การวิเคราะห์พฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนผ่านเปลือกอาคารของเรือนไทย

Abstract

เรือนไทยจัดได้ว่าเป็นสถาปัตยกรรมที่ตอบสนองต่อลักษณะของวิถีชีวิต ความเป็นอยู่ และสภาพแวดล้อมของไทยเมื่อสภาพแวดล้อมยังสมบูรณ์เช่นในอดีต โดยเป็นการสร้างสรรค์ที่เกิดจากการทำความเข้าใจเงื่อนไขและปัจจัยทางธรรมชาติของท้องถิ่น เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนไปจึงเกิดคำถามถึงความเหมาะสมของเปลือกอาคารเรือนไทยในการตอบสนองต่ออุณหภูมิอากาศภายนอกซึ่งสูงกว่าในอดีต การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ที่จะแสวงหาตัวแปรและศึกษาอิทธิพลของตัวแปรที่ส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อนผ่านเปลือกอาคารส่วนต่างๆ ของเรือนไทย การวิจัยนี้แบ่งการศึกษาออกเป็น 3 ส่วนคือ 1) ส่วนของหลังคา ซึ่งตัวแปรที่ทำการศึกษาคือ วัสดุมุงหลังคา และมุมเอียงของหลังคา 2) ส่วนของผนังมีตัวแปรที่ทำการศึกษาคือ ทิศทางการวางผนัง สภาวะการได้รับรังสีโดยตรงจากดวงอาทิตย์ และสภาวะการไหลเวียนอากาศ 3) ส่วนของพื้นซึ่งจะเป็นการศึกษาพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนของเปลือกอาคารที่ไม่ได้รับรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและมีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับดิน ผลการศึกษาตัวแปรที่มีผลต่ออุณหภูมิอากาศภายในสูงสุดในช่วงกลางวันพบว่า ในเรื่องของหลังคา หลังคาหญ้าคาจะมีอุณหภูมิอากาศภายในสูงสุดต่ำกว่าหลังคากระเบื้องดินเผาประมาณ 5.4 องศาเซลเซียส ขณะที่หลังคามุมเอียง 60 องศาจะมีอุณหภูมิอากาศภายในสูงสุดต่ำกว่าหลังคามุมเอียง 30 องศาประมาณ 2.7 องศาเซลเซียส จากผลของการวิเคราะห์ผนังพบว่าผนังที่ไม่ได้รับรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและมีการไหลเวียนอากาศธรรมชาติจะมีอุณหภูมิอากาศภายในสูงสุดต่ำกว่าผนังภายใต้สภาวะอื่นๆ และมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิอากาศภายนอกประมาณ 1 องศาเซลเซียส ขณะที่ผนังที่ได้รับรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและไม่มีการไหลเวียนอากาศจะมีอุณหภูมิอากาศภายในสูงสุดกว่าผนังภายใต้สภาวะอื่นๆ โดยมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิอากาศภายนอกถึงประมาณ 9 องศาเซลเซียส รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิผนังแต่ละทิศทาง ขณะที่การไหลเวียนอากาศจะช่วยลดความแตกต่างของอุณหภูมิผนังในแต่ละทิศทาง จากผลของการวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อนผ่านพื้นพบว่ามีอุณหภูมิอากาศภายในสูงสุดที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิอากาศภายนอกโดยที่ดินจะมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศ ในช่วงเวลากลางคืน หลังคาจะมีการสูญเสียความร้อนให้กับท้องฟ้าส่งผลให้มีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศ โดยหลังคาที่มีมุมเอียง 30 องศาจะมีอุณหภูมิอากาศภายในเฉลี่ยที่ต่ำที่สุดโดยมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิ อุณหภูมิอากาศภาบยอกปนะใสฯ 1.5 องศาเซลเซียส สำหรับผนังซึ่งเป็นวัสดุมวลสารน้อยไม่มีการสะสมความร้อนเมื่ออุณหภูมิอากาศภายนอกลดต่ำลง ผนังจะมีการสูญเสียความร้อนให้แก่สภาพแวดล้อมอย่างรวดเร็วและส่งผลให้อุณหภูมิลดต่ำลงจนใกล้เคียงกับอุณหภูมิอากาศภายนอกโดยแตกต่างจากอุณหภูมิอากาศภายนอกไม่เกิน 1 องศาเซลเซียส ในส่วนของพื้นในเวลากลางคืนนี้พบว่าอุณหภูมิของผิวดินจะสูงกว่าอุณหภูมิอากาศซึ่งจะส่งผลให้พื้นมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิอากาศ เนื่องมาจากการแลกเปลี่ยนความร้อนกับผิวดิน ผลการวิจัยสรุปได้ว่าเปลือกอาคารของเรือนไทยเป็นวัสดุมวลสารน้อยที่มีค่าการสะสมความร้อนน้อยเป็นเหตุให้อุณหภูมิอากาศภายในเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิอากาศภายนอกโดยมีรังสีดวงอาทิตย์เป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่ออุณหภูมิของเปลือกอาคาร การไหลเวียนอากาศจะทำให้อุณหภูมิอากาศภายในเข้าใกล้กับอุณหภูมิอากาศภายนอก ด้วยเหตุนี้เรือนไทยจึงมีลักษณะหลังคาที่สูงชัน เพื่อที่จะลดมุมที่จะได้รับรังสีของดวงอาทิตย์ ในส่วนของผนัง และมีการไหลเวียนอากาศเพื่อลดอุณหภูมิอากาศภายในตัวเรือน พื้นเรือนที่ยกสูงและมีการใช้พื้นที่ใต้ถุนเรือนในเวลากลางวันเพื่อให้ได้รับความเย็นจากดิน