แบบจ าลองการดูดและคายความร้อนกับความชื้น

ของผนังอาคารใต้ดิน

(Modeling of the hygrothermal absorption and

desorption for underground building envelopes)

น าเสนอโดย นางสาวจุฑาวรรณ สรรพศรี

รหัสประจ าตัว 0748221

บทน า

แบบจ าลองการถ่ายเทความร้อนและความชื้น

• ทฤษฎีบทมูลฐาน

• แบบจ าลองทางคณิตศาสตร์

• การตรวจสอบแบบจ าลอง

การสร้างแบบจ าลองการดูดและคายความร้อนกับความชื้นในผนังอาคารใต้ดิน

• ประเด็นปัญหา

• ผลที่เกิดจากความหนาของชั้นหินภายนอกตัวอาคาร

• แบบจ าลอง

• วิเคราะห์ผล

สรุป

ทฤษฎีบทมูลฐาน

กฎของฟิค ( Fick’s Law)

กฎของดาร์ซี (Darcy’s Law)

แบบจ าลองของ Luikov

แบบจ าลองของ Philip และ De Vries

1. วัสดุที่มีรูพรุนจะต้องมีเนื้อเดียวกันและต่อเนื่อง

2. ฟลักซค์วามร้อนและความชื้นที่ผิวสัมผัสมีความต่อเนื่อง

3. สมมติให้มีความสมดุลทางเทอร์โมไดนามิกทั่วทั้งวัสดุ

4. ไมม่ีฮีสเตอริซีส (Hysteresis) เกิดขึ้นในกระบวนการดูดกลืนและ

การคายความร้อน

5. การถ่ายเทความร้อนและความชื้นเป็นแบบมิติเดียว

6. สัมประสิทธิ์การแพร่ของไอและการน าความร้อนเป็นค่าคงที่

7. การแพร่กระจายของไอเกิดขึ้นโดยเกรเดียนทข์องความชื้นสัมพัทธ์

กล่าวคือเกรเดียนท์ของความดันแคพิลลารี (capillary) เกิดข้ึนโดย

สภาพซึมซาบของของเหลวในโครงสร้างของแคพิลลารี (capillary)

x

T

xt

TC appmm

1

)()(2

,

TR

TL

TR

PDTL

vv

satvv

mapp

x

TD

xD

xtt

uTm

;

1

)(ln,

2

,,

TR

TL

TR

PDRDD

TRD

TR

PDD

vv

satvv

vllTvll

v

satvv

…(2)

…(1)

ผนังปูนมีความชื้นเริ่มต้น 3% และมีอุณหภูมิ 20 °C สัมผัสกับอากาศที่มี

อุณหภูมิ 28°C และมีความชื้น 80%

แบบจ าลองผนังปูน

ฟลักซ์ความชืน้ที่ผิวผนัง 59.27 mg/m2 s

อุณหภูมิที่ผิวผนัง 24.2°C

จากการค านวณตามแบบของ Mendes

ฟลักซ์ความชืน้ที่ผิวผนัง 59.6 mg/m2 s

อุณหภูมิที่ผิวผนัง 23.5°C

ผนัง 1 ผนัง 2 ผนัง 3

)000717.0cos(1020 tTh

)000717.0cos(15.065.0 th

…(3)

…(4)

อุณหภูมิภายในอาคารและความชื้นสัมพัทธ์ ในช่วง 1 ปี

เราสามารถเขียนได้ตาม Harmonic wave form

btay cos

ชนิดของวัสดุความหนาแน่น

(kg/m3)

สภาพน าความร้อน

(W/m◦C)

ความร้อนจ าเพาะ(J/m ◦C)

ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของไอ

(m2/s)

หินปูน 1700 0.93 930 1.3510-5

คอนกรีต 2200 1.28 840 1.2210-5

อิฐแดง 1900 1.16 840 1.6910-5

ตารางที่ 1 คุณสมบัติของวัสดุที่มีรูพรุน

จาก Fick’s Law : J = - k (ΔC/ΔX)

hx

TD

xDJ

x

TJ

m

m

T

T

Lx

TLxm

Lx

appLxT

2

2

g/m 05.0

W/m1.0

ตารางที่ 2 ผลจากความหนาของชั้นหิน

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ที่ผิวด้านในอาคาร

smvvhc /5,9.36.5

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความชื้น ที่ผิวผนัง

41028.9 mh

การดูดและคายความร้อนของผนัง

)()()( 000,000,0 xmxcxT hTLTThJ …(7)

…(6)

…(5)

การดูดและคายความชื้น สามารถค านวณได้ดังนี้

)()( 000,0 xmxm hJ …(8)

ตารางที่ 3 แสดงค่าการดูดและคายความร้อนกับความชื้น ใน 1 ปี

แสดง ฟลักซ์ความร้อนเฉลี่ยรายปี ของผนัง 3 แบบ

วิเคราะห์ผล

แสดง ฟลักซ์ความชื้นเฉลี่ยรายปี ของผนัง 3 แบบ

แบบจ าลองนี้ ได้มาจากความชื้นสัมพทัธ์และอุณหภูมิที่ใช้กระบวนการ

แพร่ของไอน้ า การเคล่ือนทีผ่่านรูพรุนของผนังอาคาร รวมถึงการแพร่

ของความชื้นในผนงัอาคาร ผลคือผนังทีม่ีช่องอากาศ จะเปน็ฉนวน

ความร้อนและช่วยป้องกันน้ าไม่ให้ซึมผ่านเข้ามาได้

การดูดและคายความร้อน จะเกิดในช่วง 2 ก่อนช่วงสูงสุดของการดดูและคายความร้อน ถา้เทียบกับอาคารบนพื้นดิน ซึ่งเราสามารถลดการ

ใช้เครื่องปรับอากาศหรือเครื่องท าความร้อนได้

การดูดและคายความชื้น จะเกิดในช่วง 1 เดือนก่อนช่วงสูงสุดของการดูดและคายความชืน้ ท าให้สามารถลดความชื้นในช่วงฤดฝูน และเพิม่

ความชื้นในช่วงอากาศแห้ง