การศึกษาการลดความเข้มข้นของอนุภาคขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2.5 ไมครอน ด้วยหอคอยดักจับอนุภาคสำหรับพื้นที่โล่งโดยพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (ชื่อเดิม : การศึกษาการลดความเข้มข้นอนุภาคขนาด 2.5 ด้วยหอคอยดักจับอนุภาค สำหรับพื้นที่โล่ง โดยพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ)

สภาวะปัญหาหมอกควันของประเทศไทยปี ณ ปัจจุบัน ยังคงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง และมีความร่วมมือกันในการแก้ไขปัญหาในทุกภาคส่วนอย่างจริงจังตลอดหลายปีที่ผ่านมา ซึ่งสามารถช่วยลดต้นเหตุและปัจจัยที่จะก่อให้เกิดปัญหาหมอกควันในประเทศได้เป็นอย่างดี ทั้งการลดการเผาในประเทศ และการดูแลสุขภาพเมื่อเกิดสภาวะหมอกควัน แต่ยังคงมีปัจจัยที่ไม่สามารถควบคุมได้ภายในประเทศได้ ซึ่งที่เห็นได้ชัดเจน คือการเผาไหม้พื้นที่ป่าเพื่อเตรียมทำการเกษตรของประเทศเพื่อนบ้าน ทำให้เมื่อเข้าสู่ช่วงเตรียมพื้นที่ทำการเกษตรจะมีกลุ่มควันจากประเทศเพื่อนบ้าน แพร่กระจายเข้ามาในพื้นที่ของประเทศไทย ดังนั้นจึงจำเป็นจะต้องมีการหาแนวทางในการบำบัดอากาศสำหรับพื้นที่โล่งแจ้งในสภาวะดังกล่าว ซึ่งเป็นที่มาของงานวิจัยนี้ งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาการลดความเข้มข้นของอนุภาคขนาด 2.5 ด้วยหอคอยดักจับอนุภาค สำหรับพื้นที่โล่ง โดยพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ โครงการนี้จะทำการศึกษาลักษณะของหอคอย 2 รูปแบบ คือแบบดูดล่างเป่าบน และแบบดูดบนเป่าล่าง เพื่อใช้ในการบำบัดในพื้นที่โล่ง โดยจะมีการเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์ทางพลศสตร์ของไหลเชิงคำนวณกับผลการทดสอบจริง ที่ขนาดหอคอยสูง 1.6 m ภายในโรงทดสอบขนาด 3 m x 8 m x 20 m และนำโมเดลที่ได้ไปทำการศึกษาและขยายขนาด เพื่อใช้ในการศึกษาหาตัวแปรที่เกี่ยวข้อง เช่น ประสิทธิภาพของระบบบำบัดอากาศ อัตราการไหล และความสูง เป็นต้น รวมถึงรูปแบบการจัดวาง และการนำไปใช้ในพื้นที่ที่มีอาคาร โดยจะทำการประเมินประสิทธิภาพการลดอนุภาคโดยรอบหอคอยที่เกิดขึ้น จากผลการเปรียบเทียบผลการทดสอบของหอคอยแบบดูดล่างเป่าบนสูง 1.6 m มีค่าแตกต่างกันประมาณ 10% จากผลการวิเคราะห์ปัจจัยต่อหอคอยแบบดูดล่างเป่าบน พบว่า ระยะโดมอากาศ(R) จะขึ้นอยู่กับความสูงหอคอย (H) โดยค่า R=1.3H ส่วนอัตราการไหลอากาศจะมีผลต่อความแข็งแรงของโดมอากาศ โดยควรให้ความเร็วลมม่านอากาศที่ตกถึงพื้นมีความเร็วที่ประมาณ 1 m/s (สภาวะอากาศนิ่ง) ส่วนกรณีที่มีลมเข้าปะทะโดมอากาศ ควรมีความเร็วลมม่านอากาศเป็น 12 เท่าของความเร็วลม ประสิทธิภาพของระบบบำบัดของหอคอย(Effesp) มีผลต่อประสิทธิภาพในการลดความเข้มข้นโดยรอบหอคอย(EffTW) ซึ่งจะได้ความสัมพันธ์ดังนี้ ภายใต้เงื่อนไข: อนุภาค 500 ppb และ 70 % ? Effesp ? 99.95 % ซึ่งในทางปฏิบัติควรให้ประสิทธิภาพระบบบำบัดเกิน 90% ขึ้นไป นอกจากนั้น หอคอยแบบดูดล่างเป่าบนจะสามารถลดความเข้มข้นอนุภาคที่จะเข้าสู่ระบบบำบัดอากาศของหอคอยได้ เนื่องจากมีการดูดอากาศบางส่วนในโดมอากาศเข้าไป ในกรณีศึกษาการขยายผลหอคอยให้มีขนาดใหญ่ (16 m) พบว่าต้องใช้พลังงานในสร้างม่านอากาศสูงถึง 70 kW ในส่วนของการปรับปรุงหอคอยให้มีช่องพ่นอากาศดีภายในพื้นที่โดมอากาศอีก 2 ช่อง และมีตำแหน่งดูดอากาศกลับไปยังช่องไปยังระบบบำบัดในหอคอยที่ตำแหน่งตกกระทบของม่านอากาศที่พื้น เมื่อวางเป็นกลุ่มหอคอย 3 เหลี่ยม จะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการลดอนุภาคโดยรอบหอคอยได้เกิน 50% ซึ่งเป็นแนวทางที่น่าสนใจนำไปต่อยอดเพื่อสร้างต้นแบบหอคอยจริง ส่วนกรณีของการศึกษาหอคอยแบบดูดบนเป่าล่าง ช่องพ่นอากาศดีด้านล่างจำเป็นจะต้องออกแบบให้อากาศดีพ่นออกมาได้สม่ำเสมอเต็มพื้นที่หน้าตัดให้มากที่สุด ซึ่งจะสามารถช่วยผลักดันอากาศที่มีความเข้มข้นสูงออกไปได้ แต่อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพของหอคอยแบบดูดบนเป่าล่างค่อนข้างต่ำเมื่อวางเป็นลักษณะหอคอยเดี่ยว ซึ่งจากการศึกษาเพิ่มเติมในการวางหอคอยในลักษณะกลุ่มหอคอยแบบสามเหลี่ยมที่ความสูงหอคอยสูง 3.2 m และระยะห่างแต่ละหอคอยเท่ากับ 6.45 m ในบริเวณใกล้กรอบอาคาร พบว่า กลุ่มหอคอยแบบดูดบนเป่าล่างมีประสิทธิภาพในการลดความเข้มข้นอนุภาคที่บริเวณพื้นที่ระหว่าง 3 หอคอย ที่สูงถึง 65 % ซึ่งมากขึ้นกว่าการวางกลุ่มหอคอยในพื้นที่โล่ง (ไม่มีกรอบอาคาร) ถึง 2 เท่า เมื่อนำกลุ่มหอคอยของหอคอยทั้ง 2 รูปแบบ มาวิเคราะห์ต้นทุนทางด้านเศรษฐศาสตร์ โดยเปรียบเทียบเทคโนโลยีการบำบัดอากาศแบบไฟฟ้าสถิตและแบบแผ่นกรองละเอียด พบว่า กลุ่มหอคอยแบบดูดล่างเป่าบนและแบบดูดบนเป่าล่าง ที่มีระบบบำบัดอากาศแบบไฟฟ้าสถิตจะมีราคาต้นทุนที่ถูกกว่าแบบแผ่นกรองละเอียด เมื่อมีช่วยระยะเวลาการใช้งานหอคอยเกินกว่า 8 ปี และ 5 ปี ขึ้นไป ตามลำดับ