ศูนย์ประสานงานการออกแบบอาคารเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน

สาระน่ารู้

อะไรคือ "มวลอุณหภาพ" และ "การแผ่รังสี"

ในบทความนี้จะนำเสนอเกี่ยวกับ คุณสมบัติของวัสดุผนังทึบที่ควรทราบเพื่อใช้เป็นตัวเลือกในการตัดสินใจเพื่อเลือกใช้วัสดุที่จะนำมาสร้างผนังอาคาร เนื่องจากอาคารแต่ละประเภทนั้นมีลักษณะการใช้งานและเวลาในการใช้งานที่ไม่เหมือนกัน ดังนั้นหากเลือกใช้วัสดุอาคารที่มีคุณสมบัติไม่เหมาะสมกับประเภทนั้นแล้วอาจเกิดผลกระทบตามมาภายหลังได้ โดยคุณสมบัติที่ควรทราบของวัสดุผนังทึบที่จะมีผลโดยตรงต่อการใช้พลังงานภายในอาคาร โดยเฉพาะการใช้พลังงานของเครื่องปรับอากาศ คือ “มวลอุณหภาพ” และ “ค่าการแผ่รังสีของวัสดุ”

มวลอุณหภาพ หรือ Thermal Mass

มวลอุณหภาพ คือ ค่าคุณสมบัติของวัสดุในการดูดกลืนและสะท้อนความร้อน โดยวัสดุที่มีมวลอุณหภาพสูงจะเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักและความหนาแน่นสูง ซึ่งจะมีความสามารถในการกักเก็บความร้อนไว้ได้มาก เช่น อิฐมอญฉาบปูน จากพื้นฐานกลไกการถ่ายเทความร้อนคือ ความร้อนจะถ่ายเทจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า ดังนั้นสำหรับอาคารที่ประยุกต์ใช้วัสดุมวลอุณหภาพสูง ในช่วงเวลากลางวัน อุณหภูมิภายในอาคารที่มีการปรับอากาศจะน้อยกว่าอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมภายนอกอาคาร ส่งผลให้มีการถ่ายเทความร้อนจากภายนอกอาคารเข้าสู่บริเวณภายในอาคาร แต่ด้วยคุณสมบัติของวัสดุที่มีมวลอุณหภาพสูงนี้ จะช่วยหน่วงเวลาในการถ่ายเทความร้อนจากภายนอกอาคารเข้าสู่ภายในบริเวณภายในตัวอาคารได้กล่าวคือ เวลาที่ใช้ในการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่ภายในอาคารจะนานขึ้น ส่งผลให้ภาระการปรับอากาศลดลง และในช่วงเวลากลางคืน ความร้อนที่สะสมภายในผนังบางส่วนก็จะถูกถ่ายเทกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกอาคาร ทำให้อุณหภูมิของผนังเย็นตัวลง

ในทางกลับกันสำหรับวัสดุผนังทึบที่มีมวลอุณหภาพต่ำ เช่น คอนกรีตมวลเบา จะสะสมความร้อนได้น้อย ทำให้ในช่วงเวลากลางวันซึ่งมีอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมสูง จะเกิดการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่ภายในอาคารปรับอากาศในอัตราที่สูงกว่าวัสดุที่มีมวลอุณหภาพสูง ส่งผลให้ภาระการปรับอากาศเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามในช่วงเวลากลางคืนผนังอาคารที่ก่อสร้างด้วยวัสดุมวลอุณหภาพต่ำ จะไม่มีการสะสมความร้อนไว้ ทำให้ผนังเย็นตัวเร็วกว่า แต่ด้วยความสามารถในการสะสมความร้อนที่น้อย การเลือกใช้วัสดุชนิดนี้ควรมีการใช้ควบคู่กับฉนวนด้วย เพื่อช่วยลดอัตราการถ่ายเทความร้อนให้น้อยลง และเนื่องจากประเทศไทยอยู่ในเขตภูมิอากาศแบบร้อนชื้น การเลือกใช้ฉนวนควรเป็นฉนวนที่มีการสะสมความร้อนและความชื้นน้อย เช่น ระบบฉนวนกันความร้อนภายนอก (External Insulation and Finished System: EIFS)

แม้ว่ามวลอุณหภาพจะสามารถช่วยลดภาระการทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศลงได้ แต่การใช้งานจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบ เนื่องจากมีหลายปัจจัยที่มีส่วนเกี่ยวข้อง เช่น ช่วงระยะเวลาการใช้อาคารหรือการใช้เครื่องปรับอากาศ หากเลือกใช้มวลอุณหภาพผิดวิธีจะส่งให้เกิดผลในทางตรงกันข้าม คือ ภาระการทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศจะสูงขึ้น เช่นบ้านพักอาศัยซึ่งส่วนใหญ่จะมีการใช้งานในช่วงเวลากลางคืน หากมีการใช้วัสดุอุณหภาพสูงกับบ้านพักอาศัย ผนังของบ้านก็จะดูดซับและกักเก็บความร้อนไว้ในช่วงเวลากลางวัน และจะถ่ายเทความร้อนเข้าสู่ตัวบ้านในเวลากลางคืน ซึ่งเป็นช่วงเวลากลับบ้านหลังจากการทำงานและมีการเปิดใช้เครื่องปรับอากาศ เป็นต้น

ค่าการแผ่รังสีความร้อนกับการเลือกใช้สี

การเลือกใช้สีของผนังอาคารควรเป็นสีอ่อน เนื่องจากสามารถสะท้อนความร้อนและรังสีจากดวงอาทิตย์ได้ดี เนื่องจากพื้นผิวสีอ่อนจะมีค่าการแผ่รังสี (Emissivity) ต่ำ หมายความว่า พื้นผิวสีอ่อนมีความสามารถในการดูดซึมความร้อนได้น้อย แต่สามารถสะท้อนรังสีความร้อนกลับได้มาก ในทางกลับกันสำหรับพื้นผิวสีเข้มจะมีค่าการแผ่รังสีสูงคือดูดซับความร้อนได้ดีและสะท้อนกลับได้น้อย โดยวัสดุผิวสีดำจะมีค่าการแผ่รังสีมากที่สุด สำหรับวัสดุที่มีค่าการแผ่รังสีต่ำนอกจากจะเป็นวัสดุที่มีพื้นผิวสีอ่อนแล้ว ยังรวมถึงวัสดุที่มีความแวววาวอีกด้วย ดังนั้นจะพบว่า ค่าการแผ่รังสี ก็คือ ค่าความสามารถของวัสดุในการดูดซับและการสะท้อนรังสีความร้อนนั้นเอง ในตารางด้านล่างนี้ได้แสดงตัวอย่างวัสดุและค่าการแผ่รังสีของวัสดุชนิดต่างๆ

เกร็ดความรู้
การเลือกใช้ชนิดของสีทา นอกจากต้องพิจารณาคุณสมบัติเรื่องการสะท้อนความร้อนแล้ว ควรพิจาณาคุณสมบัติในการคายความชื้นด้วย โดยให้มีความเหมาะสมกับชนิดของวัสดุผนัง ตัวอย่างเช่น การเลือกใช้สีทาภายนอกแบบสีกันน้ำซึมที่สามารถคายน้ำได้ดี อาทิ สีอะคริลิกกับผนังคอนกรีตมวลเบา ซึ่งถือว่าเป็นวัสดุผนังที่ไม่มีความสามารถป้องกันความชื้นและมีค่าการดูดซึมน้ำสูง (30% โดยน้ำหนัก) ดังนั้นในฤดูฝนจะมีการดูดซึมน้ำไว้มาก และคายออกเมื่อมีแดด