9
ENETT2550-061 1/9 การประชุมเชิงวิชาการเครือขายพลังงานแหงประเทศไทยครั้งที3 23-25 พฤษภาคม 2550 โรงแรมใบหยกสกาย จังหวัดกรุงเทพฯ ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใตดิน Air Ventilation System in Underground Car Park นราวุฒิ ฉิมแสง * มานะ อมรกิจบํารุง ธนิต สวัสดิ์เสวี กลุมวิจัยการคํานวณและการประยุกตทางดานของไหลและพลังงาน คณะพลังงานสิ่งแวดลอมและวัสดุ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี เขตทุงครุ กรุงเทพฯ 10140 โทร 0-2470-8662 โทรสาร 0-2470-8663 E-mail: [email protected] Narawoot Shimsang * Mana Amornkitbamrung Thanit Swasdisevi Computation and Application in Fluid and Energy Laboratory School of Energy Environment and Materials, King Mongkut’s University of Technology Thonburi Thungkru, Bangkok 10140 Thailand Tel: 0-2470-8662 Fax: 0-2470-8663 E-mail: [email protected] บทคัดยอ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงคเพื่อศึกษาลักษณะการไหลของอากาศและ การกระจายตัวของแกสคารบอนมอนอกไซดในที่จอดรถใตดินเพื่อที่จะ ออกแบบระบบระบายอากาศที่เหมาะสมโดยใชวิธีการคํานวณ พลศาสตรของไหล (computational fluid dynamics, CFD) พิจารณา แบบจําลองของที่จอดรถใตดินเปนแบบ 2 มิติ ตําแหนงของชองจอดรถ 27 ตําแหนงพิจารณาเปนแหลงปลอยแกสคารบอนมอนอกไซดที่มีการ กระจายตัวคงทีการวิเคราะหการไหลของอากาศและแกส คารบอนมอนอกไซดจะใชชุดของสมการอนุรักษในการแกปญหาซึ่ง ประกอบไปดวยสมการอนุรักษมวล สมการอนุรักษโมเมนตัม สมการ การไหลแบบปนปวน k-ε และสมการการนําพาสปชีส ทําการออกแบบ ระบบระบายอากาศ โดยพิจารณาตําแหนงการติดตั้งพัดลมระบาย อากาศตางๆกัน 13 แบบ จากนั้นเปรียบเทียบผลของการระบายอากาศ ที่ไดออกแบบไวกับผลของการระบายอากาศแบบเดิม จากผลการ คํานวณดวย CFD พบวา การติดตั้งระบบระบายอากาศในรูปแบบที1 มีการระบายอากาศไดดีที่สุด เ นื่องจากมีการสะสมแกส คารบอนมอนอกไซดต่ํา โดยมีคาความเขมขนเฉลี่ยเทากับ 14.8 ppm Abstract The purpose of this work is to investigate the airflow pattern and carbon monoxide (CO) dispersion in an underground car park in order to design an appropriate ventilation system using computational fluid dynamics (CFD) technique. The two dimensional underground car park is considered with the sources of CO from 27 cars which is uniformly distributed. Analysis of air flow and carbon monoxide dispersion is governed by continuity, momentum and species transport equations. The 13 different cases of ventilation system of underground car park are simulated. The results of simulation show that the case 1 gives a good result for ventilating and CO dispersion. The average concentration of CO is about 14.8 ppm. 1. บทนํา ปจจุบันมีการขยายตัวทางเศรษฐกิจอยางตอเนื่องสงผลใหมีการใช รถยนตเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆในตัวเมืองใหญๆ ซึ่งในตัวเมืองเหลานี้มักจะมี พื้นที่การใชสอยนอยและมีราคาแพงจึงจําเปนที่จะตองมีการใชพื้นทีนั้นๆใหเกิดประโยชนสูงสุด จํานวนรถยนตที่มีจํานวนมากขึ้นเรื่อยๆ สงผลใหเกิดปญหาหลายอยางตามมาคือ มลพิษทางอากาศ มลพิษทาง เสียง ปญหาเรื่องรถติด แลวยังมีผลที่ตามมาอีกคือ ปญหาพื้นที่ในการ จอดรถ ที่จอดรถใตดินจึงเปนสิ่งที่จําเปนอยางยิ่งเพื่อที่จะแกไขปญหา เรื่องของพื้นที่ในการจอดรถ ในเรื่องของสิ่งแวดลอมในที่จอดรถใตดินก็มีผลโดยตรงกับผูทีทํางานหรือเขาออกบริเวณนั้นดวยเชนกัน เมื่อมีรถยนตจํานวนมากเขา มาจอด แกสไอเสียจากรถยนตจะสงผลตอสุขภาพโดยตรงตอมนุษย ใน ที่จอดรถใตดินจะมีปริมาณแกสคารบอนมอนอกไซด (CO) คอนขางมาก เนื่องจากการเผาไหมที่ไมสมบูรณของเครื่องยนต [1] แกสชนิดนี้ไมมีสีไมมีกลิ่น เมื่อหายใจเขาไปแลวจะทําปฏิกิริยากับ ฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง กลายเปนคารบ็อกซีฮีโมโกลบิน ทําใหการ ลําเลียงออกซิเจนจากปอดไปเลี้ยงสวนตางๆ ของรางกายไมเพียงพอ ทําใหเกิดอาการเครียด หายใจแรง เวียนหัว ปวดศีรษะ หนามืดและ ออนเพลีย เพราะสมองขาดออกซิเจนไปเลี้ยง อาการจะหนักถึงขั้น สลบ ชัก และอาจตายไดเมื่ออากาศเสียเขาไปในรางกายในปริมาณมากๆ [2] ถาไมมีการติดตั้งระบบและการระบายอากาศที่ดี จะสงผลตอสุขภาพ ของคนที่ทํางานบริเวณนั้นหรือผูที่เขาไปจอดรถ ดังนั้นวิธีการแกปญหา

ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

ENETT2550-061 1/9

การประชุมเชิงวิชาการเครือขายพลังงานแหงประเทศไทยครั้งที่ 3 23-25 พฤษภาคม 2550 โรงแรมใบหยกสกาย จังหวัดกรุงเทพฯ

ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใตดิน Air Ventilation System in Underground Car Park

นราวุฒิ ฉิมแสง* มานะ อมรกิจบํารุง ธนิต สวัสดิ์เสวี

กลุมวิจัยการคํานวณและการประยุกตทางดานของไหลและพลังงาน คณะพลังงานสิ่งแวดลอมและวัสดุ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี

เขตทุงครุ กรุงเทพฯ 10140 โทร 0-2470-8662 โทรสาร 0-2470-8663 E-mail: [email protected]

Narawoot Shimsang* Mana Amornkitbamrung Thanit Swasdisevi Computation and Application in Fluid and Energy Laboratory

School of Energy Environment and Materials, King Mongkut’s University of Technology Thonburi Thungkru, Bangkok 10140 Thailand Tel: 0-2470-8662 Fax: 0-2470-8663 E-mail: [email protected]

บทคัดยอ งานวิจัยน้ีมีวัตถุประสงคเพื่อศึกษาลักษณะการไหลของอากาศและการกระจายตัวของแกสคารบอนมอนอกไซดในที่จอดรถใตดินเพื่อที่จะออกแบบระบบระบายอากาศที่ เหมาะสมโดยใชวิธีการคํานวณพลศาสตรของไหล (computational fluid dynamics, CFD) พิจารณาแบบจําลองของที่จอดรถใตดินเปนแบบ 2 มิติ ตําแหนงของชองจอดรถ 27 ตําแหนงพิจารณาเปนแหลงปลอยแกสคารบอนมอนอกไซดที่มีการกระจายตั วคงที่ การวิ เ คราะห การ ไหลของอากาศและแก สคารบอนมอนอกไซดจะใชชุดของสมการอนุรักษในการแกปญหาซ่ึงประกอบไปดวยสมการอนุรักษมวล สมการอนุรักษโมเมนตัม สมการ

การไหลแบบปนปวน k-ε และสมการการนําพาสปชีส ทําการออกแบบระบบระบายอากาศ โดยพิจารณาตําแหนงการติดตั้งพัดลมระบายอากาศตางๆกัน 13 แบบ จากนั้นเปรียบเทียบผลของการระบายอากาศที่ไดออกแบบไวกับผลของการระบายอากาศแบบเดิม จากผลการคํานวณดวย CFD พบวา การติดตั้งระบบระบายอากาศในรูปแบบที่ 1 มี ก า ร ร ะ บ า ย อ า ก า ศ ไ ด ดี ที่ สุ ด เ น่ื อ ง จ า ก มี ก า ร ส ะ สม แ ก สคารบอนมอนอกไซดต่ํา โดยมีคาความเขมขนเฉลี่ยเทากับ 14.8 ppm Abstract The purpose of this work is to investigate the airflow pattern and carbon monoxide (CO) dispersion in an underground car park in order to design an appropriate ventilation system using computational fluid dynamics (CFD) technique. The two dimensional underground car park is considered with the sources of CO from 27 cars which is uniformly distributed. Analysis of air flow and carbon monoxide dispersion is governed by continuity, momentum and species transport equations. The 13 different

cases of ventilation system of underground car park are simulated. The results of simulation show that the case 1 gives a good result for ventilating and CO dispersion. The average concentration of CO is about 14.8 ppm. 1. บทนํา ปจจุบันมีการขยายตัวทางเศรษฐกิจอยางตอเน่ืองสงผลใหมีการใชรถยนตเพิ่มมากข้ึนเร่ือยๆในตัวเมืองใหญๆ ซ่ึงในตัวเมืองเหลานี้มักจะมีพื้นที่การใชสอยนอยและมีราคาแพงจึงจําเปนที่จะตองมีการใชพื้นที่น้ันๆใหเกิดประโยชนสูงสุด จํานวนรถยนตที่มีจํานวนมากขึ้นเร่ือยๆ สงผลใหเกิดปญหาหลายอยางตามมาคือ มลพิษทางอากาศ มลพิษทางเสียง ปญหาเรื่องรถติด แลวยังมีผลที่ตามมาอีกคือ ปญหาพื้นที่ในการจอดรถ ที่จอดรถใตดินจึงเปนส่ิงที่จําเปนอยางยิ่งเพื่อที่จะแกไขปญหาเร่ืองของพ้ืนที่ในการจอดรถ

ในเร่ืองของส่ิงแวดลอมในที่จอดรถใตดินก็มีผลโดยตรงกับผูที่ทํางานหรือเขาออกบริเวณน้ันดวยเชนกัน เม่ือมีรถยนตจํานวนมากเขามาจอด แกสไอเสียจากรถยนตจะสงผลตอสุขภาพโดยตรงตอมนุษย ในที่ จ อดรถ ใต ดิ นจ ะ มีป ริมาณแก สค าร บอนมอนอกไซด (CO) คอนขางมาก เน่ืองจากการเผาไหมที่ไมสมบูรณของเคร่ืองยนต [1] แกสชนิดน้ีไมมีสีไมมีกลิ่น เม่ือหายใจเขาไปแลวจะทําปฏิกิริยากับฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง กลายเปนคารบ็อกซีฮีโมโกลบิน ทําใหการลําเลียงออกซิเจนจากปอดไปเลี้ยงสวนตางๆ ของรางกายไมเพียงพอ ทําใหเกิดอาการเครียด หายใจแรง เวียนหัว ปวดศีรษะ หนามืดและออนเพลีย เพราะสมองขาดออกซิเจนไปเลี้ยง อาการจะหนักถึงข้ัน สลบ ชัก และอาจตายไดเม่ืออากาศเสียเขาไปในรางกายในปริมาณมากๆ [2] ถาไมมีการติดตั้งระบบและการระบายอากาศที่ดี จะสงผลตอสุขภาพของคนที่ทํางานบริเวณน้ันหรือผูที่เขาไปจอดรถ ดังน้ันวิธีการแกปญหา

Page 2: ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

ENETT2550-061 2/9

คือ การติดตั้งอุปกรณสําหรับระบายอากาศใหกับที่จอดรถใตดินในตําแหนงที่เหมาะสม [3] อัตราการระบายอากาศในที่จอดรถภายในอาคารไดมีการกําหนดคามาตรฐานไวให มีคาไมนอยกวา 6 air changes per hour [4] ขณะที่ทางวิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ [5] ไดกําหนดคาน้ีไวไมนอยกวา 4 air changes per hour เพื่อใหความเขมขนของ CO ในที่จอดรถภายในอาคารไมเกินคามาตรฐานคือ 35 ppm

ปจจุบันน้ีไดมีการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอรใชในการคํานวณพลศาสตรของไหล ซ่ึงสามารถจําลองพฤติกรรมการไหลของของไหลและแสดงคาสมบัติตางๆ เชน ความเร็ว ความดัน อุณหภูมิ ออกมาไดชัดเจน ทําใหมีผูวิจัยหลายกลุมนํามาใชในการศึกษาและออกแบบระบบระบายอากาศทั้งในอาคารและนอกอาคาร Xue and Ho [6] ไดศึกษาการกระจายของความรอนและแกสคารบอนมอนอกไซดในที่จอดรถใตดิน โดยใชวิธีทาง CFD ผลที่ไดสามารถนํามาออกแบบระบบระบายอากาศที่ระบายความรอนและความเขมขนของแกส CO ไดอยางเหมาะสม Chow [7] และ Chow et al. [8] ไดศึกษาการกระจายความเขมขนของ CO ในที่จอดรถใตดินโดยใชโปรแกรมคอมพิวเตอร รวมทั้งไดศึกษาเกี่ยวกับระดับความรอนในที่จอดรถดวย ซ่ึงทําใหสามารถใชเปนขอมูลประกอบการออกแบบระบบระบายอากาศที่มีความเหมาะสมมากยิ่งข้ึน Duci [9] ไดศึกษาการกระจายตัวของ CO โดยใชวิธีการคํานวณแบบ CFD โดยออกแบบระบบระบายอากาศหลายๆ แบบเพื่อหาตําแหนงที่มีความเหมาะสมของการระบายอากาศ งานวิจัยน้ีมีวัตถุประสงคเพื่อศึกษารูปแบบการไหลของอากาศและการกระจายของความเขมขนของแกสคารบอนมอนอกไซดในที่จอดรถใตดิน โดยใชวิธีการคํานวณแบบ CFD และศึกษาการวางตําแหนงติดตั้งพัดลมระบายอากาศในที่จอดรถใตดิน เพื่อหาแนวทางประหยัดพลังงานที่ใชในการระบายอากาศ 2. การดําเนินงานวิจัย

งานวิจัยน้ีไดทําการตรวจสอบความถูกตองของโปรแกรมสําเร็จรูป FLUENT และแบบจําลองทางคณิตศาสตรที่พัฒนาข้ึน เพื่อใชในการศึกษาระบบระบายอากาศในที่จอดรถชั้นใตดินที่มีการปนเปอนของแกส CO ในงานวิจัยน้ีไดนําแบบจําลองระบบระบายอากาศและเงื่อนไขการศึกษาจากงานวิจัยของ Heinsohn and Cimbala [10] มาใชเปนขอมูลอางอิงในการตรวจสอบ ลักษณะของแบบจําลองระบบระบายอากาศและเงื่อนไขการศึกษาไดแสดงไวในรูปที่ 1 และตารางที่ 1 ตามลําดับ โดยใชผลในสวนของเสนทางการไหลของอากาศในระบบเปนตัวเปรียบเทียบ

รูปที่ 2 และ 3 แสดงผลการเปรียบเทียบเสนทางการไหลของอากาศระหวางผลที่ไดจากงานวิจัยที่ผานมากับผลของงานวิจัยน้ี โดยใชเงื่อนไขการศึกษากรณีที่ 1 และ 2 ตามลําดับ พบวา มีลักษณะและทิศทางการไหลใกลเคียงกันมาก ซ่ึงสามารถนําโปรแกรมและชุดสมการความสัมพันธที่พัฒนาข้ึนในงานวิจัยน้ีไปใชในการศึกษาและวิเคราะหระบบระบายอากาศตอไป

รูปที่ 1 ลักษณะแบบจําลองการระบายอากาศของงานวจัิยที่ผานมา [10]

ตารางที่ 1 เงื่อนไขการศึกษาของงานวิจัยที่ผานมา [10]

ตัวแปร กรณีที่ 1 กรณีที่ 2 Upper inlet air supply (m/s) 0.028 0.028 Lower left air supply (m/s) - - Lower right air supply (m/s) - - CO supply (m/s) 0.001 0.001 Exhaust room - - Ceiling fan (Pa) - 5.0

(ก)

(ข)

รูปที่ 2 การเปรียบเทียบเสนทางการไหลของอากาศระหวางผลงานวิจัย ที่ผานมา (ก) กับผลงานวิจัยน้ี (ข) กรณีใชเงื่อนไขศึกษาที่ 1

Page 3: ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

ENETT2550-061 3/9

(ก)

(ข) รูปที่ 3 การเปรียบเทียบเสนทางการไหลของอากาศระหวาผลงานวิจัย ที่ผานมา (ก) กับผลงานวิจัยน้ี (ข) กรณีใชเงื่อนไขศึกษาที่ 2

งานวิจัยน้ีไดออกแบบที่จอดรถใตดินเพื่อใชเปนแบบจําลองในการคํานวณและวิเคราะหการระบายอากาศ โดยมีขอกําหนดดังน้ี ที่จอดรถพิจารณาเปนแบบ 2 มิติ (แนวกวางและแนวยาว) ขนาดพื้นที่ 1122.55 m2 มีชองจอดรถจํานวน 27 คัน ทางเขา-ออกที่จอดรถอยูที่ตําแหนงเดียวกัน ขนาด 11.5 m ตรงขามกับทางเขา-ออกมีชองอากาศขนาด 0.5 m จํานวน 15 ชอง มีชองพัดลมระบายอากาศขนาด 0.5 m จํานวน 2 ตัว แตละตัวระบายอากาศดวยอัตราความเร็ว 3 m/s (1.77 kg/s พิจารณาความลึกเปน 1 m) และตําแหนงจอดรถพิจารณาเปนแหลงปลอยแกสคารบอนมอนอกไซด รูปที่ 4 แสดงลักษณะแบบจําลองของที่จอดรถใตดิน

รูปที่ 4 แบบจําลองที่จอดรถใตดิน

ในงานวิจัยน้ีไดทําการออกแบบระบบระบายอากาศไว 13 แบบ

โดยพิจารณาการวางตําแหนงพัดลมระบายอากาศเปนปจจัยหลัก รูปที่ 5 แสดงตําแหนงการติดตั้งพัดลม (หมายเลข 1 ถึง 13) และตารางที่ 2 แสดงรูปแบบการระบายอากาศและตําแหนงติดตั้งพัดลมในแตละกรณี

ซ่ึงรูปแบบที่ 7 เปนระบบระบายอากาศแบบเดิมที่มีอยู และรูปแบบที่ 13 ใชพัดลมระบายอากาศ 3 ตัว

รูปที่ 5 ตําแหนงติดตั้งพัดลมระบายอากาศ (หมายเลข 1 ถึง 13)

ตารางที่ 2 รูปแบบการระบายอากาศและตําแหนงติดตั้งพัดลม

รูปแบบระบายอากาศ ตําแหนงติดตั้งพัดลม 1 1 และ 13 2 2 และ 13 3 3 และ 13 4 4 และ 13 5 5 และ 13 6 6 และ 13

7 (แบบเดิม) 7 และ 13 8 8 และ 13 9 9 และ 13 10 10 และ 13 11 11 และ 13 12 12 และ 13 13 1,7 และ 13

2.1 การพัฒนาแบบจําลองทางคณิตศาสตร

งานวิ จัย น้ีไดพัฒนาแบบจําลองทางคณิตศาสตร เพื่อใช ในการศึกษาพฤติกรรมการไหลและการกระจายความเขมขนของ CO ในที่จอดรถใตดิน ภายใตสมมติฐานดังน้ี (1) การไหลของอากาศมีสภาวะคงที่ (steady state) (2) อากาศมีคาความหนืดและความหนาแนนคงที่ (3) ลักษณะการไหลของอากาศเปนแบบ 2 มิติ และ (4) การไหลของอากาศเปนการไหลแบบปนปวน (turbulent flow)

สมการที่นํามาประยุกตใชในระบบนี้ประกอบดวย สมการความตอเน่ือง (continuity equation) สมการโมเมนตัม (momentum equation) และสมการการนําพาสปชีส (species transport equation) ในการจัดรูปแบบสมการคํานวณพลศาสตรของไหลน้ีไดใชระเบียบวิธี finite volume และเทคนิคการคํานวณแบบ SIMPLE algorithm รายละเอียดและรูปแบบของแตละสมการมีดังน้ี สมการความตอเนื่อง (continuity equation) ( )uρ⋅∇ = 0 (1) เม่ือ u คือ เวกเตอรความเร็ว (m/s)

ρ คือ ความหนาแนนของอากาศ (kg/m3)

Page 4: ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

ENETT2550-061 4/9

สมการโมเมนตัม (momentum equation) ( ) gp ρ+∇μ+−∇=⋅∇ uuu 2ρ (2)

p คือ ความดันสถิต (Pa) g คือ คาแรงดึงดูดของโลก (m/s2) μ คือ คาความหนืด (kg/m-s)

สมการการนําพาสปชีส (species transport equation) ( ) ( ) iii JuYY

tr

⋅−∇=⋅∇+∂∂ ρρ (3)

Yi คือ สัดสวนโดยมวลของสปชีส i Ji คือ ฟลักซการแพรของสปชีส i สําหรับการไหลที่เปนแบบปนปวน คาฟลักซน้ีจะไดมาจาก

i

t

tmii Y

ScDJ ∇⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛ μ+ρ−= ,

r (4)

Di, m คือ สัมประสิทธิ์การแพรหรับสปชีส I ในของผสม

Sct คือ คา Schmidt number, ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ρμ

t

t

D= 0.7

μt คือ ความหนืดแบบปนปวน (kg/m-s) Dt คือ สภาพแพรแบบปนปวน

ในการไหลแบบปนปวนจะเลือกใชแบบจําลอง standard k-ε โดย Launder and Spalding [13] ซ่ึงเปนแบบจําลองที่ใชในสภาวะการไหลแบบปนปวน แสดงในรูปแบบสมการไดดังน้ี

( ) ( ) ρερμσμ

μρ −⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅∇−+⎥

⎤⎢⎣

⎡∇⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅∇=⋅∇ uuu kPkk t

k

t

32 (5)

( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡∇⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅∇=⋅∇ εσμμρεε

tu

( )k

CkPk

C t

2

21 32 ερρμε

εε −⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅∇−+ uu (6)

โดยที่

( ) ( ) ( )TTp uuuuu:uu ∇+∇⋅∇−∇+∇∇=32

ερμ μ

2kct =

คา

ε1C ,ε2C ,

μC , kσ , Eσ คือคาคงที่มาตรฐาน มีคาเทากับ 1.44,

1.92, 0.09, 1.0 และ 1.3 ตามลําดับ

2.2 เงื่อนไขขอบเขต ในงานวิจัยน้ีไดกําหนดเงื่อนไขขอบเขตของที่จอดรถใตดินดัง

แสดงในรูปที่ 10

รูปที่ 6 เงื่อนไขขอบเขตของที่จอดรถใตดิน 3. ผลการจําลองและวิจารณ การเปรียบเทียบผลของการระบายอากาศในที่จอดรถใตดินจากการออกแบบทั้ง 12 แบบ (รูปแบบที่ 1 ถึง 6 และ 8 ถึง 13) และเปรียบเทียบกับระบบระบายอากาศแบบเดิม (รูปแบบที่ 7) ทําใหทราบถึงการระบายอากาศที่เหมาะสมโดยพิจารณาลักษณะเสนทางการไหลขอ ง อ า ก า ศ กั บ ผ ลขอ ง ก า ร ก ร ะ จ า ยค ว าม เ ข ม ข น ขอ ง แ ก สคารบอนมอนอกไซด 3.1 ผลการกระจายตัวของความเร็วลม การไหลของอากาศเกิดจากพัดลมดูดอากาศออกสูภายนอกอาคาร ทําใหอากาศจากทางเขา-ออก และชองอากาศไหลเขามาในที่จอดรถแทนอากาศที่ถูกดูดออก การไหลของอากาศของระบบระบายอากาศ ทั้ง 12 กรณี มีลักษณะคลายคลึงกัน โดยจะเกิดการหมุนวนของอากาศตรงบริเวณผนังดานหนาของที่จอดรถและบริเวณผนังดานหลังทางขวา ความเร็วของอากาศตรงทางเขาของที่จอดรถใตดินมีความเร็วเฉลี่ยเทากับ 0.15 m/s ความเร็วของอากาศตรงบริเวณชองอากาศมีความเร็วเฉลี่ยเทากับ 0.17 m/s ความเร็วที่บริเวณตรงกลางของที่จอดรถหรือบริเวณทางรถวิ่งมีคาประมาณ 0.27 m/s ความเร็วของอากาศตรงบริเวณผนังดานหนามีคาประมาณ 0.03 m/s และความเร็วอากาศบริเวณใกลกับพัดลมมีคาประมาณ 0.4-0.6 m/s การติดตั้งพัดลมระบายอากาศที่ตําแหนงตางกัน จะสงผลใหรูปแบบการกระจายอากาศแตกตางกันและมีผลตอการระบายแกส CO ดวยเชนกัน ดังแสดงในรูปที่ 7 ถึง 18 สวนในรูปที่ 19 เปนรูปแบบของการระบายอากาศที่ใชพัดลมจํานวน 3 ตัว ลักษณะของการไหลของอากาศและการกระจายตัวของแกส CO จะคลายกับรูปแบบการระบายอากาศแบบที่ 1 แตมีความเร็วของอากาศที่มากกวา ที่บริเวณทางเขาของที่จอดรถ ความเร็วเฉลี่ยของอากาศที่เขา 0.22 m/s ที่บริเวณชองอากาศมีความเร็วของอากาศที่เขามา 0.25 m/s ความเร็วที่บริเวณตรงกลางของที่จอดรถ 0.42 m/s ความเร็วที่ผนังดานหนา 0.06 m/s

p= 1 atm Front wall u=0, v=0 m/s

Side wall u=0, v=0 m/s

Exhaust fan u=3, v=0 m/s

Exhaust fan u=0, v=3 m/s

p= 1 atm

Side wall u=0, v=0 m/s

Back wall u=0, v=0 m/s

u, v = 0.0071

Page 5: ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

ENETT2550-061 5/9

รูปที่ 7 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 1

รูปที่ 8 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 2

รูปที่ 9 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 3

รูปที่ 10 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 4

รูปที่ 11 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 5

รูปที่ 12 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 6

รูปที่ 13 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 7

รูปที่ 14 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 8

1

13

2

13

3

13

4

13

5

13

6

13

7

13

8

13

Page 6: ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

ENETT2550-061 6/9

รูปที่ 15 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 9

รูปที่ 16 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 10

รูปที่ 17 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 11

รูปที่ 18 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 12

รูปที่ 19 ทิศทางการไหลของอากาศกรณีใชรูปแบบการระบายอากาศ แบบที่ 13

3.2 ผลการกระจายตัวของความเขมขนแกสคารบอนมอนอกไซด การกระจายตัวของ CO ข้ึนอยูกับทิศทางไหลของอากาศ ถามีการไหลหรือมีการเคลื่อนที่ของอากาศ จะทําใหมีการพัดพา CO ไปดวย ทําใหไมเกิดการสะสม CO ในทางกลับกันถาไมมีการเคลื่อนที่ หรือการหมุนวนของอากาศที่บริเวณน้ันๆ จะทําใหเกิดการสะสมของ CO รูปที่ 20 ถึง 32 แสดงการกระจายความเขมขนของ CO จากการใชรูปแบบการระบายอากาศทั้ง 13 กรณี พบวา รูปแบบการระบายอากาศแบบที่ 1 มีปริมาณ CO นอยที่สุดเม่ือเปรียบเทียบกับรูปแบบการระบายอากาศที่ใชพัดลม 2 ตัว (รูปแบบที่ 1 ถึง 12) เน่ืองจากตําแหนงของพัดลมระบายอากาศแบบที่ 1 อากาศจะเกิดการกระจายตัวมากกวากรณีอื่น สงผลใหทําให CO ระบายออกไดมากกวาดวย และมีบริเวณสะสม CO นอยที่สุด คาเฉลี่ยของ CO ในที่จอดรถใตดินของการระบายอากาศรูปแบบที่ 1 เทากับ 14.8 ppm นอกจากนี้พบวา ความเขมขน CO จะเพิ่มข้ึนเร่ือยๆ เม่ือตําแหนงการติดตั้งพัดลมระบายอากาศทั้งสองอยูใกลกัน ทําใหอากาศระบายไดไมดีและมีบริเวณสะสม CO มากข้ึน จากการพิจารณากรณีใชพัดลมระบายอากาศ 3 ตัว (รูปที่ 32) พบวา ลักษณะการกระจายความเขมขน CO คลายกับรูปแบบการระบายอากาศแบบที่ 1 และมีคาความเขมขน CO ภายในที่จอดรถใกลเคียงกัน ดังแสดงไวในรูปที่ 33 เม่ือพิจารณาในดานการใชพลังงานในการระบายอากาศพบวา รูปแบบการระบายอากาศแบบที่ 1 ใชพลังงานนอยกวา เน่ืองจากไดใชพัดลมระบายอากาศเพียง 2 ตัวและมีการกระจายความเขมขน CO ที่ใกลเคียงกันเม่ือเทียบกับรูปแบบการระบายอากาศแบบที่ 13 ซ่ึงใชพัดลมในการระบายอากาศถึง 3 ตัว

รูปที่ 20 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 1

9

13

10

13

11

13

12 13

7

13

1

1

13

Page 7: ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

ENETT2550-061 7/9

รูปที่ 21 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 2

รูปที่ 22 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 3

รูปที่ 23 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 4

รูปที่ 24 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 5

รูปที่ 25 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 6

รูปที่ 26 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 7

รูปที่ 27 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 8

รูปที่ 28 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 9

2

13

6

13

7

13

3

13

4

13

8

13

5

13

9

13

Page 8: ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

ENETT2550-061 8/9

รูปที่ 29 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 10

รูปที่ 30 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 11

รูปที่ 31 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 12

รูปที่ 32 การกระจายความเขมขนของ CO กรณีใชรูปแบบการระบาย อากาศแบบที่ 13

1212.5

1313.5

1414.5

1515.5

1616.5

1717.5

1818.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

case

CO

leve

l(pp

m)

รูปที่ 33 การเปรียบเทียบคาความเขมขนเฉลี่ยของ CO (ppm) ของรูปแบบการระบายอากาศทั้ง 13 แบบ 4. สรุป จากผลการศึกษาสรุปไดวา การระบายอากาศที่เหมาะสมข้ึนอยูกับตําแหนงการติดตั้งพัดลม ซ่ึงจะสงผลใหมีการกระจายอากาศภายในที่จอดรถไดอยางทั่วถึงและสามารถระบาย CO ในที่จอดรถใตดินออกสูภายนอกไดดีดวย ทําใหความเขมขนของ CO อยูในระดับปลอดภัยตามมาตรฐานที่กําหนดไว จากผลการจําลองพบวา การติดตั้งระบบระบายอากาศรูปแบบที่ 1 มีการระบายอากาศไดดีกวารูปแบบอื่นๆ โดยมีคาความเขมขนเฉลี่ยของ CO เทากับ 14.8 ppm และมีการสะสม CO นอยกวารูปแบบอื่นดวย แมวาจะมีคาความเขมขนที่ใกลเคียงกับรูปแบบการกระจายอากาศที่ 13 แตเม่ือพิจารณาในดานการใชพลังงานในการระบายอากาศพบวา ร ูปแบบการระบายอากาศแบบที่ 1 ใชพัดลมในการระบายอากาศนอยกวา จึงทําใหประหยัดพลังงานไดมากกวา 5. กิตติกรรมประกาศ ขอขอบคุณศูนยวิ จัยเชื้ อ เพลิง ภาควิชาเคมี เทคนิค คณะวิทยาศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย ที่ใหความอนุเคราะหใชโปรแกรม FLUENT ในการคํานวณวิเคราะหประกอบงานวิจัยน้ี เอกสารอางอิง 1. Chow, W. K., ”Survey on the Indoor Environment of

Enclosed Car Parks in Hong Kong,” Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 10, No. 2, pp. 247-255, 1995.

2. นพภาพร พานิช และคณะ, ”ตําราระบบบําบัดมลพิษอากาศ,” พิมพคร้ังที่ 1, ศูนยบริการวิชาการแหงจุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, กรุงเทพฯ, 2547. 3. ASHRAE, ”ASHRAE Handbook - HVAC Applications,” U.S.A.,

1999. 4. ASHRAE, ”ASHRAE Handbook - HVAC System and

Application,” U.S.A., 1981. 5. คณะกรรมการวิชาการสาขาเครื่องกล วิศวกรรมสถานแหงประเทศ

ไทย ในพระบรมราชูปถัมภ, ”มาตรฐานระบบปรับอากาศและระบายอากาศ,” บริษัท ส.เอเซียเพรส จํากัด, กรุงเทพฯ.

10

13

11

13

1

13

12 13

7

Page 9: ระบบระบายอากาศในที่จอดรถใต ดิน for ThaiScience/Article/3/10014357.pdfพลศาสตร ของไหล (computational

ENETT2550-061 9/9

6. Xue, H. and Ho, J. C., ”Modeling of Heat and Carbon Monoxide Emitted from Moving Cars in an Underground Car Park,” Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 15, No. 1, pp. 100-115, 2000.

7. Chow, Y. K., ”Simulation of Carbon Monoxide Level in Enclosed Car Parks Using an Air Flow Network Program,” Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 11, No. 2, pp. 237-240, 1996.

8. Chow, Y. K., Wong, L. T. and Fung W. Y., ”Field Study on the Indoor Thermal Environment and Carbon Monoxide Levels in a Large Underground Car Park,” Tunneling and Underground Space Technology Vol. 11, No. 3, pp. 333-343, 1996.

9. Duci, A., ”Numerical Approach of Carbon Monoxide Concentration Dispersion in an Enclosed Garage,” Building and Environment, Vol. 93, pp. 1043-1048, 2004. 10. Heinsohn, R. J. and Cimbala, J. M., ”Indoor Air Quality

Engineering : Environmental Health and Control of Indoor Pollutants,” Marcel Dekker, New York, pp. 733-768, 2003

11. Khan, J. A., and others, ”Effects of Inlet and Exhaust Locations and Emitted Gas Density on Indoor Air Contaminant Concentrations,” Building and Environment, Vol. 41, pp. 951-963, 2006.

12. Papakonstantinou, K., and others, ”Air Quality in an Underground Garage: Computational and Experimental Investigation of Ventilation Effectiveness,” Energy and Building, Vol. 35, pp. 933-940, 2003.

13. Launder, B.E. and Spalding, D.B., ”The Numerical Computation of Turbulence Flows,” Computing Methods Applied Mechanical Engineering 3, pp. 269, 1974.

14. เอกรงค สุขจิต วรางครัตน จันสาโร และ เอกชัย จันสาโร, ”การวิเคราะหระบบระบายอากาศแบบทอดูดและแบบพัดลมเจ็ทภายในลานจอดรถชั้นใตดินดวยพลศาสตรของไหลเชิงคํานวณ,” การประชุมวิชาการเครือขายวิศวกรรมเครื่องกลแหงประเทศไทยครั้งที่ 19, โรงแรมรอยัลพาราไดซ จังหวัดภูเก็ต, ระหวางวันที่ 19-21 ตุลาคม 2548.