การเลือกสภาวะอากาศภายนอกเพื่อใช้ในการออกแบบ (Outdoor air design condition)

ในการหาขนาดของเครื่องปรับอากาศ (AHU, FCU, OAU/DOAS, dehumidifer, etc., ) เราต้องทราบปริมาณอากาศภายนอก (Outdoor air หรือ Fresh air) ซึ่งได้กล่าวถึงในบทความที่แล้วเรื่อง การหาปริมาณ Outdoor air โดยใช้ CO2 level เป็นเกณฑ์ (ยังมีวิธีอื่น ๆ อีก ซึ่งจะนำเสนอต่อไป) ในที่นี้จะพูดถึงการเลือกสภาวะอากาศภายนอก

โดยเมื่อเราทราบปริมาณและสภาวะอากาศภายนอกแล้ว ก็จะสามารถนำไปประกอบการคำนวณ Cooling load และกำหนดค่าต่าง ๆ ลงใน Psychrometric chart เพื่อกำหนดขนาดเครื่องปรับอากาศ

การพิจารณาเลือกค่าสภาวะอากาศนอกเพื่อใช้ในการออกแบบระบบปรับอากาศนั้นจะใช้ตารางจาก ASHRAE Handbook, Fundamental หรือ https://ashrae-meteo.info/v3.0/. เป็นเกณฑ์อ้างอิง

มีข้อแนะนำในการใช้ดังนี้

1. Cooling DB/MCWB เป็นค่าที่ใช้ในการคำนวณเพื่อกำหนดขนาดของอุปกรณ์ที่ทำงานโดยอาศัยการถ่ายเทความร้อนสัมผัสเป็นหลักเช่นเครื่องทำน้ำเย็นชนิดระบายความร้อนด้วยอากาศเป็นต้น หรือใช้คำนวณภาระการทำความเย็น (Cooling load (for AHU/FCU))
2. Evaporation WB/MCDB เป็นค่าใช้ระบุเพื่อกำหนดขนาดของอุปกรณ์ที่อาศัยหลักการระเหยของน้ำเช่น Cooling tower, Evaporative cooling pad เป็นต้น
3. Dehumidification DP/MCDB and HR เป็นค่าที่ใช้ในการคำนวณเพื่อกำหนดขนาดของอุปกรณ์ลดความชื้น เช่น Dehumidifier หรือ Dedicated Outdoor Air Unit (DOAS/ OAU) เป็นต้น
4. Enthalpy/ MCDB เป็นค่าที่ใช้ในการคำนวณการใช้พลังงานสูงสุดของระบบ
5. Heating DB เป็นค่าที่ใช้ในการออกแบบระบบ Heating
6. Humidification DP/MCDB and HR เป็นค่าที่ใช้ในการออกแบบหรือกำหนดอุปกรณ์ทำความชื้น

โดยในแต่ละสภาวะออกแบบทั้ง 6 ข้างต้นจะมีค่าให้เลือกตาม Annual percentile เช่น 0.4%, 1.0%, 99.6% เป็นต้น

Annual percentiles คือค่าทางสถิติที่ใช้กำหนดสภาวะออกแบบของระบบ HVAC โดยแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของจำนวนชั่วโมงในรอบปีที่สภาพอากาศจริงจะรุนแรงเกินกว่าค่ามาตรฐานในตาราง (ใช้เพื่อป้องกันไม่ให้เลือกขนาดเครื่องจักรใหญ่เกินไปจนสิ้นเปลือง) เช่น

Cooling (0.4%, 1.0%, 2.0%): ค่าอุณหภูมิที่สภาพอากาศภายนอกจะมีโอกาสสูง (ร้อน) กว่าค่าออกแบบอยู่ 35, 88 และ 175 ชั่วโมงต่อปี ตามลำดับ

Heating (99.0%, 99.6%): ค่าอุณหภูมิที่สภาพอากาศภายนอกจะมีโอกาสต่ำ (หนาว) กว่าค่าออกแบบอยู่ 88 และ 35 ชั่วโมงต่อปี ตามลำดับ

ข้อแนะนำ

1. พื้นที่ทั่วไปที่ไม่ต้องการควบคุมแม่นยำมากนักใช้ค่าที่ 2%
2. พื้นที่ Commercial building ทั่วๆไป ใช้ค่าที่ 1%
3. พื้นที่ที่ต้องการควบคุมอุณหภูมิและความชื้นที่แม่นยำเช่น โรงพยาบาล ห้องทดลอง ใช้ค่าที่ 0.4%
4. Data center มักใช้ค่า Extreme annual condition ในรอบ n ปี เช่น ในรอบ n=20 ปีเป็นต้น ทั้งนี้แล้วแต่ข้อกำหนดของเจ้าของโครงการหรือมาตรฐานที่อ้างอิง

Related notes:

Psychrometric process – the mixing of two airstreams

Air conditioning process in summer