การศึกษาต้นแบบช่องเปิดสำหรับอาคารในเขตร้อนชื้น

Abstract

การออกแบบช่องเปิดในปัจจุบันมีปัญหาหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การใช้แสงธรรมชาติ การป้องกันความร้อน-หนาว การติดตั้งล่าช้ายุ่งยาก และการดูแลรักษาลำบาก ทำให้ผู้ออกแบบไม่สามารถใช้ประโยชน์ของช่องเปิดได้อย่างเหมาะสม การวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อสรรหาต้นแบบช่องเปิดสำหรับอาคารในเขตร้อนชื้น ที่สามารถลดพลังงานไฟฟ้าจากแสงธรรมชาติมากกว่าใช้พลังงานเพื่อขจัดความร้อนจากช่องเปิด ส่งผลให้ช่องเปิดได้กำไรทางพลังงาน ขั้นตอนการวิจัยเป็นการศึกษาการใช้แสงธรรมชาติด้วยวิธีสร้างแบบจำลองทางกายภาพ และการศึกษาการถ่ายเทความร้อนด้วยวิธีจำลองสภาพแวดล้อม โดยเปรียบเทียบการลดการใช้พลังงานจากแสงธรรมชาติและการใช้พลังงานเพื่อขจัดความร้อนจากช่องเปิด ทำการวิเคราะห์พลังงานสุทธิของช่องเปิดเพื่อสร้างต้นแบบช่องเปิดสำหรับอาคารในเขตร้อนชื้น การวิเคราะห์สัดส่วนร่างกายของคนไทย และขนาดของวัสดุ ทำให้ได้ขนาดช่องเปิดที่เหมาะสมสำหรับการวิจัย คือ ช่องเปิดสี่เหลี่ยมขนาด 0.90x0.60 ม. 0.90x1.20 ม. 0.90x2.00 ม. และช่องเปิดกลมเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 1.20 ม. ติดตั้งที่ระดับวงกบบนสูงจากพื้น 1.20 ม. 2.00 ม. และ 2.80 ม. ตามลำดับ ผลการวิจัยพบว่า ต้นแบบช่องเปิดที่เหมาะสมในเขตร้อนชื้น ที่มีกำไรทางพลังงาน ติดตั้งได้รวดเร็ว และการบำรุงรักษาต่ำ มี 3 รูปแบบ คือ ช่องเปิดขนาด 0.90x1.20 ม. ช่องเปิดกลมเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 1.20 ม. และช่องเปิดขนาด 0.90x0.60 ม.สำหรับใช้เป็นช่องเปิดทั่วไป ช่องเปิดที่ต้องการรูปลักษณ์พิเศษ และช่องเปิดของช่องแสงตามลำดับ ผลการเปรียบเทียบพลังงานสุทธิกับช่องเปิดกรณีพื้นฐาน ซึ่งเป็นช่องเปิดบานกรอบไม้กรุกระจกใส 6 มม. เป็นดังนี้ ลดขั้นตอนและเวลาในการประกอบและการติดตั้ง และจากการประมาณการติดตั้งในกรณีบ้านพักอาศัยการเลือกใช้ต้นแบบช่องเปิดสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็ว ต้นแบบช่องเปิดขนาด 0.90x1.20 ม. บานกรอบยูพีวีซีกรุกระจกเขียว 2 ชั้น 32 มม. กระจกใส 2 ชั้น 32 มม. หรือกระจกใส 2 ชั้น 24 มม. ระดับวงกบบนสูงจากพื้น 2.00 ม. มีผลต่างของพลังงานสุทธิสูงกว่าช่องเปิดกรณีพื้นฐาน ประมาณ 45 วัตต์ต่อบาน 43 วัตต์ต่อบาน และ 42 วัตต์ต่อบานตามลำดับ ต้นแบบช่องเปิดกลมเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 1.20 ม. บานกรอบยูพีวีซีกรุกระจกเขียว 2 ชั้น 32 มม. กระจกใส 2 ชั้น 32 มม. หรือกระจกใส 2 ชั้น 24 มม ระดับวงกบบนสูงจากพื้น 2.00 ม. มีผลต่างของพลังงานสุทธิสูงกว่าช่องเปิดกรณีพื้นฐาน ประมาณ 46 วัตต์ต่อบาน 42 วัตต์ต่อบาน และ 41 วัตต์ต่อบานตามลำดับ และ ช่องเปิดระดับวงกบบนสูงจากพื้น 2.80 ม. มีผลต่างของพลังงานสุทธิสูงกว่าช่องเปิดกรณีพื้นฐาน ประมาณ 47 วัตต์ต่อบาน 45 วัตต์ต่อบาน และ 44 วัตต์ต่อบานตามลำดับ ต้นแบบช่องเปิดขนาด 0.90x0.60 ม. บานกรอบยูพีวีซีกรุกระจกลามิเนตเขียว 8 มม. ระดับวงกบบนสูงจากพื้น 2.00 ม. และ 2.80 ม. มีผลต่างของพลังงานสุทธิสูงกว่าช่องเปิดกรณีพื้นฐาน ประมาณ 24 วัตต์ต่อบาน ทั้งสองตำแหน่ง การประยุกต์ใช้ต้นแบบช่องเปิดทำโดยการทดสอบติดตั้งในอาคารจริงพบว่า ช่องเปิดดังกล่าวมีประสิทธิภาพด้านการพลังงาน