จำเป็นด้วยหรือที่ต้องมีเรือนกระจกสำหรับเมืองไทย ในเมื่อพรรณไม้ที่พบปลูกอยู่ในเรือนกระจกนั้นก็ล้วนแต่เป็นต้นไม้ที่พบเห็นอยู่ทั่วไปภายนอกอาคารเนื่องจากสภาพภูมิอากาศที่เหมาะสมอยู่แล้ว อีกอย่างหนึ่งถ้าอากาศในเรือนกระจกในเมืองไทยมีอุณหภูมิสูงกว่าภายนอกซึ่งค่อนข้างร้อนอยู่แล้ว ต้นไม้จะชอบมากกว่าอย่างนั้นห

เรื่องโดย  จรัสพิมพ์  บุญญานันต์

ตีพิมพ์ลงในวารสารแม่โจ้ปริทัศน์  ปีที่ 2  ฉบับที่ 6 พฤศจิกายน - ธันวาคม  2544

Frederik  Meijer Garden, Michigan ที่มา: http://www.sxc.hu/photo/649443

      หลายครั้งเมื่อคณาจารย์ภาควิชาภูมิทัศน์และอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมมอบหมายให้นักศึกษาออกแบบสวนศึกษาพรรณไม้  สวนรุกขชาติ  หรือสวนพฤกษศาสตร์  สถานที่ยอดนิยมที่มักจะปรากฏในงานออกแบบของนักศึกษาก็คือกลุ่มอาคารเรือนกระจก  ราวกับเป็นสิ่งจำเป็นที่จะขาดเสียไม่ได้เลยทีเดียว  พูดถึงเรือนกระจกทำให้ข้าพเจ้าหวนคิดถึงภาพยนตร์ต่างประเทศเรื่องหนึ่งซึ่งข้าพเจ้าเคยชมนานมาแล้วจนจำเนื้อหาและชื่อเรื่องไม่ได้  แต่ยังจดจำได้ถึงฉากอพารท์เมนท์ของนางเอก  ซึ่งอยู่บนชั้นสูงสุดของอาคาร  ท่ามกลางบรรยากาศอันขมุกขมัวด้วยไอหมอกแห่งความศิวิไลซ์ของมหานครนิวยอร์ก  และความหนาวเหน็บของเดือนธันวาคม เมื่อเธอเปิดประตูบานหนึ่งของอพาร์ทเมนท์อันอึมครึมของเธอออกไป  ทันใดนั้นเธอกลับก้าวเข้าไปสู่สวนสวรรค์ของเรือนกระจกขนาดใหญ่บนดาดฟ้าอาคาร  ภายในดูอบอุ่นด้วยไอแดดยามเช้าที่ส่องผ่านกระจกเข้ามาภายใน  เผยให้เห็นพรรณไม้เมืองร้อนดูเขียวชอุ่ม  บรรยากาศที่ขมุกขมัวชวนหดหู่นั้น  ก็กลับสว่างไสวสดใสขึ้นในฉับพลัน  เป็นภาพที่ประทับใจจนข้าพเจ้าจดจำได้จนถึงทุกวันนี้  และนั่นก็สร้างความเข้าใจครั้งแรกของข้าพเจ้าเกี่ยวกับเรือนกระจกว่ามันสามารถทำให้ผู้คนในเมืองหนาวปลูกต้นไม้ในเขตร้อนได้  ด้วยการควบคุมสภาพอากาศภายในให้สูงกว่าภายนอกนั่นเอง

     หลายปีต่อมามาข้าพเจ้าได้มีโอกาสไปเยือนเรือนกระจกหลายแห่งในเมืองไทย  ความคิดเกี่ยวกับเรือนกระจกในเมืองหนาวก็เลือนไป  จนกระทั่งเมื่อได้มาตรวจงานออกแบบของนักศึกษานี่เอง  จึงได้หวนคิดสงสัยขึ้นมาว่า  จำเป็นด้วยหรือที่ต้องมีเรือนกระจกสำหรับเมืองไทย  ในเมื่อพรรณไม้ที่พบปลูกอยู่ในเรือนกระจกนั้นก็ล้วนแต่เป็นต้นไม้ที่พบเห็นอยู่ทั่วไปภายนอกอาคารเนื่องจากสภาพภูมิอากาศที่เหมาะสมอยู่แล้ว  อีกอย่างหนึ่งถ้าอากาศในเรือนกระจกในเมืองไทยมีอุณหภูมิสูงกว่าภายนอกซึ่งค่อนข้างร้อนอยู่แล้ว  ต้นไม้จะชอบมากกว่าอย่างนั้นหรือ  หรือว่าจะมีวิธีที่จะทำให้อากาศในเรือนกระจกเย็นกว่าภายนอกจนสามารถปลูกพืชเมืองหนาวได้ในประเทศไทย  ถ้าเป็นเช่นนั้นแล้วก็น่าจะต้องสิ้นเปลืองพลังงานอย่างสูงในการทำให้อากาศที่ร้อนขึ้นกว่าปรกติในเรือนกระจกลดลงมาจนเย็นกว่าปรกติ  คิดดูแล้วไม่เห็นจะสมเหตุสมผลตรงไหนเลย  จริงๆแล้วเรือนกระจกในประเทศไทยมีประโยชน์ที่แท้จริงอย่างไรกันแน่

     เพื่อหาคำตอบของปริศนาดังกล่าว  ข้าพเจ้าจึงเริ่มทำการค้นคว้าเล็กๆน้อยๆ  เริ่มต้นด้วยการไปเยือนกลุ่มอาคารเรือนกระจกที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของประเทศไทยในขณะนี้  ตั้งอยู่ภายในสวนพฤกษศาสตร์สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์  อ. แม่ริม จ. เชียงใหม่  และสืบค้นเอกสารในห้องสมุด  ผลก็คือเรื่องราวที่น่าสนใจ  ที่จะนำมาเล่าสู่กันฟังต่อไป

ความหมายแท้จริงที่ยังสับสนของคำว่าเรือนกระจก

      เรือนกระจกถือกำเนิดในยุโรป  คำว่าเรือนกระจกก็แปลมาจากศัพท์ภาษาอังกฤษว่า  Glasshouse  อย่างไรก็ดีมีความแตกต่างกันในเรื่องของความหมายของคำที่ใช้ในภาษาไทยและภาษาอังกฤษอยู่มาก  ในต่างประเทศนั้นเขาใช้คำว่า  Greenhouse  เรียกโครงสร้างที่คลุมด้วยวัสดุโปร่งแสงหลายชนิด  ซึ่งสามารถนำเอาพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์  ทำให้พืชเจริญเติบโต  โดยอาศัยอุปกรณ์ควบคุมสภาพอากาศภายใน  ทั้งอุณหภูมิ  การหมุนเวียนของอากาศ  และความชื้น  นอกจากนี้ยังมีคำเฉพาะลงไปอีกในการเรียก  Greenhouse  ที่มีการใช้วัสดุคลุมต่างกันออกไป  เช่น  Plastic  Greenhouse,  Fiberglass  Greenhouse  หรือ  Glasshouse  เป็นต้น  สรุปได้ว่า  Glasshouse  นั้นเป็นเพียงหนึ่งในหลายๆชนิดของ  Greenhouse  อย่างไรก็ดีในประเทศไทยเรากลับใช้คำว่า  เรือนกระจก(Glasshouse) เรียก Greenhouse ทุกประเภทไม่ว่ามันจะคลุมด้วยอะไรก็ตาม  และนอกจากคำว่าเรือนกระจกแล้ว  ยังนิยมเรียกทับศัพท์ว่า  กรีนเฮาส์  (Greenhouse)  อีกด้วย  ดังนั้นคำว่าเรือนกระจกที่ผู้เขียนจะใช้นับจากนี้ไปจึงมีความหมายถึง  กรีนเฮาส์  (Greenhouse)  นั่นเอง

     มีคำนิยามศัพท์อีกคำหนึ่งที่ปรากฏใช้กันแพร่หลาย  ซึ่งมีความหมายคล้ายคลึงและคาบเกี่ยวกันอยู่กับคำว่ากรีนเฮาส์  (Greenhouse) นั่นก็คือคำว่า  เรือนเพาะชำ  หรือเรือนต้นไม้  (Nursery)  หมายถึงอาคารโรงเรือนที่เป็นที่ปลูกและเพาะชำกล้าไม้ต่างๆ  มักจะมีความโปร่ง  ระบายอากาศได้ดี หลังคามักจะคลุมด้วยซาแรน (Saran)  มีลักษณะเป็นตาข่ายถัก  ทำด้วยพลาสติก  มีหลายสี  เช่น  สีเขียว    สีดำ  ฯลฯ  มีคุณสมบัติยอมให้น้ำผ่านได้  และช่วยกรองแสงอาทิตย์  แต่จะไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิภายในได้ดีนัก  และยังมีอายุการใช้งานสั้นมากเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ

A large industrial greenhouse ที่มา:  http://www.sxc.hu/photo/871254

เรือนกระจกเกิดขึ้นได้อย่างไร

     เรือนกระจกถือกำเนิดขึ้นนานมาแล้วเมื่อประมาณ  30  A.D. จักรพรรดิทิเบอเรียส  (Tiberius) แห่งอาณาจักรโรมันทรงโปรดให้สร้างเรือนต้นไม้ที่คลุมด้วยแผ่นไมก้า (Mica)  เพื่อปลูกแตงกวานอกฤดู  แนวความคิดนี้ถูกรื้อฟื้นอีกครั้งในปี  ค.ศ.  1599  ที่ประเทศฮอลแลนด์  โดยนาย จูลส์  ชาร์ล  (Jules  Charles)  นักพฤกษศาสตร์ชาวฝรั่งเศส  เขาสร้างเรือนกระจกเพื่อปลูกพืชเมืองร้อนที่ใช้ทำยารักษาโรค  เช่นต้นมะขาม (Tamarind)  ที่ถูกนำมาจากประเทศอินเดีย  หลังจากนั้นจึงเริ่มมีการสร้างเรือนกระจกกันอย่างแพร่หลายในยุโรปและอเมริกา  แต่โดยมากจะอยู่ในสังคมชั้นสูงเช่นเชื้อพระวงศ์  และผู้มีฐานะ  ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกสร้างอย่างใหญ่โตหรูหรา  เพื่ออวดฐานะและเพื่อความเพลิดเพลินใจ  ในยุคนั้นเรือนกระจกมักจะใช้ปลูกผลไม้เมืองร้อน  และมีชื่อเรียกตามผลไม้ที่ปลูกนั้น  เช่น  Orangeries  คือเรือนกระจกที่ใช้ปลูกส้ม  และ Pinery  คือเรือนกระจกที่ใช้ปลูกสับปะรด เป็นต้น  ยกตัวอย่างเรือนกระจกของชนชั้นสูงที่มีชื่อเสียงในยุคนั้น เช่น เรือนกระจกขนาดใหญ่ที่พระราชวังแวร์ซายส์  เป็นต้น

The Royal greenhouse ที่มา:  http://www.sxc.hu/photo/129093

     จนกระทั่งในราวปี  ค.ศ.  1825  แนวความคิดเกี่ยวกับการสร้างเรือนกระจกจึงเปลี่ยนไป  เริ่มมีการส้รางเรือนกระจกกันมากขึ้นในกลุ่มชนชั้นกลาง  เพื่อปลูกพืชผักผลไม้ที่ใช้ในครัวเรือน   และเริ่มมีการสร้างเรือนกระจกเพื่อประโยชน์ทางการศึกษาและการพักผ่อนหย่อนใจของสาธารณะชนอีกด้วย  ในที่สุดหลังจากยุคปฏิวัติอุตสาหกรรม  แนวความคิดนี้จึงถูกนำมาใช้เพื่อประโยชน์ทางการค้า  เช่น  ปลูกไม้ตัดดอกขาย  เป็นต้น  สำหรับในประเทศไทยนั้นไม่ปรากฏว่ามีการสร้างเรือนกระจกในบ้านพักอาศัยแต่อย่างใด  เนื่องจากสภาพอากาศในประเทศไทยมีความเหมาะสมกับการปลูกพืชส่วนใหญ่  พบแต่การสร้างเรือนกระจกเพื่อวัตถุประสงค์ทางด้านการศึกษา  และการค้า  เท่านั้น

An Orchid  Greenhouse ที่มา: http://www.sxc.hu/photo/1217950

เรือนกระจกที่ถูกคลุมด้วยกระจกจริงๆนั้นเกิดขึ้นเมื่อใด

      ประมาณ  กลาง ค.ศ.  1800  ในยุควิคตอเรีย  (Victoria  Age)  ในประเทศอังกฤษ  เมื่อมีการผลิตกระจกที่มีคุณภาพดีเกิดขึ้น  เรือนกระจกที่มีชื่อเสียงในสมัยนั้นได้แก่  เรือนกระจกที่สวนคิว  (Kew  Garden)  หรือ  คริสตอล  พลาเลส  (Crystal  Palace)  ในลอนดอน  เป็นต้น

marjorie mcneely conservatory at como park ที่มา: http://www.sxc.hu/photo/1178148

อุณหภูมิภายในเรือนกระจกจะสูงกว่าภายนอกเสมอหรือ

 โดยธรรมชาติแล้วเป็นเช่นนั้น  เนื่องจากเหตุผล  2  ประการคือ 

1. เกิดจากปฏิกิริยาเรือนกระจก  (Greenhouse  Effect)  เมื่อแสงอาทิตย์ส่องผ่านอาคารเรือนกระจก  พลังงานแสงแดดจะถูกถ่ายทอดผ่านวัสดุคลุมหลังคาและผนังเข้ามาในรูปของรังสีที่มีคลื่นความยาวสั้น  (0.312-4.75  ไมครอน)  จากนั้นจะถูกสะท้อนกลับด้วยพื้นผิวของวัสดุหลากหลายชนิดภายในโรงเรือน  บางส่วนจะสะท้อนกลับออกไปสู่ภายนอกดังเดิม  ในขณะที่ส่วนที่เหลือจะถูกดูดซับด้วยสิ่งต่างๆที่อยู่ภายในอาคาร  เช่น  ต้นไม้  ดิน  ม้านั่ง  ทางเดิน  ฯลฯ  จากนั้นจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานความร้อนโดยผ่านกระบวนการระเหยหรือการระเหิด  พลังงานความร้อนส่วนใหญ่ซึ่งเป็นรังสีที่มีความยาวคลื่นยาว  (5-40  ไมครอน)  จะไม่สามารถสะท้อนทะลุผ่านวัสดุมุงหลังคาและฝาผนังของอาคารออกไปได้  และจะถูกเก็บกักไว้ภายใน  ทำให้อุณหภูมิภายในเรือนกระจกสูงขึ้น  ปรากฏการณ์เช่นนี้เป็นที่รู้จักกันดีทั่วไปว่า  “ปฏิกิริยาเรือนกระจก  (Greenhouse  Effect)”นั่นเอง
2. เนื่องจากเรือนกระจกเป็นโครงสร้างปิดล้อม  การไหลเวียนของอากาศเป็นไปอย่างจำกัด  ทำให้การถ่ายเทอากาศไม่สะดวก  ไม่สามารถถ่ายเทความร้อนออกไปภายนอกอาคารได้  สาเหตุประการที่สองนี้  นับได้ว่าเป็นสาเหตุที่มีความสำคัญอันดับแรกที่ทำให้อุณหภูมิภายในเรือนกระจกมีค่าสูง  มากกว่าความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาเรือนกระจกเสียอีก

มีวิธีใดบ้างที่จะช่วยให้อุณหภูมิภายในเรือนกระจกลดลง

     จากที่ได้กล่าวมาแล้วว่าสาเหตุสำคัญของการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิภายในเรือนกระจก  คือข้อจำกัดในการไหลเวียนของอากาศภายในอาคาร  ดังนั้นนี่จึงเป็นประเด็นปัญหาหลักของการพยายามเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายในเรือนกระจกเลยทีเดียว  วิธีในการลดอุณหภูมิภายในเรือนกระจกมีหลายวิธี  ดังต่อไปนี้  (Mastalerz,  1997)

1. การถ่ายเทอากาศผ่านช่องเปิดของหลังคาและผนังด้านข้างของอาคารเรือนกระจก วิธีนี้เป็นวิธีมาตรฐานในการลดอุณหภูมิภายในเรือนกระจก  เป็นการถ่ายเทเอาอากาศเย็นจากภายนอกเข้ามาภายใน  ซึ่งสามารถลดความร้อนภายในอาคารเรือนกระจก  ทำให้ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิภายใน(ที่มีค่าสูงกว่า)  และภายนอกอาคาร(ที่มีค่าต่ำกว่า)  ลดเหลือเพียง  8-14  องศาเซลเซียสเท่านั้น
2. การถ่ายเทอากาศด้วยพัดลมดูดอากาศ  (Exhaust  Fan) การใช้พัดลมดูดอากาศสามารถลดอุณหภูมิภายในอาคารเรือนกระจกลงได้อีกอย่างน้อย  3-6 องศาเซลเซียส  ต่ำกว่าการถ่ายเทอากาศด้วยช่องเปิดของอาคารเท่านั้น  อย่างไรก็ดีการถ่ายเทอากาศด้วยวิธีนี้ควรจำกัดใช้  ในกรณีที่อุณหภูมิภายนอกนั้นใกล้เคียงหรือสูงกว่าอุณหภูมิที่เหมาะกับการเจริญเติบโตของพืชเท่านั้น  ในช่วงที่อากาศเย็นจัดจะไม่เหมาะสมในการใช้พัดลมดูดอากาศ
3. การถ่ายเทอากาศโดยผ่านท่อระบายอากาศแบบเจาะรู  (Perforated  Convection  Tubes) ทำได้โดยการเดินท่อขนาดใหญ่ที่เจาะรูระบายอากาศไว้โดยทั่วไป  ผ่านด้านบนของอาคารเรือนกระจก  โดยเปิดปลายท่อที่ผนังทั้งสองด้าน  เพื่อให้อากาศจากภายนอกถ่ายเทเข้ามาภายใน  วิธีนี้จะช่วยให้อากาศเย็นจากภายนอกผสมผสานเข้ากับอากาศที่มีอุณหภูมิสูงกว่าที่อยู่ภายในอาคาร  ก่อนที่อากาศเย็นจากภายนอกนั้นจะปะทะกับต้นไม้ทันที  สามารถใช้ร่วมกับการใช้พัดลมดูดอากาศได้  อย่างไรก็ดีถ้าอุณหภูมิภายนอกสูงเกินไปวิธีนี้ก็อาจจะไม่ได้ผล
4. การให้ร่มเงาแก่หลังคา  (Roof  Shading) อุณหภูมิภายในเรือนกระจกจะลดต่ำลงได้  ถ้าใช้วัสดุทึบแสงปิดหรือพ่นทับลงบนกระจก  หรือการใช้กระจกกรองแสง  วัสดุกรองแสงอาจเป็นสีพ่นกระจกโดยเฉพาะ  ซึ่งนิยมใช้สีขาว  เนื่องจากสามารถสะท้อนรังสีจากพลังงานแสงอาทิตย์ได้ถึง  83  เปอร์เซ็นต์  ขณะที่สีเขียวสะท้อนได้  43  เปอร์เซ็นต์  และ  สีน้ำเงินสะท้อนได้เพียง  25  เปอร์เซ็นต์  อย่างไรก็ดีต้องระวังว่าวิธีนี้อาจมีผลกระทบต่ออัตราการสังเคราะห์แสงของพืชได้  โดยทั่วไปแล้วการให้ร่มเงาแก่หลังคาสามารถลดอุณหภูมิภายในอาคารลงได้  3.5  องศาเซลเซียส  การให้ร่มเงาแก่หลังคาอีกวิธีหนึ่งที่เป็นที่นิยมก็คือการติดตั้งม่าน  ซาแรน  (Saran) หรือผ้า  ด้านในของผนังอาคารซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามปริมาณแสงอาทิตย์  ซึ่งสามารถลดอุณหภูมิลงได้ถึง  5.3  องศาเซลเซียส
5. การทำให้เย็นลงโดยการระเหยของน้ำ  (Evaporative  Cooling) วิธีนี้อาศัยหลักการที่ว่า  การระเหยของน้ำจะดูดความร้อนจากบรรยากาศโดยรอบ  สามารถแบ่งออกได้เป็นสองระบบใหญ่ๆ  คือ  ระบบพัดลมผ่านกระดาษซับความชื้น  (Fan  and  Pad  System)  และระบบหมอกความดันสูง  (High-Pressure  Mist  System)  วิธีนี้จำเป็นต้องอาศัยพลังงานจากอุปกรณ์กลไกเข้าช่วย  แต่สามารถลดอุณหภูมิลงได้  ประมาณ  3-14  องศาเซลเซียสเลยทีเดียว

Inside the Biodome, Adelaide, Australia ที่มา: http://www.sxc.hu/photo/863692

บทเฉลยที่ยังไม่สรุป

     ไม่ว่าจะใช้วิธีใดๆเพื่อช่วยลดอุณหภูมิภายในเรือนกระจก  ล้วนแต่ไม่สามารถทำให้อุณหภูมิภายในเรือนกระจกต่ำกว่าภายนอกได้  เว้นแต่ว่าจะติดตั้งระบบเครื่องปรับอากาศภายใน  แต่อย่าลืมว่าแนวความคิดหลักของเรือนกระจกก็คือการทำให้อุณหภูมิภายในสูงขึ้นไม่ใช่ลดลง  จะมีประโยชน์อะไรที่จะทำให้อุณหภูมิภายในสูงขึ้น  เพื่อที่จะทำให้เย็นลงกว่าปกติอีกทีหนึ่ง  ตัวอย่างที่น่าสนใจก็คือสภาพแวดล้อมในเรือนกระจกในประเทศไทยอันเป็นประเทศเขตร้อน  เรือนกระจกเหล่านี้ต่างติดตั้งอุปกรณ์ภายในที่จะช่วยลดอุณหภูมิไว้อย่าเพียบพร้อมเต็มพิกัด  เพื่อพยายามรักษาสภาวะอากาศที่เหมาะสมกับการเจริญเติบโตของพืช  ขณะที่ต้นไม้ภายนอกต่างแข็งแรงสมบูรณ์  ท้าทายเยาะเย้ยไม้ในเรือนกระจกอยู่ใกล้ๆนั่นเอง

     สิ่งที่เป็นปัญหาเห็นจะเป็นที่วัสดุคลุม  ไม่ว่าจะเป็นกระจก  ไฟเบอร์กลาส  หรือพลาสติก  ต่างก็เก็บกักรังสีความร้อนคลื่นยาวไว้ภายใน   หากใช้ซาแรน  (Saran)  ทดแทน  ก็ไม่สามารถควบคุมความชื้นภายในอาคารได้ดีนัก  และมีอายุใช้งานสั้นไม่ทนทาน  นี่ยังคงเป็นคำถามที่ยังหาข้อสรุปไม่ได้ในบทความนี้  หากใครสนใจจะนำปริศนานี้ไปไขต่อ  ผู้เขียนก็ไม่หวงห้ามแต่ประการใด  เพียงขอความกรุณาเฉลยมาเป็นวิทยาทานบ้าง  ก็จะเป็นพระคุณอย่างยิ่ง