ระบบ HVAC คืออะไร? ส่วนประกอบและหลักการทำงาน

HVAC [Heating, Ventilation, Air Conditioning] ย่อมาจากการทำความร้อน, การระบายอากาศ, และการปรับอากาศ ระบบนี้ให้ความร้อนและความเย็นแก่อาคารที่อยู่อาศัย และพาณิชยกรรม

ระบบ HVAC คืออะไร?

เราพบเจอระบบ HVAC ได้จากทุกที่ ตั้งแต่บ้านครอบครัวเดี่ยว ไปจนถึงเรือดำน้ำ

ระบบเหล่านี้จะช่วยปรับสภาวะแวดล้อมในที่อยู่อาศัย หรืออาคารเหล่านั้นให้มีความสะดวกสบาย ซึ่งการก่อสร้างโครงการใหม่ๆ มักจะนิยมติดตั้งระบบเหล่านี้มากขึ้นเรื่อยๆ เพราะช่วยปรับเพิ่มประสิทธิภาพของอากาศบริสุทธิ์จากภายนอกอาคาร ให้มีคุณภาพอากาศดีขึ้นก่อนนำเข้าภายในอาคาร

ตัว V ในระบบ HVAC หรือการระบายอากาศ เป็นกระบวนการของการเปลี่ยนหรือแลกเปลี่ยนอากาศภายในพื้นที่

Cleanroom สิ่งนี้ทำให้อากาศภายในอาคารมีคุณภาพดีขึ้น และเกี่ยวข้องกับการกำจัดความชื้น, ควัน, กลิ่นไม่พึงประสงค์, ความร้อน, ฝุ่น, แบคทีเรียในอากาศ, คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ รวมถึงการควบคุมอุณหภูมิ และการเติมออกซิเจนด้วย

ระบบ HVAC ทำงานอย่างไร

หน้าที่ของระบบ HVAC มีความสัมพันธ์กัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อให้ คุณภาพอากาศภายในอาคารที่ควบคุมได้และเกิดความเย็นสบาย

ระบบทำความร้อนและปรับอากาศมักจะเป็นระบบที่ซับซ้อนและกว้างขวางที่สุดระบบหนึ่งในบ้าน เมื่อระบบหยุดทำงาน ผู้อยู่อาศัยหรือผู้ปฏิบัติงานในพื้นที่จะรับรู้ทันที

ระบบ HVAC ประกอบด้วย 9 ส่วนประกอบหลัก ที่ควรทำความรู้จัก

• ระบบหมุนเวียนอากาศย้อนกลับ
• ตัวกรอง
• ช่องระบายอากาศเสีย
• ท่อ
• ส่วนประกอบไฟฟ้า
• หน่วยติดตั้งภายนอก
• คอมเพรสเซอร์
• คอยล์
• โบลเวอร์

ระบบหมุนเวียนอากาศย้อนกลับ 

การส่งคืนอากาศย้อนกลับ (Return) เป็นส่วนหนึ่งของระบบ ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของวงจรการระบายอากาศ การส่งคืนนี้จะดูดอากาศ ผ่านตัวกรอง (Filter) แล้วส่งผ่านไปยังระบบหลัก

ดังนั้น ผู้ดูแลระบบ HVAC จึงจำเป็นต้องให้ความสำคัญและตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ทำความสะอาดฝุ่นที่ตกค้างในระบบส่งคืนเป็นประจำ เนื่องจากเศษฝุ่นสามารถเกาะติดตัวกรองได้อย่างง่ายดาย ส่งผลเสียต่ออุปกรณ์และระบบโดยรวม

ตัวกรอง

ตัวกรอง คือส่วนที่สองของระบบหมุนเวียนอากาศย้อนกลับ เป็นส่วนที่อากาศไหลผ่าน ผู้ดูแลระบบ HVAC จำเป็นต้องเปลี่ยนตัวกรองเป็นประจำ ห้ามลืม!! เพื่อให้ระบบกรองอยู่ในสภาพดี ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

ช่องระบายอากาศเสีย

อีกส่วนหนึ่งของระบบ คือ ช่องระบายอากาศที่เกิดจากระบบและถูกขับออก ผู้ดูแลระบบจะต้องตรวจสอบปล่องปล่องไฟหรือปล่องระบายอากาศทุกปี และปรับแต่งให้เหมาะสมกับสภาพหน้างานหากจำเป็น

ท่อ

ท่อเป็นช่องทางที่อากาศร้อนหรือเย็นไหลผ่าน จึงควรทำความสะอาดท่อทุกๆ 2 ถึง 5 ปี เพื่อให้ทุกอย่างอยู่ในสภาพที่ดี ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

องค์ประกอบไฟฟ้า

ส่วนนี้ในระบบอาจเป็นส่วนที่ซับซ้อนกว่าส่วนอื่นเล็กน้อย ปัญหามักเกิดขึ้นที่นี่ก่อน ในกรณีที่ผู้ดูแลระบบ HVAC ตรวจพบการทำงานบางอย่างที่ไม่ถูกต้อง ให้ตรวจสอบทริปเบรกเกอร์ หรือแบตเตอรี่ในเทอร์โมสตัทของคุณด้วย

ยูนิตภายนอก 

นี่อาจเป็นส่วนหนึ่งของระบบที่หลายคนนึกถึงเมื่อพูดถึงระบบ HVAC ยูนิตภายนอกอาคารมีพัดลมซึ่งทำให้เกิดการไหลของอากาศ เคล็ดลับสำหรับมือโปร: ควรดูแลรักษายูนิตภายนอกให้ปราศจากเศษซากและเศษพืช เพราะอาจทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงได้หากเศษซากเหล่านี้ถูกดูดเข้าไปในพัดลม

คอมเพรสเซอร์

คอมเพรสเซอร์มีหน้าที่เปลี่ยนสารทำความเย็นจากแก๊สเป็นของเหลว และส่งไปยังคอยล์เย็นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของยูนิตภายนอก ถ้าผู้ดูแลระบบ HVAC ตรวจพบว่ามีบางอย่างทำงานไม่ถูกต้อง อย่าลืมตรวจสอบการทำงานและความผิดปกติของคอมเพรสเซอร์ ซึ่งมักเป็นสาเหตุหรือต้นเหตุที่ทำให้จุดอื่นๆ เกิดความเสียหายได้

คอยส์

โดยปกติแล้วคอยส์ (Coil) จะเป็นอีกส่วนหนึ่งของยูนิตภายนอก คอยล์จะทำให้อากาศเย็นลงขณะที่มันไหลผ่านด้วยความช่วยเหลือเล็กน้อยจากสารทำความเย็น ผู้ดูแลจึงควรตรวจสอบคอยส์ทุกปี หากมีน้ำแข็งเกาะค้าง อาจต้องตรวจสอบตัวกรอง และ/หรือ ระดับสารทำความเย็น

โบลเวอร์ (เครื่องเป่าลม)

เครื่องเป่าลมดึงอากาศร้อนผ่านส่วนหลักของตัวเครื่อง ยิ่งอากาศเคลื่อนผ่านได้มีประสิทธิภาพมากเท่าไร ระบบโดยรวมอื่นๆ ก็จะยิ่งลดความเสียหายในจุดอื่นๆ ไปด้วย

สิ่งที่รวมอยู่ในระบบ HVAC

ตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่า HVAC ย่อมาจากอะไรและทำงานอย่างไรบ้าง แต่เราควรจะทำความเข้าใจเพิ่มเติมอีก 3 ส่วนประกอบสำคัญ ที่อยู่ในระบบด้วย นั่นคือ

• ความร้อน มักจะหมายถึงเตาเผาหรือหม้อไอน้ำ รวมถึงระบบท่อสำหรับของเหลวที่นำความร้อนหรือช่องสำหรับเดินระบบท่อ หากเป็นระบบ forced air system
• การระบายอากาศ มีทั้งเป็นแบบธรรมชาติหรือแบบบังคับ ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ระบบแบบบังคับสำหรับการฟอกอากาศ
• เครื่องปรับอากาศ เป็นส่วนที่ตรงกันข้ามกับระบบทำความร้อน จุดที่น่าสนใจหลัก คือ การกำจัดความร้อนที่มีอยู่ออกจากภายในบ้านนั่นเอง

ประเภทของระบบ HVAC: ระบบปรับอากาศในอาคารมีกี่แบบ

ระบบปรับอากาศในอาคารที่ใช้กันในประเทศไทยแบ่งได้เป็น 4 แบบหลัก ต่างกันที่วิธีผลิตความเย็น วิธีส่งความเย็นไปยังพื้นที่ และขนาดอาคารที่เหมาะสม

1. ระบบแยกส่วน (Split Type)

แบ่งเป็นคอยล์เย็น (Fan Coil Unit) ภายในห้อง และคอนเดนซิ่งยูนิตภายนอก ต่อกันด้วยท่อน้ำยา ติดตั้งง่าย ราคาเริ่มต้นต่ำ เหมาะกับบ้าน ห้องเดี่ยว และสำนักงานขนาดเล็ก ข้อจำกัดคือแต่ละชุดดูแลได้เฉพาะพื้นที่ของตัวเอง และนำอากาศภายนอก (Fresh Air) เข้ามาได้น้อย

2. ระบบแพ็กเกจ (Packaged Unit / Rooftop Unit)

รวมคอมเพรสเซอร์ คอยล์ และพัดลมไว้ในตู้เดียว แล้วส่งลมเย็นผ่านท่อลม (Duct) ไปยังพื้นที่ เหมาะกับพื้นที่เปิดโล่งชั้นเดียว เช่น ร้านค้า โกดัง หรือโรงงานขนาดเล็ก ติดตั้งและบำรุงรักษาจากจุดเดียว และผสมอากาศภายนอกเข้าระบบได้ง่าย

3. ระบบ VRF / VRV (Variable Refrigerant Flow)

คอนเดนซิ่งยูนิตหนึ่งชุดต่อกับคอยล์เย็นภายในได้หลายตัว และปรับปริมาณสารทำความเย็นตามภาระของแต่ละโซน จึงควบคุมอุณหภูมิแยกห้องได้และประหยัดพลังงานเมื่อใช้งานไม่เต็มพิกัด เหมาะกับสำนักงาน โรงแรม และอาคารขนาดกลาง

4. ระบบน้ำเย็นส่วนกลาง (Chilled Water System)

เครื่องทำน้ำเย็น (Chiller) ผลิตน้ำเย็นแล้วสูบไปยังเครื่องส่งลมเย็น (Air Handling Unit: AHU) หรือ Fan Coil Unit ในแต่ละพื้นที่ ระบบแบบระบายความร้อนด้วยน้ำจะมีหอผึ่งเย็น (Cooling Tower) ร่วมด้วย ลงทุนสูงแต่มีประสิทธิภาพดีที่สุดในอาคารขนาดใหญ่ เช่น โรงพยาบาล ห้างสรรพสินค้า อาคารสูง และโรงงานที่มีภาระความร้อนสูง ระบบห้องคลีนรูมส่วนใหญ่ก็ใช้ AHU จากระบบนี้

ทั้ง 4 แบบมักทำงานร่วมกับระบบเติมอากาศและระบายอากาศ เช่น Fresh Air Unit หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (ERV/HRV) ซึ่งนำอากาศภายนอกเข้ามาโดยดึงความเย็นจากอากาศที่ระบายทิ้งกลับมาใช้ ช่วยให้คุณภาพอากาศภายในดีขึ้นโดยไม่เพิ่มภาระเครื่องปรับอากาศมากเกินไป

เลือกระบบ HVAC ให้เหมาะกับอาคาร

ไม่มีระบบใดดีที่สุดสำหรับทุกอาคาร การเลือกต้องเริ่มจากภาระการทำความเย็น (Cooling Load) ลักษณะการใช้งาน ความต้องการด้านคุณภาพอากาศ และงบประมาณทั้งค่าลงทุนและค่าใช้จ่ายระยะยาว ตารางนี้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการพิจารณา

สำหรับโรงงานที่มีความร้อนจากกระบวนการผลิตหรือต้องควบคุมความชื้นอย่างเข้มงวด อ่านรายละเอียดเพิ่มที่ ระบบ HVAC ในโรงงานอุตสาหกรรม และ การระบายอากาศในโรงงานอุตสาหกรรม

ความแตกต่างระหว่าง HVAC กับเครื่องปรับอากาศ

อะไรคือความแตกต่างระหว่าง HVAC กับเครื่องปรับอากาศ?

ที่จริงแล้วเครื่องปรับอากาศเป็นส่วนสุดท้ายของ HVAC แต่มักใช้แทนกันได้

ในการอ้างอิงถึงอุปกรณ์ทำความร้อนหรือความเย็นทุกประเภทในบ้าน เราถือว่า HVAC เป็นคำศัพท์ที่ครอบคลุมทั้งระบบ

ส่วนเครื่องปรับอากาศเป็นเพียงชิ้นส่วนเดียวของระบบนี้

หากต้องการรายละเอียดการเลือกและออกแบบระบบสำหรับงานผลิต อ่านต่อที่ ระบบ HVAC ในโรงงานอุตสาหกรรม

ระบบ HVAC มีอายุการใช้งานกี่ปี

เมื่อเข้าใจแล้วว่าระบบ HVAC ประกอบด้วยอะไรบ้าง ท่านผู้อ่านอาจสงสัยว่าระบบใหม่จะอยู่ได้นานแค่ไหน หรือมีอายุการทำงานแค่ไหน?

คำตอบของคำถามนี้ก็ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ใช้ว่าระบบจะอยู่ได้นานแค่ไหน มีการบำรุงรักษาหรือดูแลอย่างสม่ำเสมอหรือไม่ ซึ่งหากผู้ดูแลหรือผู้ใช้งานมีการปฎิบัติตามคำแนะนำในการบำรุงรักษาประจำปี อุปกรณ์จะใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพนานหลายปี 

การบำรุงรักษาระบบ HVAC

ระบบที่ดูแลสม่ำเสมอใช้พลังงานน้อยกว่า เสียน้อยกว่า และรักษาคุณภาพอากาศได้ดีกว่า ความถี่ด้านล่างเป็นแนวทางทั่วไป ควรปรับตามคำแนะนำของผู้ผลิตและสภาพการใช้งานจริง พื้นที่ที่มีฝุ่นมากหรือใช้งานตลอด 24 ชั่วโมงต้องดูแลถี่กว่านี้

อายุการใช้งานขึ้นกับคุณภาพการดูแลเป็นหลัก ข้อมูลที่ ASHRAE รวบรวมไว้ให้ค่ากลางประมาณ 15 ปีสำหรับเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนและแบบแพ็กเกจ และประมาณ 20 ปีขึ้นไปสำหรับเครื่องทำน้ำเย็นและหอผึ่งเย็น

วิธีลดค่าไฟของระบบ HVAC

ในอาคารพาณิชย์ของไทย ระบบปรับอากาศมักเป็นภาระไฟฟ้าก้อนใหญ่ที่สุด การลดค่าไฟจึงเริ่มจากระบบนี้ได้ผลชัดเจนที่สุด

• เลือกขนาดให้ถูกต้องตั้งแต่แรก คำนวณภาระความเย็นจริงแทนการประมาณจากพื้นที่ เครื่องที่ใหญ่เกินจะตัดต่อบ่อยและควบคุมความชื้นได้ไม่ดี
• ใช้มอเตอร์ปรับความเร็วรอบ ทั้งคอมเพรสเซอร์ระบบอินเวอร์เตอร์ และตัวปรับความเร็วรอบ (VSD) สำหรับพัดลมและปั๊ม ซึ่งส่วนใหญ่ทำงานไม่เต็มพิกัด
• นำความเย็นจากอากาศทิ้งกลับมาใช้ ด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (ERV/HRV) ในพื้นที่ที่ต้องเติมอากาศภายนอกมาก
• ตั้งอุณหภูมิที่เหมาะสม ราว 25–26°C สำหรับพื้นที่ทั่วไป และตั้งเวลาเปิดปิดผ่านระบบควบคุมอาคาร (BMS)
• หุ้มฉนวนและอุดรอยรั่วท่อลม ลมเย็นที่รั่วก่อนถึงห้องคือพลังงานที่จ่ายไปโดยเปล่าประโยชน์
• บำรุงรักษาตามรอบ คอยล์และแผ่นกรองที่สะอาดคือวิธีประหยัดพลังงานที่ลงทุนน้อยที่สุด

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับระบบ HVAC

HVAC ย่อมาจากอะไร

HVAC ย่อมาจาก Heating, Ventilation and Air Conditioning คือการทำความร้อน การระบายอากาศ และการปรับอากาศ ในประเทศไทยส่วน Heating มักใช้ในงานเฉพาะ เช่น การอุ่นอากาศซ้ำ (Reheat) เพื่อควบคุมความชื้นในห้องคลีนรูมและโรงพยาบาล

ระบบปรับอากาศในอาคารมีกี่แบบ

แบ่งได้ 4 แบบหลัก คือ ระบบแยกส่วน (Split Type) ระบบแพ็กเกจ (Packaged Unit) ระบบ VRF/VRV และระบบน้ำเย็นส่วนกลาง (Chilled Water) โดยทั้งหมดใช้ร่วมกับระบบเติมอากาศและระบายอากาศได้

ระบบ HVAC ในโรงงานต่างจากอาคารสำนักงานอย่างไร

โรงงานมีภาระความร้อนจากเครื่องจักร มีฝุ่นหรือไอสารเคมีจากกระบวนการผลิต และบางอุตสาหกรรมต้องคุมอุณหภูมิและความชื้นให้คงที่ตลอดเวลา จึงต้องออกแบบร่วมกับระบบระบายอากาศและการกรองอากาศมากกว่าอาคารทั่วไป ดูรายละเอียดใน ระบบ HVAC ในโรงงานอุตสาหกรรม

ระบบ HVAC เกี่ยวข้องกับห้องคลีนรูมอย่างไร

ห้องคลีนรูมใช้ระบบ HVAC เป็นหัวใจในการควบคุมจำนวนอนุภาค แรงดัน อุณหภูมิ และความชื้น โดยส่งลมผ่านแผ่นกรอง HEPA ในปริมาณที่สูงกว่าอาคารทั่วไปมาก อ่านต่อที่ ห้องคลีนรูม (Cleanroom) และการแบ่ง Class

หากกำลังวางแผนระบบปรับอากาศหรือปรับปรุงระบบเดิม ปรึกษาทีมวิศวกร iNEX เพื่อประเมินภาระความเย็นและเลือกระบบที่เหมาะกับพื้นที่ของคุณ