ผลกระทบของรูปทรงและคุณสมบัติการสะท้อนของแสงธรรมชาติภายในเอเทรียมสำหรับภูมิอากาศเขตร้อนชื้น

Abstract

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาจนถึงปัจจุบัน เอเทรียมเป็นส่วนของอาคารที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในงานสถาปัตยกรรม อย่างไรก็ตามความรู้ในปัจจุบันเกี่ยวกับการนำแสงธรรมชาติมาใช้ในเอเทรียมยังไม่เพียงพอที่จะเป็นแนวทางพื้นฐานให้ผู้ออกแบบคาดคะเนปริมาณความส่องสว่างภายในตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบเบื้องต้นได้ การศึกษาครั้งนี้จึงนำเสนอแนวทางการออกแบบที่สามารถประมาณระดับการส่องสว่าง และสร้างความเข้าใจเรื่องผลกระทบของปัจจัยต่างๆ ที่คาดว่ามีนัยสำคัญต่อการส่องสว่างโดยใช้แสงธรรมชาติในเอเทรียม ตัวแปรเหล่านี้ ได้แก่ ทิศทางของแสง คุณสมบัติการสะท้อนแสงของพื้นผิวภายใน รูปทรง และค่าสัดส่วนทางเรขาคณิต การศึกษาครั้งนี้อาศัยเทคนิคจากการสร้างหุ่นจำลอง เพื่อการวิเคราะห์และทดสอบ ซึ่งประกอบด้วยเอเทรียมสามลักษณะรูปทรง คือ แบบผังพื้นวงกลม สี่เหลี่ยมจัตุรัส และสี่เหลี่ยมผืนผ้า ที่มีค่าสัดส่วนความกว้างต่อความสูงเป็น 1 2 และ 3 ทุกกรณีมีค่าการสะท้อนแสงภายในเป็น 20% 40% 60% และ 80% การวิจัยทำการทดสอบภายในห้องจำลองสภาพท้องฟ้าและภายใต้สภาพท้องฟ้าจริง การประเมินผลแบ่งออกเป็นสองแนวทางคือ การประเมินด้านปริมาณและการประเมินด้านคุณภาพ ผลการวิจัยพบว่าการปรับเปลี่ยนรูปทรง สัดส่วนทางเรขาคณิต และคุณสมบัติการสะท้อนแสงของพื้นผิวภายในอาคาร สามารถเพิ่มปริมาณความสว่างภายในได้ ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขและขอบเขตการปรับปรุงตัวแปรที่เกี่ยวข้อง แนวทางที่เหมาะสมแบ่งออกเป็นสองกรณีคือ กรณีแรกเมื่อพื้นผิวมีค่าการสะท้อนแสงต่ำ ตัวแปรที่มีนัยสำคัญ คือ องค์ประกอบการส่องสว่างโดยตรงของแสง จากกาารวิจัยพบว่าเอเทรียมผังพื้นสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีค่าสัดส่วนความสว่างภายในต่อภายนอกมากที่สุด กรณีที่สองเมื่อพื้นผิวมีค่าการสะท้อนแสงเพิ่มขึ้น ตัวแปรที่มีนัยสำคัญคือ องค์ประกอบการสะท้อนแสงภายใน ในกรณีนี้พบว่าเอเทรียมผังพื้นวงกลมมีค่าสัดส่วนความสว่างภายในต่อภายนอกมากที่สุด เอเทรียมแบบผังพื้นวงกลมมีความเหมาะสมในการนำไปใช้งานมากที่สุด ไม่เพียงแต่ค่าความส่องสว่างขึ้นกับองค์ประกอบที่สามารถควบคุมได้เท่านั้น แต่ยังเป็นแบบที่มีปริมาณและความสม่ำเสมอของความส่องสว่างมากที่สุดอีกด้วย รองลงมาได้แก่ แบบผังพื้นสี่เหลี่ยมจัตุรัส และสี่เหลี่ยมผืนผ้าตามลำดับ ผลจากการวิจัยนี้จะเป็นข้อมูลที่มีประโยชน์อย่างยิ่งต่อการออกแบบเอเทรียมขั้นต้น ผู้ออกแบบจะสามารถประมาณค่าความส่องสว่างที่เกิดขึ้นจริงภายในเอเทรียมได้อย่างถูกต้องตามหลักวิชาการด้วยการเลือกใช้เทคนิคทางกายภาพต่างๆอย่างเป็นระบบ