รู้จักกับ ระบบ HVAC คือ อะไร? มีความสำคัญอย่างไรในโรงงานอุตสากรรม

หลาย ๆ คนอาจจะเคยได้ยินคำว่า “HVAC” หรือที่เรียกกันว่า ระบบปรับสภาวะอากาศ โดยระบบ HVAC คือ ระบบความร้อน ความเย็น และการระบายอากาศขนาดใหญ่กว่าการติดตั้งแอร์บ้านทั่วไป ทำให้มีศักยภาพในการถ่ายเทอากาศ เพื่อให้มีคุณภาพอากาศที่ดีขึ้น จึงเหมาะสำหรับอาคารสำนักงาน ห้างสรรพสินค้า บ้านตั้งแต่ 2 ชั้นขึ้นไป ไปจนถึงอาคารโกดัง โรงงานอุตสาหกรรม ที่ต้องการควบคุมอุณหภูมิและความชื้น เพื่อการผลิตสินค้าด้วย

บทความนี้ KACHA จะพาทุกคนไปรู้จักกับ ระบบ HVAC คือ อะไร? และใช้งานอย่างไรบ้าง? ตามไปดูกัน

HVAC คือ อะไร?

HVAC System คือ ระบบปรับสภาวะอากาศ ซึ่งจะจัดการอากาศ เพื่อควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น ความสะอาด และการกระจายอากาศ ให้เป็นไปตามที่ต้องการสำหรับพื้นที่นั้น ๆ ประกอบไปด้วย H-heating (การทำความร้อน), V-Ventilation (การระบายอากาศ) และ AC-Air conditioning (การปรับอากาศ) เพื่ออำนวยความสบายให้กับคน สามารถทำให้คนทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพตลอดเวลา

ระบบHVAC ย่อมาจาก 3 ส่วนประกอบสำคัญ ที่อยู่ในระบบด้วย ดังนี้

ความร้อน ระบบท่อสำหรับของเหลวที่นำความร้อน หรือช่องสำหรับเดินระบบท่อ หากเป็นระบบ forced air system
การระบายอากาศ มีทั้งเป็นแบบธรรมชาติ หรือแบบบังคับ ซึ่งส่วนใหญ่ จะใช้ระบบแบบบังคับสำหรับการฟอกอากาศ
เครื่องปรับอากาศ คือ การกำจัดความร้อนที่มีอยู่ออกจากภายในบ้านนั่นเอง

โครงสร้างของ HVAC คือ ทั้ง 3 ระบบ จะทำงานควบคู่กันตลอดเวลา เพื่อประสิทธิภาพในการจัดการอากาศหลักการกลศาสตร์ทางวิศวกรรม จึงเหมาะสมกับสถานที่สำหรับอุตสาหกรรมในระบบปิด ที่มีลักษณะซับซ้อน หรือต้องการควบคุมอุณหภูมิ และความชื้นนั่นเอง

การทำงานของระบบHVAC เป็นแบบไหน?

การควบคุมสภาพอากาศภายในห้องที่เหมาะสม จะขึ้นอยู่กับรูปแบบของการใช้งานห้อง แต่โดยทั่วไปแล้ว อุณหภูมิและความชื้นที่ทำให้เกิดความรู้สึกสบาย (Thermal comfort) จะควบคุมอุณหภูมิอยู่ที่ 22-25 oC ควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ไว้ในช่วง 30-60%RH และอัตราการระบายของอากาศประมาณ 20% ของปริมาณอากาศหมุนเวียนและการใช้งานอื่นๆ ตามมาตรฐานของห้องแต่ละรูปแบบที่ถูกกำหนดไว้ ดังนี้

1. ควบคุมอุณหภูมิ

โดยใช้แผงคอยล์เป็นตัวประสานระหว่างสารทำความเย็นกับอากาศ ซึ่งจะทำให้อากาศภายในและภายนอกเกิดการแลกเปลี่ยนกันเฉพาะความร้อน โดยใช้คอยล์เย็น ในการดึงความร้อนออกจากอากาศภายในห้อง และใช้คอยล์ร้อน ระบายความร้อนจากสารทำความเย็นที่รับความร้อนมาจากอากาศภายในห้อง มาระบายออกสู่สิ่งแวดล้อมนอกห้อง โดยใช้อากาศภายนอกเป็นตัวระบายความร้อนออกจากคอยล์ร้อน ในการในการใช้งานของรูปแบบการใช้งานห้องแต่ละห้องจะใช้อุณหภูมิที่เหมาะสมแตกต่างกันออกไป จำแนกได้ดังนี้

อุณหภูมิห้องที่ใช้กับมนุษย์ โดยทั่วไปแล้วอุณหภูมิที่เหมาะสมตามมาตรฐาน ASHRAE Standard 55-1992 เป็นช่วงกว้าง ๆ คือ อุณหภูมิ 20-26ºC ขึ้นอยู่กับประเภทการใช้งานของห้อง และความพึงพอใจของผู้ใช้
อุณหภูมิห้องที่ใช้กับสัตว์ อุณหภูมิร่างกายของสัตว์แต่ละชนิด จะมีความแตกต่างกันไป โดยทั่วไปมักจะออกแบบไว้ที่ช่วง 18-26ºC
อุณหภูมิห้องที่ใช้กับพืช ชนิดของพืชจะเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิที่ใช้ สามารถออกแบบได้ตั้งแต่การปลูกพืชเมืองหนาวจนไปถึงพืชเขตร้อน ส่วนมากจะคำนึงถึงความชื้นที่เหมาะสมประกอบการออกแบบ อุณหภูมิช่วงที่ใช้ออกแบบ อาจจะใช้ตั้งแต่ 18-40ºC
อุณหภูมิห้องที่ใช้กับสาร หรืออุปกรณ์ ในการเก็บสารหรืออุปกรณ์บางชนิด จำเป็นต้องใช้ช่วงของอุณหภูมิที่เหมาะสม เพื่อไม่ให้เกิดปฏิกิริยาเคมี ลดการเกิดความเสียหายในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

2. การควบคุมความชื้น

โดยปกติแล้วการทำงานของระบบปรับอากาศในการลดอุณหภูมินั้น แผงคอยล์เย็น จะทำหน้าที่ในการลดอุณหภูมิของอากาศ และลดความชื้นในอากาศควบคู่ไปด้วย เมื่ออากาศกาศกระทบกับคอยล์เย็นที่อุณหภูมิควบแน่น ความชื้นในอากาศ จะกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ อย่างไรก็ตาม ในแผงคอยล์เย็น ประสิทธิภาพในการลดอุณหภูมิ จะมีมากกว่าการลดความชื้นในอากาศ จึงต้องทำให้อุณหภูมิถึงจุดที่กำหนดไว้ก่อนที่ความชื้นจะลดลงถึงจุดที่กำหนด ดังนั้น ในการลดความชื้นของอากาศ จะต้องใช้การทำงานของแผงคอยล์เย็นที่ยังคงทำงานอยู่ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของห้องลดลงเรื่อย ๆ และจึงต้องมีอุปกรณ์ที่จะเพิ่มความร้อนให้อากาศ มีอุณหภูมิสูงขึ้นให้เท่ากับจุดที่กำหนดไว้ด้วย

การเพิ่มความร้อน มีอยู่หลายระบบ ระบบที่นิยมใช้ในปัจจุบัน เช่น ใส่ขดลวดไฟฟ้า (Electric Heater) เข้าไปในระบบ ซึ่งระบบนี้สามารถเติมความร้อนเข้าสู่ระบบได้ทันที ควบคุมง่าย แต่ต้องแลกกับค่าพลังงานในการทำความร้อนที่เพิ่มขึ้นด้วย

3. การไหลเวียนของอากาศ

การออกแบบระบบปรับอากาศ การไหลเวียนของอากาศ เป็นส่วนสำคัญเป็นอย่างมาก หากการกระจายอากาศไม่ทั่วถึง จะเกิดมุมอับ ซึ่งจะทำให้บริเวณนั้นไม่มีอากาศไหลเวียน เกิดการสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และเชื้อโรคต่าง ๆ ทำให้คนที่อยู่ในบริเวณนั้นเกิดความไม่สบายตัว อึดอัด หรืออาจติดเชื้อจากเชื้อโรคได้

โดยมีงานวิจัยในการหมุนเวียนของอากาศในห้องที่เหมาะสมที่ใช้ในกิจกรรมต่าง ๆ โดยคิดเป็นอัตราการไหลเวียนของอากาศ ในหน่วยปริมาตรของห้องต่อ 1 ชั่วโมง (Air Chang per Hour, ACH) ซึ่งระบบไหลเวียนอากาศทั่วไป จะออกแบบโดยอ้างอิงสัดส่วนอากาศภายในกับอากาศภายนอก แบ่งเป็นระบบใหญ่ ๆ คือ

ระบบนำอากาศจากนอกมาผ่านระบบครั้งเดียว (Single Pass Air) เป็นระบบที่ไม่นำอากาศภายในห้องกลับมาหมุนเวียนในระบบอีก เป็นการเอาอากาศภายนอกอาคารทั้งหมด (Fresh Air 100%) มาผ่านระบบปรับอากาศ แล้วส่งมาใช้ปรับสภาวะอากาศภายในห้อง จากนั้นจะดูดอากาศในห้องทิ้งทั้งหมดสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก
ระบบนำอากาศบางส่วนกลับมาใช้ซ้ำ (Recirculation Air) เนื่องจากในการปรับอากาศต้องใช้พลังงานในการลดอุณหภูมิ และความชื้น ยิ่งห้องที่มีขนาดใหญ่ ยิ่งต้องใช้พลังงานมาก ระบบนี้จะสามารถอนุรักษ์พลังงานได้ โดยการที่นำอากาศที่ผ่านการปรับอุณหภูมิ และความชื้นแล้วภายในห้อง ประมาณ 80% หมุนเวียนนำกลับมาผสมกับอากาศที่ดูดจากภายนอกบางส่วน ประมาณ 20% จากนั้นก็นำมาผ่านระบบอีกครั้ง

4. ความดันอากาศภายในห้อง

ในการควบคุมการปนเปื้อนระหว่างภายในและภายนอก ควรมีความแตกต่างของความดันอากาศ โดยทั่วไป อากาศเป็นของไหลที่สามารถยุบตัวได้ จะไหลจากความดันสูงไปหาความดันต่ำ จึงใช้ประโยชน์จากหลักการนี้ในการป้องกันการปนเปื้อนระหว่างอากาศภายในห้อง และภายนอกห้องได้ แบ่งได้ 2 แบบ คือ

ห้องความดันอากาศลบ (Negative Pressure Room) เป็นห้องที่มีความดันอากาศต่ำกว่าห้องรอบข้าง หรือสิ่งแวดล้อมที่อยู่รอบห้อง ห้องประเภทนี้ จะใช้สำหรับควบคุมเชื้อไม่ให้แพร่กระจายไปยังสิ่งแวดล้อม เช่น ห้องสำหรับแยกโรคติดเชื้อทางอากาศ ห้องทดลองเชื้อ เป็นต้น
ห้องความดันอากาศบวก (Positive Pressure Room) เป็นห้องที่มีความดันอากาศสูงกว่าห้องรอบข้าง หรือสิ่งแวดล้อมที่อยู่รอบห้อง ห้องประเภทนี้ จะใช้สำหรับป้องกันเชื้อจากภายนอกเข้ามาปะปนกับอากาศภายในห้อง เช่น ห้องผลิตชิ้นส่วนปลอดฝุ่น ห้องผ่าตัด ห้องปลอดเชื้อสำหรับผู้ป่วยติดเชื้อง่าย เป็นต้น

5. การกรองอากาศ

ในอากาศปะปนไปด้วยฝุ่นละอองและอนุภาคของเชื้อต่าง ๆ ซึ่งเป็นต้นต่อของหลาย ๆ สาเหตุที่ทำให้เกิดผลเสียต่อมนุษย์ กระบวนการผลิต และการคลาดเคลื่อนของการวิจัยต่าง ๆ โดยเฉพาะการแพร่กระจายของเชื้อ ในการที่จะแยกสิ่งแปลกปลอมเหล่านั้น จำเป็นต้องมีระบบกรองอากาศที่มีประสิทธิภาพ และสอดคล้องต่ออัตราการไหลของอากาศที่ได้มาตรฐานของห้องแต่ละประเภท โดยตามมาตรฐานที่ทั่วโลกยอมรับ ประกอบด้วย

การกรองหยาบ (Pre filter) เป็นกรองชั้นแรกที่ช่วยลดฝุ่นละอองขนาดใหญ่ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ และยืดอายุการใช้งานของแผงกรองชั้นถัดไปที่ละเอียดขึ้น
การกรองละเอียด (Medium filter) เป็นชั้นที่กรองฝุ่นละออง ได้ถึงประมาณ 95%
การกรองละเอียด (HEPA filter) เป็นชั้นสุดท้าย ก่อนที่จะจ่ายลมไปยังห้อง ที่กรองฝุ่นละอองที่มีขนาดเล็ก 0.3 ไมครอน ได้ถึงประมาณ 99.995%

ความแตกต่างระหว่างHVAC กับเครื่องปรับอากาศ

ระบบHVAC กับ เครื่องปรับอากาศ เครื่องปรับอากาศ เป็นส่วนสุดท้ายของHVAC แต่มักใช้แทนกันได้ ในการอ้างอิงถึงอุปกรณ์ทำความร้อน หรือความเย็นทุกประเภทในบ้าน เราถือว่า HVACเป็นคำศัพท์ที่ครอบคลุมทั้งระบบ ส่วนเครื่องปรับอากาศเป็นเพียงชิ้นส่วนเดียวของระบบนี้นั่นเอง
ระบบHVAC มีอายุการใช้งานกี่ปี อายุการทำงานของระบบHVAC คือ ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ใช้ว่า ระบบจะอยู่ได้นานแค่ไหน มีการบำรุงรักษา หรือดูแลอย่างสม่ำเสมอหรือไม่ หากผู้ดูแล หรือผู้ใช้งานมีการปฎิบัติตามคำแนะนำในการบำรุงรักษาประจำปี อุปกรณ์จะใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพนานหลายปี

การเลือกระบบปรับอากาศให้เหมาะสมกับการใช้งาน เป็นทางเลือกของการช่วยประหยัดพลังงาน โดยเฉพาะในอาคารขนาดใหญ่ ห้างสรรพสินค้า ไปจนถึงโรงงาน ที่ต้องการควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสม สำหรับรักษามาตรฐานการผลิต ระบบปรับสภาวะอากาศHVAC ตอบโจทย์กว่าที่นอกจากเรื่องการปรับอากาศ ยังช่วยในการรักษาอุณหภูมิภายในอาคารให้คงที่ ไปจนถึงระบบกำจัดความชื้น ที่จะก่อให้เกิดปัญหาต่าง ๆ ตามมาภายหลังได้อีกด้วย

อ่านบทความที่เกี่ยวข้อง:

KACHA ผู้จัดจำหน่าย รอกโซ่ รอกโซ่มือสาว เครนยกของ และอุปกรณ์เสริมสำหรับงานช่าง ต่าง ๆ ราคาจับต้องได้ สินค้าคุณภาพ บริการหลังการขายที่ประทับใจ นอกจากนี้ บริษัทของเรา ยังมีบริการรับ สร้างโกดัง สร้างโรงงาน สร้างคลังสินค้าต่าง ๆ จากช่างมืออาชีพที่มีประสบการณ์ การันตีผ่านมาตรฐานก่อสร้าง และความปลอดภัยต่าง ๆ เข้าชมเว็บไซต์ www.kacha.co.th