รูปแบบของช่องเปิดด้านข้างเพื่อการนำแสงธรรมชาติมาใช้ในอาคารสำนักงาน

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อการศึกษารูปแบบช่องเปิดเพื่อนำแสงสว่างธรรมชาติเข้ามาในอาคารสำนักงานด้านทิศเหนือและทิศใต้โดยเน้นการใช้สอยในสภาพท้องฟ้าและภูมิอากาศของกรุงเทพมหานคร จากการนำข้อมูลค่าเฉลี่ยของความสว่างภายนอกและค่าเฉลี่ยของพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ ปี พ.ศ. 2542 จัดกลุ่มเป็นค่าเฉลี่ยรายชั่วโมงของปีตามสภาวะท้องฟ้าแจ่มใน (Clear), ท้องฟ้ามีเมฆบางส่วน (Partly Cloudy) และท้องฟ้าเมฆเต็มท้องฟ้า (Cloudy) โดยใช้เกณฑ์พิจารณาจากอัตราส่วนท้องฟ้า (Sky ratio) เป็นหลัก นำมาจำลองสภาพการให้แสงธรรมชาติในท้องฟ้าต่างๆ ด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ Lightscape 3.2 ซึ่งมีการนำมาตรวจสอบความน่าเชื่อถือของโปรแกรมจากการเปรียบเทียบผลค่าความสว่างที่ประมาณค่าได้จากการคำนวณของโปรแกรมกับค่าความสว่างที่วัดได้จริงจากเครื่องมือวัดค่าความสว่างภายในอาคารตัวอย่าง กรณีศึกษานี้ได้กำหนดห้องมาตรฐานที่มีผนังเป็นช่องเปิดหน้าต่างกระจกในหนา 6 มิลลิเมตร เพียง 1 ด้าน โดยมีรูปแบบช่องเปิด 2 ชนิด คือ หน้าต่างต่อเนื่อง และหน้าต่างไม่ต่อเนื่อง ซึ่งมีสัดส่วนพื้นที่กระจกต่างกัน 70%, 60%, 50% และ 40% ผลค่าความสว่างภายในบนพื้นผิวอ้างอิงถูกนำมาประเมินผลในเชิงปริมาณแสงธรรมชาติที่เข้ามาในอาคารด้านทิศเหนือและทิศใต้ การประเมินผลเชิงอนุรักษ์พลังงานของรูปแบบช่องเปิดในการศึกษานี้ ใช้วิธีการเปรียบเทียบการใช้พลังงานไฟฟ้ารายปีเพื่อให้แสงสว่างที่ลดลงเนื่องจากแสงธรรมชาติกับการใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อทำความเย็นเนื่องจากความร้อนที่ผ่านเข้ามาทางหน้าต่างและความร้อนจากโคมไฟฟ้าแสงประดิษฐ์ การศึกษานี้พบว่ารูปแบบช่องเปิดหน้าต่างต่อเนื่องมีประสิทธิภาพมากที่สุดเมื่อสัดส่วนพื้นที่กระจก 40%-50% ของพนัง โดยสัดส่วนพื้นที่กระจกเพิ่มขึ้น 10% จะทำให้ภาระทำความเย็นเพิ่มขึ้น 16%-25% ในทิศเหนือและทิศใต้ จากผลค่าความสว่างที่คำนวณโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์พบว่า ชนิดหน้าต่างต่อเนื่องจะส่งผลให้ปริมาณแสงธรรมชาติบนพื้นผิวอ้างอิงเข้ามาได้ลึกมากที่สุด 4.7 เมตร และอัตราส่วนพื้นที่แสงธรรมชาติต่อพื้นที่ห้องมีค่ามากกว่าชนิดหน้าต่างไม่ต่อเนื่อง ถ้าส่วนของหน้าต่างที่สูงเหนือระดับอ้างอิงเท่ากัน คือ 1.95 เมตร ส่วนของหน้าต่างที่ต่ำกว่าระดับอ้างอิงเพิ่มขึ้นเป็น 0.15, 0.45 และ 0.75 เมตร จะทำให้ความสูงหน้าต่างรวมเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้อุปกรณ์บังแดดแนวนอนมีระยะยื่นเพิ่มมากขึ้นจึงมีผลทำให้ค่าความสว่างภายในและระยะทางที่แสงธรรมชาติเข้ามาบนพื้นผิวอ้างอิงภายในห้องลดต่ำลง สำหรับการเว้นช่องหน้าต่างให้มีผนังทึบแสงระหว่างพื้นที่กระจกพบว่า ระยะเว้นช่องระหว่างหน้าต่างที่เพิ่มขึ้นของรูปแบบช่องเปิดทิศเหนือมีผลทำให้ค่าความสว่างภายในบนพื้นผิวอ้างอิงลดต่ำลงน้อยกว่ารูปแบบช่องเปิดทิศใต้ ดังนั้นรูปแบบช่องเปิดชนิดหน้าต่างต่อเนื่องที่มีส่วนของหน้าต่างสูงเหนือระดับอ้างอิงด้านทิศเหนือมีประเสิทธิภาพสูงกว่ารูปแบบช่องเปิดอื่นๆ จากผลสรุปที่ได้นี้สามารถใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานให้กับสถาปนิกนำไปพิจารณาออกแบบรูปแบบช่องเปิดสำนักงานในกรุงเทพมหานครเพื่อการนำแสงธรรมชาติเข้ามาในอาคารอย่างมีประสิทธิภาพในการประหยัดพลังงานด้วย