ผลกระทบของสีผนังและมวลสารภายในต่อการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่อาคาร

Abstract

ในปัจจุบันมีอาคารมากมายที่ใช้สีต่างๆกับผนังเพื่อเพิ่มความสวยงามให้กับอาคาร สีผนังเหล่านี้มีผลต่อปริมาณความร้อนที่เข้าสู่อาคารแตกต่างกัน ความรู้และความเข้าใจต่อคุณสมบัติของสีที่มีอิทธิพลต่อการถ่ายเทความร้อน จะทำให้สามารถลดปริมาณความร้อนที่เข้าสู่อาคารได้ การใช้คุณสมบัติการสะสมความร้อนของวัสดุต่างๆภายในอาคาร หรือ มวลสารภายในอาคารเป็นวิธีการหนึ่งที่จะสามารถช่วยลดปริมาณความร้อนภายในอาคารได้ การวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์หลักเพื่อศึกษาตัวแปรที่มีผลต่อพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนของผนัง และศึกษาผลกระทบของมวลสารภายในต่อพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนของผนังที่มีสีเข้มและสีอ่อน เพื่อเป็นแนวทางในการเลือกผนังที่ทำให้มีอิสระในการใช้ผิวหนัง และการใช้มวลสารภายในอาคารที่เหมาะสมได้ ขั้นตอนการวิจัยประกอบด้วยการค้นคว้าทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องเพื่อศึกษาตัวแปรต่าง ๆ ที่มีผลต่อพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนของผนัง เพื่อสามารถกำหนดอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบและตัวแปรในการทดสอบ การทดสอบในสภาพการใช้งานจริงภายในอาคารจะไม่สะดวกต่อการเปลี่ยนแปลงตัวแปรต่าง ๆ เทคนิคที่ใช้ในการวิจัยได้ทำการศึกษาโดยการจำลองสภาพภายในอาคารด้วยหุ่นจำลอง เพื่อความสะดวกในการเคลื่อนย้ายและเปลี่ยนแปลงตัวแปรต่าง ๆ จึงได้ใช้หุ่นจำลองสี่เหลี่ยมลูกบาศก์ขนาด 0.90x0.90x0.90 เมตร เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบ โดยให้ด้านหนึ่งของหุ่นจำลองเปิดโล่งเพื่อติดตั้งวัสดุผนังที่ใช้ทดสอบ วัสดุผนังที่ใช้ในการทดสอบแบ่งเป็นผนังที่มีมวลสารมากและผนังที่มีมวลสารน้อย ผนังที่มีมวลสารมากใช้ผนังก่ออิฐฉาบปูนหนา 4 นิ้ว และ 8 นิ้ว และผนังที่มีมวลสารน้อยใช้ผนังโฟมโพลีสไตรีนหนา 2 นิ้ว และ 4 นิ้ว สีที่ใช้ในการทดสอบใช้สีดำเป็นตัวแทนของสีเข้ม และสีขาวเป็นตัวแทนของสีอ่อน ตามทฤษฎีแล้วสีดำไม่ใช่สีที่มีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนรังสีอาทิตย์สูงกว่าสีขาวเสมอไป แต่สีดำที่มีจำหน่ายอยู่ทั่วไปจะมีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนรังสีอาทิตย์สูงกว่าสีขาวแต่มีค่าสัมประสิทธิ์การกระจายรังสีความร้อนใกล้เคียงกัน มวลสารภายในหุ่นจำลองใช้วัสดุที่มีค่าความจุความร้อนที่แตกต่างกัน ได้แก่ อิฐมอญและแผ่นยิบซั่มหนา 12 มม. การทดสอบกระทำในสภาพแวดล้อมภายนอกอาคาร เลือกวางผนังทดสอบเฉพาะทิศใต้เพื่อให้ได้รับอิทธิพลโดยตรงจากรังสีดวงอาทิตย์ยาวนานที่สุด การวิจัยนี้ได้เลือกเก็บข้อมูลหลายอย่างประกอบด้วย อุณหภูมิอากาศภายในหุ่นจำลอง อุณหภูมิอากาศภายนอกและอุณหภูมิผิวของวัสดุผนังทดสอบ เพื่อใช้ในการวิเคราะห์เปรียบเทียบพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อน ผลการวิจัยพบว่า สีเข้มและสีอ่อนของผนังจะมีอิทธิพลลดน้อยลงเมื่อใช้วัสดุผนังที่มีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนต่ำโดยผนังที่มีสีเข้มและสีอ่อนจะมีอุณหภูมิอากาศภายในเฉลี่ยตลอด 24 ชั่วโมง ใกล้เคียงกัน สำหรับผนังที่มีมวลสารน้อยจะมีค่าอุณหภูมิอากาศภายในเฉลี่ยแตกต่างกันประมาณ 1 องศาเซลเซียส และผนังที่มีมวลสารมากจะมีค่าอุณหภูมิอากาศภายในเฉลี่ยแตกต่างกันประมาณ 5 องศาเซลเซียส และเมื่อพิจารณาค่าอุณหภูมิอากาศสูงสุดภายใน พบว่า ผนังที่มีสีเข้มจะมีค่าอุณหภูมิอากาศสูงสุดภายในสูงกว่าผนังที่มีสีอ่อนประมาณ 12 องศาเซลเซียสสำหรับผนังที่มีมวลสารมาก และประมาณ 7 องศาเซลเซียส สำหรับผนังที่มีมวลสารน้อย ผนังที่มีมวลสารมากจะช่วยลดความรุนแรงของการถ่ายเทความร้อนได้ดีกว่าผนังที่มีมวลสารน้อย ทำให้ในช่วงเวลากลางวันผนังที่มีมวลสารมากจะมีอุณหภูมิอากาศภายในต่ำกว่าผนังที่มีมวลสารน้อย ประมาณ 4 องศาเซลเซียส และในช่วงเวลากลางคืนผนังที่มีมวลสารมากมีอุณหภูมิอากาศภายในสูงกว่าผนังที่มีมวลสารน้อย ประมาณ 3 องศาเซลเซียส มวลสารภายในหุ่นจำลองสามารถช่วยลดอุณหภูมิอากาศภายในได้ โดยในช่วงเวลากลางวันสามารถลดอุณหภูมิอากาศภายในสำหรับผนังที่มีสีเข้ม ประมาณ 8 องศาเซลเซียส และผนังที่มีสีอ่อน ประมาณ 5 องศาเซลเซียส แต่ในช่วงเวลากลางคืนมวลสารภายในจะเพิ่มอุณหภูมิอากาศภายในสำหรับผนังที่มีสีเข้ม ประมาณ 5 องศาเซลเซียส และสำหรับผนังที่มีสีอ่อน ประมาณ 4 องศาเซลเซียส ผลการวิจัยนี้มีแนวโน้มที่ใกล้เคียงกับสภาพการใช้งานจริงในอาคาร จึงสามารถนำไปพิจารณาเพื่อใช้เป็นแนวทางต่าง ๆ ได้ดังนี้ การเลือกใช้สีผนังกับอาคารควรเลือกใช้สีอ่อน หากต้องการใช้สีเข้มควรใช้วัสดุผนังที่มีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนต่ำ การใช้มวลสารภายในอาคารจะเหมาะสมสำหรับอาคารที่ใช้งานในช่วงเวลากลางวันมากกว่าอาคารที่ใช้งานในเวลากลางคืน