เนื่องจากประเทศไทยอยู่ในเขตภูมิอากาศแบบร้อนชื้น จะมีความชื้นและอุณหภูมิค่อนข้างสูงตลอดทั้งปี  ทำให้ภายในบ้านพักอาศัยมีความร้อนและความชื้นสะสมมาก   ทำให้มีการใช้เครื่องปรับอากาศเพิ่มมากขึ้น เพื่อให้เกิดความสบายแก่ผู้อยู่อาศัยภายในที่พักอาศัยและภาระความร้อนที่ระบบปรับอากาศต้องดึงออกจากที่พักอาศัย  ประกอบด้วย ความร้อนสัมผัส(Sensible heat) และความร้อนแฝง(Latent heat) มีอยู่ในอากาศและอุปกรณ์ตกแต่งบ้านทั่วไป หากเราสามารถลดความชื้นของอากาศลงได้ก็จะสามารถลดภาระความร้อนแฝงภายในที่พักอาศัยได้  หมายถึงการลดปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบปรับอากาศลงได้ การลดความชื้นของอากาศสามารถทำได้หลายวิธี ตัวอย่าง เช่น การใช้สารดูดความชื้น  แต่ปัญหาที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของการใช้สารดูดความชื้นคือเมื่อใช้สารดูดความชื้นจนความสามารถในการดูดความชื้นลดลงจะต้องมีการนำสารดูดความชื้นมาทำการดึงความชื้นออก หรือลดความชื้นโดยใช้วิธี ล้อความร้อน(Heat Wheel) โดยการนำเอาอากาศร้อนมาดึงความชื้นออกจากอากาศก่อนเข้าระบบปรับอากาศแต่วิธีนี้จะส่งผลให้อากาศที่ผ่านกระบวนการลดความชื้นมีอุณหภูมิสูงขึ้น  แต่ปัจจุบันอุปกรณ์ลดความชื้นที่จำหน่ายในท้องตลาดมีด้วยกันหลายแบบ เช่น  เครื่องลดความชื้นที่ใช้ คอมเพรสเซอร์ และเครื่องลดความชื้นที่ใช้สารกึ่งตัวนำเป็นอุปกรณ์หลักในการลดความชื้น  เครื่องลดความชื้นที่ใช้สารกึ่งตัวนำนั้นจะเป็นวิธีการที่สะดวกเพราะไม่มีอุปกรณ์มาก ง่ายต่อการติดตั้งและมีน้ำหนักเบา

ความชื้นสะสมที่เกิดขึ้นภายในที่พักอาศัยมักจะเกิดขึ้น  เนื่องจากร่างกายมนุษย์ที่ถ่ายเทความชื้นจากร่างกายให้กับอากาศในที่พักอาศัย การคายความชื้นจากวัสดุอุปกรณ์ต่างๆ ที่อยู่ภายในที่พักอาศัย ด้วยเหตุนี้ทำให้ปริมาณความชื้นภายในอากาศเพิ่มมากขึ้น  ส่งผลให้เกิดความไม่สบายเชิงความร้อนต่อผู้พักอาศัย   จากการคายความชื้นสู่อากาศภายในที่พักอาศัย  ทำให้เครื่องปรับอากาศจะต้องทำการดึงความร้อนแฝงที่เกิดจากความชื้นสะสมภายในที่พักอาศัยออกจากที่พักอาศัยเป็นจำนวนมาก   

การลดความชื้นสะสมภายในที่พักอาศัยที่ใช้กันอย่างกว้างขวางสองวิธี คือ แบบ Passive และ Active ในรูปที่ 1 แสดงตัวอย่างการลดความชื้นสะสมภายในที่พักอาศัยโดย วิธี Passive อาศัยหลักการเดียวกับการระบายอากาศแบบธรรมชาติ โดยเมื่ออากาศมีอุณหภูมิสูงขึ้นก็จะทำให้อากาศลอยตัวสูงขึ้นในขณะเดียวกันความชื้นในอากาศก็ลอยตัวพร้อมกับอากาศไหลจากชั้นล่างของบ้านผ่านช่องเปิดผ่านขึ้นสู่ชั้นสองและไหลผ่านฝ้าเพดานขึ้นสู่ห้องใต้หลังคาและในขณะเดียวกันอากาศร้อนในห้องใต้หลังคาก็จะไหลออกผ่านช่องเปิดที่เปิดไว้บนหลังคาบ้าน

รูปที่ 1 วิธีการระบายอากาศแบบธรรมชาติ

รูปที่ 2 บ้านพักอาศัยที่มีการระบายอากาศแบบธรรมชาติ (ที่หลังคาบ้าน)

รูปที่ 3  บ้านพักอาศัยที่มีการระบายอากาศแบบธรรมชาติ (ที่ผนังบ้าน)

รูปที่ 4 บ้านพักอาศัยที่มีการระบายอากาศแบบธรรมชาติ (ที่หน้าต่าง)

.

ส่วนการลดความชื้น วิธี Active  จะเป็นการลดความชื้นโดยมีอุปกรณ์ช่วยในการลดความชื้น เช่น เครื่องลดความชื้น พัดลมสำหรับการระบายอากาศเพื่อช่วยในการลดความชื้นสะสมภายในที่พักอาศัย ในรูปที่ 5 แสดงอุปกรณ์ลดความชื้นโดยใช้เทอร์โมอิเล็กตริก ซึ่งเป็นอุปกรณ์ลดความชื้นภายในที่พักอาศัย

รูปที่ 5  เครื่องลดควมชื้นแบบเทอร์โมอิเล็กตริก

ในการลดความชื้นภายในที่พักอาศัย  ควรทำการลดความชื้นสะสมก่อนการเปิดเครื่องปรับอากาศ  เนื่องจากจะทำให้การดึงความร้อนแฝงของเครื่องปรับอากาศมีค่าน้อยลง   ทำให้เครื่องปรับอากาศมีการใช้พลังงานในการดึงความร้อนแฝงออกมีค่าน้อยลงด้วย แสดงให้เห็นในแผนภูมิไซโครเมตริก ในหัวข้อต่อไป

แผนภูมิไซโครเมตริก

แผนภูมิไซโครเมตริก(Psychrometric chart) เป็นแผนภูมิที่แสดงถึงคุณสมบัติต่างๆ ของอากาศแห้งและไอน้ำ ที่เป็นส่วนผสมของอากาศ ประกอบด้วย อุณหภูมิกระเปาะแห้ง (Dry bulb) เป็นแกนนอนของแผนภูมิ อุณหภูมิกระเปาะเปียก(Wet bulb) อัตราส่วนความชื้นของอากาศชื้นและอากาศแห้งเป็นคุณสมบัติในแกนตั้งของแผนภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์  อุณหภูมิอิ่มตัว(Saturation temperature) ปริมาตรจำเพาะ และเอนทัลปีจำเพาะจากแผนภูมิไซโครเมตริก ในรูปที่ 6 แสดง ลักษณะการทำงานของกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นโดยแสดงบนแผนภูมิไซโครเมติก มีกระบวนการพื้นฐานที่แสดงบนแผนภูมิไซโครเมตริก 8 กระบวนการ คือ

รูปที่ 6  แผนภาพแสดงกระบวนการพื้นฐานที่เกิดบนแผนภาพไซโครเมตริก

2. กระบวนการ OB คือกระบวนการการทำความเย็นและลดความชื้น (Cooling and dehumidifying process)

4. กระบวนการ OD คือกระบวนการการทำความเย็นและเพิ่มความชื้น (Cooling and humidifying process)

8. กระบวนการ OH คือกระบวนการลดความชื้นทางเคมี (Chemical dehumidifying)

คำนวณหาค่าอัตราส่วนความชื้นของอากาศที่จุดอิ่มตัว (W)

จากการคำนวณค่าอัตราส่วนความชื้นของอากาศ  สามารถหาค่าเอนทัลปีของอากาศได้จาก สมการ (5) ค่าอุณหภูมิของอากาศ T ในสมการ (5) มีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส

ขั้นตอนการคำนวณ

1. กำหนดอุณหภูมิของอากาศ ตั้งแต่  20, 21, 22,………..,35°C

ตารางที่ 1 แสดงค่าเอนทัลปีจำเพาะของอากาศที่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ (h, kJ/kg-dry air)

จากตารางที่ 1 นำค่าเอนทัลปีจำเพาะและความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศมาทำการพล็อตกราฟ  โดยเลือกค่าเอนทัลปีและความชื้นสัมพัทธ์ที่ อุณหภูมิของอากาศ (T) = 20, 25, 30 และ 35°C จะเห็นได้ว่าเมื่อค่าความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศลดลงค่าเอนทัลปีจำเพาะจะลดลงตามด้วย   ทั้งนี้เนื่องจากอัตราส่วนความชื้นความชื้นของอากาศลดลง

รูปที่ 8 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างเอนทัลปีจำเพาะและความชื้นสัมพัทธ์ที่อุณหภูมิ 20, 25, 30 และ 35°C

ตัวอย่าง  อากาศภายในห้องมีอุณหภูมิ 29°C ความชื้นสัมพัทธ์ 70% ถูกลดความชื้นโดยอุณหภูมิคงที่จนถึงความชื้นสัมพัทธ์ 65, 60, 55 และ 50% จงหาค่าการลดความของเอนทัลปีจำเพาะที่เกิดจากการลดความชื้น

รูปที่ 9

ตารางที่ 2 เปอร์เซ็นต์การลดความร้อนแฝง

จะเห็นได้ว่าเมื่อลดความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศลง  จะทำให้เปอร์เซ็นต์การลดความร้อนแฝงมีค่าเพิ่มขึ้น แสดงให้เห็นว่า เมื่อทำการลดความชื้นของอากาศลงก่อนทำการเปิดเครื่องปรับอากาศ  จะสามารถช่วยลดการใช้พลังงานในการดึงความร้อนแฝงออกจากที่พักอาศัย

เอกสารอ้างอิง

-  Y. O. Devres, 1994, "Psychrometric Properties of Humid Air: Calculatiom Procedures," Applied Energy, pp. 1-18.