วช.จับมือแม่โจ้พัฒนาต้นแบบแก้ปัญหา PM2.5 ในโรงเรียน สามารถลดฝุ่นสะสมหน้าอาคารเรียนได้ถึงร้อยละ 21- 85

 

ดร.วิภารัตน์ ดีอ่อง
ผู้อำนวยการสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.)

ดร.วิภารัตน์ ดีอ่อง ผู้อำนวยการสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) เปิดเผยว่า จากสถานการณ์ฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 ได้ส่งผลกระทบต่อสุขภาพและระบบเศรษฐกิจของประเทศ ถึงแม้จะมีการแนะนำแนวทางการแก้ไขปัญหาเพื่อลดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็กออกมาหลายแนวทาง ทั้งแนวทางที่อาศัยงบประมาณ และแนวทางที่ไม่ต้องใช้งบประมาณ แต่เนื่องจากปัญหานี้เป็นเรื่องที่ค่อนข้างใหม่จึงต้องให้มีการศึกษาให้มาก ทั้งในเรื่องขององค์ความรู้ การเสริมสร้างความรู้ ความเข้าใจ ตลอดจนแนวทางการป้องกันและแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพ สำนักงานการวิจัยแห่งชาติได้เล็งเห็นความสำคัญ จึงได้สนับสนุนทุนวิจัยมหาวิทยาลัยแม่โจ้ “โครงการ การประยุกต์ใช้เทคนิคกลไกธรรมชาติปรับปรุงสิ่งแวดล้อมโรงเรียนเพื่อรองรับปัญหาฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM2.5)” เพื่อพัฒนารูปแบบและแนวทางปฏิบัติที่สอดคล้องกับสภาพปัญหา ระดับความสามารถการจัดการของโรงเรียนและสามารถนำไปปฏิบัติได้จริง

รองศาสตราจารย์ ดร.ณัชวิชญ์ ติกุล
รองคณบดีคณะสถาปัตยกรรมศาสตร์และการออกแบบสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยแม่โจ้

รองศาสตราจารย์ ดร.ณัชวิชญ์ ติกุล รองคณบดีคณะสถาปัตยกรรมศาสตร์และการออกแบบสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยแม่โจ้ เปิดเผยว่า จากวิกฤตปัญหาหมอกควันในจังหวัดเชียงใหม่ที่มีแแนวโน้มรุนแรง แม้หลายภาคส่วนจะพยายามกำหนดมาตรการในการลดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็ก หรือ PM2.5 แต่จำนวนผู้ป่วยจากฝุ่น PM2.5 ยังคงสูงขึ้น ประกอบกับแนวทางที่แนะนำเพื่อแก้ปัญหาและป้องกันฝุ่นละอองขนาดเล็กในโรงเรียนส่วนใหญ่ต้องใช้งบประมาณ จึงเป็นอุปสรรคสำหรับโรงเรียนขนาดเล็ก และโรงเรียนที่มีงบประมาณสนับสนุนไม่มากนัก โครงการ การประยุกต์ใช้เทคนิคกลไกธรรมชาติปรับปรุงสิ่งแวดล้อมโรงเรียนเพื่อรองรับปัญหาฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM2.5) จึงได้ศึกษาวิธีการลดปริมาณฝุ่น PM2.5 ภายในห้องเรียน โดยคัดเลือกโรงเรียนประถมศึกษาในเขตอำเภอเมืองเชียงใหม่ สังกัดสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน (สพฐ.) จำนวน 31 โรงเรียน เป็นเป้าหมายของการศึกษาวิจัย ซึ่งคุณลักษณะของโรงเรียนโดยรวม คือ มีรูปแบบอาคารเรียนเป็นไปตามแบบมาตรฐานที่ สพฐ. กำหนด ทิศทางการหันหน้าของอาคารเรียนแตกต่างกัน 8 ทิศ การจัดพื้นที่ใช้ประโยชน์ในโรงเรียนแตกต่างกัน แต่สภาพโดยรวมของลักษณะทางกายภาพโรงเรียนส่วนใหญ่เปิดกว้างต่อการรับละอองฝุ่น PM2.5 ค่อนข้างมาก และเนื่องจากเป็นโรงเรียนขนาดเล็ก มีข้อจำกัดทั้งในเรื่องของงบประมาณ เรื่องขององค์ความรู้ และแนวนโยบายในการปฏิบัติ จึงมีขีดความสามารถจำกัดในการแก้ไขปัญหาและป้องกันฝุ่นละอองขนาดเล็กในโรงเรียน

โครงการฯ ได้ใช้เทคนิคการออกแบบสถาปัตยกรรมและภูมิทัศน์ที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การเลือกพืชพรรณและการวางตำแหน่งต้นไม้ที่เหมาะสม รวมทั้งการออกแบบกรอบอาคารและการจัดพื้นที่ใช้สอยภายในห้องเรียนที่เอื้อต่อการลดการเคลื่อนที่ฝุ่น PM2.5 เข้าสู่ห้องเรียนโดยใช้ทฤษฎีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational Fluid Dynamics: CFD) ด้วยโปรแกรม ANSYS ผลจากการศึกษาพบว่า ทิศทางการวางอาคารเป็นส่วนสำคัญที่ส่งผลต่อการวางตำแหน่งพืชพรรณและลักษณะองค์ประกอบอาคารที่ต่างกัน จึงทำให้อาคารเรียนมาตรฐานแบบเดียวกันมีลักษณะการวางตำแหน่งต้นไม้และมีส่วนยื่นอาคารทั้งแนวตั้งและแนวนอนต่างกัน ดังนั้น โครงการ ฯ จึงได้เสนอแนวทางการปรับปรุงอาคารเรียนปัจจุบันของแต่ละโรงเรียนตามทิศทางการวางอาคาร 8 ทิศ คือ อาคารเรียนที่หันหน้าไปทางทิศเหนือ ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ทิศตะวันออก ทิศตะวันออกเฉียงใต้ ทิศใต้ ทิศตะวันตกเฉียงใต้ ทิศตะวันตก และทิศตะวันตกเฉียงเหนือ แต่ละทิศจะมีรายละเอียดในการปรับปรุงสิ่งแวดล้อมแตกต่างกันไป 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