การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทำความเย็นแบบท่อใต้ดินเพื่อควบคุมอุณหภูมิและความชื้นในโรงเรือนเพาะเห็ดนางฟ้าApplications of an Earth-air Heat Exchanger System for Temperature and Humidity Control in a Pleurotus sajor-caju Mushroom House

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการประยุกต์ใช้งานระบบทำความเย็นแบบท่อใต้ดินร่วมกับระบบพ่นหมอกและระบบควบคุมอัตโนมัติ เพื่อช่วยควบคุมอุณหภูมิและความชื้นภายในโรงเรือนเพาะเห็ดนางฟ้า วิธีการในการศึกษาเริ่มจากการศึกษาอุณหภูมิใต้ดินที่ระดับความลึก 3 ระดับ ของกลุ่มดิน 3 ประเภท ในเขตจังหวัดอุดรธานี ต่อมาจะทำการคำนวณออกแบบระบบความเย็นแบบท่อใต้ดิน และสร้างระบบจริงพร้อมกับโรงเรือนเพาะเห็ดขนาด 2.25 ม. X 2.25 ม. สูง 2.4 ม. จากนั้นจะทำการศึกษาสมรรถนะการทำงานของระบบ พร้อมทั้งมีการทดลองนำเห็ดนางฟ้ามาเพาะเลี้ยงจริงในระบบเปรียบเทียบกับโรงเรือนเพาะเห็ดแบบดั้งเดิม ผลการศึกษาพบว่า อุณหภูมิใต้ดินในเขตจังหวัดอุดรธานีมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 27-30 องศาเซลเซียส ซึ่งมีศักยภาพในการใช้ระบบทำความเย็นแบบท่อใต้ดิน โดยความลึกที่เหมาะสมในการวางระบบอยู่ที่ 1.5-2 ม. เนื่องจากมีอุณหภูมิคงที่ และไม่ได้รับอิทธิพลภายนอกอื่นๆ เมื่อทดลองติดตั้งระบบทำความเย็นใต้ดินที่ความลึกดังกล่าวพบว่า ระบบสามารถช่วยลดอุณหภูมิอากาศให้ต่ำกว่าอากาศภายนอกประมาณ 5 องศาเซลเซียส ในช่วงกลางวันที่อากาศร้อนจัด โดยหากเพิ่มความเร็วลมในท่อจะมีผลเล็กน้อยในการช่วยอุ่นอากาศในช่วงที่อุณหภูมิอากาศต่ำกว่าอุณหภูมิใต้ดิน และเมื่อนำระบบดังกล่าวไปใช้ร่วมกับโรงเรือนเพาะเห็ดที่สร้างขึ้นมาผลที่ได้พบว่า ที่ความเร็วลม 5.4 เมตรต่อวินาที จะสามารถช่วยลดอุณหภูมิภายในโรงเรือนให้ต่ำกว่าอากาศภายนอกได้ประมาณ 4 องศาเซลเซียส และสูงกว่าอุณหภูมิใต้ดินเพียง 0.5 องศาเซลเซียส เนื่องจากที่ความเร็วลมดังกล่าวจะมีอัตราการถ่ายเทความร้อนของอากาศในโรงเรือนสูงที่สุด และเมื่อมีการติดตั้งระบบพ่นหมอกพร้อมระบบควบคุมอัตโนมัติในโรงเรือนเพิ่มเติม จะสามารถช่วยรักษาความชื้นสัมพัทธ์อากาศในโรงเรือนให้สูงกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ ได้ตลอดเวลา ซึ่งเหมาะต่อการเพาะเห็ดนางฟ้าอย่างมาก ซึ่งเมื่อทำการทดลองนำเห็ดนางฟ้าจำนวน 400 ก้อน มาเพาะจริงเป็นเวลา 1 เดือนในระบบเทียบกับการเพาะในโรงเรือนเพาะเห็ดแบบดั้งเดิมพบว่า ปริมาณดอกเห็ดที่ได้มีจำนวนกว่าโรงเรือนเพาะเห็ดแบบดั้งเดิมถึง 23 เปอร์เซ็นต์ และลดเหลือ 12 เปอร์เซ็นต์ เมื่อพิจารณาต้นทุนในการสร้างโรงเรือนเพาะเห็ดร่วมกับเทคโนโลยีทำความเย็นแบบท่อใต้ดินที่เพิ่มขึ้นจากโรงเรือนดั้งเดิม นอกเหนือไปจากนี้ยังพบว่า ระบบที่พัฒนาขึ้นมานี้มีศักยภาพสูงที่จะช่วยให้เกษตรกรสามารถเพาะเห็ดนอกฤดูกาลในช่วงที่อากาศร้อนได้อีกด้วย

The purpose of this research is to study the application of an earth-air heat exchanger system to control temperature and humidity in a Pleurotus aajor-caju mushroom house. Firstly, this research conducted measurements of underground temperatures at three depth levels for three soil groups in Udon Thani. Secondly, the calculation of the earth-air heat exchanger system was implemented for a 2.25 m × 2.25 m and 2.4 m high mushroom house and the real system was constructed. Finally, experiments on the performance test of the system were conducted, including mushroom cultivation experiments. The results of this research show that the underground temperature in Udon Thani is around 27–30°C and is a great potential use for the earth-air heat exchanger system at 1.5–2 m deep. The performance test of the system shows that the temperature can be reduced by 5°C from ambient temperature during warm temperature in the daytime. At the air supply speed of 5.4 m/s and underground temperature at 29°C, the mushroom house temperature can be reduced by 4°C, and the temperature gap between the air supply outlet and the underground was only 0.5°C because the air supply speed possesses the highest heat transfer rate. After installing a fogging system, including an automatic control system, the system can maintain relative humidity in the mushroom house above 80 percent, which is suitable for mushroom cultivation. Apart from that, the cultivation test of 400 mushroom cubes was conducted in the mushroom house compared with a traditional mushroom house. It is found that mushroom quantity received is higher than that of the cultivation in the conventional mushroom for 23 percent. However, it is reduced to 12 percent when considering installation cost of the underground temperature system. In conclusion, the use of the earth-air heat exchanger system with the mushroom house can help farmers in mushroom cultivation during the off-season.