หลักการตรวจประเมินและการแก้ไขปัญหาคุณภาพอากาศภายในอาคารโดยใช้หลักการระบายอากาศ

เผยแพร่เมื่อ: 20/10/2563....,
เขียนโดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อารุญ เกตุสาคร
รองคณบดีฝ่ายวิชาการ คณะสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

เรื่อง หลักการตรวจประเมินและการแก้ไขปัญหาคุณภาพอากาศ

ภายในอาคารโดยใช้หลักการระบายอากาศ

          EP.3เราพูดถึงวิธีการในการควบคุมมลพิษในอากาศหลังจากที่มีการระบุแหล่งกำเนิดของมลพิษในอากาศพารามิเตอร์ที่ใช้ศึกษาและประเมินคุณภาพอากาศในอาคารรวมถึงหลักการตรวจประเมินและการแก้ไขปัญหาคุณภาพอากาศภายในอาคารโดยใช้หลักการระบายอากาศ สำหรับ EP.4 นี้ เรามาลงรายละเอียดของหลักการตรวจประเมินและการแก้ไขปัญหาคุณภาพอากาศภายในอาคารโดยใช้หลักการระบายอากาศกันครับ
          1. ใช้หลักการการระบายอากาศทางธรรมชาติ (Natural Ventilation)
              เงื่อนไข ห้องหรือบริเวณมีผนังด้านนอกอย่างน้อยหนึ่งด้านโดยมีช่องเปิดสู่ภายนอกได้ ซึ่งจะต้องเปิดให้อากาศผ่านในขณะใช้สอยพื้นที่นั้น ๆ ต้องมีพื้นที่ลมผ่านสุทธิไม่น้อยกว่าร้อยละ  10  เมื่อเทียบกับพื้นที่
          2. ใช้พัดลมระบายอากาศ (Mechanical Ventilation)
              การระบายอากาศแบบนี้เป็นการนำเอาพัดลมมาเป็นตัวกลางในการปรับส่งลม ในปริมาณที่จะสามารถเป็นไปได้ตามสภาวะที่ต้องการ ซึ่งปริมาณดังกล่าวนี้สามารถคำนวณหาได้ด้วยหลักการง่ายๆ อยู่ 3 วิธีคือ
                            2.1  Air Change Rate: ACH
                                    หลักการของวิธีนี้คือ การหาปริมาตรอากาศบริสุทธิ์ที่จะเข้ามาแทนที่อากาศที่จะทำการระบายออก คิดเป็นจำนวนเท่าของปริมาตรห้องที่จะทำการระบายโดยมีวิธีการคำนวณได้สูตรต่อไปนี้

โดยที่ ACH = Air Change Rate
Q = อัตราการไหลของอากาศ  

Room size = ปริมาตรของห้องที่ทำการประเมิน 

          หลังจากคำนวณหาปริมาตรอากาศบริสุทธิ์ที่จะเข้ามาแทนที่อากาศที่จะทำการระบายออก คิดเป็นจำนวนเท่าของปริมาตรห้องที่จะทำการระบายแล้วนำค่าที่คำนวณได้ไปเทียบ/ประเมินได้กับมาตรฐานหรือกฎหมายที่เกี่ยวข้องได้ เช่น อัตราการระบายอากาศโดยวิธีกลตามกฎกระทรวงฉบับที่ 33 (2535) Standard for Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality ของสมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยในพระบรมราชูปถัมภ์ ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2010 Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality เป็นต้น

          ตัวอย่าง อัตราการระบายอากาศโดยวิธีกลตามกฎกระทรวงฉบับที่ 33 (2535)

          สำหรับระบบปรับภาวะอากาศที่เป็นระบบ Recirculation Air Ventilation มีการนำอากาศจากภายนอก(Outdoor air; OA หรือ Fresh air) ผ่านเข้ามาในห้อง Air Handling Unit : AHU ซึ่งภายในมีระบบ Heating, Ventilation, and Air Conditioning: HVAC system เพื่อทำหน้าที่ปรับภาวะอากาศและทำให้อากาศบริสุทธิ์หรือกรองอากาศที่มาจากภายนอกและจ่ายอากาศเข้าไปภายในห้องต่าง ๆ ภายในอาคาร (Supply Air) และหมุนเวียนอากาศกลับ (Return Air) มาใช้ใหม่โดยจะมาผสมกับอากาศภายนอกในห้อง AHU อีกครั้ง แต่ก็มีอากาศบางส่วนถูกปล่อยออกภายนอกด้วยเช่นกันโดยเราสามารถตรวจสอบปริมาตรอากาศบริสุทธิ์ที่จะเข้ามาแทนที่อากาศที่จะทำการระบายออกได้จากสมการที่ 1 และเปรียบเทียบกับค่ามาตรฐานว่าเป็นไปตามกำหนดหรือไม่ ถ้าไม่เป็นไปตามมาตรฐานกำหนดก็เป็นสิ่งที่บอกเป็นนัยได้ว่าคุณภาพอากาศภายในอาคารลดลงอาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพอนามัยของผู้ที่อาศัยอยู่ภายในอาคารได้

          ตัวอย่างวิธีการประเมินปริมาตรอากาศบริสุทธิ์ที่จะเข้ามาแทนที่อากาศที่จะทำการระบายออกในระบบ Recirculation Air Ventilationตามมาตรฐานของสมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยในพระบรมราชูปถัมภ์: Standard for Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality

            ตัวอย่างขั้นตอนการประเมินคุณภาพอากาศของห้องตรวจรักษาตามมาตรฐานกำหนดให้มีการนำอากาศจากภายนอกเข้ามาไม่น้อยกว่า 2 เท่าของปริมาตรห้อง และมีการหมุนเวียนอากาศเข้ามาภายในห้องจำนวน 6 เท่าของปริมาตรห้อง ดังนั้น ผู้ประเมินต้องมีการตรวจวัดบริเวณช่องนำอากาศเข้า (Outdoor Air) ว่ามีปริมาณอัตราการไหลของอากาศเป็นไปตามที่กำหนดหรือไม่ เช่นเดียวกันกับต้องมีการตรวจวัดช่องจ่ายอากาศ (Supply air) ที่เข้ามาภายในห้องตรวจรักษาว่ามีจำนวนอัตราการไหลของอากาศเท่าไรเป็นไปตามมาตรฐานกำหนดหรือไม่

            ตามหลักแล้วเราสามารถคำนวณหา Outdoor Air (OA) ที่จะต้องนำเข้ามาจากภายนอกได้ว่าควรมีจำนวนเท่าไรเพื่อนำมาผสมกับอากาศที่ไหลเวียนกลับออกมาจากภายในห้องเข้ามาในห้อง AHU โดยสามารถคำนวณหาปริมาณ Outdoor Air (OA)ได้จากสมการที่ 2 หรือสมการที่ 3 ดังนี้

          โดยที่
                    %OA                 = Outdoor Air
                    T_RA                   = อุณหภูมิของงอากาศที่ไหลกลับ AHU (Return Air; RA)
                    T_MA                  = อุณหภูมิของอากาศผสมระหว่าง OA และ RA
                    T_OA                   = อุณหภูมิของอากาศจากภายนอก
                    CO_2RA               = ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศที่ไหลกลับ AHU
                    CO_2SA                   = ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศที่จ่ายมายังห้อง (Supply Air)
                    CO_2OA                   = ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศภายนอกอาคาร

          จากสมการที่ 2 หรือสมการที่ 3 จะทำให้ทราบถึงจำนวนร้อยละของอากาศจากภายนอกที่ต้องนำเข้ามาเป็นจำนวนเท่าไรเพื่อนำไปผสมกับอากาศที่ไหลกลับออกมาจากห้องต่าง ๆ ภายใน AHU อีกครั้ง ดังนั้น ระบบดังกล่าวจะอาจกล่าวได้ว่าเป็นระบบประหยัดพลังงาน อย่างงไรก็ตามถ้ามีการนำอากาศจากภายนอกเข้ามาไม่เป็นไปตามมาตรฐานกำหนดหรือตามที่ออกแบบไว้ย่อมส่งผลกระทบต่อผู้ที่อาศัยอยู่ภายในอาคารอันเนื่องมาจากคุณภาพอากาศภายในอาคารลดลงนั่นเอง เราสามารถประเมินอัตราการนำอากาศจากภายนอกเข้ามาต่อจำนวนคนที่อาศัยอยู่ภายในห้องได้ว่าเพียงพอหรือไม่โดยจะเปรียบเทียบกับมาตรฐานของ ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2010 Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality ซึ่งมีขั้นตอนการประเมินดังต่อไปนี้
                    1)      คำนวณหา %OA จากสมการที่ 2 หรือสมการที่ 3
                    2)      นำอัตราการไหลของอากาศจากภายนอก (cfm) คูณด้วย %OA (cfm)
                    3)      นำ %OA (cfm) หารด้วยจำนวนคนที่อาศัยอยู่ภายนในห้อง ซึ่งจะทำให้ได้ปริมาตรอากาศจากภายนอกต่อจำนวนคนที่อาศัยอยู่ภายในห้อง
                    4)      เปรียบเทียบกับค่ามาตรฐานของANSI/ASHRAE Standard 62.1-2010 Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality

          ตัวอย่าง: การคำนวณหาปริมาตรอากาศจากภายนอกต่อจำนวนคนที่อาศัยอยู่ภายในห้อง

          สำหรับ EP.4 นี้ ขอจบลงเพียงเท่านี้ก่อนครับ ส่วนการคำนวณจากภาวะความร้อนโดยตรง และการคำนวณจาก Indoor Air Quality Requires เราจะมาต่อกันใน EP.5 กันครับ

อ้างอิง

ASHRAE 62.1. (2010). ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2010 Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality

คณะอนุกรรมการมาตรฐานระบบปรับอากาศและระบายอากาศในคณะกรรมการสาขาวิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์. (2559). มาตรฐานระบบปรับอากาศและระบายอากาศ Air Conditioning and Ventilation Standard. ฉบับปรับปรุงครั้งงที่ 3 พฤศจิกายน 2559.

กฎกระทรวงฉบับที่ 33 (พ.ศ.2535) ออกตามพระราชบัญญัติควบคุมอาคาร พ.ศ.2522 : การระบายอากาศ