การใช้แสงธรรมชาติเสริมเพื่อลดพลังงานในอาคาร : กรณีศึกษาอาคารในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

The reduction of energy consumption in buildings utilization of natural light : a case study of a building at Chulalongkorn University

Name: คมกฤช ชูเกียรติมั่น

ThaSH: การอนุรักษ์พลังงาน

ThaSH: แสงธรรมชาติ

ThaSH: การส่องสว่างภายใน

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

Abstract: In the past, shading device of existing buildings are generally served only to protect direct sunlight, allowing relatively low daylight distribution through interior space. Therefore, artificial lighting was needed as lighting supplement all day resulting in a wastage of electrical energy. This study proposes an approach to utilize natural light so as to reduce electrical energy consumption, as well as decreasing the building's cooling load. The study was conducted with an existing to enable applied usage of the research result. One of the buildings in Chulalongkorn University was selected to be a case as it was comparatively old with a certain functioning period. By observation, its shading device was physically well-designed. The selected building also provided ample spaces and convenient environment suitable for conducting the test. The study commenced from investigation of advantages and disadvantages of natural light utilization in the building, its sunlight protection, electrical light system, the integration of on-off switches and daylight distribution through interior space, total energy consumed by electrical light in consideration with the office illumination level on the working plane of 500 lux. These results were used to specify possible approaches to retrofit the building. The investigation revealed that relatively dark interior surface (low reflectivity) and the building's shading device impeded sufficient amount of daylight distribution through the interior space. The building's lighting system was not synchronized with the amount of natural light to be gained. The interior illumination level generated by artificial light was lower than the standard illuminationlevel. Some electrical lighting equipment was inefficient resulting in four times higher consumption level of electrical energy than the current usage. The approach of the building's retrofitting is, therefore, concentrated on substituting natural light for artificial light by modifying surface reflectivity and improving shading device. In regards to approach in utilization of natural light, physical models were carried out facilitating more assumptions to be tested. Altogether 3 models were tested and done in the skydome. In addition, approach of changing electrical equipment was introduced by calculating reduced radio of electrical lighting energy consumption. With this approach, two assumptions were tested. The analysis of financial aspect was used as a criteria for the building retrofit. The research showed that by improving the surface reflectivity of both the interior and the exterior, as well as adjusting the shading device in order to utilize natural light, the interior illumination level could be raised upto 58 percent depending on scope of improving. The appropriate approach to retrofit the building taking into account the financial feasibility in this case were : to increase surface reflectivity both inside and outside the building, to integrate on-off switches to be synchronized with the amount of daylight distribution through the interior space and to use more efficient lamps. Retrofitting could reduce electrical lighting energy rate by 44.5%, or 13% of total electrical energy consumption in the building. The payback period would be returned infour years. This study indicated a valid applied usage.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ธนิต จินดาวณิค

Role: ที่ปรึกษา

Name: สุนทร บุญญาธิการ

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2540

Modified: 2560-02-15

Issued: 2560-01-29

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9746388991

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/9834

tha

DegreeName: สถาปัตยกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีอาคาร

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Komgrit_Ch_front.pdf	886.24 KB	5	2021-01-13 15:55:43
2	Komgrit_Ch_ch1.pdf	861.93 KB	7	2021-01-13 15:56:18
3	Komgrit_Ch_ch2.pdf	1.18 MB	3	2020-09-28 14:40:52
4	Komgrit_Ch_ch3.pdf	1.43 MB	3	2020-09-28 14:40:49
5	Komgrit_Ch_ch4.pdf	2.26 MB	3	2020-09-28 14:40:45
6	Komgrit_Ch_ch5.pdf	1.68 MB	5	2020-09-28 14:40:42
7	Komgrit_Ch_ch6.pdf	2.02 MB	2	2020-09-28 14:40:38
8	Komgrit_Ch_ch7.pdf	842.28 KB	3	2020-09-28 14:40:33
9	Komgrit_Ch_back.pdf	1.36 MB	3	2020-09-28 14:40:28

ใช้เวลา

0.048911 วินาที