แนวทางการปรับปรุงอาคารเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้แสงธรรมชาติ กรณีศึกษา : ศาลากลางจังหวัดนนทบุรี

Abstract

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ เพื่อศึกษาแนวทางการออกแบบปรับปรุงเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แสงธรรมชาติในอาคาร ที่มีความเหมาะสมกับห้องทำงาน อาคารศาลากลางจังหวัดนนทบุรี โดยศึกษาเฉพาะช่องเปิดด้านข้างอาคารด้านทิศเหนือ ตัวแปรที่ศึกษา ได้แก่รูปแบบของช่องแสง อุปกรณ์บังแดดหรือหิ้งสะท้อนแสง และวัสดุกระจก ทั้งหมดรวม 14 รูปแบบ โดยแบ่งเป็นการศึกษาประสิทธิภาพ 2 ส่วน ส่วนแรกได้แก่ ค่าความส่องสว่าง ค่าแสงบาดตาแบบ VCP (Guth visual comfort propability) และค่าความสม่ำเสมอของความส่องสว่าง ศึกษาโดยการจำลองด้วยโปรแกรม Desktop Radiance 2.0 ภายใต้สภาพท้องฟ้ามีเมฆปกคลุมบางส่วน ในช่วงเวลาทำงานทุก 2 ชั่วโมง ของวันที่ 21 เดือนมีนาคม มิถุนายน กันยายนและ ธันวาคม ส่วนที่สองได้แก่ ปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าตลอดทั้งปี ศึกษาจากการจำลองด้วยโปรแกรม EnergyPlus 4.0.0 โดยใช้ข้อมูลสภาพอากาศ ของกรุงเทพมหานคร จากการวิเคราะห์เปรียบเทียบพบว่า รูปแบบที่ 6b (หิ้งสะท้อนแสงภายนอก 0.70 เมตร ภายใน 0.65 เมตร กระจกใสและความสูงช่องแสง 1.00 เมตร) สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพแสงธรรมชาติ โดยทำให้ค่าความส่องสว่างเฉลี่ยเพิ่มขึ้น 157 ลักซ์ คือเพิ่มจาก 73 ลักซ์ เป็น 230 ลักซ์ หรือเพิ่มขึ้น 313% ค่าความสม่ำเสมอเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 17.28% ค่า VCP เฉลี่ย 66.9% ซึ่งใกล้เคียงกับค่าที่ยอมรับได้ (70%) และสามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าในการส่องสว่างลงได้ 1,301 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อปี แต่การใช้ไฟฟ้าในการปรับอากาศเพิ่มขึ้น 488 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อปี โดยรวมแล้วทำให้สามารถลดการใช้ไฟฟ้ารวมทั้งหมด 813 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อปี หรือคิดเป็นการลดการใช้พลังงานไฟฟ้า 2.68%

The objective of this research is to study methods for improving natural lighting in the office area of Nonthaburi city hall. The study focuses on the side lighting of the building. The variables of the study are glass types, window sizes, shading devices or lightshelves. There are 14 types of side lighting for comparisons. The study consists of visual and thermal performances. The visual performance consists of illuminance level, glare index (Guth visual comfort probability, VCP) and uniformity of illumination. The lighting simulation settings in Desktop Radiance 2.0 program are base on party cloudy sky, on 21st of March, June September, and December, for every two hours during 8:30 am-4:30 pm. The thermal performance consists of annual electricity consumption for lighting and air conditioning. The energy simulation setting in EnergyPlus 4.0.0 program is based on Bangkok weather data. The results of this research show that the best solution of side lighting is the 6b type (height of upper window 1.00 m., width of outside lightshelf 0.70 m, inside 0.65 meter, with clear glass window). This type can increase the average illuminance levels approximately 157 lux (from 73 lux to 230 lux or 313%). The uniformity of illumination increases approximately 17.28%. The average VCP level is approximately 66.9% which is close to the acceptable VCP level (70%). The lighting energy consumption decreases 1,310kWh per year but the energy consumption for air conditioning increases 488 kWh per year. However, the overall energy consumption decreases 813 kWh per year (2.68%)