ภูมิอากาศขนาดย่อม (Micro climate) คือสภาพอากาศเฉพาะพื้นที่หรือเฉพาะจุดย่อย ๆ มีขอบเขตของขนาด (scale) ที่ต่างกันไปตามแต่ละสายวิชาชีพหรือตามคำจำกัดความที่ผู้ที่สื่อสารกำหนด ซึ่งอาจครอบคลุมได้ตั้งแต่สภาพภายในบริเวณไม่กี่ตารางเมตรไปจนถึงสภาพอาการของเมือง โดยเงื่อนไขของภูมิอากาศขนาดย่อมนี้มีผลมาจากปัจจัยที่หลากหลาย เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ลม การกักเก็บความร้อน การระเหยของน้ำ เป็นต้น
ปัจจัยหลักที่มีผลต่อภูมิอากาศขนาดย่อม คือภูมิประเทศ (Topography) ตั้งแต่รูปร่างของพื้นดิน ความลาดชั้น (Slope) และทิศทางของความลาดชัน (Aspect) ที่เป็นตัวกำหนดปริมาณในการรับแดด ซึ่งส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิและเงาที่เกิดขึ้นในพื้นที่ เช่น หากพื้นที่ลาดชันที่หันเข้าสู่ทิศใต้ของซีกโลกเหนือจะได้รับแสงแดดมากกว่า
อีกปัจจัยหนึ่งคือดิน (Soil) ที่มีคุณสมบัติในการกักเก็บน้ำไว้ในพื้นที่ และปลดปล่อยน้ำออกสู่ชั้นบรรยากาศผ่านการระเหยของน้ำ ซึ่งส่งผลต่อปริมาณความชื้นในอากาศ ดินที่มีสัดส่วนของดินเหนียวมากกว่าจะสามารถกักเก็บน้ำและสร้างความชื้นให้กับพื้นที่ได้มากกว่าดินที่สัดส่วนของดินทรายสูง ซึ่งนอกจากสัดส่วนขององค์ประกอบภายในดินแล้ว ปริมาณสิ่งปกคลุมบนผิวดินก็มีผลต่ออุณหภูมิและปริมาณความชื้นสัมพัทธ์ภายในพื้นที่ ดินที่ไม่มีสิ่งปกคลุมจะได้รับแสงและความร้อนมากกว่าพื้นที่ที่ถูกปกคลุมด้วยพืชพรรณหรือหญ้าและหากเป็นพืชท้องถิ่นก็จะยิ่งสอดคล้องกับบริบทและสภาพภูมิอากาศของพื้นที่นั้นๆ ด้วย
สภาวะน่าสบาย (Comfort Zone)
สภาวะน่าสบายคือ ช่วงอุณหภูมิและความชื้นของอากาศที่ทำให้คนรู้สึกสบาย ซึ่งค่าของอุณหภูมิและความชื้นที่ทำให้รู้สึกสบายจะแปรเปลี่ยนไปตามลักษณะภูมิประเทศ สภาพแวดล้อม และความคุ้นชินที่มีต่อสภาพอากาศ ปัจจัยหลักที่มีผลต่อสภาวะน่าสบายก็มี 4 ปัจจัยด้วยกัน คือ
1. อุณหภูมิของอากาศ (Temperature)
อุณหภูมิจะเป็นตัวบอกความร้อนหรือเย็นของอากาศ จากผลการเก็บข้อมูลพบว่าคนที่อยู่อาศัยในเขตร้อนชื้นจะรู้สึกสบายเมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิ 23.3 – 29.4 องศาเซลเซียส (Olgyay 1962)
2. ความชื้นสัมพัทธ์ (Relative humidity)
ความชื้นของอากาศ หมายถึง ปริมาณของไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศ ถ้าในอากาศมีปริมาณไอน้ำปะปนอยู่มากแสดงว่าอากาศมีความชื้นมาก ถ้าในอากาศมีปริมาณไอน้ำปะปนอยู่น้อยแสดงว่าอากาศมีความชื้นน้อย
ความชื้นสัมพัทธ์ (Relative humidity) หมายถึง ร้อยละของอัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศขณะนั้นกับมวลของไอน้ำอิ่มตัว[1] โดยปริมาณความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศที่เหมาะสมต่อสภาวะน่าสบายของคนอยู่ที่ร้อยละ 30-70
3. ความเร็วลมที่มาปะทะร่างกาย (Air movement)
ลมที่ผัดผ่านร่างกายจะช่วยระบายร้อนออกจากร่างกาย เนื่องจากช่วยเพิ่มกระบวนการคายน้ำของร่างกายทำให้อุณหภูมิภายในร่างกายลดลง สภาวะน่าสบายจะเกิดขึ้นเมื่ออยู่ภายใต้ความเร็วลม 0.25 – 1.00 เมตรต่อวินาที โดยที่ความเร็วลม 0.25 – 0.50 เมตรต่อวินาที จะทำให้เกิดความรู้สึกสบาย ในขณะที่ความเร็วลม 0.50 – 1.00 เมตรต่อวินาทีจะเป็นสภาวะสบายที่สัมผัสได้ถึงการพัดของลม
4. อุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นผิวโดยรอบ (mean radiant temperature; MRT)
การลดอุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นผิวโดยรอบจะช่วยทำให้ผู้ใช้พื้นที่รู้สึกสบายเนื่องจากเมื่ออุณหภูมิสิ่งที่อยู่โดยรอบต่ำกว่าอุณหภูมิผิวกาย (MRT เป็นลบ) ร่างกายจะคายความร้อนสู่สิ่งรอบข้างทำให้อุณหภูมิภายในร่างกายลดลง โดยสามารถใช้การออกแบบเพื่อควบคุมอุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นผิวโดยรอบให้มีอุณหภูมิต่ำกว่าผิวกายเพื่อสร้างสภาวะน่าสบายได้ เช่น การเลือกใช้กระจกที่มีค่าการป้องกันความร้อนสูง การออกแบบพื้นที่ใช้งานให้อยู่ห่างจากแหล่งความร้อนและรังสีความร้อน การหุ้มฉนวนให้กับตัวอาคาร การแบ่งส่วนพื้นที่ใช้งาน และออกแบบแต่ละส่วนตามลักษณะการใช้งานและสภาวะที่ต้องการ เป็นต้น (รศ.ดร. ตรึงใจ 1996)
ที่มา บทความ Using microclimatic landscape design to create thermal comfort and energy efficiency
การสร้างสภาวะน่าสบายโดยการใช้องค์ประกอบเชิงภูมิสถาปัตยกรรมควบคุมภูมิอากาศขนาดย่อม
ในการออกแบบภูมิอากาศขนาดย่อมของพื้นที่จำเป็นต้องทำความเข้าใจก่อนว่าองค์ประกอบเชิงภูมิสถาปัตยกรรมส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบที่ทำให้เกิดภูมิอากาศขนาดย่อม เช่น แสงแดด กระแสลม อย่างไรบ้าง องค์ประกอบสีเขียวภายในเมืองสามารถช่วยลดอุณหภูมิของพื้นที่โดยการคายน้ำเพื่อเพิ่มความชื้นในอากาศ สร้างร่มเงาให้แก่พื้นที่ ช่วยกำหนดทิศทางของกระแสลม ลดการรับแดดโดยตรงของอาคารและพื้นที่ ลดการสะท้อนแสงของพื้นดาดแข็งเข้าสู่อาคารและพื้นผิวของสิ่งก่อสร้าง
1. น้ำ (Water)
ในพื้นที่ร้อนแห้ง สามารถใช้น้ำในการช่วยปรับอุณภูมิของพื้นที่ เนื่องจากน้ำจะช่วยเพิ่มความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศผ่านการระเหยของน้ำและลดการกักเก็บความร้อนของพื้นที่ เนื่องจากพื้นน้ำมีศักยภาพในการกักเก็บความร้อนได้แย่กว่าพื้นดิน นอกจากนี้อุณหภูมิที่ต่างกันของผิวน้ำและผิวดินจะทำให้เกิดการหมุนเวียนของกระแสลมขึ้นในพื้นที่
ในพื้นที่ร้อนชื้น ควรหลีกเลี่ยงการใช้องค์ประกอบของผืนน้ำขนาดใหญ่เพราะจะทำให้เกิดความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศมากเกินไป โดยปกติเมื่ออุณหภูมิอากาศสูงมนุษย์จะมีกระบวนการระบายความร้อนออกจากร่างกายโดยการขับน้ำออกมาเป็นเหงื่อ แต่ในพื้นที่ที่มีความชื้นสัมพันธ์ในอากาศสูงเหงื่อที่ถูกขับออกมาจะไม่สามารถระเหยไปจากผิวหนังได้ ทำให้เกิดความรู้สึกเหนอะหนะและไม่สบายตัว
2. พืชพรรณ (Vegetation)
พืชพรรณจะช่วยดูดซับความร้อนภายในพื้นที่ เนื่องจากพืชจะกักเก็บพลังงานจากแสงอาทิตย์ไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง และในกระบวนการดำรงชีวิตของพืชจะมีการคายน้ำออกมาซึ่งช่วยเพิ่มปริมาณความชื้นในอากาศ นอกจากนี้พืชยังช่วยสร้างสร้างร่มเงาให้แก่พื้นที่และลดการสะท้อนความร้อน การปลูกพืชพรรณจึงช่วยลดอุณหภูมิภายในพื้นที่ พื้นที่บริเวณที่มีพืชพรรณมีอุณหภูมิต่ำกว่าพื้นที่โดยรอบ 2-2.5 องศาเซลเซียส
กลุ่มของไม้ยืนต้นและไม้พุ่มจะช่วยกำหนดทิศทางของกระแสลมและปรับอุณหภูมิของลมที่พัดเข้ามาภายในพื้นที่ให้เย็นขึ้น กลุ่มของพืชพรรณจะทำหน้าที่เป็นทั้งกำบังให้แก่พื้นที่ที่มีลมพัดแรงเกินไป และสร้างช่องลมเพื่อออกแบบทิศทางของกระแสลมที่จะพัดเข้าสู่พื้นที่ให้เหมาะสมต่อการใช้งาน
3. พื้นที่เปิด (Open space)
จากหลักการอากาศที่ร้อนจะลอยตัวสูงขึ้นแล้วอาการที่เย็นกว่าจะไหลเข้ามาแทนที่ การสร้างพื้นที่เปิดโล่งจะทำให้อากาศร้อนสามารถระบายออกจากพื้นที่ได้อย่างสะดวกและอากาศเย็นจะเป็นลมพัดพาเข้ามาในพื้นที่แทน จึงช่วยทำให้อุณหภูมิภายในพื้นที่ลดลง
4. วัสดุ (Material)
เลือกใช้วัสดุที่สามารถกักเก็บความชื้นได้ เช่น แนวรั้วไม้ พื้นกรวด พื้นหญ้า (บ้านและสวน 2017) แทนพื้นคอนกรีตเพื่อลดความร้อนที่จะเกิดขึ้นจากการสะสมความร้อนไว้ในวัสดุและลดการสะท้อนความร้อนออกไปยังพื้นที่ข้างเคียง
หลุมหลบภัยทางอากาศ (Safezone Shelter)
หลุมหลบภัยทางอากาศเป็นอีกหนึ่งตัวอย่างของการสร้างสภาวะน่าสบาย สำนักงานส่งเสริมเศรษฐกิจสร้างสรรค์ (องค์การมหาชน) ร่วมกับบริษัท ฉมา จำกัด ร่วมกันออกแบบพื้นที่เชิงทดลองโดยประยุกต์ใช้พืชพรรณและเทคโนโลยีในการสร้างสภาพอากาศที่ดี ภายใต้แนวความคิด หลุมหลบภัยทางอากาศ (Safe zone shelter) ในงานเทศกาลงานออกแบบกรุงเทพฯ 2563 (Bangkok Design week 2020) ณ บริเวณลานหน้าอาคารไปรษณีย์กลาง เพื่อสร้างความตระหนักถึงความสำคัญของสภาพอากาศที่เหมาะสมในการอยู่อาศัย
โครงการมีการใช้องค์ประกอบทางธรรมชาติร่วมกับเทคโนโลยีเพื่อควบคุมคุณภาพอากาศและสร้างสภาวะน่าสบายขึ้นในพื้นที่ สภาพอากาศภายในพื้นที่เป็นระบบกึ่งปิดภายใต้โครงผ้าที่ช่วยลดความร้อนจากแสงแดด และมีระบบกรองอากาศเพื่อควบคุมคุณภาพอากาศภายในพาวิเลียน พัดลมขนาดใหญ่ทางด้านริมของพาวิลเลี่ยนจะดูดอากาศจากภายนอก ผ่านระบบกรองอากาศที่ประกอบด้วยพืชพรรณตั้งแต่ไม้คลุมดินไล่ระดับมาจนถึงไม้ยืนต้น แล้วจึงผ่านแผ่นกรองฝุ่น แผ่นทำความเย็น ก่อนปล่อยเข้าสู่พื้นที่
พืชพรรณและแผ่นกรองจะทำงานร่วมกันเพื่อพัฒนาคุณภาพอากาศ โดยพืชพรรณจะช่วยกรองอนุภาคขนาดใหญ่ แผ่นกรองจะช่วยกรองอนุภาคขนาดเล็ก และแผ่นทำความเย็นจะช่วยปรับอากาศให้มีอุณภูมิลดลงก่อนปล่อยสู่พื้นที่ภายใน
ภายในพื้นที่ประกอบไปด้วยพืชพรรณนานาชนิด โดยพืชจะช่วยดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงแล้วคายออกซิเจนออกมาจึงช่วยเพิ่มปริมาณออกซิเจนในพื้นที่รองรับการใช้งานของคน รวมทั้งมีการเลือกใช้พืชพรรณที่มีคุณสมบัติในการดูดซับสารเคมีประเภทไอระเหย เช่น จั๋ง เฟิร์นบอสตัน เฟิร์นข้าหลวง เพื่อช่วยปรับคุณภาพอากาศภายในพื้นที่อีกขั้น
มีการติดตั้งเครื่องพ่นไอน้ำเพื่อช่วยลดอุณหภูมิและเพิ่มความชื้นในอากาศให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม รวมทั้งมีการใช้พัดลมระบายอากาศเพื่อสร้างการหมุนเวียนของอากาศภายในพื้นที่ ระบายความร้อน และช่วยพัดพาละอองน้ำให้กระจายได้ทั่วพื้นที่
อ้างอิงข้อมูลจาก
Allain, Rhett. 2014. “The Physics of Keeping Cool.” https://www.wired.com/2014/06/the-physics-of-keeping-cool/.
Bernatzky, Aloys. 1978. Tree Ecology and Preservation.
Brown, Robert D., and Terry J. Gillespie. 1995. Microclimatic Landscape Design: Creating Thermal Comfort and Energy Efficiency.
City cracker. 2019. “MEGA FOODWALK ป่าแบบสวีเดนท่ามกลางอากาศแบบกรุงเทพฯ.” 2019. https://citycracker.co/city-design/mega-foodwalk/.
Godson, Anand. 2018. “Factors Affects Microclimates,” no. Id. https://www.slideshare.net/AnandGodson1/factors-affecting-micro-climate?from_action=save.
Landscape Collaboration. 2018. “Mega Foodwalk Landscape / Landscape Collaboration.” 2018. https://www.archdaily.com/901595/mega-foodwalk-landscape-landscape-collaboration.
Olgyay, Victor. 1962. “Design with Climate: Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism: New and Expanded Edition.” Design with Climate: Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism: New and Expanded Edition.
Panagopoulos, T. 2008. “Using Microclimatic Lanscdape Design to Create Thermal Comfort and Energy Efficiency.” Actas Da 1a Conferência Sobre Edifícios Eficientes,Universidade Do Algarve, 25 de Janeiro, no. June: 1–4. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.465.9214&rep=rep1&type=pdf.
Regenerative. 2014. “5 Factors That Affect Microclimates.” https://regenerative.com/five-factors-affect-microclimates/.
Roopa, Chikkalgi. n.d. “Climatology- Macro and Micro Climate.” 2017. https://www.slideshare.net/roopachikkalgi/macro-and-micro-climate.
Swedish wood. 2014. “The Forest and Sustainable Forestry.” 2014. https://www.swedishwood.com/wood-facts/choosing-wood/wood-and-the-environment/the-forest-and-sustainable-forestry/.
Wikipedia. 2020. “Sweden.” 2020. https://en.wikipedia.org/wiki/Sweden#Climate.
บ้านและสวน. 2017. “คืออะไร? ‘สภาวะสบาย’ ในบ้านจากธรรมชาติรอบตัว.” https://www.thairath.co.th/lifestyle/home/homedecor/1062854.
———. 2019. “FOODWALK MEGA BANGNA หุบเขาสแกนดิเนเวียนกลางห้างที่ห้ามพลาด.” 2019. https://www.baanlaesuan.com/91502/design/design-update/places/foodwalk-megabangna.
รศ.ดร. ตรึงใจ, บูรณสมภพ. 1996. การออกแบบอาคารที่มีประสิทธิภาพในการประหยัดพลังงาน.
วลัญช์, สุภากร. 2018. “Mega FoodWalk คว้ารางวัลชนะเลิศสถาปัตยกรรม Architizer A+ Awards.” 2018. https://judprakai.bangkokbiznews.com/creative/703?__cf_chl_captcha_tk__=266b49edfe152c368700ba7956d1ef4bea8d18fd-1590139032-0-AYryf_s-Zyuwemlq7Os99OCBZtJ0HllBGy9kdfnBMCA7HfHiiK8tkoj1Ki3MImSku-pRw428ZhpOZQYTrPYI-MvZcxgBH8F2Pg6gVVyyiSzLhJyX04D9XacF6RP5bvZSidkmEbX14kAGVdrdtleQOV5H-yXOpfUEfGwSnhsMN5og5SsxwlvHDokZ-qIfV8-NLxPNKD2STidLAOiiIRp3QBdM9wCBuBRPW-l2mvKYUF89Cc1OEmSdZb80T0aYqHpY-E15lV1GF_FKHZ29GbFPI-3cUe6L9q71TI_iUFk33xf4IHWh0p-lrm4NtGC_etF5bY71OfRdcxYoqkCezo9u6HaFNRmIxz561XTYYRY3KJinVUytVajfE2FrQa1nC1MpOz0adPonW0d8M-QB_QrHQnBpxi08kWxlMZcRC-TkDojA20oNqJs7BFCBEU5Gvb0EHagw2ORh_AhsfZhMCan_oFZ_6mEHMF0F8PNgdA-eXxBqzImScuDviYsGlQgNXIaCsA.
วิทยาศาสตร์บรรยากาศ. 2020. “ความชื้นของอากาศ.” 2020. https://sites.google.com/site/withyasastrbrryakas/home/chan-brryakas/xngkh-prakxb-khxng-xakas-ni-brryakas/khwam-kd-xakas.
