ทำไมต้องมีแผนภูมิไซโครเมทริก หรือ แผนภูมิอากาศ ??
โดยปกติสภาวะของอากาศในบรรยากาศที่ความดันค่าหนึ่งนั้น เราสามารถคำนวณค่าต่าง ๆ ได้เมื่อรู้ค่าคุณสมบัติที่ไม่ขึ้นกับมวล (Extensive properties) อย่างน้อย 2 ค่า แต่ในการออกแบบระบบปรับอากาศ (Air conditioning system) นั้นต้องมีการคำนวณคุณสมบัติของสภาวะของอากาศที่มากมายหลายค่าซึ่งทำให้เกิดความยุ่งยากอย่างมากในการคำนวณ จึงได้มีผู้คิดค้นวิธีการคำนวณค่าทั้งหมด และนำค่าที่คำนวณได้มาทำเป็นรูปของแผนภูมิที่ง่ายต่อการอ่าน แผนภูมินี้เรียกว่า แผนภูมิอากาศ หรือ แผนภูมิไซโครเมทริก (Psychometric charts) ซึ่งเป็นค่าคุณสมบัติของอากาศที่ความดัน 1 atm
รูป Psychometric charts ที่ความดัน 1 atm หน่วย SI
Source: ASHRAE
รูป Psychometric charts ที่ความดัน 1 atm หน่วย อังกฤษ
Source: ASHRAE
ตัวแปรที่ปรากฏในแผนภูมิไซโครเมทริก
ตัวแปรพื้นฐาน หรือตัวแปรหลัก ๆ ที่ใช้สำหรับอ่านค่า แผนภูมิไซโครเมทริก และนำค่าจากแผนภูมิดังกล่าวไปใช้ประโยชน์นั้นมีอยู่ด้วยกัน 6 ค่าหลัก ๆ ได้แก่ อุณหภูมิกระเปาะแห้ง (Dry-bulb temperature, Tdb), อุณหภูมิกระเปาะเปียก (Wet-bulb temperature, Twb), ค่าความชื้นจำเพาะ (Specific humidity, ω), ปริมาตรจำเพาะคงที่ (Specific volume, v,ในหน่วยของ m3/kg dry air), ค่าเอนทัลปี (Enthalpy, h) และค่าความชื้นสัมพันธ์ (Ø)
รูป ตำแหน่งของตัวแปรพื้นฐานบนแผนภูมิ
| ตัวแปร | ตำแหน่งในแผนภูมิอากาศ |
| อุณหภูมิกระเปาะแห้ง (Dry-bulb temperature) | แสดงไว้ในแกนนอน |
| อุณหภูมิกระเปาะเปียก (Wet-bulb temperature) | มีลักษณะเฉียงลงมาทางขวามือ |
| ค่าความชื้นจำเพาะ (Specific humidity) | แสดงไว้ในแกนตั้ง |
| ปริมาตรจำเพาะคงที่ (ในหน่วยของ m3/kg dry air) | มีลักษณะเฉียงลงมาทางขวามือแต่เส้นมีความชันกว่าค่า อุณหภูมิกระเปาะเปียก |
| ค่าเอนทัลปี (Enthalpy) | เส้นจะเกือบที่จะขนานกับเส้นของอุณหภูมิกระเปาะเปียกคงที่ |
| ความชื้นสัมพัทธ์ (relative humidity, Ø) | มีลักษณะเป็นเส้นโค้งทางซ้ายมือ โดย ค่าความชื้นสัมพัทธ์สูงสุด (100 %) จะอยู่ตรงขอบโค้ง ยิ่งความชื้นสัมพัทธ์ต่ำลง เส้นโค้งจะเลื่อนลงมาเรื่อย ๆ ตามลำดับ |
สำหรับอากาศอิ่มตัว (Saturated air) อุณหภูมิกระเปาะแห้ง กระเปาะเปียก และจุดน้ำค้าง จะเท่ากัน ดังนั้นอุณหภูมิจุดน้ำค้างของอากาศในบรรยากาศที่จุดใด ๆ บนแผนภูมิสามารถหาได้โดยลากเส้นแนวนอน (เส้นของค่าความชื้นจำเพาะคงที่ หรือความดันไอคงที่) จากจุดนั้น ๆ ไปยังเส้นอิ่มตัว ค่าอุณหภูมิที่จุดตัด คือค่าอุณหภูมิจุดน้ำค้าง
รูป อากาศอิ่มตัวที่อุณหภูมิ 15 °C อุณหภูมิกระเปาะแห้ง กระเปาะเปียก และจุดน้ำค้างจะเท่ากัน
การประยุกต์ใช้แผนภูมิไซโครเมทริก
แผนภูมิไซโครเมทริก นั้นทำให้ผู้ใช้งานสามารถมองเห็นภาพของกระบวนการปรับอากาศของกระบวนการต่าง ๆ ได้ ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้ได้ในกระบวนการต่าง ๆ เช่น การปรับอากาศภายในอาคารสำนักงานให้เหมาะสม,การอบแห้งต่าง ๆ เป็นต้น ตัวอย่างภาพรวมของกระบวนการปรับอากาศที่สามารถพบได้โดยการใช้แผนภูมิไซโครเมทริก เช่น
- กระบวนการทำความร้อน (Heating) หรือกระบวนการทำความเย็น (Cooling) จะปรากฏเป็นเส้นแนวนอนบนแผนภูมิ ถ้าไม่มีกระบวนการเพิ่มความชื้น (Humidification) หรือกระบวนการลดความชื้น (Dehumidification) เข้ามาเกี่ยวข้อง (นั่นคือ ค่าความชื้นจำเพาะคงที่)
- ถ้ามีกระบวนการเพิ่มหรือลดความชื้นเข้ามาเกี่ยวข้อง การเบี่ยงเบนเกิดขึ้นบนเส้นแนวนอนและเส้นแนวตั้งซึ่งเกิดจากการเพิ่มความชื้น หรือเอาความชื้นออกจากอากาศในระหว่างกระบวนการ
รูป กระบวนการปรับอากาศ
อ้างอิง
Yunus A. Cengel, M. A. (2005). In Thermodynamics: An Engineering Approach. McGraw-Hill Science/Engineering/Math.
สำนักพัฒนาทรัพยากรบุคคลด้านพลังงาน. (2004). ความร้อนเบื้องต้น. Retrieved from DEDE: http://www2.dede.go.th/bhrd/old/file_handbook.html
