ผลกระทบของความร้อนที่เกิดจากการนำแสงธรรมชาติมาใช้ในอาคารโดยผ่านช่องแสงกระจกด้านข้าง

Abstract

แสงธรรมชาติได้ถูกนำมาใช้ในงานสถาปัตยกรรมกันอย่างนิยมแพร่หลายมากขึ้น เนื่องจากมีประสิทธิภาพของแสงสูงที่สุด แต่ในขณะเดียวกันก็ต้องคำนึงถึงความร้อนอันเกิดจากการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ผ่านกระจกและสะสมอยู่ภายในอาคาร วัตถุประสงค์หลักของงานวิจัยนี้ คือ เพื่อค้นหาปรัชญาการใช้แสงธรรมชาติผ่านช่องแสงกระจกด้านข้าง โดยคำนึงถึงความเหมาะสมของปริมาณความส่องสว่างที่ได้รับและปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้น วิธีการวิจัยกระทำโดยการจำลองหุ่นจำลอง และกำหนดเกณฑ์การเลือกกระจกทดสอบให้มีค่าการส่องผ่านของแสง (VT) สูง และค่าสัมประสิทธ์การบังแดด (SC) ต่ำ เพื่อส่งผลให้มีค่าคูลเนสเรโช (Coolness Ratio, VT/SC) สูงที่สุดในแต่ละประเภทกระจก กำหนดกระจกทดสอบ 4 ประเภท ได้แก่ กระจกใส กระจกสี กระจกสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์ และกระจกฮีตสต็อป โดยเริ่มจากการศึกษาพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนและการส่องผ่านของแสงธรรมชาติผ่านกระจกด้านข้างประเภทต่างๆ ในแต่ละทิศทาง โดยไม่มีอุปกรณ์บังแสงตรงจากดวงอาทิตย์ วิเคราะห์ข้อมูลอุณหภูมิและความส่องสว่างในการใช้พลังงานเพิ่มเติมในส่วนของแสงประดิษฐ์และพลังงานในการทำความเย็นในอาคาร จากนั้นจึงเปรียบเทียบการใช้พลังงานกับสัดส่วนของพื้นที่ช่องแสงต่อพื้นที่ผนังในแต่ละทิศทางและแต่ละช่วงเวลาการใช้งาน โดยใช้หลักการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์เป็นเกณฑ์พิจารณาในรูปแบบของค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานตามที่กำหนด ผลการวิจัยสรุปว่า ช่องแสงกระจกที่เหมาะสมกับภูมิอากาศเขตร้อนชื้นในอาคารปรับอากาศควรมีพื้นที่ช่องแสงน้อยที่สุด และเป็นประเภทกระจกที่ให้แสงธรรมชาติผ่านเข้ามาได้มาก แต่ความร้อนผ่านเข้ามาได้น้อย โดยการพิจารณาถึงค่าคูลเนสเรโชที่มีค่าสูง ซึ่งได้แก่ กระจกฮีตสต็อป (1.45) และกระจกสี (1.33) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสัดส่วนพื้นที่และช่วงเวลาการใช้งาน โดยช่วงเวลากลางวัน กระจกควรมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนต่ำเพื่อลดการส่งผ่านความร้อนเข้าสู่ภายในอาคาร ส่วนช่วงเวลากลางคืน กระจกควรมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูงเพื่อนำความร้อนที่สะสมอยู่ภายในออกสู่ภายนอกด้วยความแตกต่างของอุณหภูมิภายนอกและภายในอาคาร พื้นที่ของช่องแสงกระจกควรอยู่ระหว่าง 20-30 % ของพื้นที่ผนังในแต่ละด้าน เนื่องจากการมีอัตราส่วนของพื้นที่ช่องแสงต่อผนังมาก แม้จะได้แสงธรรมชาติเพิ่มขึ้น แต่ความร้อนก็จะส่งผ่านสู่ภายในอาคารเพิ่มมากขึ้น ทั้งนี้การนำแสงธรรมชาติมาใช้ในอาคารที่ถูกต้องนั้นจะต้องป้องกันมิให้แสงตรงจากดวงอาทิตย์เข้าสู่พื้นที่ใช้งานภายในอาคาร ผลงานวิจัยนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการออกแบบอาคารปรับอากาศในส่วนของช่องแสงกระจกด้านข้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ