ฉนวนกันความร้อนมีประโยชน์อย่างไร? ทำไมเราถึงต้องใส่ใจเรื่องนี้

[siritidaphon]

ฉนวนกันความร้อนมีประโยชน์อย่างไร? ทำไมเราถึงต้องใส่ใจเรื่องนี้

อย่างที่เราทุกคนรู้กัน เมืองไทยเรานี้ขึ้นชื่อเรื่องอากาศที่ร้อนชื้นตลอดแทบจะทั้งปี อาคารบ้านเรือนแต่ละแห่งจึงจำเป็นจะต้องให้ความสำคัญกับเรื่องของการป้องกันความร้อนมาเป็นอันดับต้นๆ เพราะความร้อนที่สะสมในอาคาร จะทำให้เกิดการใช้พลังงานจากเครื่องปรับอากาศมากขึ้นกว่าที่ควรจะเป็น​

ปกติความร้อนจากพระอาทิตย์จะเข้ามาในอาคารด้วยการถ่ายเทความร้อน (Heat Transfer) โดยอากาศที่มีอุณหภูมิสูงจะเดินทางไปหาอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า ซึ่งความร้อนจะเข้ามาในอาคารด้วยการเคลื่อนที่ได้ถึง 3 รูปแบบ คือ​
• การนำความร้อน (Conduction) เป็นการส่งถ่ายของอุณหภูมิผ่านตัวกลางโดยที่ตัวกลางอยู่กับที่ เช่น การนำความร้อนผ่านกำแพงบ้าน (กำแพงเป็นตัวกลาง) ความร้อนผ่านหลังคา (หลังคาเป็นตัวกลาง) หรือความร้อนผ่านพื้น (พื้นเป็นตัวกลาง)​
• การพาความร้อน (Convection) เป็นการส่งถ่ายอุณหภูมิโดยที่ตัวกลางนั้นเคลื่อนที่ไปกับอุณหภูมิด้วย เช่น ลมเป็นตัวกลางที่พาความร้อนเข้ามาในอาคาร และก็พาออกไปจากอาคารได้เช่นเดียวกัน​
• การแผ่รังสีความร้อน (Radiation) เป็นการถ่ายเทอุณหภูมิที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น การแผ่รังสีความร้อนจากดวงอาทิตย์มายังโลก ความร้อนจะเคลื่อนผ่านอวกาศ ชั้นบรรยากาศของโลก บ้าน และก็มาถึงคน​

“การติดตั้งฉนวนกันความร้อนให้กับอาคาร” จึงเป็นอีกหนึ่งวิธีที่ช่วยลดปัญหาความร้อนเข้าสู่อาคาร ถ้าเราเลือกใช้วัสดุที่สามารถป้องกันความร้อนได้ดี ก็จะทำให้อุณหภูมิภายในอาคารอยู่ในสภาวะน่าสบาย แถมยังลดภาระการทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศลงได้ถึง 40% นับเป็นการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อีกทาง นอกจากนั้น ยังลดการควบแน่น ซึ่งเป็นสาเหตุของการเกิดความชื้นและเชื้อราในอาคาร รวมทั้งช่วยป้องกันเสียงรบกวนได้อีกด้วย​

หากพิจารณาตัวแปรของการทำให้บ้านเย็น หรือการทำให้อุณหภูมิอากาศภายในบ้านอยู่ในสภาวะน่าสบายแล้ว เราจะพบว่าตัวแปรสำคัญ คือ “การลดการถ่ายเทความร้อนจากภายนอกอาคารเข้าสู่ภายในอาคาร" นั่นเอง ซึ่งนอกจากการออกแบบที่เหมาะสมตามทิศทางแดดและใช้ประโยชน์จากสภาพแวดล้อมโดยรอบในการลดความเย็นให้บ้านได้แล้ว คุณสมบัติของเปลือกอาคารจึงเป็นส่วนสำคัญในการช่วยลดความร้อนเข้ามาภายในบ้านได้มาก ดังนั้นการเลือกวัสดุเปลือกอาคารต้องดูที่คุณสมบัติของวัสดุในการลดการถ่ายเทความร้อนจากภายนอกเข้าสู่ภายใน และหากเราเข้าใจกระบวนการถ่ายเทความร้อนทั้งระบบของเปลือกอาคาร ก็จะทำให้เราสามารถเลือกชนิดของวัสดุ ตลอดจนรูปแบบการลดการถ่ายเทความร้อนของเปลือกอาคารได้อย่างเหมาะสม และคุ้มค่าที่สุด โดยสามารถดูลักษณะของเปลือกอาคารเป็น 3 ชั้น นั่นก็คือ​

ผิวด้านนอกของเปลือกอาคาร​
การเลือกลักษณะผิวด้านนอกของเปลือกอาคาร เป็นด่านแรกที่ลดการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่ภายในอาคาร โดยผิวด้านนอกของเปลือกอาคารที่ลดการถ่ายเทความร้อนได้ดี ต้องมีคุณสมบัติ ดังนี้​
• ผิวของวัสดุต้องสะท้อนรังสีได้ดี เนื่องจากทำให้อากาศนิ่งที่อยู่บริเวณผิววัสดุมีค่าต้านทานความร้อนสูง​
• ทิศทางการไหลของความร้อน เพื่อหาทางป้องกันความร้อนได้ถูกทิศทาง เช่น ความร้อนส่วนผนังจะไหลไปด้านข้าง และความร้อนส่วนหลังคาจะไหลขึ้นหรือลง​
• บริเวณพื้นผิวมีความเร็วลมต่ำ จะทำให้อากาศนิ่งที่ผิววัสดุมีค่าต้านทานความร้อนสูง​

เนื้อของวัสดุเปลือกอาคาร​
การถ่ายเทความร้อนเนื้อของวัสดุนี้แยกได้เป็น  2 ส่วนในการพิจารณาเลือกเปลือกอาคาร คือ​
• คุณสมบัติของวัสดุที่จะช่วยลดและชะลอการถ่ายเทความร้อน มี 2 หลักการ คือ 1) วัสดุที่มีมวลสารมากจะมีความสามารถในการดูดซับความร้อน และกักเก็บความร้อน ทำให้การถ่ายเทความร้อนด้วยการนำจากด้านหนึ่งไปสู่อีกด้านหนึ่งใช้เวลานาน ซึ่งเราเรียกว่า “การหน่วงความร้อน” และ 2) วัสดุที่มีช่องว่างอากาศขนาดเล็ก มีความพรุนสูง จะทำให้การถ่ายเทความร้อนด้วยการพามีปริมาณน้อยลง พบมากในวัสดุคอนกรีตมวลเบา หรือวัสดุประเภทฉนวนต่างๆ​
• การเรียงชั้นวัสดุของเปลือกอาคาร คือการรวมกันของวัสดุกับ “ช่องว่างอากาศ” เข้าด้วยกันเป็นชั้นๆ จนเกิดเป็นค่าการต้านทานความร้อนทั้งระบบ ซึ่งช่องว่างอากาศนี้จะมีผลต่อค่าการต้านทานความร้อนของวัสดุโดยตรง และประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับขนาดของช่องว่าง และรูปแบบของอากาศในช่องว่าง คือ ช่องว่างเป็นอากาศไหลหรืออากาศนิ่ง หรือการสะท้อนรังสีความร้อน​

ผิวด้านในของเปลือกอาคาร​
การเลือกลักษณะผิวด้านในของเปลือกอาคารจะเป็นด่านสุดท้าย ของการถ่ายเทความร้อนจากภายนอกเข้าสู่ภายในอาคาร ต้องมีคุณสมบัติ ดังนี้​
• ผิวของวัสดุที่มีค่าการสะท้อนรังสีสูง เพราะจะทำให้อากาศนิ่งที่ผิววัสดุมีค่าต้านทานความร้อนสูง ​
• ทิศทางการไหลของความร้อน เพื่อหาทางป้องกันความร้อนได้ถูกทิศทาง เช่น ความร้อนส่วนผนังจะไหลไปด้านข้าง และความร้อนส่วนหลังคาจะไหลขึ้นหรือลง​