Saving & Conservation Energy

Underfloor Air Distribution System

Underfloor Air Distribution System
Share with

Article by: Natthawut Ruangtrakoon, Phd.

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering,

King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang

ระบบดังกล่าวนี้มีข้อเสีย คือ ลมเย็นที่กระจายจ่ายจากด้านบนนั้นไม่ได้จ่ายลงมาที่บริเวณที่ถูกใช้งานโดยตรง (Occupied Zone) แต่ต้องผ่านส่วนบนของห้องก่อน (Upper Zone) จึงจะมาถึงระดับที่มีผู้อยู่อาศัย โดยทั่วไปบริเวณดังกล่าวนี้จะมีความสูงจากพื้นห้องประมาณ 2 เมตรเพียงเท่านั้น ดังนั้น จึงทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานบางส่วนที่ไม่จำเป็น เนื่องจากการที่ลมเย็นจะไหลมาถึงบริเวณที่มีผู้อยู่อาศัย จะต้องผ่านส่วนบนของห้องซึ่งเป็นส่วนที่อากาศจะมีอุณหภูมิสูง นอกจากนี้ ระบบส่องสว่างของห้องนั้น โดยส่วนมากจะติดตั้งอยู่ที่เพดานของห้อง และทำให้บริเวณดังกล่าวมีอุณหภูมิสูงที่เกิดจากความร้อนสูญเสียของระบบแสงสว่าง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้เกิดภาระการทำความเย็นเช่นกัน

ดังนั้น เพื่อให้ผู้อยู่อาศัยรู้สึกสบาย การออกแบบระบบปรับอากาศที่มีการจ่ายลมเย็นแบบ Overhead System ต้องออกแบบให้ลมเย็นที่จ่ายออกมาจากด้านบนของห้องมีอุณหภูมิที่ต่ำพอที่จะทำให้เกิด การแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศภายในห้องได้ทุกระดับ (จากเพดานจนถึงส่วนล่างที่มีผู้อยู่อาศัย) จนทำให้อากาศภายในห้องมีอุณหภูมิ และความชื้นอยู่ในช่วงที่ผู้อาศัยรู้สึกสบาย (Comfort Zone) การออกแบบระบบนี้จะยึดหลักการที่ทำให้อุณหภูมิทั้งห้องมีค่าใกล้เคียงกันทั้งห้อง (Fully Mixed Air System) ซึ่งมีโอกาสที่จะทำให้อากาศที่ปนเปื้อนลอยขึ้นไปสะสมอยู่ด้านบนของห้อง และไหลวนกลับมายังบริเวณที่มีผู้อาศัยอีกด้วย ด้วยเหตุนี้ จึงก่อให้เกิดแนวคิดที่จะพัฒนาระบบการกระจายลมเย็นแบบใหม่ให้สามารถลดข้อด้อยของระบบแบบ Overhead System

Underfloor Air Distribution System

ระบบกระจายลมเย็นจากพื้น (Underfloor Air Distribution System, UFADs) เป็นระบบการกระจายลมเย็นที่มีความแตกต่างออกไปจากระบบแบบเดิมที่ติดตั้งอยู่ด้านบนของห้อง รูปที่  1.1 และ 1.2  แสดงถึงความแตกต่างของ 2 ระบบนี้ รูปที่ 1.1 เป็นระบบการกระจายลมเย็นแบบ Overhead System ส่วนรูปที่ 1.2 เป็นระบบกระจายลมเย็นแบบ UFADs  สิ่งที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน คือ การกระจายตัวของอุณหภูมิภายในห้อง ตามที่ได้กล่าวไปข้างต้น ระบบแบบ Overhead System ต้องออกแบบให้การกระจายตัวของอุณหภูมิอากาศภายในห้องมีค่าเท่าๆ กัน ซึ่งถ้าสังเกตรูปแบบการกระจายตัวของอุณหภูมิในรูปที่ 1.1 จะเป็นแบบ Uniform Space Temperature โดยจะควบคุมอุณหภูมิอุณหภูมิทั้งห้องให้มีค่าอยู่ที่ 75°F (25°C) ส่วนระบบการกระจายลมเย็นแบบ UFADs ดังแสดงในรูปที่ 1.2 จะมีการกระจายตัวของอุณหภูมิของอากาศภายในห้องเป็นแบบแบ่ง Zone

Underfloor Air Distribution System

โดยบริเวณที่มีคนอยู่อาศัยก็จะควบคุมอุณหภูมิอากาศให้อยู่ในช่วง 75°F (25°C) เช่นกัน แต่จะมีการแบ่ง Zone การทำงานของระบบดังแสดงอยู่ในรูปที่ 2  จะเห็นได้ว่ามีการแบ่ง Zone การทำงานออกเป็น 4 ระดับ โดยอุณหภูมิของอากาศในแต่ละระดับจะต่างกันไปโดยจะไล่จากล่างสุดเป็นส่วนของการจ่ายอากาศเย็น (Supply Air Plenum) จะมีอุณหภูมิต่ำที่สุด และจะสูงขึ้นเรื่อยๆ ตามระดับความสูงของห้อง และอากาศที่มีอุณหภูมิสูงที่สุดจะไหลไปที่ส่วนบนสุดของห้องเพื่อนำอากาศไปปรับปรุงคุณภาพใหม่ (Return Air Plenum) ส่งผลให้มีการแบ่งระดับการปรับอุณหภูมิของอากาศภายในห้องอย่างชัดเจน(Thermal Stratification Plane)  โดยส่วนที่มีผู้อยู่อาศัย (Occupied Zone) จะควบคุมอุณหภูมิอากาศให้อยู่ในช่วง 75°F (25°C) และในส่วนด้านบนของห้อง (Upper zone) อากาศก็จะถูกปล่อยให้มีอุณหภูมิที่สูงขึ้น (77°F) ซึ่งจะแตกต่างจากระบบ Overhead System อย่างสิ้นเชิง

อีกทั้ง ถ้าเราพิจารณาในส่วนของการใช้พลังงานภายในการผลิตการผลิตลมเย็นเพื่อใช้ในการปรับอากาศภายในห้อง เราจะพบว่าการใช้พลังงานของระบบ UFADs จะต่ำกว่าระบบ  Overhead system ถึง 25-50% เลยทีเดียว เมื่อพิจารณาที่รูปที่ 1 จะพบว่าการที่เราจะควบคุมอุณหภูมิอากาศในส่วนที่มีผู้ใช้งานห้อง (Occupied Zone) ให้อยู่ที่ 25°C นั้น อุณหภูมิลมจ่ายของระบบแบบ Overhead System จะอยู่ที่ 55°F (12.78°C) ในขณะที่ระบบ UFADs นั้นสามารถส่งลมจ่ายจากพื้นที่อุณหภูมิสูงกว่าถึง 10°F หรืออยู่ที่ 65°F (18.33°C) ดังนั้นคงไม่น่าแปลกใจถ้าในอนาคตเราจะเห็นอาคารพานิชน์ที่กำลังจะก่อสร้างใหม่หันมาใช้ระบบการกระจายลมเย็นแบบ Underfloor Air Distribution System

Source:

[1] A. Bhatia, HVAC Overview of Underfloor Air Distribution (UFAD). Continuing Education and Development, Inc.

[2] Kai Zhang, Xiaosong Zhang, Shuhong Li, Xing Jin, Review of underfloor air distribution technology, Energy and buildings 85 (2014) 180-186.