรมจะใช้หอผึ่งน้ำระบายความร้อนให้เครื่องจักร หอผึ่งน้ำประกอบด้วยอุปกรณ์พื้นฐานได้แก่ ตัวถัง พัดลม ท่อกระจายน้ำร้อนจากเครื่อง แผ่นพลาสติก(Fill) ถาดรับน้ำ เป็นต้น น้ำร้อนจากเครื่องจะกระจายโปรยเป็นฝอยลงมาที่แผ่นพลาสติก และไหลลงมาที่ถาดรับน้ำเพื่อรวบรวมน้ำเย็นกลับไปรับความร้อนจากเครื่องจักร พัดลมจะดูดอากาศผ่านแผ่นพลาสติกซึ่งมีฟิลม์น้ำและละอองน้ำในอากาศจากฝอยน้ำเพื่อรับไอน้ำที่ระเหยจากละอองน้ำและแผ่นพลาสติกและพาความร้อนแฝงจากการเปลี่ยนสถานะออกไปทำให้น้ำที่เหลือเย็นลง

รูปที่ 7. การทำงานของหอผึ่งน้ำแบบไหลสวนทางและแบบไหลตัดกัน

ในด้านการจับฝุ่นเนื่องจากน้ำจากการกระจายแบะโปรยลงมามีขนาดใหญ่เพื่อลดการสูญเสียน้ำไปกับลมโดยไม่เปลี่ยนสถานะ การจับPM2.5 ของละอองน้ำจึงมีประสิทธิภาพน้อย การจับฝุ่นจากแผ่นพลาสติกที่เปียกน้ำจึงมัประสิทธิภาพมากกว่า โดยฝุ่นขนาดเล็กจับด้วยการ interception และdiffusion และฝุ่นขนาดใหญ่จับด้วย inertial mass effect

              เนื่องจากการใช้หอผึ่งน้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการระบายความร้อนของเครื่องจักร การจับฝุ่นจึงเป็นผลพลอยได้ที่ไม่จำเป็นต้องมีการสนับสนุนใดๆ

ปล่องลมของอาคาร

              การเผาไหม้ของหม้อไอน้ำทำให้เกิดความดันอากาศที่ปล่องควันเนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่นอากาศในหม้อไอน้ำกับอากาศภายนอกเรียกว่า Stack effect หรือ Chimney effect ทำให้อากาศลอยตัวผ่านปล่องระบายออกที่ปลายปล่องได้โดยไม่ต้องใช้พัดลม พัดลมของหม้อไอน้ำใช้เพื่อส่งอากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้เท่านั้น ไอเสียมีอุณหภูมิสูงความหนาแน่นต่ำหรือมีปริมาตรมากทำให้เกิดความดันลอยผ่านปล่อง อากาศภายนอกที่ก้นปล่อง(ที่ระดับเดียวกัน)มีอุณหภูมิต่ำกว่าจะมีความดันมากกว่าอากาศร้อนจะถูกดันเข้าไปในปล่อง เพื่อเป็นการลดอุณหภูมิที่ปลายปล่องและเพิ่มอ็อกซิเจน

รูปที่ 8. การอธิบาย Stack effect

อาคารชุดพักอาศัย หอพัก และอพาร์ทเมนท์ มีเดรื่องปรับอากาศทุกห้อง แต่ละชั้นจะวางคอยล์ร้อนของแต่ละห้องตรงกันในแนวดิ่ง การหันพัดลมออกจากอาคารถ้าลมภายนอกพัดตรงเข้าหาพัดลมจะทำให้พัดลมดูดอากาศผ่านคอยล์ร้อนได้ลดลง และลมร้อนออกจากห้องด้านล่างจะลอยขึ้นและอาจถูกคอยร้อนของห้องด้านบนดูดเข้าไปทำให้ระบายความร้อนของคอยล์ร้อนมีประสิทธิภาพลดลง ซึ่งจะทำให้เครื่องปรับอากาศมีประสิทธิภาพลดลงทั้งสองกรณี

รูปที่ 9. ข้อเสียของการวางคอยล์ร้อนตรงกันในแนวดิ่งของอาคาร

ถ้าจัดให้มีปล่องลมจากชั้นล่างถึงชั้นบนของอาคาร สามารถใช้ Stack effect ทำให้เกิดลมในปล่องโดยใช้อากาศร้อนจากคอนเดนซิ่งหรือคอยล์ร้อนเป็นตัวขับเคลื่อนการไหลในปล่องสมตามรูปที่ 10. แล้วจึงจับฝุ่นที่ด้านบนของปล่องลมด้วยผ้ากรองฝุ่นหรือการใช้น้ำตามความเหมาะสมเพื่อลดปัญหาPM2.5 โดยไม่ต้องใช้ผ้ากรองฝุ่นติดตั้งที่แต่ละเครื่อง จึงไม่ต้องต้องดูแลทำความสะอาดผ้ากรองฝุ่นแต่ละเครื่อง นอกจากนี้ยังช่วยแก้ไขปัญหาการวางคอยล์ร้อนย้อนทศทางลมและการที่ลมร้อนจากเครื่องหนึ่งเข้าเดรื่องด้านบนที่อธิบายไว้ข้างต้นอีกด้วย

รูปที่ 10. ปล่องลมลดปัญหาPM2.5ด้วยStack effect โดยใช่ลมร้อนจากคอนเดนซิ่ง

การคำนวณการไหลของอากาศใช้สมการเบอร์นูรี(Bernoulli equation) ซึ่งประกอบด้วยพลังงานจลน์ พลังงานศักย์

ความดันตกจากความร้อนและระดับแตกต่าง  และความดันตกเนื่องจากความเสียดทาน วิธีการคำนวณและสมการต่างๆใช้จากบทความเรื่อง ”ออกแบบท่อลมสำหรับอาคารสูง”

ตัวอย่างเป็นการคำนวณปล่องอาคาร 15 ชั้นตามรูปที่ 11. ความสูงแต่ละชั้น 3 ม. มีปล่องอาคารตลอดจากชั้นที่ 1 ถึงหลังคา ปล่องล่างสุดเปิดให้อากาศภายนอกถูกดึงขึ้นด้วยแรง Stack effect คอนเดนซิ่งมีพัดลมสามารถสร้างความดันผ่านท่อลมเข้าปล่องได้เมื่อเครื่องปรับอากาศทำงาน และปล่องกันย้อนจะป้องกันลมจากภายในปล่องอาคารย้อนออกมาเมื่อเครื่องปรับอากาศหยุดทำงาน อากาศในปล่องจะมีอัตราการไหลเพิ่มขึ้นทุกชั้นจากลมร้อนจากคอยล์ร้อนของแต่ละชั้น ความดันอากาศที่ปลายปล่องต้องมากกว่าบรรยากาศเพื่อให้เอาชนะความดันตกของผ้ากรองฝุ่นได้

แต่ละชั้นใช้เครื่องปรับอากาศ 1 ตัน 2 เครื่อง แต่ละเครื่องให้ลมร้อน 1340 CMH อุณหภูมิ 45 C ความดันอากาศของพัดลมคอยล์ร้อนสามารถวัดได้จากความเร็วลมที่วัดได้สูงสุด ความเร็วลมนี้เป็นพลังงานจลน์ซึ่งสามารถแปลงเป็นพลังงานศักย์ได้จึงสามารถคำนวณและออกแบบขนาดท่อลมได้ ซึ่งฝนการคำนวณให้ความดันอกาศที่เข้าปล่องอาคาร 10 Pa ความเร็วลม 3.3 m/s ตารางที่ 1.แสดงผลการคำนวณเริ่มจากชั้นที่ 1. อากาศส่วนที่ถูกดึงเข้ามาไม่มีแหล่งความร้อนจึงมีเฉพาะความเสียดทานของช่องท่อทำให้ความดันผสม(ช่อง 12)ต่ำกว่าบรรยากาศเล็กน้อย การผสมอากาศจากคอยล์ร้อนและอากาศเหนี่ยวนำใช้ Bernoulli equation ซึ่งเป็นพลังงานรวมของอากาศนั่นเองทำให้สามารถคำนวณความดันเริ่มต้นของอากาศผสมของชั้นที่ 1 ได้ ซึ่งชั้นที่ 2 จะมีความดันผสม(ช่อง 12) เท่ากับความดันเริ่มต้นจากชั้นที่ 1 รวม Stack effect จากอุณหภูมิของอากาศผสมชั้นที่ 1 และความดันตกจากแรงเสียดทานของปล่อง แล้วจึงคำนวณความดันผสมเริ่มต้นของชั้นที่ 2 ต่อไปเรื่อยๆ

รูปที่ 11. ตัวอย่างการคำนวณปล่องอาคาร 15 ชั้น

ตารางที่ 1. การคำนวญอาคารตัวอย่าง 15 ชั้น ขนาดปล่องอาคาร 1.5 x 1.0 ม.

ผลจากตารางที่ 1. ความดันปล่องอาคารชั้นที่ 15 (ช่อง 12) ต่ำกว่าบรรยากาศ ความดันอากาศผสมมากกว่าบรรยากาศตั้งแต่ชั้นที่ 9 ลงมา ดังนั้นขนาดปล่องตามตัวอย่างนี้จึงสามารถใช้กับอาคารได้ถึงชั้นที่ 9 ซึ่งถ้าความดันตกของผ้ากรองฝุ่น PM2.5 เท่ากับ 5 Pa สามารถใช้ขนาดปล่องอาคารนี้ได้กับอาคาร 8 ชั้น ซึ่งมีค่าความดันผสม 101330.10 Pa เก็บฝุ่นPM2.5 ได้ 22440x8x80x0.6x1E-09=0.086 กก./วัน/ปล่อง (ใช้งานวันละ 8 ชม. PM2.5=80 และประสิทธิภาพผ้ากรอง 60%)

เมื่อเพิ่มขนาดปล่องอาคารเป็น 2.0 x 1.4 ม. ตามตารางที่ 2. ความดันผสมที่ชั้น 15 (ช่อง 12) เท่กับ 101330.45 สามารถติดตั้งผ้ากรองอาคาร 15 ชั้นได้ เก็บฝุ่นPM2.5 ได้ 41200x8x80x0.6x1E-09=0.158 กก./วัน/ปล่อง (ใช้งานวันละ 8 ชม. PM2.5=80 และประสิทธิภาพผ้ากรอง 60%) สามารถลดขนาดปล่องอาคารได้ถ้าแยกปล่องอาคารเป็นชั้น 1-8 และชั้น 9-15 ถ้าสามารถจัดวางผ้ากรองได้

ตารางที่ 2. การคำนวญอาคารตัวอย่าง 15 ชั้น ขนาดปล่องอาคาร 2.0 x 1.4 ม.

ปล่องอาคารมีข้อดีคือช่วยลดฝุ่นPM2.5ได้โดยที่เจ้าของเครื่องปรับอากาศไม่ต้องทำความสะอาดผ้ากรองฝุ่นและไม่กระทบต่อการทำงานของเครื่องปรับอากาศ แต่สำหรับผู้พัฒนาโครงการจะต้องเสียพิ้นที่สำหรับปล่องอาคาร และโครงการต้องดูแลทำความสะอาดผ้ากรองฝุ่น จึงต้องมีการศึกษาเพื่อกำหนดขนาดปล่องอาคาร จำนวนชั้น และการนำเสนอมาตรการสนับสนุนให้มีการใช้ปล่องอาคารอย่างยั่งยืน ทุกฝ่ายต้องได้รับประโยชน์ร่วมกันทั้งผู้ใช้ ผู้ผลิต หน่วยราชการที่ควบคุมสิ่งแวดล้อม และที่สำคัญคือสภาพแวดล้อมโดยรวมที่มีผลต่อสุขภาพของคนในพื้นที่ทั้งหมด

ส่งท้าย

          วิธีลดปัญหาPM2.5สำหรับประเทศพัฒนาแล้วเป็นเรื่องง่ายทั้งด้านเทคโนโลยีและการเงิน นอกจากนี้ยังสามารถกดดันและโยนปัญหามาให้ประเทศที่ด้อยกว่า การแก้ปัญหาที่สาเหตุไม่ใช่เรื่องง่ายๆแตหน่วยงานต่างๆก็ต้องร่วมกันทำ ในด้านปลายทางก็สามารถทำได้โดยใช้เทคโนโลยีชาวบ้านตามที่นำเสนอในบทความนี้เพื่อให้ทุกฝ่ายมีส่วนร่วม ซึ่งเมื่อจำกัดPM2.5ได้ ก็สามารถจำกัดPM10ได้โดยอัตโนมัติ ปัจจุบันข้อมูลของเทคโนโลยีชาวบ้านที่นำเสนอยังไม่มีการรวบรวม การศึกษาข้อมูล