การศึกษาการถ่ายเทพลังงานความร้อนผ่านผนังทึบโดยการตรวจวัด

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการถ่ายเทความร้อนผ่านผนังทึบในหนึ่งมิติที่ประกอบด้วยวัสดุหลายชั้นโดยมีเงื่อนไขขอบเขตที่ผิวนอกของวัสดุทั้งสองด้านแปรเปลี่ยนตามเวลา และทำการเปรียบเทียบค่าความร้อนที่ได้จากการตรวจวัดจาก Heat flux meter และค่าผลเฉลยจากโปรแกรม DOE 2.1E และจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่พัฒนาขึ้นเพื่อหาค่าการถ่ายเทความร้อนตามวิธี Transfer function โดยปรับเปลี่ยนค่าเงื่อนไขขอบเขตที่ผิวทั้งสองด้านให้แตกต่างกันจำนวน 3 แบบ เพื่อพิจารณาผลกระทบของประเภทของเงื่อนไขขอบเขตที่มีต่อการคำนวณค่าการถ่ายเทความร้อนผ่านผนังทึบ ซึ่งได้แก่ แบบที่หนึ่งใช้อุณหภูมิผิวผนังชั้นนอกสุดและอุณหภูมิผิวผนังชั้นในสุด แบบที่สองใช้อุณหภูมิผิวผนังชั้นนอกสุดและอุณหภูมิอากาศภายในห้อง และแบบที่สามใช้ค่า solar-air temperature และอุณหภูมิอากาศภายในห้อง และรวมถึงการคำนวณค่า Cooling load temperature difference ของผนังทึบที่ทำการตรวจวัดด้วย จากผลการทดสอบเปรียบเทียบระหว่างค่าเงื่อนไขขอบเขตแต่ละแบบทำให้พบว่า การคำนวณค่าการถ่ายเทความร้อนผ่านผนังทึบด้วยวิธี Transfer function จะเกิดความผิดพลาดขึ้นเมื่อผลต่างของอุณหภูมิที่เป็นค่าเงื่อนไขขอบเขตทั้งสองด้านมีค่าต่ำมากหรือมีค่าเป็นลบในบางช่วงเวลาสำหรับกรณีที่ใช้ค่าเงื่อนไขขอบเขตแบบที่หนึ่ง แต่ในกรณีที่ใช้ค่าเงื่อนไขขอบเขตแบบที่สองและแบบที่สาม ซึ่งมีการเพิ่มชั้นของฟิล์มอากาศที่ผิวนอกและฟิล์มอากาศที่ผิวในเข้าไป ซึ่งทำให้ค่าผลต่างของอุณหภูมิที่เป็นค่าเงื่อนไขขอบเขตทั้งสองด้านจะมีค่าเป็นบวกทุกช่วงเวลา ผลเฉลยที่ได้จะมีค่าใกล้เคียงและมีแนวโน้มเดียวกับผลเฉลยของโปรแกรม DOE 2.1E มากขึ้น สำหรับการตรวจวัดด้วย Heat flux meter พบว่าผลจากการตรวจวัดไม่น่าเชื่อถือ เนื่องจากมีความคลาดเคลื่อนจากการตรวจวัดสูง การศึกษาค่าภาระการทำความเย็นจะกระทำโดยการตรวจวัดค่า Total heat extraction rate ของเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนที่ติดตั้งที่ห้องทดลอง พบว่าค่า Total heat extraction rate จากการตรวจวัดจะจับกลุ่มอยู่ 2 กลุ่ม คือ กลุ่มของข้อมูลในกรณีที่คอมเพรสเซอร์ทำงานจะให้ค่า Total heat extraction rate ประมาณ 2.69 ตัน และกลุ่มของข้อมูลในกรณีที่คอมเพรสเซอร์หยุดทำงานจะให้ค่า Total heat extraction rate ประมาณ 0.45 ตัน ซึ่งมีค่าแตกต่างกับผลลัพธ์ที่คำนวณได้จากโปรแกรม DOE 2.1E ที่ค่า Total heat extraction rate จะมีค่าแปรผันกับค่าภาระการทำความเย็นของห้องทดลอง ในขณะที่ผลการตรวจวัดจะขึ้นกับค่าการทำงานของเครื่องปรับอากาศเพียง 2 ค่า ส่วนผลการเปรียบเทียบค่า Cooling load temperature difference (CLTD) ของการนำความร้อนผ่านผนังทึบด้านทิศตะวันตกที่ละติจูดและที่เดือนเดียวกันระหว่างค่า CLTD ที่คำนวณมาจากค่าการถ่ายเทความร้อนผ่านผนังทึบเมื่อใช้ค่าเงื่อนไขขอบเขตแบบที่ 2 (ใช้ค่าสัมประสิทธิ์ Rooom transfer function (RTF) จากโปรแกรม DOE 2.1E) กับผลเฉลยจากโปรแกรม CLTDTAB (ASHRAE ใช้ในการคำนวณค่า CLTD มาตรฐาน) แสดงให้เห็นว่า กราฟจากวิธีทั้งสองมีแนวโน้มเดียวกัน แต่มีค่าแอมพลิจูดที่แตกต่างกัน เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ RTF และ ข้อมูลสภาพบรรยากาศของทั้งสองวิธีมีความแตกต่างกัน