การใช้แสงธรรมชาติเสริมเพื่อลดพลังงานในอาคาร : กรณีศึกษาอาคารในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

Abstract

ในอดีตแผงกันแดดของอาคารที่สร้างขึ้นเพื่อเน้นการป้องกันแสงแดดเพียงอย่างเดียว จะพบว่าปริมาณแสงธรรมชาติที่ส่องผ่านเข้าสู่พื้นที่ภายในอาคารมีปริมาณแสงต่ำ ความสว่างภายในต้องใช้แสงประดิษฐ์เสริมตลอดเวลา เป็นผลให้เกิดการใช้พลังงานอย่างสิ้นเปลือง การศึกษานี้เป็นการนำเสนอแนวทางการปรับปรุงอาคารเก่าให้เหมาะสม เพื่อลดการใช้พลังงานไฟฟ้าแสงสว่าง โดยนำประโยชน์จากแสงธรรมชาติมาประยุกต์ใช้ วิธีการดังกล่าวยังช่วยลดภาระการทำความเย็นให้แก่อาคาร การศึกษาใช้อาคารจริงทำให้สามารถนำผลการศึกษาไปประยุกต์ใช้ได้ การศึกษานี้ได้เลือกอาคารในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยเป็นอาคารกรณีศึกษา ลักษณะอาคารเป็นอาคารเก่ามีช่วงเวลาการใช้งานที่แน่นอน จากการสังเกตแผงกันแดดของอาคารมีรูปแบบที่ดีขนาดพื้นที่ตลอดจนสภาพแวดล้อมของอาคารมีความเหมาะสม ทำให้สะดวกต่อการวิจัย ขั้นตอนการศึกษาเริ่มจากการตรวจสอบอาคารกรณีศึกษาเพื่อหาข้อดี ข้อเสีย ในด้านการใช้ประโยชน์จากแสงธรรมชาติ รวมถึงการป้องกันแสงแดด ระบบแสงประดิษฐ์ ความสัมพันธ์ของการเปิดและปิดแสงประดิษฐ์กับปริมาณแสงธรรมชาติที่ส่องผ่านเข้ามาสู่พื้นที่ภายในอาคาร ตลอดจนปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าแสงสว่างตามช่วงเวลาการใช้งานโดยคำนึงถึงปริมาณความส่องสว่างตามมาตรฐานของอาคารสำนักงาน (500 ลักซ์) ผลที่ได้นำมาประเมินเพื่อกำหนดแนวทางการปรับปรุง จากการตรวจสอบพบว่า วัสดุภายในที่ใช้มีสีเข้ม (ค่าการสะท้อนแสงต่ำ) อีกทั้งแผงกันแดดของอาคารเดิมเป็นอุปสรรคต่อการส่องผ่านของแสงธรรมชาติเข้าสู่พื้นที่ภายใน ทำให้ปริมาณแสงไม่เพียงพอต่อการใช้งาน ระบบแสงประดิษฐ์ของอาคารไม่มีความสัมพันธ์กับปริมาณแสงธรรมชาติ ปริมาณแสงประดิษฐ์ของพื้นที่ภายในต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด อุปกรณ์ไฟฟ้าแสงประดิษฐ์บางส่วนไม่มีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุดังกล่าวพลังงานไฟฟ้าแสงสว่างที่ต้องใช้เพื่อให้ปริมาณความสว่างเพียงพอจากการคำนวนจึงมีอัตราสูงกว่าการใช้งานจริงถึง 4 เท่า แนวทางการปรับปรุงอาคารจึงมุ่งพิจารณาการใช้แสงธรรมชาติมาทดแทนแสงประดิษฐื โดยการปรับปรุงค่าการสะท้อนแสงของวัสดุทั้งภายใน และภายนอก รวมถึงการปรับเปลี่ยนรูปแบบของแผงกันแดด แนวทางในการนำประโยชน์จากแสงธรรมชาติมาใช้ดังกล่าวเพื่อให้สามารถพิจารณาได้หลายแนวทาง การศึกษาจึงอาศัยการสร้างหุ่นจำลองทดสอบ การทดสอบหุ่นจำลองมีทั้งสิ้น 3 แนวทาง และกระทำภายในห้องจำลองสภาพท้องฟ้า (Skydome) แนวทางการปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ไฟฟ้าโดยการคำนวนอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าแสงสว่างที่ลดลงถูกนำมาเปรียบเทียบอีก 2 แนวทาง การประเมินผลทางเลือกใช้หลักวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์เป็นเกณฑ์ในการพิจารณา ผลการวิจัยพบว่า การปรับปรุงค่าการสะท้อนแสงของวัสดุ การปรับรูปแบบแผงกันแดดที่คำนึงถึงการนำประโยชน์จากแสงธรรมชาติมาใช้ สามารถเพิ่มปริมาณความสว่างภายในได้มากถึง 58 เปอร์เซ็นต์ ขึ้นอยู่กับขอบเขตของการปรับปรุง แนวทางที่เหมาะสมในการปรับปรุงอาคารเมื่อพิจารณาความเป็นไปได้ทางการเงิน ได้แก่แนวทางในการเพิ่มค่าการสะท้อนแสงของวัสดุทั้งภายในและภายนอกอาคาร ตลอดจนการใช้ดวงไฟแสงสว่างที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถลดอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าแสงสว่างได้ถึง 44.5 เปอร์เซ็นต์ หรือเท่ากับ 13 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของอาคารและมีระยะเวลาการคืนทุน 4 ปี ผลการวิจัยมีแนวโน้มความเป็นไปได้สูงในการนำไปประยุกต์ใช้จริง