ระบายอากาศไฮบริด (Hybrid Ventilations System)

  ไฮบริด (Hybrid) ไม่ใช่สิ่งใหม่หรือเป็นคำที่เกิดขึ้นมาใหม่ แต่เป็นคำที่เราคุ้นเคยกันดี ถ้าเอ่ยถึงคำว่าไฮบริดนั่นย่อมแปลว่ามีความประหยัดพลังงานมากกว่าปกติ นั่นก็เป็นเพราะว่าระบบนี้เป็นระบบที่โตโยต้า มอเตอร์ ซึ่งถือเป็นผู้ผลิตรถยนต์รายแรกของโลกที่สามารถนำเทคโนโลยีไฮบริดมาใช้ในการผลิตรถยนต์เชิงพาณิชย์ (Mass Production) และเปิดตัวรถรุ่น โตโยต้า พรีอุส (Prius) ตั้งแต่ปี 1997 และประสบความสำเร็จเป็นอย่างสูงตลอดระยะเวลาที่ผ่านมา ทำให้คำว่า “ ไฮบริด (Hybrid) “ ซึ่งแปลว่าลูกผสมนั้น เป็นภาพจำได้อย่างดีสำหรับระบบประหยัดพลังงานที่มีประสิทธิภาพ

       ดังนั้นระบบไฮบริด (Hybrid) จึงแพร่หลายมากในระบบของเครื่องยนต์ที่มีการสันดาปภายในโดยใช้น้ำมันเชื้อเพลิงและมอเตอร์ไฟฟ้าประสานการทำงานกัน และระบบดังกล่าวถูกหยิบยกมาใช้กับระบบการทำงานของระบบรูปแบบอื่นด้วย อาทิ ระบบระบายอากาศแบบลูกผสม (Hybrid Ventilations Systems)

โดยหลักแล้วการออกแบบระบบระบายอากาศนั้นจะเป็นการออกแบบเชิงเดี่ยว หรือ Single Ventilation System เป็นส่วนใหญ่ สังเกตเห็นได้จากตามอาคารสถานที่ต่างๆ จะมีระบบระบายอากาศระบบเดียว โดยที่ระบบจะพึ่งพิงการทำประสิทธิภาพจากระบบหลักเกือบ 100% เพียงอย่างเดียว ทำให้ระบบหลักต้องรับภาระหนักในการทำการระบายอากาศหรือสร้างความเย็นให้กับพื้นที่ และในระยะนานไป เมื่อเกิดการใช้งานต่อเนื่อง ระบบระบายอากาศเหล่านั้นจะมีประสิทธิภาพที่ลดลงตามเวลา แต่ต้องทำงานหนักเหมือนเดิมเพื่อคงประสิทธิภาพไว้ หากไม่ได้รับการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ ก็จะส่งผลให้อายุการใช้งานสั้นลง และมีค่าใช้จ่ายทางด้านพลังงานสูงขึ้น เนื่องจากเครื่องจักรจะต้องทำงาน 100% อยู่เสมอตามทฤษฎี

          แต่หากนักออกแบบระบบระบายอากาศ (Ventilation Designer) ออกแบบระบบระบายอากาศภายในพื้นที่ให้ประสานการทำงานกัน ระหว่างระบบระบายอากาศ 2 ระบบขึ้นไป (Hybrid Ventilations) นอกจากจะทำให้เกิดประสิทธิภาพการระบายอากาศและความเย็นที่ดีขึ้นแล้ว ยังส่งผลให้ระบบไม่ต้องรับภาระหนัก และนำไปสู่การประหยัดพลังงาน และการอนุรักษ์พลังงานในที่สุด โดยพื้นฐานของระบบดังกล่าวเป็นการออกแบบที่ชาญฉลาดในทุกมิติ ตั้งแต่ การวางตำแหน่งของระบบ ความสอดคล้องในการทำงานร่วมกันของระบบ การจัดสรรการใช้พลังงาน ตลอดจนการดูแลรักษาที่ต่ำกว่าการใช้ระบบระบายอากาศเพียงระบบเดียว ตัวอย่างเช่น

โจทย์ : ในอาคารโรงงานที่มีความร้อนสูง เป็นอาคารรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าและเป็นลักษณะอาคารปิด หลังคาสูง โดยแหล่งความร้อนกำเนิดจาก 3 แหล่ง คือ ความร้อนจากภายนอก (แสงแดด) และความร้อนจากภายใน โดยมีเครื่องจักรที่ให้ความร้อนและมนุษย์ที่แผ่ความร้อนออกมา ทำให้อาคารดังกล่าวมีความร้อนสะสมเกิดขึ้นตลอดเวลา แต่ไม่มีการออกแบบระบบระบายอากาศที่ถูกต้องมาตั้งแต่แรก ส่งผลทำให้พนักงานไม่สามารถทำงานได้นาน เพราะไม่สามารถทนต่อความร้อนได้ ทำให้ผลผลิตต่ำ แต่จะลงทุนเป็นระบบออโตเมติกส์ (Automation) งบการลงทุนก็สูงเกินไปในระยะเริ่มต้นนี้ คำถามคือ การออกแบบระบบระบายอากาศที่มีประสิทธิภาพต้องเป็นอย่างไร ?

          การออกแบบระบบระบายอากาศนั้นจะมี 2 หัวข้อหลักที่ต้องทำการพิจารณาออกแบบ คือ

1. การออกแบบระบบระบายอากาศในพื้นที่รวม
2. การออกแบบระบบระบายอากาศเฉพาะพื้นที่ (เฉพาะจุด)

จากโจทย์ทางขั้นต้น จะเห็นได้ว่า อาคารทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า หลังคาสูง เป็นอาคารปิด มีเครื่องจักรและคนที่ให้ความร้อนนั้น ผู้ประกอบการต้องทำการระบายความร้อนออกจากพื้นที่ให้ได้เร็วที่สุดก่อน โดยใช้หลักการออกแบบการระบายในภาพรวมเสียก่อน โดยการเพิ่มอัตราการไหลเวียนของอากาศให้ดึงความร้อนออกจากพื้นที่ให้มากที่สุดและเร็วที่สุด เพื่อให้ได้ค่า Air Change ที่มากนั่นเอง อากาศก็จะถ่ายเท จากนั้นจุดประสงค์ในการทำโครงการนี้เพื่อต้องการให้คนสามารถทำงานได้นาน เพื่อสามารถเพิ่มผลผลิตได้ต้องอาศัยการออกแบบระบบระบายอากาศเฉพาะพื้นที่ด้วย เพื่อให้คนงานสามารถทำงานได้นานและเพิ่มผลผลิต และหลักการดังกล่าวเราสามารถใช้เพียงพัดลมประเภทเดียวก็สามารถทำได้ (Single Ventilation) แต่การออกแบบดังกล่าวจะส่งผลออกมาในแบบหลักการที่ได้อธิบายไปแล้วข้างเบื้องต้น คือพัดลมจะทำงานหนักและรับภาระหนัก อีกทั้งยังต้องใช้การติดตั้งพัดลมขนาดต่าง ๆ ในปริมาณที่มาก ทำให้เสียค่าพลังงานมาก และส่งผลการค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและซ่อมบำรุงที่สูงอีกด้วย

ในทางกลับกันหากเราประยุกต์มาใช้ระบบไฮบริด (Hybrid Ventilations System) โดยในพื้นที่เดียวกัน ติดตั้ง 4 ระบบอยู่ร่วมกัน โดยระบบแรกใช้ระบบพัดลมยักษ์ (Big Ceiling Fan) ในการเพิ่มการหมุนเวียนในอากาศ และทำให้ความร้อนใต้หลังคาเย็นลง ลมสามารถกระจายไปได้ในแนวดิ่ง ทั่วถึงทุกพื้นที่ ระบบที่สองใช้ระบบพัดลมไอเย็น (Evaporative Systems) ในการสร้างลมเย็นและเพิ่มความชื้นสัมพัทธ์ (%RH) ให้กับพื้นที่ ทำให้อุณภูมิในพื้นที่สามารถลดลงได้ 5-10 องศาเซลเซียส และระบบที่สามระบบพัดลมฟาร์ม (Farm Fan) ซึ่งมีประสิทธิภาพในการดึงอากาศออกในปริมาณมาก เพื่อดึงอากาศร้อนและความชื้นส่วนเกินออกมาจากการส่งต่อของพัดลมยักษ์และระบบพัดลมไอเย็น โดยปกติแล้วพัดลมฟาร์มจะมีระยะประสิทธิภาพในการดูดอากาศรอบตัวเองไม่เกิน 1 เมตร* ส่วนระบบสุดท้ายจะเป็นระบบดูดอากาศ (Exhaust Fan) โดยเดินระบบผ่านท่อลม (Duct Collector) โดยใช้ระบบนี้ดึงความร้อนออกจากระบบเครื่องจักรแหล่งกำเนิดความร้อนโดยตรง เพื่อไม่ให้พัดลม 3 ระบบข้างต้นทำงานหนักจนเกินกำลัง เพียงเท่านี้ระบบ Hybrid Ventilations Systems ก็จะสามารถทำงานได้อย่างมีสิทธิภาพในทุกมิติ ทั้งด้านประสิทธิภาพในการทำความเย็น , การประหยัดค่าใช้จ่ายในด้านพลังงาน , เพิ่มคุณภาพงานของพนักงาน และการซ่อมบำรุงเครื่องจักรลมที่ต่ำในระยะยาว