อิทธิพลของรูปทรงอาคารและทิศทางต่อภาระการทำความเย็นของอาคาร กรณีศึกษาจังหวัดขอนแก่น

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการศึกษาถึงอิทธิพลของอัตราส่วนพื้นที่ช่องเปิดต่อพื้นที่ผนัง อาคาร รูปทรงอาคาร และทิศทางที่มีผลต่อภาระการทำความเย็นของอาคาร เพื่อเป็นการอนุรักษ์ พลังงานโดยการลดภาระการใช้พลังงานสำหรับการปรับอากาศให้น้อยลง การทดสอบใช้ข้อมูลสภาพ อากาศของจังหวัดขอนแก่นเป็นตัวแทนสภาพภูมิอากาศแบบร้อนชื้นในภูมิภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ของประเทศไทย ทำการทดลองด้วยโปรแกรม Ener-Win ในการจำลองลักษณะอาคารสำนักงาน ที่มีผังพื้นอาคารเป็นรูปร่างสี่เหลี่ยม 3 สัดส่วนที่มีพื้นที่เท่ากัน ได้แก่ 1:1 (30 x 30 เมตร) 1:1.44 (25 x 36 เมตร) และ 1:2.25 (20 x 45 เมตร) ในลักษณะอาคารที่มีทิศทางการวางแนวขวางตะวัน และตามตะวัน 4 รูปแบบ ซึ่งตามอัตราส่วนนี้จะทำให้อาคารสำนักงานมีพื้นที่ชั้นละ 900 ตารางเมตร กำหนดระยะระดับพื้นถึงพื้นชั้นละ 3.50 เมตร จำนวน 6 ชั้น พื้นที่รวมของอาคาร 5,400 ตาราง เมตร และไม่ใช่อาคารสูง ทดสอบปริมาณพื้นที่ช่องเปิดต่อพื้นที่ผนังอาคาร (Window-to-Wall Ratio; WWR) 10% 30% 50% 70% และ 90% ที่มีผนังก่ออิฐมวลเบาและกระจกเขียวตัดแสง เป็นวัสดุอาคารเนื่องจากเป็นวัสดุที่นิยมใช้ในการก่อสร้างอาคารมากขึ้นในปัจจุบัน ผลการทดลอง พบว่าอาคารที่มีสัดส่วนผังอาคาร 1:2.25 (20 x 45 เมตร) ที่มีทิศทางการวางแนวอาคารในรูปแบบ ขวางตะวัน 0o ในอัตราส่วนพื้นที่ช่องเปิดต่อพื้นที่ผนังอาคาร WWR 90% มีค่าการใช้พลังงานใน ระบบปรับอากาศมากที่สุด โดยคิดเป็น 2.07 เท่าของอาคารที่มีสัดส่วนผังอาคาร 1:1.44 (25 x 36 เมตร) ที่มีทิศทางการวางแนวอาคารในรูปแบบตามตะวัน 0o ในอัตราส่วนพื้นที่ช่องเปิดต่อพื้นที่ผนัง อาคาร WWR 10% ซึ่งเป็นรูปแบบที่มีการใช้พลังงานในระบบปรับอากาศน้อยสุด และพบว่าค่าการ ใช้พลังงานในระบบปรับอากาศในแต่ละรูปทรงอาคารมีแนวโน้มลดลงเมื่อความยาวของอุปกรณ์บัง แดดมากขึ้นตามลำดับ ซึ่งอุปกรณ์การบังแดดมีส่วนช่วยลดค่าการใช้พลังงานในระบบปรับอากาศ ได้ ตํ่าสุด 10.05% และสูงสุดถึง 23.45% เมื่อเปรียบเทียบกับอาคารที่ไม่มีอุปกรณ์การบังแดด

Influence of Building Confi gurations and Directions on Cooling Load of Buildings; Case Study in Khon Kaen Province

Awirut Kallaya

The purpose of this research is to study the infl uence of Window-to-Wall ratio (WWR), building confi gurations, directions, and overhangs on cooling load of buildings in order to reduce a cooling load. Khon Kaen weather data were used as the representative data of hot-humid weather in the Northeast of Thailand. The test was conducted by Ener-Win program. There were 3 building confi gurations including 1:1 (30 x 30 meters), 1:1.44 (25 x 36 meters), and 1:2.25 (20 x 45 meters) in 4 directions. Each building confi guration has 900 square meters, 3.5 meters (Floor to Floor), and 6 storeys which is not the high building. The total building’s area was 900 square meters. The research was tested on the building with Window-to-Wall ratio 10%, 30%, 50%, 70% and 90% that used lightweight concrete and ocean green fl oat glass as building materials. The results show that the 1:2.25 (20 x 45 meters) building confi guration, which has direction 0o and WWR 90%, uses maximum cooling energy on air-conditioning system, 2.07 times of the 1:1.44 (25 x 36 meters) building confi guration, which has direction 0o, and WWR 10%, using minimum cooling energy on air-conditioning system. Moreover, the cooling energy of each building confi guration decreases when the length of overhang is longer. The overhang can increase the effectiveness of saving energy or help to reduce cooling energy, minimum 10.05% (The length of overhang 30 cm., WWR 70%, and direction 45o) and maximum 23.45% (The length of overhang 120 cm., WWR 10%, and direction 0o) when comparing to the building which has no overhang.