แอร์ธรรมชาติ เป็นไปได้หรือ?

ก่อนอื่นขอให้พิจารณาภาพใหญ่ก่อน  ในการทำความเย็นให้กับบ้านจะแบ่งออกเทคนิคออกเป็น

• การป้องกันความร้อนไม่ให้เข้ามาในตัวบ้าน เช่น
  • Site Design คือการเลือกตำแหน่งของการสร้างบ้านที่เหมาะสม การดูสภาพแวดล้อมภายนอกที่อาจจะสร้างไม่ว่าจะเป็นทิศแดด ลม และต้นไม้ที่จะสร้าง Microclimate ที่มีความร้อนน้อยกว่าปกติ
  • Solar control คือการลดความร้อนจากแสงแดด เช่น การทำโครงสร้างบังแดด การเลือกสีในการทาบ้านที่เหมาะสม
  • Building form และ layout หมายถึง ทิศทางของบ้าน การเลือกโซนการใช้ห้องที่เหมาะสมกับอุณหภูมิในช่วงเวลาต่างๆ ของวัน ทิศทางการไหลของลม เป็นต้น
  • Thermal insulation การเลือกวัสดุหรือแบบในการสร้างบ้านในส่วนต่างๆ ก็จะมีผลต่อความเป็นฉนวนของบ้าน เช่น การทำผนัง 2 ชั้น การทำผนังแบบมีฉนวนอยู่ตรงกลาง การเลือกใช้อิฐมวลเบาเป็นต้น
  • Internal gain control หมายถึง การเลือกที่จะทำให้ภายในบ้านลดการสร้างความร้อนที่ไม่จำเป็น การเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เหมาะสมก็จะช่วยลดการเกิดความร้อนจากอุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านี้ลงได้
• การกระจายความร้อน (Heat Dissipation) ใช้หลักการจุความร้อน หรือการนำเอาความร้อนจากในบ้านออกมาภายนอกบ้านซึ่งแบ่งได้ออกเป็นเทคนิคย่อยๆ อีกหลายอย่าง
  • Thermal mass คือ การสร้างบ้านให้มีความจุความร้อนที่เหมาะสม เช่นการสะสมความร้อนในช่วงกลางวันและปล่อยความร้อนในตอนกลางคืนเพื่อให้อุณหภูมิในบ้านอุ่นในฤดูหนาว ในฤดูร้อนซึ่งเราอาจจะไม่ต้องการ affect แบบนี้อาจจะต้องทำงานร่วมกับเทคนิคอื่นๆ เช่น การระบายอากาศในตอนกลางคืน
  • Natural Cooling คือการใช้ระบบระบายอากาศ และการแผ่รังสีความร้อนที่เหมาะสมในการนำพาความร้อนจากในบ้านออกไปนอกบ้านซึ่งจะแบ่งออกเป็นเทคนิคย่อยๆ ได้อีก 4 แบบคือ :
    • ระบบระบายอากาศ เพื่อให้อากาศช่วยในการนำพาอากาศร้อนออกไปซึ่งมีอีกหลายวิธี เช่น :
      • cross ventilation คือการออกแบบช่องลมต่างเพื่อให้ลมพัดพาความร้อนจากห้องหนึ่งไปยังอีกห้องหนึ่งจนกระทั่งออกไปจากตัวบ้าน โดยส่วนใหญ่ในประเทศไทยจะเน้นให้ทิศทางเข้าออกของลมอยู่ในแนวเหนือใต้ซึ่งเป็นทิศทางลมประจำ
      • stack ventilation เทคนิคนี้จะดีกว่าแบบ cross ventilation ซึ่งต้องพึ่งลมจากภายนอก โดยอาศัยหลักการปกติที่อากาศร้อนจะลอยขึ้นด้านบน การทำช่องลมที่เหมาะสมทางด้านเพดานจะทำให้อากาศร้อนลอยออกไปทางด้านบน และอากาศที่เย็นกว่าจากช่องอากาศล่างด้านล่างจะไหลจากด้านล่างขึ้นไปแทนที่อากาศร้อน ช่วยลดความร้อนให้กับบ้าน กลไกนี้สามารถทำงานได้แม้นว่าจะไม่มีลมพัดในแนวระดับ
      • night flush cooling เทคนิคนี้จะใช้ได้ดีในกรณีที่มีความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิในตอนกลางวัน และกลางคืน (อาจจะใช้ไม่ค่อยได้ผลกับบ้านในเมืองที่เต็มได้ด้วยอาคารคอนกรีต และมีต้นไม้น้อยมาก แต่น่าจะได้ผลพอสมควรกับบ้านในชนบท) โดยตอนกลางวันบ้านที่มีความจุความร้อนสูงจะค่อยๆ สะสมความร้อนไว้ ซึ่งถ้าอากาศร้อนมากๆ เราอาจะหลีกเลี่ยงการปล่อยอากาศร้อนเข้ามาในบ้านในตอนกลางวัน พอตกกลางคืนอุณหภูมิของอากาศภายนอกลดลงอย่างรวดเร็ว แต่ภายในบ้านจะยังได้รับความร้อนที่ตัวบ้านสะสมไว้ เพื่อเร่งลดอุณหภูมิภายในบ้านให้ใกล้เคียงกับภายนอก การเร่งให้มีอากาศภายนอกเข้ามาด้วยการเปิดประตู/หน้าต่าง หรือกระทั่งใช้พัดลมดูดอากาศภายนอกเข้ามาก็จะช่วยให้อุณหภูมิภายในบ้านเย็นลง
    • Radiative Cooling คือการกระจายความร้อนโดยการแผ่รังสีความร้อนของบ้านให้กับอากาศเย็นในตอนกลางคืน ทำให้อุณหภูมิของบ้านลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งจุดที่เหมาะสมคือหลังคา เทคนิคการแผ่รังสีความร้อนโดยตรงที่มักจะนิยมคือการทำสระน้ำบนหลังคา หรือนำเอาน้ำบรรจุในถุงพลาสติกไปไว้ติดกับหลังคา ในตอนกลางวันน้ำบนหลังคาจะดูดซับความร้อนจากแสงแดดไว้ไม่ให้แผ่ลงมาในบ้าน ในตอนกลางคืนน้ำจะคายความร้อนออกมาไปยังอากาศเย็นที่อยู่ด้านบนโดยตรง ส่วนเทคนิคการแผ่รังสีความร้อนทางอ้อมได้แก่การทำกล่องลมเพื่อนำพาอากาศจากภายนอกให้ผ่านบริเวณที่มีความจุความร้อนมากของบ้าน ลมจะรับความร้อนจากการแผ่รังสี และถูกส่งออกไปยังอากาศภายนอกทางหลังคา
    • Evaporative Cooling ความการควบคุมให้ลมพัดผ่านบริเวณที่มีความชื้นสูง หรือเป็นละอองน้ำ ระบบจะอาศัยหลักที่ว่าน้ำจะดูดพลังงานความร้อนจากอากาศเพื่อให้น้ำระเหยเป็นไอน้ำ ซึ่งจะทำให้อากาศรอบๆ บริเวณที่มีการระเหยเย็นลง เพื่อให้มีการระเหยของน้ำต่อเนื่อง ลมจะต้องพัดพาอากาศที่มีไอน้ำเยอะออกไปที่อื่น
    • Earth Coupling คือการอาศัยการการแลกเปลี่ยนความร้อนกับดินในชั้นล่างๆ เพื่อพาอากาศที่เย็นกว่าขึ้นมาข้างบน

ส่งที่เน้นใน blog นี้คงการใช้เทคนิคร่วมระหว่าง Stack ventilation และ Earth Coupling


หลักการทำงานของอุโมงค์เย็นเกิดจากหลักการทำงานตามธรรมชาติที่อากาศร้อนจะลอยตัวขึ้นด้านบน  ปกติอากาศเย็นจะไม่ลอยขึ้นมา  แต่การสร้างเป็นอุโมงค์ปิดเมื่อมีอากาศร้อนไหลออกจากบ้านไปด้านบน (ทำงานได้เพราะอากาศร้อนใต้หลังคามีทางไหลออก) อากาศที่เย็นกว่าในอุโมงค์ก็จะถูกดึงให้ขึ้นมาแทนที่อากาศที่ไหลออกไป  หลังคาร้อนจึงทำหน้าที่เหมือนปั๊มอากาศธรรมชาติในการดึงอากาศเย็นขึ้นมาจาก อุโมงค์

เมื่ออากาศเย็นขึ้นมาจากปากอุโมงค์ด้านในบ้านก็จะไปดึงอากาศ อุณหภูมิปกติที่ปลายอุโมงค์อีกด้านให้ไหลลงมาแทนที่  ในขณะที่อากาศอุณหภูมิปกติถูกดึงให้ไหลผ่านอุโมงค์ที่ฝังไว้ใต้ดิน  ก็จะเกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนทำให้อากาศค่อยๆ เย็นลง  และจะมีความชื่้นในอากาศที่ไหลผ่านอุโมงค์บางส่วนถูกความเย็นในดินจนกลั่น ตัวเป็นหยดน้ำ ไหลกลับไปทางปากอุโมงค์ด้านที่อากาศไหลเข้ามาทำให้ความชื้นในอากาศที่ไหล เข้าไปในห้องมีความชื้นน้อยลง ถ้าเรายังจำได้ความชื้นที่น้อยลงก็จะช่วยลดความรู้สึกว่าร้อนของมนุษย์เรา เมื่อเทียบกับอากาศที่ชื้น  ส่วนอากาศที่ไหลผ่านอุโมงค์และเย็นลงนั้นสุดท้ายก็จะถูกถึงให้ไหลขึ้นไปทด แทนอากาศร้อนที่ไหลออกไปทางหลังคาเป็นวัฎจักรหมุนเวียนไปแบบนี้เรื่อยๆ ตลอดเวลาที่ยังมีอากาศร้อนบนหลังคา (เฉพาะช่วงกลางวันนั่นเอง) โดยไม่ต้องใช้พลังงานอื่นมาช่วย

เพื่อให้อุโมงค์เย็นนี้ทำงานตามหลักการนี้ได้จะต้องทำดังนี้
- ฝังท่อให้ลึกพอ เช่น ลึกอย่างน้อย 60 เซนติเมตร - 1.5 เมตร (ความลึกแนะนำคือ 1 เมตร) ไม่งั้นจะมีอุณหภูมิภายในอุโมงค์จะใกล้เคียงกับอุณหภูมิผิวดินไม่ช่วยเรื่อง ทำให้บ้านเย็น
-  ท่อต้องยาวพอเพื่อให้อากาศมีเวลาในการแลกเปลี่ยนความร้อน ควรจะยาวอย่างน้อย 10 เมตร (ระยะแนะนำคือ 15-20 เมตร) แต่ถ้ายาวเกิน 30 เมตรจะไม่ช่วยให้เย็นมากขึ้น  และท่อควรมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4-12 นิ้ว
-  ท่อควรจะเอียงลงไปทางด้านที่ไกลจากบ้าน  เพื่อให้ไอน้ำที่กลั่นตัวไหลไปด้านที่ไกลจากบ้าน  ทำให้อากาศที่ไหลเข้าบ้านไม่ชื้น  ความเอียงควรดิ่งจะอย่างน้อย 1-2 เซนติเมตรต่อทุกๆ ความยาวท่อ 1 เมตร
-  ริมด้านอากาศเข้าควรจะมีหลุมใส่หินไว้ด้านล่างเพื่อให้น้ำที่กลั่นตัวไหลไปรวม และซึมกลับเข้าไปในดินได้
-  ปลายท่อเหนือดินด้านอากาศไหลเข้าอาจจะทำเป็นรูปตัวที เพื่อไม่ให้น้ำฝนตกเข้ามาในท่ออากาศได้ (คล้ายๆ ท่อระบายอากาศของส้วมซึม)
-  ปลายท่อทั้งสองด้าน (ทั้งนอกบ้าน และในบ้าน) ควรจะหุ้มปลายด้วยตะแกรงลวดเพื่อป้องกันหนู หรืองูเข้าไปอยู่อาศัย

ระบบ อุโมงค์เย็นแบบนี้ค่อนข้างดี  เหมาะสำหรับบ้านสร้างใหม่มากกว่าจะเป็นการปรับปรุงบ้านเดิม  แต่ก็เพิ่มค่าก่อสร้างอีกพอสมควร  ในช่วงตอนต้นที่ขุดหลุมจะฝังเสาเข็มของขนำ  ผมสังเกตุว่าหน้าดินค่อนข้างจะตื้น  เมื่อขุดลงไปไม่ลึกจะเจอชั้นหิน  ทำให้งานขุดดินทำได้ช้ามาก  จึงตัดสินใจยกเว้นการทำอุโมงค์เย็นไปก่อน (ยังเสียดายอยู่เลย   )

ระบบอุโมงค์เย็นแบบนี้ถูกใช้งานในต่างประเทศตั้งแต่ปี 1960's และเริ่มได้รับความนิยมมากขึ้นในช่วง 1990s โดยจะใช้ทั้งในการทำความเย็น และความร้อนให้กับอาคาร  โดยหลักๆ จะแบ่งย่อยออกมาได้เป็นอีก 3 แบบคือ Open system, Closed loop system และ Combination System 



ใน ระบบ Open System จะเป็นแบบที่แสดงในภาพเป็นแบบง่ายสุด ความจริงระบบแบบนี้ถูกสร้างขึ้นมาตั้งแต่สมัยโรมันเมื่อประมาณ 1,300 ปีที่แล้ว โดยอาศัยการลดความชื้นด้วยการทำท่อเอียงลงไปด้านไกลเพื่อให้น้ำที่ควบแน่นใน อุโมงค์ไหลไปไกลจากตัวบ้านเท่ากับความยาวของอุโมงค์ มีการทำที่หลุมซึม/ดูดความชื้นตรงปลายเพื่อให้น้ำซึมลงใต้ดินเร็วที่สุด จึงลดปัญหาเรื่องเชื้อราทางด้านปากท่อที่จะเข้าบ้าน  ปัญหาเรื่องสัตว์เลื้อยคลานจะต้อง seal อุโมงค์ให้ดีด้วยตะแกรงทุกๆ ด้าน ทั้งด้านทางอากาศไหลเข้า และด้านในบ้าน   รวมทั้งควรจะติดตั้ง air filter ด้านในบ้านก่อนจะปล่อยอากาศเข้ามา  รวมทั้งควรจะมีระบบวาวล์เปิดปิดเพื่อควบการทำงานเมื่อต้องการ  ด้วยระบบ passive แบบนี้จะมีปริมาณอากาศไหลช้ามากทำให้ปัญหาการนำภายเชื้อโรคด้วยลมจึงค่อน ข้างน้อย แต่ถ้าเราใจร้อนติดพัดลมเร่งการไหลของอากาศก็อาจต้องหามาตรการควบคุมให้มาก ขึ้น

หาอ่านเทคนิคอื่นๆ (เช่น การทำความสะอาดอุโมงค์ลม) เพิ่มเติมได้ที่ http://www.ehow.com/how_7892203_use-underground-air-condition-home.html

ส่วน ในระบบ Closed loop system จะมีต้นทุนสูงกว่าด้วยการใช้อากาศภายในอาคารไหลเวียนลงไปใต้ดินเพื่อลด อุณหภูมิก่อนจะไหลกลับเข้ามาในอาคาร  ลองอ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้จาก

http://phelpsheatingandair.com/geothermal_how.php
http://en.wikipedia.org/wiki/Ground-coupled_heat_exchanger

ส่วนระบบ combination จะมีตัวสลับให้ใช้งานได้ทั้ง 2 แบบ


ติดตามข้อมูลเพิ่มเติมที่ http://www.kasetporpeang.com/forums/index.php?topic=79810.0 

พื้นบ้านนั้นสำคัญไฉน?

ก่อนจะไปถึงเรื่องพื้นบ้าน  ขออธิบายคำศัพท์ "ความจุความร้อน" ก่อน  คำว่าความจุความร้อนไม่เหมือนกับคำว่า "ฉนวนความร้อน" แต่หลายคนอาจเข้าใจผิดว่าเหมือนกัน

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 

หลังคานั้นสำคัญไฉน?

เนื่องจากตามธรรมชาติของอากาศร้อนจะลอยจากที่ ต่ำสู่ที่สูง  การเลือกชนิดของหลังคาก็จะมีผลต่อการระบายความร้อนของบ้าน  และอาจจะเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศร้อนภายในบ้าน  เรามาลองพิจารณาหลังคาสไตล์ต่างๆ และข้อดีข้อเสียดังนี้

1. หลังคาแบน (Slab หรือ Flat roof)


หลังคา แบบนี้มักจะทำด้วยคอนกรีตเสริมเหล็ก เป็นหลังคาที่แพร่เข้ามาในยุคของ Modern โดยสร้างขึ้นเพื่อเพิ่มพื้นที่ใช้สอยบนหลังคา เช่น นั่งเล่นพักผ่อน ตากเสื้อผ้า ปลูกต้นไม้ และทำให้บ้านของเราดูทันสมัย เพราะการออกบ้านสมัยใหม่ทั่วไปในปัจจุบันไม่ต้องการให้มองเห็นตัวหลังคาของ บ้าน ซึ่งทำให้การออกแบบหลังคาและตัวบ้าน สามารถทำได้หลากหลายมากขึ้น

ข้อด้อยของหลังคาแบน คือ เวลาอากาศร้อนลอยขึ้นไปจะไม่มีทางออก  จะต้องคอยให้มีลมพัดผ่านเพื่อนำพาอากาศร้อนออกไป  นอกจาก นั้นหลังคาแบนส่วนมากจะทำด้วยคอนกรีตซึ่งจะทำให้สะสม ความร้อนในเวลากลางวันแล้ว พอตกกลางคืนอากาศเริ่มเย็นลง จะทำให้เกิดการคายความร้อนของคอนกรีตออกมา ทำให้ผู้อยู่อาศัยรู้สึกร้อนอบอ้าว และการที่หลังคาแบนมีความลาดเอียงน้อย น้ำฝนจึงมักขังอยู่บนหลังคาได้ง่าย จึงควรมีระบบการระบายน้ำที่ดีด้วย เพราะถ้าน้ำขังเป็นเวลานานๆ จะทำให้โครงสร้างเริ่มผุกร่อนและรั่วซึม ดังนั้นเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ควรที่จะปูฉนวนกันร้อนและติดแผ่นกันชื้นด้วย  แต่ถ้าเป็นไปได้ก็จะไม่แนะนำหลังคาแบบนี้เพราะที่บ้านของคุณแม่ก็มีส่วนต่อ เดิมที่ทำแบบนี้ซึ่งต้องซ่อมแซมกันหลายรอบ  และเวลาฝนตกหนักๆ ก็ยังมีปัญหาน้ำไหลย้อนกลับเข้ามาใต้ฝ้าได้ง่าย

2. หลังคาเพิงแหงน (Lean To) หรือที่เรามักเรียกว่า หลังคาเพิงหมาแหงน


เป็น หลังคาที่มีองศาลาดเอียงไปด้านเดียว เหมาะสมสำหรับบ้านขนาดเล็ก เนื่องจากก่อสร้างง่าย รวดเร็ว ราคาประหยัด การรั่วซึมน้อยกว่าแบบอื่นๆ หลังคาเพิงแหงน มักใช้ในงานก่อสร้างชั่วคราว หรืองานต่อเติมอาคารง่ายๆ แต่สมัยนี้ บ้านเดี่ยวสไตร์โมเดิร์น ก็นิยมทำเหมือนกัน  ข้อดีของหลังคาชนิดนี้คืออากาศร้อนใต้หลังคาจะลอยออกไปได้สะดวกทำให้อากาศ ที่เย็นกว่าไหลเข้ามาแทนที่โดยไม่ต้องรอการไหลของลม  ทำให้หลังคาเย็นกว่าหลังคาแบบแบน

ข้อควรระวังคือหลังคาต้องมีองศา ความลาดเอียงมากพอ ที่จะระบายน้ำฝนออกได้ทันไม่ไหลย้อนซึมกลับเข้ามาได้โดยพิจารณาร่วมกับ ปัจจัยอื่นๆ เช่น ความชันจากขนาดของหลังคา วัสดุมุงหลังคา และระยะซ้อนของหลังคา เป็นต้น  นอกจากนั้นหลังคาแบบเพิงหมาแหงนธรรมดาจะบังแดดและฝนได้ทิศทางเดียว  การดัดแปลงให้มีหลังคาอีกด้านก็จะช่วยลดปัญหาฝนสาดจากด้านหน้า (ดูรูปข้างบน)

3. หลังคาจั่ว หรือ หลังคามนิลา (Gable Roof)


หลังคา จะมีความลาดเอียงอยู่ 2 ด้านชนกัน โดยให้สันสูงอยู่กลาง เป็นรูปทรงที่สืบทอดกันมาตั้งแต่โบราณ เนื่องจากหลังคาจั่วมีรูปทรงที่เหมาะกับสภาพภูมิอากาศเขตศูนย์สูตรอย่างบ้าน เรา  สามารถป้องกันฝนได้ 2 ด้าน เนื่องจากมีฝนตกชุกหลังคาจั่วสามารถระบายน้ำฝนออกไปได้เร็ว และป้องกันแดดได้ดี เนื่องจากชายคายื่นยาวทั้งสองด้าน  อากาศร้อนใต้หลังคาจะไหลออกทางด้านหน้า และหลังของหน้าจั่วได้  แต่ถ้าหลังคายาวมากก็จะระบายความร้อนได้น้อยกว่าแบบเพิงหมาแหงน

เพื่อ แก้ปัญหาการระบายของอากาศร้อนใต้หลังคา จึงมีการพัฒนาเป็นหลังคา 2 ชั้น  เพื่อให้มีทางไหลออกของอากาศร้อนตลอดแนวยาวของด้านบนหลังคา  แต่หลังคา 2 ชั้นก็จะมีต้นทุนการทำหลังคาสูงขึ้น และอาจมีปัญหาฝนสาดถ้าส่วนซ้อนทับกันไม่มากพอ


4. หลังคาปั้นหยา (Hip Roof)


ปัจจุบัน จะนิยมทำหลังคาทรงปั้นหยากันมาก เพราะ ลักษณะของหลังคาปั้นหยานั้น จะมีด้านลาดเอียงของหลังคา 4 ด้าน ทั้งด้านหน้า ด้านหลัง และด้านข้าง ป้องกันแดดและฝนได้ทุกด้านของบ้านอีกด้วย ทำให้ตัวบ้านไม่ปะทะกับลมฝนและแสงแดดที่มากเกินไป อีกทั้งยังเป็นหลังคาที่มีรูปทรงภูมิฐานมั่นคงสง่างาม

ข้อด้อยคือ ราคาแพง เนื่องจากมีรายละเอียดเยอะกว่าหลังคาชนิดอื่นๆ จุดเชื่อมต่อมากมายบนหลังคา อาจทำให้เกิดปัญหาการรั่วซึมได้ง่าย จึงจำเป็นต้องใช้ช่างที่มีฝีมือพอสมควรในการก่อสร้าง  และมีปัญหาในเรื่องการระบายอากาศร้อนใต้หลังคา  แต่ก็มีการพัฒนาแบบประยุกต์ให้หน้าจั่ว ทำให้สามารถติดตั้งช่องระบายอากาศได้ แต่แบบที่ซับซ้อนขึ้นก็จะยิ่งมีราคาแพงมากขึ้น  และมีโอกาสฝนสาดเข้าทางหน้าจั่วได้มากกว่า


5. หลังคาทรงอิสระ (Free Form Roof) เป็นหลังคาที่อาจไม่จัดอยู่ในรูปทรงเรขาคณิตก็ว่าได้ สามารถออกแบบ ได้อย่างไร้ข้อจำกัด ขึ้นอยู่กับการออกแบบของสถาปนิกแต่ละท่านว่า ต้องการก่อให้เกิดรูปทรงแปลกตามากเพียงใด แสดงถึงรสนิยมของเจ้าของบ้านอย่างแท้จริง  แต่มีข้อด้อยที่ว่าวัสดุมุงหลังคานั้นหายาก ส่วนใหญ่เป็นสินค้านำเข้า เนื่องจากบ้านเรายังไม่สามารถผลิตเองได้ ทำให้วัสดุมีราคาสูง ด้วยรูปทรงหลังคาที่แปลกตา หากช่างไม่มีความชำนาญพอ จะทำความเสียหายแก่หลังคาได้ และอาจก่อให้เกิดการรั่วซึมได้ง่าย

นอก จากนี้การแก้ไขปัญหาเรื่องอากาศร้อนใต้หลังคา อาจจะแก้ไขได้ด้วยการติดตั้งลูกหมุนระบายอากาศ เป็นระยะๆ ตามขนาดของหลังคา  แต่ลูกหมุนดังกล่าวราคาอย่างน้อย 2 พันกว่าบาท (ขึ้นอยู่กับขนาด) ทำให้ต้นทุนของหลังคาสูงขึ้น  และต้องการการดูแลรักษาซ่อมบำรุงมากกว่าโครงสร้างหลังคาปกติ (เนื่องจากมีส่วนที่เคลื่อนไหวได้)  ปกติจึงนิยมติดตั้งเพื่อแก้ไขปัญหาในภายหลังมากกว่าที่จะออกแบบติดตั้งลูก หมุนตั้งแต่การก่อสร้างครั้งแรก


เมื่อเข้าใจธรรมชาติของหลังคาแล้วความจริงก็อยากได้หลังคาสไตล์ปั้นหยา  แต่ติดที่มีงบสร้างขนำประมาณ 2 แสนบาท ถ้าไปหมดงบกับหลังคามากก็จะเหลืองบทำอย่างอื่่นน้อย (เฉพาะวัสดุของหลังคาก็หมื่นแล้วครับ)  จึงขอลดทอนมาเป็นหลังเพิงหมาแหงนแบบมีหลังคาสั้นๆ เป็นกันสาดด้านหน้า  เพราะว่าใช้เหล็กโครงสร้างหลังคาน้อย  ผมลดโครงสร้างด้วยการสั่งเสาตรงกลางสูงกว่าเสาตรงปลายหลังคา ทำให้ประหยัดโครงสร้างเหล็กไป  ส่วนชนิดกระเบื้องก็เอาแบบลอนคู่ ไม่กล้าเอาซีแพคเพราะว่าใช้งบเยอะทั้งโครงสร้างหลังคาที่ต้องใหญ่ขึ้น และกระเบื้องที่แพงกว่าโดยไม่มีผลในเรื่องความร้อนเย็นในบ้านมากนัก



เมื่อ ทำโครงหลังคาเสร็จก็ยังมีการเสริมด้วย แผ่นฟอลย์ (ราคาไม่แพงมาก แต่จำราคาไม่ได้แล้ว) ก่อนการปูกระเบื้อง  เพื่อให้อากาศร้อนอยู่ระหว่างกระเบื้อง และฟอยล์มากกว่าจะกระจายลงมาด้านล่าง  ส่วนใต้หลังคาก็ยังมีการทำฝ้าเพดานอีกชั้นแต่ไม่ได้รองด้วยฉนวนกันความร้อน ใต้ฝ้าอีกชั้นเพราะว่ามีราคาค่อนข้างสูง  แต่เห็นจากกระทู้คุณเอ๊ะแล้ว  ยังเสียดายว่าน่าจะลองพิจารณาใช้โฟมที่มีราคาถูกมาปูเหนือฝ้าอีกที  แต่แค่นี้บ้านก็ค่อนข้างเย็นในหน้าร้อนแล้ว  จึงยังไม่ได้เดือนร้อนติดตั้งโฟมเหนือฝ้าอีกชั้นนึง



ในแง่ทิศทางผมก็เลือกให้ทางด้านที่ต่ำกว่าอยู่ทางด้านทิศใต้ (หน้าบ้านหันไปทางทิศเหนือ) เนื่องจากในช่วงฤดูร้อนลมมักจะพัดจากทิศใต้ไปทิศเหนือ  ทิศทางที่อากาศร้อนใต้หลังคาจะไหลจากด้านต่ำกว่าไปยังด้านที่สูงกว่าอยู่แล้ว  การที่เราจัดทิศการไหลของอากาศร้อนให้สอดคล้องกับทิศทางของลม  ลมที่พัดมาจากทางใต้จะช่วยพัดพาอากาศร้อนใต้หลังคาให้ออกไปทางด้านบนซึ่งอยู่ทางทิศเหนือได้ดีขึ้นไปอีก


อีกหนึ่งปัจจัยที่จะมีผลต่อความเย็นบ้านคือความสูงของเพดาน  ในกรณีที่เราจะติดแอร์ เราจะไม่อยากมีเพดานสูงเพราะว่าจะต้องใช้แอร์ที่มี BTU เยอะๆ แต่ในกรณีขี้คร้าน ไม่ติดจะแอร์แบบผมก็ควรจะเลือกให้บ้านทรงสูงขึ้นอีกสักนิด  ถ้าโชคดีเจอช่างที่รับเหมาตามพื้นที่ที่ดินเป็นตารางเมตรเหมือนผม  แต่เขาไม่ได้สนใจว่าจะต้องก่อผนังสูงแค่ไหน  ก็ไม่ต้องจ่ายค่าแรงเพิ่ม ส่วนค่าวัสดุเพิ่มขึ้นก็อีกไม่มากนัก แต่ค่อนข้างคุ้มเพราะจะทำให้เย็นกว่าบ้านเพดานเตี้ยเนื่องจากมีพื้นที่ให้ อากาศที่ร้อนกว่าลอยสูงขึ้น และระดับที่เราอยู่อาศัยก็จะอยู่ไกลจากหลังคามากขึ้น

ปล.ตอนที่สร้างขนำยังไม่เข้าหน้าแล้ง  เพื่อนๆ คงเข้าใจได้ว่าต้นไม้เขียวแบบนี้ล่ะผมเลยตัดสินใจซื้อที่ดินเร็วไปหน่อย 

ติดตามข้อมูลเพิ่มเติมที่ http://www.kasetporpeang.com/forums/index.php?topic=79810.0