หลักการที่นำมาพัฒนาเกิดเป็น Air Flow Block ค่า K, R และ U ตามทฤษฎีค่าความเป็นฉนวน/หรือการนำความร้อน(Thermal conductivity) ไม่คงที่ ต้องทำให้ค่า K ของอากาศใกล้เคียงค่าเดิมมากที่สุดด้วย วิธีการพาความร้อน (Convection) สูตรคำนวณ การถ่ายเทความร้อนHeat flux Q = K A (T1-T2) / Lค่าความแตกต่างอุณหภูมิ (Diff. temp) น้อยลงทำให้ Heat flux น้อยลง
การประหยัดพลังงานของ “บ้าน” ตกผลึกความคิด
โดย วิทยา สวัสดิ์โรจน์
ต้องพิจารณาใน 2 ปัจจัย ดังนี้
1.การประเมินจาก “คุณสมบัติ” (Characteristics) ของ “อิฐ” ที่เป็นคุณสมบัติเฉพาะการประเมินจาก “คุณสมบัติ” เป็นการประเมินค่าความเป็น “ฉนวน” ซึ่งเป็นค่าที่แสดงให้เห็นว่า “วัสดุ” ที่ใช้ทำ อิฐ หรือ ผนัง สามารถ ชะลอ หรือป้องกัน ความร้อน ผ่านตัว วัสดุ นั้นๆ
ได้ง่ายหรือยาก ซึ่งใน คุณสมบัตินี้สามารถบอกได้ทันทีว่า วัสดุ ชนิดใด ป้องกันความร้อน ที่จะผ่านเข้ามาในบ้านได้เท่านั้น แต่จะไม่ได้บอกการประหยัดพลังงานของบ้านหรืออาคาร
2.การประเมินจาก “หน้าที่” (Function) ของการเป็นผนังการประเมินจาก “หน้าที่” เป็นการประเมิน “ร่วม” กับ “คุณสมบัติ” ว่าเมื่อมาเป็นผนังแล้ว จะส่งผล ดี หรือ เสีย ต่อ การปกป้องความร้อน ในบ้านหรืออาคารอย่างไร ซึ่งมีปัจจัยที่มีผลกระทบดังนี้
2.1 ค่าการ “สะสมความร้อน” ในตัวอิฐหรือผนัง ค่านี้จะขึ้นอยู่ กับ สมการ heat fluxQ = KA (T1-T2)/ L โดย K (Thermal conductivity), A (Area), T1-T2 (Diff. temp) และ L (Thickness) โดยจะเห็นว่า ค่าการสะสม ความร้อน จะขึ้นอยู่กับ ค่า (T1-T2)
มี 2 กรณี
กรณีที่ 1: เมื่อไม่มี เครื่องปรับอากาศ ในสถานการณ์ที่อุณหภูมิ “ลดลง” จากกรณี “ช่วง
เย็น” จะมีค่า ความแตกต่างของอุณหภูมิ ทั้ง 2 ด้าน “น้อย” ทำ ให้อากาศร้อนที่สะสมอยู่
ภายในอิฐ หรือผนัง มีระยะเวลานาน ยิ่งอิฐที่มีค่าความเป็นฉนวน “สูง” ก็จะอม หรือ
สะสมความร้อนไว้นาน กว่าจะคลายออก จึงทำ ให้บ้านเย็นช้า หรือกรณี ถ้าจะเปิดเครื่อง
ปรับอากาศ ก็จะใช้พลังงานมากกว่าปกติ ดูตามกรณีที่ 2
กรณีที่ 2: เมื่อมีหรือใช้ เครื่องปรับอากาศ ในสถานการณ์ที่มีอากาศ “ร้อน” หรือ ช่วง
บ่าย จะมีความแตกต่างของอุณหภูมิ “มาก” (กรณี อุณหภูมิห้อง ประมาณ 45°C
อุณหภูมิที่ผิวผนังด้านนอก จะประมาณ 50-55°C) เมื่อเทียบกับ อุณหภูมิขณะใช้เครื่อง
ปรับอากาศที่ 25°C จะเห็นว่า มีค่า (T1-T2) ที่มีค่าสูง หรือประมาณ 25-30°C ซึ่งจะทำ ให้
Heat flux จากภายนอกบ้าน สามารถผ่านผนังบ้านได้ง่ายขึ้น นั่นหมายถึง การที่เครื่อง
ปรับอากาศ ต้องใช้พลังงานเพิ่มจากสภาวะปกติเช่นเดียวกัน
2.2 การระบายความร้อน ขณะที่ไม่อยู่บ้าน
กรณีนี้ เกิดขึ้นจากการที่ช่วงที่เราไม่อยู่บ้าน แล้ว “ปิด” ประตู หน้าต่าง จนหมด จะ
เห็นว่า ภายในบ้านจะสะสมความร้อนจากการปิดบ้านไว้ตลอดเวลา กรณีนี้ ถ้า
ต้องการเปิด เครื่องปรับอากาศ ก็จะทำ ให้มีการใช้พลังงานจากเครื่องปรับอากาศ
มากกว่าปกติ เช่นเดียวกัน
2.3 เมื่อความร้อนสูงขึ้น และความร้อนสะสมมากขึ้น ค่าความเป็น ฉนวน ที่เป็นค่า
คุณสมบัติเฉพาะ วัสดุนั้นๆ จะยิ่ง “แย่ลง” จากหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่ว่า ค่า
คุณสมบัติเฉพาะที่เป็นค่า K,R และ U มีค่า “ไม่คงที่” และจะแย่ลงเรื่อยๆ เมื่ออุณหภูมิ
มากขึ้น และสะสมความร้อนมากขึ้น
ทำไม อิฐประหยัดพลังงาน Air flow block และ การออกแบบบ้านประหยัดพลังงานด้วยวิธีธรรมชาติ (Natural Passive House) จึงสามารถ รวมประสิทธิภาพ ทั้งในส่วน “คุณสมบัติ” (Characteristics) และ “หน้าที่” (Function) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ที่ดีกว่า อิฐและผนังชนิดอื่นๆในหลายมิติ ด้วยเหตุผลดังนี้
- ใช้หลักการ พาความร้อนออก (Convection) จึงสามารถทำ ให้ค่า คุณสมบัติเฉพาะนั้น
มีค่าใกล้เคียงค่าเดิมมากที่สุด เพราะมีการระบาย อากาศร้อนออกตลอดเวลาที่อุณหภูมิ สูง
กว่า 20°C และจากหลักการนี้ ส่งผลต่อการประหยัดพลังงานดังนี้
1.1 ทำ หน้าที่ระบายความร้อน ทั้งภายนอก และภายในผนังตลอดเวลา ทำ ให้ขณะปิด
บ้านไว้ มีการสะสมความร้อนในบ้านหรืออาคารลดลง
1.2 สามารถลดค่า ความแตกต่างของอุณหภูมิ ทั้ง 2 ด้าน (T1-T2) ลงได้ อย่างมี
ประสิทธิภาพ เพราะเป็นเสมือนผนัง 2 ชั้น จึงทำ ให้ค่า อุณหภูมิด้านนอก ย้าย “จุดอ้างอิง”
ของอุณหภูมิ ด้านนอก มาอยู่ที่ผนังด้านใน จึงทำ ให้ ลดการใช้พลังงาน ขณะเปิดเครื่อง
ปรับอากาศได้อย่างมาก - หลักการ convection จะดีขึ้น แบบสวนทาง กับ อิฐชนิดอื่นๆที่ใช้ ค่าคุณสมบัติเฉพาะ
ด้านความเป็น “ฉนวน” เพราะยิ่งความร้อนสูงขึ้น จะสะสมความร้อนมากขึ้น อิฐชนิดที่ใช้ค่า
ความเป็นฉนวนจะมีประสิทธิภาพลดลงเรื่อยๆ แต่กับ อิฐ Air Flow Block ยิ่งร้อน ยิ่งมีความดันมาก
ขึ้น จากเหตุของความร้อน เมื่อมีความดันมากขึ้น ก็จะระบายอากาศร้อนได้มากขึ้น - การที่อิฐ Air Flow Blockไม่ได้ทำ ด้วยวัสดุที่เป็นฉนวน จึงทำ ให้มีการระบายความร้อน ได้เร็ว
และดีกว่า อิฐที่ใช้วัสดุที่เป็นฉนวน จะเป็นผลดีในช่วงเย็น ที่อุณหภูมิลดลง ผนังที่ทำ จากอิฐ
Air Flow Blockจะคายความร้อนออกจากผนังได้เร็วกว่า อิฐที่ใช้วัสดุที่เป็นฉนวน (อ้างอิง การทดสอบ
เร็วกว่าอิฐมวลเบาประมาณ 4 ชั่วโมง)
ทั้งหมดข้างต้น เป็นการสรุปภาพรวม ในมิติของการประหยัดพลังงานเท่านั้น ยังมีผล
ดีในมิติอื่นๆอีกมากมาย เช่น การป้องกันเสียง การดูดซึมน้ำ ต่ำ เพียง 10% ความแข็งแรง
การเจาะยึด การลดต้นทุน และอื่นๆอีกมากมาย
Heat flux Q = K A (T1-T2) / L
Air Flow Block ช่วยประหยัดพลังงานอย่างไร
จากสมการ Q = KA (T1-T2) / L จะเห็นว่าการลดความแตกต่างของอุณหภูมิ ทั้ง 2 ด้าน ช่วยลด Heat flux ที่จะผ่านจากผนังเข้ามาในห้อง ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วย จึงทำ ให้ อิฐ Air Flow Block ประหยัดพลังงานในมิตินี้อีกประมาณ 20%
ด้วยประสิทธิภาพของ อิฐ Air Flow Blockในการพาความร้อนออกจากผนังก่อนเข้าตัวบ้าน อุณหภูมิของผนังภายนอก (T1) และภายใน (T2) จึงแตกต่างกันน้อย ทำให้ค่าความร้อนที่ผ่านผนัง (Heat Flux) น้อย ตามสมการ Heat Flux equation Q = KA (T1-T2) / L ส่งผลให้ไม่มีความร้อนสะสมในตัวบ้านหรือสะสมน้อย และเมื่อต้องใช้เครื่องปรับอากาศจึงประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ถึง 20-30% (ข้อมูลจากการคำ นวณและเชิงประจักษ์)
Air Flow Block ทำงานอย่างไร
อากาศไปยังไง
ต้องง่ายกว่าเดิม
หลักการ & เทคนิควิธี