ปัญหาเรื่องลมหายใจที่ไม่ปลอดภัย ทั้งจากการหายใจเอาเชื้อโรคเข้าตัว รวมทั้งมลพิษรูปแบบต่างๆ มากมายทั้งหมดที่มนุษย์ค้นพบว่า มีการสะสมและปนเปื้อนอยู่ในอากาศที่ทุกคนต้องหายใจเอาเข้าตัวอยู่ทั่วไป พร้อมๆ กับโอกาสตายจากอากาศปนเปื้อนก็มีได้ตั้งแต่ระคายเคืองพอรำคาญ ไปจนถึงตายในไม่กี่อึดใจได้ด้วย
ความจริงเกี่ยวกับปัจจัยแวดล้อมที่จำเป็นต่อการดำรงค์ชีวิตของคน นอกจากอากาศหายใจแล้ว อุณหภูมิที่พอเหมาะต่อการอยู่อาศัยและใช้ชีวิตก็เป็นเรื่องสำคัญ… ซึ่งก็สำคัญจนอุตสาหกรรมเครื่องปรับอากาศ เติบโตและกลายเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบพื้นที่อยู่อาศัยและใช้ชีวิตของมนุษย์ ท่ามกลางการเปลี่ยนแปลงของลมฟ้าอากาศตั้งแต่เช้าอากาศเย็นบ่ายอากาศร้อนกลางคืนอากาศหนาว… ไปจนถึงต้นปีร้อน กลางปีฝนตกและปลายปีมีน้ำค้างแข็ง… ซึ่งมนุษย์เองก็หาทางทำให้พื้นที่อยู่อาศัยของตัวเอง มีสภาพแวดล้อมที่ดีที่สุดต่อการอยู่อาศัยเสมอ โดยเฉพาะอากาศสะอาดพอและอุณหภูมิเหมาะสมพอ
การปรับอากาศ หรือ การปรับอุณหภูมิอากาศ จึงเป็นเรื่องจำเป็น และมีการคิดค้นพัฒนา “ระบบปรับอากาศ” หลากหลายเทคนิคบนองค์ความรู้เรื่องการแลกเปลี่ยนความร้อน หรือ Heat Transfer หลากหลายแนวคิดและเทคโนโลยี… ซึ่งก็อ้างอิงวัตถุประสงค์การใช้งานเฉพาะกรณีด้วย
แนวคิดที่น่าสนใจที่สุดในการออกแบบและพัฒนาระบบปรับอากาศ ที่มีการค้นคว้า ทดลองและพัฒนาระบบต้นแบบตลอดหลายปีที่ผ่านมา พบว่ามีการตีพิมพ์เผยแพร่งานวิจัยเกี่ยวกับ อุโมงค์ปรับอากาศใต้ดิน หรือ Earth Air Tunnel Heat Exchanger หรือ EATHE ซึ่งจะพาเราย้อนกลับไปใช้ประโยชน์จากความคงตัวของอุณหภูมิ หรือ Temperature Stability ในชั้นดินมาช่วยลดอุณหภูมิของอากาศเหนือพื้นดิน หรือแม้แต่อากาศที่สะสมความร้อนจากอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ออกแบบใช้งานอยู่
งานวิจัยเรื่อง Optimizing the Design of Earth Air Tunnel Heat Exchanger for Cooling in Summer Season โดย Nasim Hasan จาก Mettu University ในเมือง Metu Zuria ประเทศเอธิโอเปีย ได้ทดสอบดึงอากาศระดับผิวดิน ผ่านท่อแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดต่างๆ เพื่อหาประสิทธิภาพสูงสุดในการลดอุณหภูมิด้วยความเย็นในชั้นดิน โดยไม่ใช้สารทำความเย็นที่ส่งผลกระทบถึงชั้นบรรยากาศ และเกี่ยวพันกับภาวะโลกร้อนอย่างมีนัยยะสำคัญ
การค้นคว้าครั้งนี้… สามารถลดอุณภูมิอากาศจาก 47.6 องศาเซลเซียส เหลือ 28.04 องศาเซลเซียส ด้วยท่อโลหะถ่ายเทอุณหภูมิได้ดี ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 7 มิลลิเมตร ยาว 20 เมตรเท่านั้น และแม้เป็นเพียงการทดลองหยาบๆ ซึ่งห่างไกลจากสภาพการใช้งานจริง รวมทั้งความแตกต่างของสภาพทางภูมิศาสตร์ ซึ่งธรรมชาติของอุณหภูมิอากาศเหนือพื้นดินกับใต้พื้นดินย่อมแตกต่างกัน… และเส้นทางการค้นคว้าศึกษาระบบ EATHE ยังเหลือปลายทางอีกยาวไกลกับโจทย์ยากๆ อีกไม่น้อย… แต่สิ่งที่นักวิจัยเหล่านี้ค้นพบ กำลังกลายเป็นหัวข้อสำคัญ ในการถกเถียงถึงแนวทางการประยุกต์ใช้ให้เป็นประโยชน์กับชีวิตประจำวันของมนุษย์… เลยไปจนถึงประเด็นสิ่งแวดล้อมอีกหลายมิติอย่างน่าสนใจ
ความจริง… แนวคิดนี้ไม่ใช่แนวคิดใหม่อะไร เพราะมนุษย์โลกพัฒนาและใช้เทคโนโลยีความร้อนใต้พิภพ หรือ Geothermal Energy ตั้งแต่น้ำพุร้อนต้มไข่ขายนักท่องเที่ยวไปจนถึง ดัดแปลงเอาความร้อนจากแกนโลกใกล้ธารลาวาใต้ดิน มาทำไอน้ำแรงดันสูงเพื่อปั่นกระแสไฟฟ้าใช้กันมาแล้วนับร้อยปีอยู่แล้ว… เพียงแต่แนวคิด EATHE จะทำตรงกันข้าม โดยเป็นการเอาความร้อนที่สะสมอยู่ในอากาศ ไปลดอุณหภูมิจากชั้นดินที่เย็นกว่า ก่อจจะจ่ายลมเย็นให้พื้นที่ๆ ต้องการอย่างเป็นมิตรกับการอยู่อาศัย
ประเด็นเป็นแบบนี้ครับ… EATHE เป็นระบบจ่ายอากาศอุณหภูมิต่ำให้อาคาร ที่สามารถออกแบบให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมได้… สามารถใช้โซลาร์เซลล์ดูดอากาศมากรองและดักจับฝุ่นละอองและจุลินชีพขนาดต่างๆ ออก ก่อนจะจ่ายอากาศผ่านชุดแลกเปลี่ยนความร้อนในชั้นดินเพื่อลดอุณหภูมิ ก่อนจะจ่ายให้ระบบจ่ายอากาศของอาคารต่อไป
โดยหลักการแล้ว… ระบบนี้มีความน่าสนใจสำหรับการออกแบบและประยุกต์ใช้กับอาคารบ้านเรือน ซึ่งนักวิจัยที่สนใจเรื่องนี้เห็นตรงกันว่า… นี่คือแนวการลดปริมาณการใช้สารทำความเย็นในอุปกรณ์ปรับอากาศอย่างยั่งยืน หรืออย่างน้อยก็ทำให้สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อปรับอุณภูมิการอยู่อาศัยได้มากทีเดียว
#FridaysForFuture ครับ!
References…
- https://geothermal-energy-journal.springeropen.com/articles/10.1186/s40517-015-0036-2
- https://www.researchgate.net/publication/274809249_Earth-air_tunnel_heat_exchanger_for_building_space_conditioning_a_critical_review
- https://www.researchgate.net/publication/329182569_Optimizing_the_Design_of_Earth_Air_Tunnel_Heat_Exchanger_for_Cooling_in_Summer_Season
