หากเราสังเกตชีวิตคนเมืองในปัจจุบันจะพบว่า เกือบทุกบ้านและสำนักงานทุกแห่งได้ติดตั้งและใช้เครื่องปรับอากาศจนเป็นเรื่องปกติ เพราะเครื่องปรับอากาศทำให้คนที่อยู่ในห้องปรับอากาศรู้สึกสบายและมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงขึ้น ทุกครั้งที่เครื่องปรับอากาศไม่เย็นหรือไม่ทำงาน จะกลายเป็นเรื่องใหญ่โตที่ทุกคนมีใจตรงกัน คือ อยากให้ซ่อมเสร็จเร็ว ๆ ชีวิตคนเมืองดูจะขาดเครื่องปรับอากาศไม่ได้ เพราะกลางวันทำงานก็อยู่ในห้องปรับอากาศกลับมาบ้านตอนนอนก็ยังนอนในห้องปรับอากาศเพื่อให้การใช้ชีวิตกับปัจจัยที่ 5 เป็นไปอย่างราบรื่นบทความนี้จะให้ความรู้โดยเริ่มจากทำไมต้องใช้เครื่องปรับอากาศ เครื่องปรับอากาศคืออะไรมีหลักการทำงานอย่างไร เมื่อจะซื้อต้องทำอย่างไรจึงจะไม่มีปัญหาตามมาและจ่ายเงินไปอย่างคุ้มค่าซื้อแล้วจะอยู่กับเครื่องปรับอากาศอย่างไรจึงจะมีความสุข และจะดูแลแก้ไขเครื่องปรับอากาศอย่างไรจึงจะอยู่รับใช้เป็นเวลานาน
ทำไมเราต้องการเครื่องปรับอากาศ
เครื่องปรับอากาศเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้นเพื่อสร้างความสุขสบายให้แก่ผู้ใช้ เป็นความพยายามที่จะเอาชนะธรรมชาติ ความต้องการเครื่องปรับอากาศจึงเกี่ยวข้องกับความเข้าใจสภาพภูมิอากาศ บางภูมิภาคเช่น ประเทศไทย ซึ่งมีอากาศร้อนชื้น ก็ต้องการความเย็นแต่เพียงอย่างเดียวบางภูมิภาคอากาศหนาวจึงต้องการความร้อนแทนที่จะเป็นความเย็น
ธรรมชาติของภูมิอากาศประเทศไทย
ธรรมชาติของภูมิอากาศเป็นเรื่องที่มนุษย์ควบคุมไม่ได้และมักจะไม่สอดคล้องกับความต้องการเสมอ คนในเขตเมืองหนาวก็จะรู้สึกอากาศเย็นเกินไป คนในเขตเมืองร้อนก็จะรู้สึกอากาศร้อนเกินไป สำหรับประเทศไทยตั้งอยู่ในเขตร้อนชื้น ทำให้เรารู้สึกว่าอากาศร้อนและชื้นเกินไป ต้องการให้เย็นและแห้งกว่านี้ การวัดสภาพภูมิอากาศอย่างง่าย ๆ คือ การวัดอุณหภูมิอากาศกระเปาะแห้ง (Dry Bulb Temperature, DB) และระดับความชื้นสัมพัทธ์ (Relative Humidity, RH) ปัจจัยทั้งสองสามารถใช้ประเมินความพึงพอใจในเบื้องต้นของมนุษย์ กรมอุตุนิยมวิทยา (https://www.tmd.go.th/index.php) สังกัดกระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม เป็นหน่วยงานที่ทำหน้าที่ตรวจวัดและรวบรวมสถิติภูมิอากาศของประเทศไทย นับเป็นแหล่งข้อมูลอ้างอิงที่เชื่อถือได้
ตารางที่ 1.1 แสดงสถิติอุณหภูมิ (°C) ของประเทศไทยในฤดูต่างๆ
ภูมิอากาศจากข้อมูลกรมอุตุนิยมวิทยาตามตารางที่ 1.1 แสดงด้วยสถิติอุณหภูมิ (°C) ของประเทศไทยในฤดูต่าง ๆ จะเห็นว่า ค่าอุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีทั่วประเทศในฤดูหนาวอยู่ในช่วง 23.4 °C–27.0 °C ฤดูร้อนอยู่ในช่วง 28.1 °C–29.7 °C ฤดูฝนอยู่ในช่วง 27.3 °C – 28.3 °C อุณหภูมิสูงสุดเฉลี่ยทั้งปีทั่วประเทศในฤดูหนาวอยู่ในช่วง 30.4 °C–32.3 °C
ตารางที่ 1.2 แสดงสถิติอุณหภูมิสูงที่สุด (°C) ของประเทศไทยในช่วงฤดูร้อน
ตารางที่ 1.3 แสดงสถิติอุณหภูมิตํ่าที่สุด (°C) ของประเทศไทยในช่วงฤดูหนาว
ฤดูร้อนอยู่ในช่วง 33.0 °C –36.2 °C ฤดูฝนอยู่ในช่วง 31.6 °C–33.4 °C อุณหภูมิต่ำสุดเฉลี่ยทั้งปี ทั่วประเทศในฤดูหนาวอยู่ในช่วง 17.5 °C–23.2 °C ฤดูร้อนอยู่ในช่วง 21.8 °C – 25.2 °C ฤดูฝนอยู่ในช่วง 23.8 °C–25.2 °C เมื่อพิจารณาจากตารางที่ 1.2ซึ่งแสดงสถิติอุณหภูมิสูงที่สุด ( °C) ของประเทศไทยในช่วงฤดูร้อน จะเห็นว่า ค่าอยู่ในช่วง 40.5 °C–44.6 °C ค่าสูงสุดของประเทศวัดได้ที่จังหวัดแม่ฮ่องสอน เมื่อวันที่ 28 เมษายน พ.ศ.2559 ส่วนตารางที่ 1.3 แสดงสถิติอุณหภูมิตํ่าที่สุด (°C) ของประเทศไทยในช่วงฤดูหนาว ค่าอยู่ในช่วง -1.4 °C–13.7 °C ค่าต่ำสุดของประเทศวัดได้ที่จังหวัสกลนคร เมื่อวันที่ 2 มกราคม พ.ศ. 2517 ตารางที่ 1.4 แสดงสถิติความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ย (%) ของประเทศไทยในช่วงฤดูกาลต่าง ๆ ในฤดูหนาวความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ยมีค่า 69–81% ฤดูร้อนความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ย มีค่า 63–78% ฤดูฝนความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ย มีค่า 78–84% ตลอดปีความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ย มีค่า 73–80% (ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศเป็น อัตราส่วนของจำนวนไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศ ต่อจำนวนไอน้ำที่อาจมีได้จนอิ่มตัวเต็มที่ในอากาศเดียวกันนั้น ความชื้นสัมพัทธ์จึงกำหนดเป็นเรือนร้อย โดยให้จำนวนความชื้นที่อิ่มตัวเต็มที่เป็น 100 ส่วน) จากสถิติภูมิอากาศประเทศไทยจะเห็นว่า มีอุณหภูมิสูงเกือบตลอดทั้งปี และระดับความชื้นสัมพัทธ์สูงตลอดทั้งปี ประเทศไทยจึงถูกจัดให้มีที่ตั้งอยู่ในเขตร้อนชื้น
ตารางที่ 1.4 แสดงสถิติความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ย (%) ของประเทศไทยในช่วงฤดูกาลต่างๆ
ภาวะสุขสบายเชิงความร้อนที่เราต้องการ
ความรู้สึกสุขสบายที่เราต้องการในแต่ละคนหรือในคนเดียวกัน ก็แตกต่างกันเมื่ออยู่ในเงื่อนไขที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ผู้หญิง
มีแนวโน้มที่พึงพอใจระดับอุณหภูมิสูงกว่าผู้ชาย ขณะที่กำลังออกกำลังกายในห้องเราจะรู้สึกอยากให้ห้องเย็นมากและมีการถ่ายเทของลมมากขึ้น ภาวะสุขสบายเชิงความร้อน (Thermal Comfort) ที่เราต้องการ คือภาวะที่มนุษย์รู้สึกสบาย พอใจกับสภาพแวดล้อมนั้น หลักวิทยาศาสตร์อธิบายความสุขสบายดังกล่าวด้วยระดับของอุณหภูมิและระดับของความชื้นในอากาศขณะนั้นอย่างไรก็ดี นิยามของภาวะสุขสบายมีความแตกต่าง จึงมีความพยายามจะศึกษาภาวะสุขสบายเชิงความร้อนที่เราต้องการเพื่อจะนำผลการศึกษามาเป็นประโยชน์ในการสร้างภาวะสุขสบายดังกล่าว ASHRAE (American Society of Heating and Air-Conditioning Engineers) เป็นองค์กรที่ศึกษาและเผยแพร่มาตรฐานต่อสาธารณะและได้รับการยอมรับในระดับโลก รูปที่1.1 แสดง ANSI/ASHRAE Standard 55-2017 Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy มาตรฐานนี้เป็นที่รู้จักและใช้เป็นแนวทางในการศึกษาภาวะสุขสบายของคนในแต่ละประเทศ ในประเทศไทยมีงานวิจัยในเรื่องนี้หลายงานซึ่งให้ผลออกมาแตกต่างกันบ้างตามแต่วัตถุประสงค์ของการศึกษาในครั้งนั้น
เนื่องจากความสุขสบายเชิงความร้อนเป็นปัจจัยจากการที่ร่างกายสามารถรักษาระดับอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ ร่างกายมีการทำงาน (Metabolism) ของเซลล์ต่าง ๆ ทำให้เกิดพลังงานความร้อน ส่งผลให้ร่างกายต้องกำจัดความร้อนส่วนเกินออกไปกระบวนการทำงานของร่างกายจะปลดปล่อยพลังงานส่วนเกินมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับกิจกรรมของร่างกายขณะนั้น เช่น กำลังนั่งทำงานที่โต๊ะย่อมปลดปล่อยพลังงานออกมาน้อยกว่ากำลังออกกำลังกายโดยวิ่งอยู่บนเครื่องลู่วิ่ง ร่างกายจะพยายามรักษาให้อุณหภูมิร่างกาย (Core Temperature) คงที่ 37 °C ดังนั้น เมื่อมีการผลิตความร้อนก็จะมีระบบการปลดปล่อยความร้อนออกทางผิวหนังเป็นหลัก หากระบบทั้งสองเสียสมดุลจะนำไปสู่ระดับอุณหภูมิร่างกายที่ไม่ปกติ ทำให้ร่างกายรู้สึกไม่สุขสบาย หากการเสียสมดุลสูงย่อมนำไปสู่ความรู้สึกไม่สุขสบายมากขึ้น
การปลดปล่อยความร้อนของร่างกายส่วนใหญ่อาศัยกลไกการทำงานผ่านผิวหนังอาจกล่าวได้ว่า ผิวหนังคืออวัยวะสำคัญในการควบคุมระดับอุณหภูมิของร่างกาย รูปที่ 1.2แสดงกลไกการถ่ายเทความร้อนบริเวณผิวหนัง (ASHRAE Handbook 2017 Fundamental, Chapter 9) ความร้อนที่ร่างกายปลดปล่อยที่ผิวหนังมีทั้งความร้อนสัมผัส (Sensible Heat)และความร้อนแฝง (Latent Heat) ซึ่งก็คือความชื้นที่อยู่ในรูปของเหงื่อ วิธีถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นทั้งการนำ การพา และการแผ่รังสีความร้อนส่วนประสิทธิภาพในการปลดปล่อยขึ้นอยู่กับระดับอุณหภูมิของร่างกาย สภาพของผิวหนัง เสื้อผ้าที่สวมใส่ ความเร็วลมผ่านผิวหนังและเสื้อผ้า ระดับอุณหภูมิและระดับความชื้นของอากาศรอบ ๆ ตัว
ASHRAE ได้ศึกษาพฤติกรรมของคนอเมริกันเพื่อให้ทราบความต้องการภาวะสุขสบายเชิงความร้อนสำหรับใช้อ้างอิงในการออกแบบระบบระบายอากาศและระบบปรับอากาศ รูปที่ 1.3แสดงภาวะสุขสบายเชิงความร้อนในฤดูหนาวและ ฤดูร้อน (ASHRAE Handbook 2017 Fundamental, Chapter 9) เนื่องจากการสวมใส่เสื้อผ้าในฤดูหนาวและฤดูร้อนแตกต่างกัน ส่งผลทำให้ความรู้สึกต่อภาวะสุขสบายแตกต่างกันไปด้วย ตัวแปรคือ ระดับอุณหภูมิ (Operative Temperature) และระดับความชื้นสัมพัทธ์ (Relative Humidity, RH) ทำให้รูปที่ 1.3 แสดงภาวะสุขสบายในฤดูร้อนและฤดูหนาวแตกต่างกัน ในฤดูหนาวระดับอุณหภูมิที่สุขสบายอยู่ในช่วง 19.5 °C-26.5 °C ระดับความชื้นสัมพัทธ์อยู่ในช่วง <85% ส่วนในฤดูร้อนระดับอุณหภูมิที่สุขสบายอยู่ในช่วง 23.5 °C-28.5 °C ระดับความชื้นสัมพัทธ์อยู่ในช่วง <68% สำหรับคนไทยมีพฤติกรรมแตกต่างจากคนอเมริกัน ดังนั้น เพื่อให้การใช้ข้อมูลสอดคล้องกับคนไทย มีงานวิจัยเพื่อศึกษาว่าภาวะสุขสบายของคนไทยเป็นอย่างไรและพบว่าคนไทยมีแนวโน้มยอมรับได้ เมื่อระดับอุณหภูมิสูงกว่าคนอเมริกัน โดยเฉพาะถ้าอยู่นอกห้องปรับอากาศ หากพิจารณากรณีห้องปรับอากาศพอจะสรุปจากงานวิจัยที่ศึกษาจากพฤติกรรมคนไทย พบว่าภาวะสุขสบายคือ ระดับอุณหภูมิ 24 °C-28.5 °C ระดับความชื้นสัมพัทธ์ 50-70% การวิจัยพบว่า ที่อุณหภูมิสูง ระดับความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ จะทำให้ยังคงระดับความสุขสบายอยู่ได้ในทางตรงกันข้าม หากระดับความชื้นสัมพัทธ์สูง ระดับอุณหภูมิตํ่า จึงจะสามารถช่วยชดเชยความสุขสบายได้เช่นกัน กล่าวโดยสรุป ภาวะที่เหมาะสมสำหรับคนไทยคืออุณหภูมิ 24 °C-26 °C และระดับความชื้นสัมพัทธ์ 50–55%
ช่องว่างที่เกิดขึ้นและการเติมเต็มช่องว่าง
จากธรรมชาติของภูมิอากาศและภาวะสุขสบายเชิงความร้อนที่เราต้องการจะเห็นว่ามีความแตกต่างกัน ประเทศไทยมีสภาพร้อนชื้นตลอดทั้งปี ในขณะที่ภาวะสุขสบายที่ต้องการเป็นความรู้สึกเย็นและอากาศแห้งพอควร การที่จะรู้สึกสบายเกิดจากการที่ร่างกายสามารถสร้างสมดุลระหว่างการปลดปล่อยความร้อนกับการสร้างความร้อนของร่างกาย ในประเทศร้อนแบบประเทศไทยความเย็นคือสิ่งที่เราต้องการเพื่อสร้างสมดุลดังกล่าว ด้วยความฉลาดของมนุษย์ทำให้มีการประดิษฐ์เครื่องปรับอากาศขึ้นมาเพื่อทำให้อากาศมีคุณสมบัติสอดคล้องกับความต้องการของมนุษย์ เครื่องปรับอากาศเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สามารถช่วยลดหรือเพิ่มอุณหภูมิอากาศ ลดความชื้นหรือเพิ่มความชื้น จากความสามารถของเครื่องปรับอากาศดังกล่าว ทำให้เราสามารถเอาชนะธรรมชาติโดยการทำให้อากาศในห้องมีภาวะสุขสบายตามต้องการ
เมื่อพิจารณาอุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีจากตารางที่ 1.1 จะเห็นว่าในฤดูหนาวช่องว่างระหว่างอุณหภูมิที่ต้องการกับอุณหภูมิเฉลี่ยของภูมิอากาศไม่มากนัก แต่ในฤดูร้อนช่องว่างดังกล่าวจะกว้างขึ้น ช่องว่างเหล่านี้เป็นภาระของเครื่องปรับอากาศที่จะเติมเต็มให้เกิดภาวะสุขสบาย จะเห็นได้ว่ามนุษย์ประสบความสำเร็จในการเอาชนะธรรมชาติด้วยสิ่งประดิษฐ์ที่คิดค้นขึ้นจากความรู้ทางวิทยาศาสตร์ พัฒนาการของเครื่องปรับอากาศเพื่อสนองความต้องการ นอกจากการลดอุณหภูมิอากาศ ลดระดับความชื้นแล้ว เครื่องปรับอากาศยังต้องทำงานด้วยระดับเสียงที่ต่ำ มีการฟอกอากาศให้สะอาด ใช้พลังงานในการขับเคลื่อนตํ่า คุณสมบัติเหล่านี้พบได้ในเครื่องปรับอากาศสำหรับบ้านโดยทั่วไปในปัจจุบัน
ที่มา: อินทาเนีย ฉบับที่ 4 ปี พ.ศ. 2563 คอลัมน์ เก็บมาฝาก โดย ชาติชาย พิสุทธิบริบูรณ์ วศ.17