Dedicated Outside Air Systems

DOAS (Dedicated outside air systems) คือระบบที่ใช้ปรับคุณภาพอากาศภายนอกเพื่อการควบคุมความชื้นภายในอาคาร ระบบนี้จึงต้องดึงความชื้นจากอากาศภายนอกให้มากที่สุดทำให้ได้อากาศที่มีอุณหภูมิต่ำช่วยลดอุณหภูมิอากาศภายในอาคารได้อีกส่วนหนึ่ง ระบบปรับอากาศในอาคารที่ทำงานร่วมกันจึงใช้ควบคุมอุณหภูมิส่วนที่เหลือเป็นหลัก ใช้ดึงความชื้นน้อยลงหรือไม่ต้องดึงความชื้นเลยแต่ใช้การระบายอากาศเป็นการดึงความชื้นที่เกิดในอาคารออกไป

ระบบปรับอากาศในอาคารที่ใช้ร่วมกับ DOAS ได้แก่

- Radiant ceiling panels

- Variable-air-volume (VAV) systems

- Packaged unitary water source heat pumps

- Variable Refrigerant Flow (VRF) systems

- Fan coil units

DOAS design

DOAS ใช้อากาศภายนอกช่วยควบคุมคุณภาพอากาศภายในอาคาร (IAQ, Indoor air quality) และที่สำคัญคือควบคุมความชื้นในอาคารจึงต้องอ้างอิงมาตรฐานได้แก่

- ASHRAE Standard 62.1-2013: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality

- ASHRAE Standard 90.1-2016: Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings

- ASHRAE Standard 198-2013: Method of Test for Rating DX-Dedicated Outdoor Air Systems for Moisture Removal Capacity and Moisture Removal Efficiency

- ANSI/AHRI Standard 920-2015: Performance Rating of DX-Dedicated Outdoor Air System Units

คณะทำงาน ASHRAE technical committee (TC) 8.10 ก็กำลังออกข้อแนะนำสำหรับการออกแบบระบบเพื่อให้ผู้ออกแบบใช้เป็นคู่มือการออกแบบระบบ มาตรฐานที่อ้างอิงข้างต้นกล่าวถึงระบบ DX เนื่องจากระบบนี้มีอุณหภูมิสารทำความเย็นที่ต่ำกว่าระบบน้ำเย็นจึงสามารถดึงความชื้นจากอากาศภายนอกได้มากกว่า เครื่องทำน้ำเย็นจึงจ่ายน้ำเย็นที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นกว่าเดิมให้ใช้กับภาระความร้อนในอาคาร เครื่องทำน้ำเย็นขึงใช้พลังงานน้อยลง

สามารถใช้ฮีตปั๊มแบบอากาศสู่น้ำแทนระบบDXได้ ทำให้ได้น้ำร้อนมาใช้กับคอยล์น้ำร้อนเพื่อปรับความชื้นสัมพัทธ์ได้ สำหรับโครงการที่ต้องใช้น้ำร้อนก็จะสามารถใช้น้ำร้อนจากฮีตปั๊มช่วยลดค่าพลังงานได้อีกด้วย

รูปที่ 1. เครื่องเป่าอากาศภายนอกระบบ DOAS

รูปที่ 1.แสดงการวางอุปกรณ์ของOAU/FAUระบบ DOAS ซึ่งใช้อุปกรณ์ไม่ต่างไปจากอุปกรณ์ที่ใช้ทั่วไป และรูปที่ 2.แสดงการทำงานบนไซโครเมตริก อากาศภายนอกผ่านที่กรองอากาศขั้นต้น แล้วผ่านด้วยคอยล์เย็นชุดที่ 1 ดึงความร้อนและความชื้นออก ซึ่งควรเป็นคอยล์น้ำเย็นโดยเลือกไม่ให้เส้นคอยล์ไม่ตัดเส้น 100%RH เพื่อไม่ให้เกิดหมอก แล้วเข้าคฮยล์ร้อนเพื่อให้มีอุณหภูมิห่างจากเส้น 100%RH เมื่อผ่านคอยล์เย็นชุดที่ 2. แล้วจะไม่ตัดเส้น 100%RH คอยล์เย็นชุดที่ 2. เป็นระบบ DX หรือฮีตปั๊ม ถ้าเป็นฮีตปั๊มจะได้น้ำร้อนสำหรับคอยล์ร้อนหรือทำน้ำใช้ในห้องน้ำได้ด้วย ในรูปที่ 2.เมื่ออากาศภายนอกมีความชื้นมากขึ้นตำแหน่งของสภาวะอากาศจะเปลี่ยนไปเล็กน้อย แต่ผลสุดท้ายคืออุณหภูมิและตวามชื้นยังควบคุมได้

รูปที่ 2. แผนภูมิไซโครเมตริกแสดงการทำงานของเครื่องเป่าอากาศภายนอกระบบ DOAS

รูปที่ 3.เครื่องเป่าอากาศภายนอกระบบ DOAS ติดตั้งอุปกรณ์เก็บคืนความร้อนและพัดลมระบายอากาศ

รูปที่ 3.แสดงการติดตั้งอุปกรณ์เก็บคืนความร้อนเพื่อลดอุณหภูมิอากาศภายนอกก่อนที่จะเข้าคอยล์เย็นชุดที่ 1.โดยใช้อากาศที่ระบายจากในอาคารมาแลกเปลี่ยน อุปกรณ์เก็บคืนความร้อนแบบหมุนมีการรั่วไหลของอากาศจากด้านระบายเข้ามาปนอากาศภายนอกได้ไมเกิน 10% ตาม ASHRAE 62.1 จากนั้นจึงทำงานตามรูปทึ่ 1.

อากาศจากเครื่องเป่าอากาศภายนอกสามารถจ่ายให้กับเครื่องเป่าลมเย็นตามรูปที่ 4. หรือจ่ายโดยตรงให้พื้นที่ปรับอากาศตามรูปที่ 5. ซึ่งถ้าจ่ายโดยตรงจะต้องมีคอยล์ร้อนอีกชุดเพื่อปรับอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศก่อนจ่ายให้แต่ละพื้นที่

รูปที่ 4.การจ่ายอากาศภายนอกให้พื้นที่ปรับอากาศผ่านเครื่องเป่าลมเย็น

รูปที่ 5. การจ่ายอากาศภายนอกให้พื้นที่ปรับอากาศโดยตรง

เอกสารอ้างอิง

1. Randy Schrecengost, .”Using performance-based design for DOAS”, the Consulting-specifying Engineer editorial advisory board, Csemag.com.

2. Marty Stipe, P.E., “Demand-Controlled Ventilation: A Design Guide”, Oregon Office of Energy.

3. J. Patrick Banse, P.E., “Dedicated outside air systems and code compliance”, the Consulting-specifying Engineer, Csemag.com

4. Federal Energy Management Program, “Demand-Controlled Ventilation Using CO2 Sensors”, the U.S. Department of Energy, Energy Efficiency and Renewable Energy, by Oak Ridge National Laboratory