ค่า "ความจุความร้อนจำเพาะ" หมายถึงพลังความร้อนต่อน้ำหนักของวัสดุที่ต้องใช้ในการทำให้วัสดุแต่ละชนิด มีอุณหภูมิสูงขึ้น อาจมีหน่วยเป็นแคลอรีต่อกรัมต่อองศาเซลเซียส หรือจูลส์ต่อกรับต่อองศาเคลวิล ส่วน"ความจุความร้อน" จะต้องคูณด้วยขนาดของน้ำหนักของวัสดุนั้นๆ ถ้าวัสดุค่าความจุความร้อนจำเพาะสูงหมายความว่าต้องใช้พลังงานมากในการทำให้ อุณหภูมิเปลี่ยนไป (ไม่ว่าเพิ่มขึ้น หรือลดลง)
ส่วนคำว่า "ค่าฉนวนความร้อน" หรือ "ค่าการนำความร้อน" หมายถึงความสามารถของวัสดุในการให้พลังงานความร้อนไหลผ่านตัวมันเอง หมายความว่าค่าการนำความร้อนยิ่งน้อยยิ่งมีคุณสมบัติในการเป็นฉนวนความร้อน ที่ดี ถ้าลองมาพิจารณาวัสดุต่างๆ จะมีค่าดังนี้
| วัสดุ | ความจุความร้อนจำเพาะ (J/g.K) | การนำความร้อน (W/mK) |
| เหล็ก | 0.450 | 52 |
| ดิน | 0.800 | 0.3-0.9 |
| ทราย | 0.835 | 2.0 |
| อิฐมอญ | 0.840 | 0.6-0.7 |
| กระจก | 0.840 | 0.8 |
| คอนกรีต | 0.880 | 2.0 |
| หิน | 0.920 | 0.04 |
| ยางมะตอย | 0.920 | 0.7 |
| ยิมซั่ม | 1.090 | 0.23-0.45 |
| อากาศ | 1.012 | 0.023 |
| ไม้ | 1.2 - 2.3 | 0.14-0.17 |
| น้ำ | 4.1813 | 0.58 |
เมื่อพิจารณาค่าของวัสดุต่างๆ มีข้อสังเกตุหลายเรื่อง เช่น
- อากาศมีค่าความจุความร้อนสูงกว่าวัสดุก่อสร้างทั่วไปเล็กน้อย แต่มีค่าการนำความร้อนต่ำมาก หมายความว่าอากาศเป็นฉนวนความร้อนที่ดีมาก จึงมีการใช้เทคนิคการทำผนัง 2 ชั้นโดยมีอากาศอยู่ตรงกลางเพื่อให้ผนังมีความเป็นฉนวนความร้อนมาก แต่ก็จะเพิ่มต้นทุนค่าก่อสร้างให้มากไปด้วย
- น้ำมีค่าความจุความร้อนที่สูงมากกว่าวัสดุอื่นมาก
- เหล็กมีค่าความจุความร้อนที่น้อย แต่มีค่าการนำความร้อนที่สูง หมายความว่าเมื่ออุณหภูมิด้านนอกสูง เหล็กจะส่งผ่านความร้อนเข้ามาด้านในบ้านได้ดี แต่ถ้าอุณหภูมิข้างนอกเปลี่ยนแปลง (เช่น อากาศเย๊นลงหลังพระอาทิตย์ตก) เหล็กก็จะปรับอุณหภูมิตามได้อย่างรวดเร็ว พูดง่ายๆ ถ้าสร้างบ้านด้วยเหล็ก อุณหภูมิภายในจะพอๆ กับภายนอก จึงไม่น่าแปลกในที่หลังคาสังกะสี หรือ หลังคาเมทัลชีทจะทำให้อุณหภูมิใต้หลังคา ร้อนมากกว่าหลังคากระเบื้อง
- คอนกรีต และอิฐ มีค่าความจุความร้อนพอๆ กัน แต่คอนกรีตมีค่าการนำความร้อนมากกว่าอิฐ น่าจะเป็นเพราะในเนื้อของอิฐจะมีอากาศเป็นองค์ประกอบอยู่ โพรงอากาศในก้อนอิฐโดยทั่วไปจะเกิดจากการที่วัสดุที่ผสมในดินตอนปั้นอิฐ เช่น แกลบ เมื่อถูกเผาไหม้ด้วยความร้อนสูงจะสลายตัวทำให้เกิดโพรงอากาศ ผนังบ้านที่ทำจากอิฐจึงมีความเป็นฉนวนมากกว่าผนังที่หล่อจากคอนกรีต ในปัจจุบันยังได้มีการใช้เทคนิคในการผลิตอิฐที่มีโพรงอากาศมากกว่าปกติเรียก ว่า อิฐมวลเบา ซึ่งจะมีคุณสมบัติความเป็นฉนวนความร้อนมากกว่าอิฐมอญแต่มีราคาสูงกว่า มีการนำเอาอิฐมวลเบามาใช้ในบ้านประหยัดพลังงานงาน แต่ถ้าต้องการลดต้นทุนการก่อสร้างก็อาจจะเลือกใช้อิฐมวลเบาเป็นบางผนัง เช่น ใช้เฉพาะห้องที่จะติดแอร์ ใช้เฉพาะผนังด้านตะวันตกหรือใต้ (ตามเหตุผลในหัวข้อ 5.2 ในประเทศไทย ผนังด้านใต้จะร้อนกว่าด้านเหนือ และผนังด้านตะวันตกจะร้อนกว่าตะวันออก)
- ยิบซั่มมีค่าการนำความร้อนที่ต่ำ จึงนิยมมาใช้ทำฝ้าเพดานเพื่อป้องกันความร้อนจากหลังคา หรือใช้เป็นผนังมวลเบาเพื่อกั้นห้อง แต่ไม่นิยมใช้กับผนังภายนอกเพราะไม่ทนการเปียกน้ำ
- ดินมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าคอนกรีต จึงไม่น่าแปลกในที่บ้านดินจะเย็นกว่า เพราะคุณสมบัติความเป็นฉนวนของดินจะช่วยชะลอไม่ให้อุณหภูมิภายในสูงเท่ากับ ภายนอกเร็วจนเกินไป
- หินมีค่าความจุความร้อนที่สูงกว่าวัสดุก่อสร้างทั่วไป แต่กลับมีค่าการนำความร้อนที่ต่ำ บ้านที่ทำจากหินจึงจะร้อนช้ากว่าบ้านที่ทำจากคอนกรีต ด้วยเหตุผลเดียวกันอากาศภายในถ้ำหินถึงเย็นกว่าภายนอก
ถ้าจะถามว่า แล้วเราต้องการบ้านที่มีวัสดุแบบไหน คำตอบคงจะขึ้นกับสภาพอากาศที่เราอยู่ โดยทั่วๆ ไป เราต้องการให้บ้านมีค่าการนำความร้อนที่ต่ำ (เป็นฉนวนความร้อน) ในทุกๆ สภาพอากาศเพื่อรักษาอุณหภูมิภายในบ้านไม่ให้เปลี่ยนแปลงมาก ส่วนที่จะต่างกันคงจะเป็นเรื่องค่าความจุความร้อนของบ้าน ในภูมิอากาศหนาวอย่างในยุโรบ พวกเขาต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการทำให้อากาศภายในบ้านอบอุ่นในฤดูหนาว พวกเขาจึงอยากได้บ้านที่ช่วยลดการใช้พลังงานดังกล่าว จึงต้องการบ้านที่มีความจุความร้อนสูง ทั้งนี้เนื่องจากบ้านที่มีความจุความร้อนสูงตัวบ้านจะค่อยๆ ร้อนอย่างช้าๆ ในตอนกลางวัน (เพราะต้องใช้พลังงานมากในการทำให้วัสดุร้อนขึ้น) ทำให้อากาศตอนช่วงเช้าภายในบ้านจะเย็น แต่คนจะออกไปรับแดดข้างนอกบ้านจึงไม่ค่อยเดือดร้อนมากนัก และเมื่ออากาศเย็นตัวลงหลังพระอาทิตย์ตกดิน ก็อุณหภูมิในวัสดุก็จะไม่เย็นตามอากาศภายนอกทันที แต่จะค่อยๆ ลดอุณหภูมิลง ทำให้ภายในบ้านอบอุ่นเมื่อเทียบกับอุณหภูมิภายนอก ทำให้ไม่ต้องรีบเปิดเครื่องทำความร้อนในหน้าหนาว ชาวตะวันตกจึงเลือกใช้วัสดุที่มีค่าความจุความร้อนสูงอย่างคอนกรีตมาเป็น วัสดุในการสร้างบ้าน ข้อสังเกตถัดมาคือน้ำมีค่าความจุความร้อนสูงมากเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ และน้ำก็มีอยู่ในพื้นดินโดยเฉพาะอย่างยิ่งชั้นดินที่ลึกลงไป ในการเทปูนพื้นบ้านชาวตะวันตกจึงนิยมให้พื้นปูนสัมผัสดินที่มีความชื้นเพื่อ ให้ได้ค่าความจุความร้อนสูงขึ้น รวมทั้งความชื้นในดินจะซึมเข้ามาในเนื้อของวัสดุก็จะทำให้ความจุความร้อนสูง ขึ้น ในบางครั้งหากต้องการสัมผัสดินที่ชื้นเข้าไปอีกก็จะทำห้องใต้ดินที่ยิ่งมี ความจุความร้อนดีขึ้นไปอีก ห้องใต้ดินจึงมีความอบอุ่นในฤดูหนาว และเย็นในฤดูร้อน แต่มีความชื้นและมีเชื้อราได้ง่ายจึงไม่นิยมใช้เป็นห้องนอน แต่จะใช้เป็นห้องเก็บของ และช่วยเพิ่มความจุความร้อนรวมให้กับบ้าน
ส่วน ในเมืองเขตร้อน เราจะต้องการสิ่งตรงกันข้าม เราต้องการให้บ้านเย็นเร็วๆ หลังพระอาทิตย์ตกเพื่อจะได้มีอุณหภูมิภายในบ้านเย็นสบายเหมาะกับการนอนใน เวลาค่ำคืน รูปแบบบ้านเดิมๆ ในเขตร้อนจึงมักจะเป็นบ้านยกพื้นสูงเพื่อไม่ให้สัมผัสดิน จะได้ลดค่าความจุความร้อน และเลือกใช้วัสดุที่เป็นฉนวนความร้อน เช่น ไม้ จะสังเกตว่าความจริงแล้วค่าความจุความร้อนของไม้จะสูงกว่าปูนคอนกรีต แต่ในการก่อสร้างด้วยไม้จะมีรูโปร่งตามรอยต่อทำให้ไม่ทึบเหมือนบ้านปูน จึงสามารถระบายความชื้นได้ดีกว่า กอปรกับการยกพื้นสูงมีส่วนช่วยในการลดความจุความร้อนอย่างมาก
ใน ปัจจุบันคนในภูมิภาคเขตร้อนต่างได้รับอิทธิพลการสร้างบ้านตามแบบอย่าง ชาวตะวันตก บ้านปูนซึ่งแข็งแรงกว่าบ้านไม้จึงได้รับความนิยมมากขึ้น แต่ด้วยความที่ไม่เหมาะกับสภาพอากาศเขตร้อน ทำให้เราอยู่อาศัยแล้วร้อนจนต้องติดแอร์ และสร้างพลังงานความร้อนเพิ่มขึ้นด้วยการใช้พลังงานขับออกมาในอากาศภายนอก อาคาร ทำให้อากาศในเมืองที่มีประชากรหนาแน่น (อย่าง กทม.) จะมีอุณหภูมิสูงกว่าปกติเนื่องจากแทบทุกบ้านร่วมใจกันเปิดแอร์ ลักษณะบ้านที่เราสร้างตามแบบชาวตะวันตกซึ่งค่าความจุความร้อนสูงยิ่งทำให้ แอร์ต้องทำงานหนักขึ้นเพราะต้องใช้เวลานานกว่าห้องจะเย็น จึงยิ่งเร่งปัญหาภายนอกอุณหภูมิสูงให้รุนแรงขึ้น
อย่างไรก็ตามการ กลับไปสร้างบ้านไม้สูงโปร่งแบบในอดีต อาจจะไม่เหมาะสมกับในสภาวะปัจจุบันเนื่องจากไม้มีราคาสูง ทำให้ค่าก่อสร้างสูงมากกว่าบ้านปูน และยังมีค่าบำรุงรักษาสูงกว่าด้วย ดังนั้นถ้าเราเลี่ยงสร้างบ้านปูนไม่ได้ หรือชอบแบบบ้านปูนมากกว่าก็ยังพอมีเทคนิคในการลดค่าความจุความร้อนของบ้าน ได้ดังนี้
- ยกพื้นบ้านสูง และโปร่ง การทำแบบนี้อาจจะมีปัญหาเรื่องแมลงใต้บ้าน และอาจเป็นที่หลบของสัตว์บางชนิด ถ้าเป็นบ้านในชนบทอาจจะเลี่ยงปัญหาได้ด้วยการเลี้ยงสัตว์ เช่น ไก่ และปล่อยให้เข้าไปกินแมลงตามใต้ถุนบ้าน หรือ สุนัขเพื่อให้ไล่สัตว์ที่มาอาศัยอยู่ใต้ถุนบ้าน อีกหนึ่งทางเลือกคือยกสูงจนคนเดินเข้าไปได้สะดวกเพื่อเอาพื้นที่ชั้นล่างมา ใช้งาน โดยยังคงให้เป็นพื้นที่โปร่งเพื่อให้อากาศไหลเวียนได้สะดวก
- ยกพื้นบ้านสูง และทึบ จะมีค่าความจุความร้อนสูงกว่าแบบแรกนิดหน่อย แต่เป็นที่นิยมของบ้านในเมือง เพราะปิดมิดชิด ทำให้สบายใจว่าไม่ต้องคอยดูแลใต้ถุนบ้าน
อย่าง ไรก็ตามการยกพื้นบ้านให้สูงคานจะต้องใหญ่ขึ้น เพราะว่าไม่มีพื้นดินช่วยรับน้ำหนัก และการทำแบบหล่อพื้น หรือใช้พื้นสำหรับรูปต่างก็เพิ่มต้นทุนค่าก่อสร้าง เมื่อพิจารณาต้นทุนการก่อสร้างแล้วอาจจะทำให้เกินงบประมาณ 2 แสนบาทที่ได้รับการอนุมัติมา จึงต้องพิจารณาหาทางเลือกใหม่ ทางเลือกที่ผมเลือกใช้คือการปูพลาสติกก่อนการเทพื้นปูน พลาสติกจะช่วยเป็นฉนวนความร้อนได้เล็กน้อย แต่ข้อสำคัญคือจะช่วยลดความชื้นในดินไม่ให้ซึมกลับเข้ามาในพื้นปูนได้โดย ง่าน ทางเลือกนี้อาจจะไม่ดีเท่ากับการยกพื้นสูงแต่ไม่ค่อยเพิ่มต้นทุนในการก่อ สร้างขนำของผมมากนัก
ถ้ามีโอกาสในการเลือกแบบบ้านเองเพื่อนๆ ลองพิจารณาประเด็นเรื่องพื้นบ้านเมื่อเทียบกับต้นทุนค่าก่อสร้างด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคิดจะติดแอร์ เพราะว่าการสร้างบ้านที่มีค่าความจุความร้อนต่ำจะช่วยเรื่องค่าไฟฟ้าในการ เปิดแอร์ไปได้มาก (ถ้าติดแอร์เฉพาะชั้น 2 ขึ้นไปก็อาจจะไม่ได้มีผลมาก) และในตอนถัดไปเราจะติดตามระบบแอร์ธรรมชาติสำหรับบ้านเขตร้อนกัน
ปล1. เรื่องความจุความร้อนของบ้านนั้น ผมออกแบบตามอุณหภูมิใน จ.เพชรบุรี ซึ่งจะมีอุณหภูมิต่ำสุดเฉลี่ยประมาณ 20 องศาในราวเดือนธันวาคม ซึ่งยังเป็นอากาศที่ไม่หนาวจนเกินไปสำหรับมนุษย์ แต่บางพื้นที่ในประเทศไทยที่อุณหภูมิต่ำสุดประมาณ 15 องศาในตอนกลางคืนของหน้าหนาวก็น่าจะพิจารณาสร้างบ้านที่มีความจุความร้อนสูง ตามอย่างชาวตะวันตกนะครับ
ปล2. ขอเพิ่มเติมเรื่องค่าความจุความร้อนกับบ้านสไตล์หลังคาแบน โดยเฉพาะอย่างยิ่งตึกแถว ซึ่งจะมีดาดฟ้าเป็นพื้นปูน ซึ่งมีมวลมากกว่ากระเบื้องมาก ทำให้มีค่าความจุความร้อนสูงกว่าหลังคากระเบื้องมาก เมื่อเราปล่อยให้หลังคาพื้นปูนโดนแดดตรงๆ จึงจะเป็นที่สะสมความร้อนในตอนกลางวัน และจะปล่อยกลับออกมาในตอนหัวค่ำ ทำให้ห้องที่อยู่ใต้หลังคาปูนจะร้อนเป็นพิเศษ การต่อเติมหลังคา (หรือกันสาด) บนดาดฟ้าจะช่วยบรรเทาปัญหานี้ได้บ้าง ในตึกแถวสมัยใหม่มีการปรับเปลี่ยนเป็นหลังคากระเบื้องเหมือนกับบ้านทั่วไป และลดขนาดพื้นที่ใช้สอยลงมาเป็นระเบียง ส่วนการสร้างกันสาดครอบระเบียงจะปล่อยให้เข้าของบ้านเลือกว่าจะดำเนินการ หรือไม่ (ถ้าไม่มีหลังคาห้องที่อยู่ใต้ระเบียงก็จะร้อน)
ติดตามข้อมูลเพิ่มเติมที่ http://www.kasetporpeang.com/forums/index.php?topic=79810.0
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น