วช.จับมือนักวิจัยแม่โจ้ “ใช้ทฤษฎีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ โปรแกรม ANSYS ช่วยลดฝุ่น PM2.5 ในโรงเรียนได้สูงถึง 85 %

Last updated: 1 ก.ย. 2565  |  289 จำนวนผู้เข้าชม  | 

วช.จับมือนักวิจัยแม่โจ้ “ใช้ทฤษฎีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ โปรแกรม ANSYS ช่วยลดฝุ่น PM2.5 ในโรงเรียนได้สูงถึง 85 %

จากสถานการณ์ฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 ที่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพและเศรษฐกิจของประเทศในขณะนี้  แต่เนื่องจากปัญหานี้เป็นเรื่องที่ค่อนข้างใหม่จึงต้องมีการศึกษาทั้งในเรื่องขององค์ความรู้  ความเข้าใจ ตลอดจนแนวทางการป้องกันและแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพ     ดร.วิภารัตน์ ดีอ่อง ผู้อำนวยการสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.)  สำนักงานการวิจัยแห่งชาติเล็งเห็นความสำคัญ จึงพร้อมเดินหน้าสนับสนุนทุนให้กับนักวิจัย มหาวิทยาลัยแม่โจ้  ภายใต้ชื่อโครงการ “การประยุกต์ใช้เทคนิคกลไกธรรมชาติปรับปรุงสิ่งแวดล้อมโรงเรียนเพื่อรองรับปัญหาฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM2.5)”  เพื่อพัฒนารูปแบบที่สอดคล้องกับปัญหาที่โรงเรียนสามารถนำไปปฏิบัติได้จริง

 

รองศาสตราจารย์ ดร.ณัชวิชญ์ ติกุล รองคณบดีคณะสถาปัตยกรรมศาสตร์และการออกแบบสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยแม่โจ้ เปิดเผยว่า  วิกฤตปัญหาหมอกควันในจังหวัดเชียงใหม่มีแแนวโน้มรุนแรง แม้หลายภาคส่วนจะพยายามกำหนดมาตรการในการลดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 แต่จำนวนผู้ป่วยจากฝุ่น PM2.5 ยังคงสูงขึ้น ประกอบกับแนวทางที่แนะนำเพื่อแก้ปัญหาและป้องกันฝุ่นละอองขนาดเล็กในโรงเรียนส่วนใหญ่ต้องใช้งบประมาณ จึงเป็นอุปสรรคสำหรับโรงเรียนขนาดเล็ก และโรงเรียนที่มีงบประมาณสนับสนุนไม่มากนัก  จึงได้คิดโครงการ การประยุกต์ใช้เทคนิคกลไกธรรมชาติปรับปรุงสิ่งแวดล้อมโรงเรียนเพื่อรองรับปัญหาฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM2.5) โดยคัดเลือกโรงเรียนประถมศึกษาในเขตอำเภอเมืองเชียงใหม่ สังกัดสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน (สพฐ.) จำนวน 31 โรงเรียน เป็นเป้าหมายของการศึกษาวิจัย ซึ่งคุณลักษณะของโรงเรียนโดยรวม คือ มีรูปแบบอาคารเรียนเป็นไปตามแบบมาตรฐานที่ สพฐ. กำหนด ทิศทางการหันหน้าของอาคารเรียนแตกต่างกัน 8 ทิศ การจัดพื้นที่ใช้ประโยชน์ในโรงเรียนแตกต่างกัน  แต่สภาพโรงเรียนส่วนใหญ่เปิดกว้างในจึงการรับฝุ่นละอองได้มาก ส่วนโรงเรียนขนาดเล็ก มีข้อจำกัดเรื่องงบประมาณ องค์ความรู้ และแนวนโยบายในการปฏิบัติ  จึงมีขีดความสามารถจำกัด

 

ทางโครงการฯ ได้ใช้ “เทคนิคการออกแบบสถาปัตยกรรมและภูมิทัศน์ที่เกี่ยวข้อง” โดยคัดเลือกพืชพรรณไม้มาวางในตำแหน่งที่เหมาะสม ออกแบบกรอบอาคาร จัดพื้นที่ใช้สอยภายในห้องเรียนให้เอื้อต่อการ ลดการเคลื่อนที่ฝุ่น PM2.5 เข้าสู่ห้องเรียนโดยใช้ทฤษฎีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational Fluid Dynamics: CFD) ด้วยโปรแกรม ANSYS พบว่าทิศทางการวางอาคารเป็นส่วนสำคัญที่ส่งผลต่อการวางตำแหน่งพืชพรรณและลักษณะองค์ประกอบอาคารที่ต่างกัน จึงทำให้อาคารเรียนมาตรฐานแบบเดียวกันมีลักษณะการวางตำแหน่งต้นไม้และมีส่วนยื่นอาคารทั้งแนวตั้งและแนวนอนต่างกัน ดังนั้น โครงการ ฯ จึงได้เสนอแนวทางการปรับปรุงอาคารเรียนปัจจุบันของแต่ละโรงเรียนตามทิศทางการวางอาคาร 8 ทิศ

คืออาคารเรียนที่หันหน้าไปทางทิศเหนือ ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ทิศตะวันออก ทิศตะวันออกเฉียงใต้ ทิศใต้ ทิศตะวันตกเฉียงใต้ ทิศตะวันตก และทิศตะวันตกเฉียงเหนือ แต่ละทิศจะมีรายละเอียดในการปรัับปรุงสิ่งแวดล้อมแตกต่างกันไป ยกตัวอย่างเช่น อาคารเรียนที่หันหน้าไปทางทิศเหนือ ควรพิจารณาปลูกต้นไม้ใหญ่ที่มีประสิทธิภาพในการดักจับฝุ่น PM2.5 ในระยะ 20 เมตร จากด้านหน้าอาคารและปลูกแนวไม้พุ่มในระยะชิดด้านหน้าอาคาร  นอกจากนี้ ควรติดตั้งส่วนยื่นแนวนอนขนาด 2 เมตร ที่ด้านหน้าอาคารในระดับความสูง 3 เมตร และ 6 เมตร จากพื้นชั้น 1 ของอาคารเรียนด้วย  พร้อมทั้งจัดเฟอร์นิเจอร์ภายในห้องเรียนรูปแบบตัวยู (U) และลดการเปิดช่องระบายลมเหลือเพียงร้อยละ 25 ของช่องเปิดที่มีอยู่ เช่นนี้จะช่วยลดการสะสมของฝุ่นในห้องเรียนได้โดยยังคงมีอัตราการระบายอากาศภายในห้องเรียนที่เพียงพอและไม่ก่อให้เกิดความอึดอัดกับนักเรียน

เมื่อจำลองสถานการณ์ก่อนและหลังการปรับปรุงสภาพแวดล้อมของโรงเรียนและนำไปวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม ANSYS พบว่าปริมาณฝุ่น PM2.5 ลดลงตลอดความสูงอาคาร ลดลงประมาณร้อยละ 58  กรณีอาคารเรียนหันหน้าอาคารไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ปริมาณความเข้มข้นของฝุ่น PM2.5 ลดลงมากว่าร้อยละ 60  กรณีอาคารเรียนหันหน้าอาคารไปทางทิศตะวันออก ลดลงประมาณร้อยละ 23  กรณีอาคารเรียนหันหน้าอาคารไปทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ ลดลงประมาณร้อยละ 35-47 กรณีอาคารเรียนหันหน้าอาคารไปทางทิศใต้  ลดลงเฉลี่ยร้อยละ 64-77 กรณีอาคารเรียนหันหน้าอาคารไปทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ ลดลงเฉลี่ยร้อยละ 52–58 กรณีอาคารเรียนหันหน้าอาคารไปทางทิศตะวันตก ลดลงเฉลี่ยร้อยละ 21–28  กรณีอาคารเรียนหันหน้าอาคารไปทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือ ลดลงเฉลี่ยร้อยละ 53-85  เพื่อตรวจสอบความเที่ยงตรงจากผลที่ได้จากทดสอบด้วยโปรแกรม  โครงการ ฯ จึงได้นำแนวทางการปรับปรุงสภาพแวดล้อมไปทดสอบทำจริงที่โรงเรียนศิริมังคลาจารย์  ซึ่งเป็นอาคารเรียนที่หันหน้าไปทางทิศเหนือ ผลปรากฏว่า ค่าเฉลี่ยของการลดฝุ่น PM2.5 ใกล้เคียงกับค่าจะได้จากการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม ANSYS จึงสรุปได้ว่า แนวทางการปรับปรุงสภาพแวดล้อมโรงเรียนทั้ง 8 ทิศ เพื่อลดปริมาณฝุ่น PM2.5 ในโรงเรียนสามารถนำไปดำเนินการเพื่อลดปริมาณฝุ่น PM2.5 ได้

​แต่เนื่องจากโรงเรียนแต่ละแห่งมีความแตกต่างกันทั้งในเรื่องของขนาดที่ดิน ที่ตั้ง การแบ่งพื้นที่ใช้ประโยชน์  จำนวนอาคารเรียน การปรับปรุงอาคารเรียนจากรูปแบบมาตรฐานของ สพฐ. ข้อจำกัดด้านการบริหารจัดการและงบประมาณ ดังนั้น โครงการ ฯ จึงได้สร้างรูปแบบการตัดสินใจในการการปรับปรุงสภาพแวดล้อมจากอาคารเรียนเดิมที่มีอยู่แล้ว เพื่อเป็นทางเลือกให้กับโรงเรียนตัดสินใจวิธีการแก้ไขปัญหาได้ตามความเหมาะสมและความจำเป็นของแต่ละโรงเรียน เช่น โรงเรียนบางแห่งมีไม้ยืนต้นอยู่แล้วก็ไม่จำเป็นต้องทำ  บางแห่งไม่มีพื้นที่ปลูกไม้ยืนต้น โรงเรียนบางแห่งมีงบประมาณน้อยก็สามารถเลือกดำเนินการได้ตามความจำเป็น แนวทางการปรับปรุงสภาพแวดล้อมโรงเรียนทั้ง 8 ทิศ จึงเป็นเสมือนสูตรสำเร็จที่สามารถนำไปปรับใช้กับโรงเรียนในพื้นที่อื่น ๆ ได้ เพียงแต่ปรับค่าตัวแปรให้มีความสอดคล้องกับพื้นที่  มีความยืดหยุ่นในการนำไปใช้ปฏิบัติเพื่อแก้ปัญหาการลดฝุ่นละออง PM2.5 ใช้งบประมาณดำเนินการน้อย ไม่ต้องบำรุงรักษา ไม่มีค่าใช้จ่ายประจำที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งาน จึงนำไปประยุกต์ใช้ได้ทั้งในโรงเรียนที่มีข้อจำกัดและไม่มีข้อจำกัดในเรื่องของงบประมาณ

Powered by MakeWebEasy.com
เว็บไซต์นี้มีการใช้งานคุกกี้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและประสบการณ์ที่ดีในการใช้งานเว็บไซต์ของท่าน ท่านสามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว  และ  นโยบายคุกกี้