การควบคุมความชื้นด้วย FRESH AIR

FCU(Fan Coil Unit) ใช้วาวล์แบบเปิดปิดควบคุมอุณหภูมิห้องจึงควบคุมความชื้นไม่ได้ในขณะที่วาวล์ปิด ส่วน AHU(Air Handling Unit)ใช้วาวล์หรี่น้ำเย็นควบคุมอุณหภูมิห้องจึงดึงน้ำได้ลดลงเมื่อวาวล์หรี่ ถ้าต้องการคุมความชื้นอย่างแม่นยำจะต้องติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมพิเศษทั้งที่ FCU และ AHU ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง เมื่อต้องการป้องกันปัญหาที่เกิดขึ้นจากความชื้นโดยไม่ต้องการความแม่นยำ สามารถใช้อากาศบริสุทธ์ที่ลดความชื้นแล้ว เพื่อการควบคุมความชื้นของห้องได้

FAU(Fresh Air Unit) / OAU(Out Door Air Unit)

จุดน้ำค้างของอากาศจากFAUหรือQAUจะต้องมีค่าต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อให้สามารถลดความชื้นในห้องได้อย่างมีประสิทธิภาพ คอยล์น้ำเย็นมีข้อจำกัดที่อุณหภูมิน้ำเย็นและความจุความร้อนของน้ำทำให้คอยล์ต้องมีขนาดใหญ่และจุดน้ำค้างมากกว่าคอยล์สารทำความเย็นซึ่งใช้การเปลี่ยนสถานะของสารทำความเย็นทำให้ได้ความร้อนมากกว่าและจุดน้ำค้างที่ต่ำกว่า FAUสำหรับจ่ายอากาศบริสุทธ์เพื่อควบคุมความชื้นจึงควรเป็นคอยล์สารทำความเย็น

จากสภาวะอากาศCoolingและDehumidificationตามรูปที่ 1. ผ่านคอยล์เย็นเพื่อดึงน้ำออกให้มากที่สุด จะเห็นว่าที่สภาวะอากาศDehumidificationเส้นคอยล์จะตัดเส้นความชื้นสัมพัทธ์100% ทำให้เกิดหมอกหลุดออกมา และหมอกก็จะระเหยกลับเป็นความชื้นทำให้ไม่สามารถลดความชื้นได้ตามต้องการ ที่สภาวะอากาศCoolingซึ่งมีความชื้นสัมพัทธ์น้อยกว่าไม่เกิดหมอกและได้อากาศที่มีจุดน้ำค้างต่ำกว่า

รูปที่ 1.ไซโครเมตริกเมื่อคอยล์เย็นดึงน้ำจากอากาศภายนอกของกรุงเทพ (1%, ASHRAE FUNDAMENTAL)

การเกิดหมอกในรถยนต์ตามรูปที่ 2.เป็นตัวอย่างของลักษณะที่เกิดขึ้นจากรูปที่ 1. เนื่องจากรถยนต์ที่จอดเป็นเวลานานจะมีความชื้นสูง ลมที่ออกจากคอยล์เย็นของเครื่องปรับอากาศรถยนต์จึงเกิดหมอกในลักษณะเดียวกัน เมื่อความชื้นในรถยนต์ลดลงหมอกก็จะหายไป แต่สำหรับความชื้นในอากาศภายนอกไม่ลดลงง่ายๆ การเกิดหมอกจึงมีระยะเวลานานกว่า

รูปที่ 2.การเกิดหมอกในรถยนต์

เพื่อไม่ให้เกิดหมอกและลดความชื้นจากอากาศภายนอกได้มากที่สุดต้องแบ่งตอยล์เย็นเป็น2ชุด ชุดที่ 1.ลดความชื้นจากอากาศให้ได้มากที่สุดโดยไม่ให้เกิดหมอกจากนั้นให้ความร้อนแก่อากาศเพื่อลดความชื้นสัมพัทธ์ก่อนเข้าคอยล์เย็นชุดที่ 2.เพื่อลดความชื้นอีกครั้งหนึ่งตามรูปที่ 3. ที่สภาวะอากาศDehumidification ส่วนรูปที่ 4.ที่สภาวะอากาศCooling จะเห็นได้ว่าคอยล์เย็นชุดแรกปรับเปลี่ยนการทำงานเพื่อควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศที่ออกจากคอยล์เย็นชุดแรกได้ เมื่อควบคุมได้ความร้อนและคอยล์ชุดที่2.ก็สามารถทำงานแบบคงที่ได้โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนการทำงาน

คอยล์ชุดที่ 1.จึงควรเป็นคอยล์น้ำเย็นใช้วาวล์หรี่น้ำเย็นเพื่อควบคุมอุณหภูมิอากาศที่ออกจากคอยล์ คอยล์ชุดที่ 2. เป็นระบบแยกส่วน เพื่อให้สามารถทำจุดน้ำค้างให้ต่ำที่สุด ส่วนความร้อนที่ใช้จะเป็นความร้อนจากคอยล์ร้อนของระบบแยกส่วน เนื่องจากการทำงานของระบบแยกส่วนเป็นแบบคงที่จึงสามารถใช้เป็นคอยล์ชุดที่ 2.และใช้ความร้อนได้ตลอดเวลา

รูปที่ 3.ไซโครเมตริกแสดงการทำอากาศแห้งจากสภาวะอากาศDehumidification

รูปที่ 4.ไซโครเมตริกแสดงการทำอากาศแห้งจากสภาวะอากาศCooling

รูปที่ 5. ไซโครเมตริกแสดงการใช้ความร้อนเพื่อป้องกันการกลั่นตัวที่ท่อลม

เนื่องจากอุณหภูมิอากาศที่ออกจากคอยล์ชุดที่ 2 ต่ำมาก FAUส่วนใหญ่ติดตั้งอยู่ห่างจากFCUและAHU เมื่อเดินท่อลมจึงต้องมีฉนวนหนาเพื่อป้องกันการกลั่นตัวที่ผิวท่อลม สามารถป้องกันการกลั่นตัวได้โดยใช้ความร้อนจากระบบแยกส่วนอีกส่วนหนึ่งมาเพิ่มอุณหภูมิอากาศที่จ่ายให้สูงกว่าจุดน้ำค้างของอากาศรอบท่อลมตามรูปที่ 5. ท่อลมไม่จำเป็นต้องหุ้มฉนวน ความร้อนที่ใช้จากระบบแยกส่วนนี้ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

ตัวอย่าง

จากรูปที่ 5. เมื่อสภาวะอากาศของห้อง 25 CDB, 60%RH ภาระความร้อนจากการคำนวณ 50 kW, SHR 0.91 อากาศบริสุทธ์จากFAUมีอุณหภูมิ 7.5 CDB, 7.5 CWB คำนวณการทำงานของระบบปรับอากาศ

ความร้อนแฝงของห้อง = 50 x (1-0.91) = 4.5 kW

ใช้ไซโครเมตริกคำนวณความร้อนแฝงให้อากาศบริสุทธ์ 1000 cfm

ความร้อนแฝง(Latent Load) = 13.991- 8.704 = 5.287 kW O.K.

ให้อากาศบริสุทธ์ / อากาศหมุนเวียนเท่ากับ 10%

อากาศหมุนเวียน = 1000 / 0.1 = 10000 cfm

จากจุดอากาศผสม 10% ถ่ายเทความร้อนสัมผัสออกด้วยคอยล์เย็นหรือการแผ่รังสี

จากอุณหภูมิห้องลากเส้นความSHR=0.91มาตัดเส้นลดอุณหภูมิจากการลดความร้อนสัมผัส

นั่นคือปล่อยอากาศจากจุดตัดเข้าห้องจะรับความร้อนได้ประมาณ 50 kW ตามต้องการ

ท่อลมโลหะจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดน้ำค้างของอากาศนอกท่อลมทำให้เกิดน้ำกลั่นตัวเกาะท่อลม

ใช้ความร้อนจากระบบแยกส่วนเพิ่มอุณหภูมิอากาศในท่อลมให้สูงขึ้นมากกว่าจุดน้ำค้างอากาศภายนอกก็จะไม่เกิดหยดน้ำ

ถ้าให้อุณหภูมิอากาศในท่อลมสูงกว่าจุดน้ำค้างของอากาศภายนอกที่สภาวะอากาศDehumidification

ตามรูปที่ 6. คอยล์เย็นต้องทำงานมากขึ้น(Addition) 11.2 kW หรือเพิ่มขึ้นประมาณ 20%

รูปที่ 6. ไซโครเมตริกแสดงการควบคุมความชื้นของห้องด้วยอากาศแห้งจากFAU

บทสรุป

การควบคุมความชื้นด้วยอากาศจากFAUเหมาะสำหรับระบบปรับอากาศของห้องจำนวนมากที่ไม่ต้องการความแม่นยำแต่จำเป็นต้องควบคุมความชื้นเพื่อป้องกันปัญหาที่จะเกิดขึ้นจากความชื้น สามารถใช้กับภาระความร้อนแฝงของห้องทั้งหมดได้ทำให้คอยล์เย็นของแต่ละห้องทำงานกับความร้อนสัมผัสเท่านั้น เครื่องทำน้ำเย็นจึงทำน้ำเย็นที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นและประหยัดพลังงานมากขึ้นได้

FAUควรมีคอยล์เย็นสองชุด คอยล์เย็นชุดแรกเป็นคอยล์น้ำเย็นเพื่อให้สามารถปรับการควบคุมตามสภาวะอากาศภายนอกได้เพื่อให้คอยล์เย็นชุดที่สองทำงานคงที่ได้ คอยล์เย็นชุดที่สองเป็นคอยล์เย็นระบบแยกส่วนเพราะดึงความชื้นจากอากาศได้ดีกว่าคอยล์น้ำเย็น เมื่ออากาศจากFAUมีความชื้นน้อยกว่าก็สามารถใช้ทดแทนอากาศเสียและควบคุมความชื้นของห้องได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้FAUมีขนาดไม่ใหญ่เกินไป

ความร้อนจากเครื่องระบบแยกส่วนสามารถนำมาใช้กับอากาศระหว่างคอยล์เย็นทั้งสองชุดได้ และสามารถใช้ปรับอุณหภูมิของอากาศที่จ่ายออกจากFAUเพื่อลดความหนาของฉนวนท่อลมหรือเพื่อยกเลิกฉนวนท่อลมได้ แต่ถ้าท่อลมอยู่ในสภาวะอากาศนอกท่อลมที่มีความชื้นสูงจะทำให้ภาระความร้อนของคอยล์เย็นของห้องสูงขึ้นมาก จึงควรพิจารณาตามความเหมาะสม