ค่า U-Value ของกระจกคืออะไรนะ

หากจะอธิบายค่า U-Value ให้เข้าใจง่ายที่สุด ผมว่าเรามาดูหน่วยวัดกันก่อนดีกว่าครับ ค่า U-Value มีหน่วยเป็น ‘W/m2·°K’ (°K มีค่าเท่ากันกับ°C) ซึ่งถ้าเอาหน่วยนับนี้มาตีความ จะหมายความว่า
‘พลังงานความร้อนถ่ายเทผ่านกระจกกี่วัตต์บนพื้นที่กระจก 1 ตารางเมตร ที่อุณหภูมิต่างกัน 1 องศาเซลเซียส’

จะเห็นได้ว่า เจ้าค่า U-Value นี่ เค้าพูดถึงความร้อนที่ถ่ายเทจากฝั่งนึงของกระจก ข้ามไปอีกฝั่งนึงของกระจก ทีนี้ เรามาดูกันว่าการที่ความร้อนจะถ่ายเทจากฝั่งนึงไปอีกฝั่งนึงได้มันเกิดจากอะไรได้บ้าง

1) การนำ (Conduction)

ถ้าลูกบอลแต่ละลูกคือโมเลกุลของกระจก จะเห็นได้ว่าความร้อนจากลูกบอลจะส่งผ่านไปยังลูกบอลลูกถัดไปที่อยู่ติดๆกัน แบบนี้ไปเรื่อยๆจนความร้อนไปถึงอีกฝั่งนึง!

2) การพา (Convection)

ทีนี้ ลองนึกภาพตามว่าถ้าระหว่างลูกบอลมันดันมีช่องว่างมาคั่นล่ะครับ ก็จะเห็นได้ว่าความร้อนจะไม่สามารถส่งต่อไปยังลูกติดๆกันผ่านการนำได้แล้ว แต่ความร้อนก็ยังถูกส่งต่อไปได้นะครับ โดยลูกบอลลูกแรกจะต้องส่งความร้อนผ่านอากาศพาไปหาลูกบอลลูกติดๆกัน การส่งความร้อนผ่านอากาศแบบนี้เราเรียกว่า ‘การพา’ (Convection) นั่นเอง!

3) การแผ่ (Radiation)

ทีนี้ ถ้าสมมุติว่าความร้อนมันถูกส่งผ่านทั้งการนำและการพาไปจนถึงลูกบอลลูกสุดท้าย หรือถ้าเปรียบเทียบกับกระจกก็คือมาถึงผิวกระจกด้านในอาคารล่ะ…

เพราะลูกบอลที่อยู่ผิวด้านในอาคารมันก็สะสมความร้อน (Absorptance) ไว้ในตัวเองอยู่แล้ว มันก็หาทางคายความร้อนออกมาด้วยการแผ่ออกมาเรื่อยๆ จนกระทั่งความร้อนของผิวกระจกในอาคารเท่ากับอากาศในอาคารมันถึงจะหยุดแผ่ (Radiation) นั่นเอง

ดังนั้น ค่า U-Value ของกระจกก็คือ การเอาค่าการถ่ายเทพลังงานความร้อนที่เกิดจากการนำ การพา และการแผ่ จากผิวกระจกด้านนึงไปยังผิวอีกด้านนึง มาคำนวณรวมกัน ภายใต้สมมุติฐานว่า

‘ถ้าอุณหภูมิสองด้านต่างกัน 1 องศา มีการส่งผ่านพลังงานความร้อนผ่านวัสดุไปได้กี่วัตต์ต่อพื้นที่ 1 ตารางเมตร’

ดังนั้น ค่า U-Value ยิ่งน้อยก็จะยิ่งดีครับ

การถ่ายเทความร้อนของกระจกแผ่นเดี่ยว (รวมถึงลามิเนต)

พอเราเข้าใจวิธีการวัดค่า U-Value แล้ว เราลองมาดูว่าทำไมการถ่ายเทความร้อนของกระจกแผ่นเดี่ยวจึงสูงถึง 5.8 กันครับ

สำหรับประเทศร้อนอย่างบ้านเรา อากาศร้อนจากภายนอกจะไหลผ่านกระจกเข้าไปยังภายในที่อากาศเย็นกว่าผ่านตัววัสดุได้อย่างง่ายมากครับ เพราะกระจกแผ่นเดียวผิวด้านนอกกับด้านในมันเชื่อมถึงกัน มันจึงนำความร้อนผ่านวัสดุเข้ามาได้โดยตรงได้อย่างง่ายดายผ่านการ conduction อย่างที่อธิบายไปเบื้องต้นครับ นอกจากนั้น เพราะภายในเนื้อกระจกเองก็มีการอมความร้อนในตัวเองอยู่ (โดยเฉพาะกระจกเขียวหรือกระจกรีเฟล็กทีฟ ถ้าเราเอามือไปจับดูจะเห็นว่ามันอมความร้อนเยอะมาก) ความร้อนในผิวกระจกก็จะค่อยๆแผ่ออกมา แม้ในเวลากลางคืนที่อากาศภายนอกเย็นลงแล้ว แต่ถ้าเนื้อกระจกยังร้อนอยู่ มันก็จะค่อยๆแผ่ (Re-radiate) เข้ามาในอาคารอีกส่วนนึงครับ นั่นคือเหตุผลที่กระจกแผ่นเดี่ยวจะมีค่า U-Value สูง (อย่าเอาเรื่อง U-Value ไปปนกับ SHGC นะครับ เพราะ SHGC เป็นเรื่องของการส่งผ่านความร้อนจาก Solar ซึ่งจะวัดการส่งผ่านคลื่นอินฟาเรดเป็นหลัก)

นั่นคือเหตุผลว่าทำไมแม้ว่าเราจะใช้กระจก Low-E ดีๆที่กันความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้ดีมากแล้ว แต่ถ้าเอามาใช้แผ่นเดี่ยวหรือนำมาลามิเนต เราอาจจะได้ค่า SHGC ที่ดี แต่ยังไงค่า U-Value ก็ยังสูงอยู่ดี…

การถ่ายเทความร้อนของกระจกอินซูเลท (กระจกฉนวน)

ทีนี้ลองมาดูกระจกอินซูเลทกันบ้าง อย่างที่เรารู้กันว่ากระจกอินซูเลทจะมีช่องว่างคั่นกลางระหว่างกระจกสองแผ่น ซึ่งการที่กระจกสองแผ่นนี้อยู่ไม่ติดกัน มันทำให้การนำ (Conduction) ของผิวกระจกภายนอกกับภายในอาคารหายไปเลยครับ! แต่ยังคงมีการนำความร้อนผ่านเฟรมและกรอบรอบนอกของกระจกอยู่บ้าง

ความร้อนที่ผ่านกระจกแผ่นแรกจะมาถึงแผ่นที่สองได้ด้วยการพา (Convection) ซึ่งทำให้การถ่ายเทความร้อนลดลงได้อย่างมาก พอความร้อนจากแผ่นนอกมาถึงแผ่นในได้ยากขึ้น การแผ่ความร้อนของกระจกแผ่นในก็ลดลงตามลงไปด้วย ก็เลยทำให้กระจกอินซูเลทมีค่า U-Value ที่ลดลงกว่ากระจกแผ่นเดี่ยวได้มากมาย โดยมีค่าอยู่ที่ประมาณ 2.8 และถ้าภายในช่องอากาศเราใส่ก๊าซเฉื่อยอย่างอาร์กอนเข้าไป ก็จะได้ค่า U-Value ลดลงไปได้อีกประมาณนึงเลยทีเดียวครับ

ผมหวังว่าบทความนี้ จะช่วยให้คุณผู้อ่านเข้าใจค่า U-Value มากขึ้นนะครับ ถ้าจะให้เข้าใจเรื่องการอ่านค่าประสิทธิภาพกระจกประหยัดพลังงานให้สมบูรณ์ขึ้น ผมขอแนะนำให้อ่านบทความเก่าเรื่อง SHGC ประกอบไปด้วย จะช่วยให้เข้าใจความแตกต่างของค่า SHGC และ U-Value ได้ดียิ่งขึ้นครับ

เรื่อง - กระจกไม่กระจอก -

ภาพ - gcse.com -
แชร์หน้านี้

Leave a Reply

Your email address will not be published.