Article

การพัฒนารูปแบบและระบบการไหลเวียนอากาศของหลังคา เพื่อลดอุณหภูมิภายในอาคาร

Source: OAI

ABSTRACT วิทยานิพนธ์ (สถ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2544 วิทยานิพนธ์นี้เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยใน โครงการโรงเรียนต้นแบบไม่ปรับอากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ปัจจุบันสภาพภูมิอากาศในประเทศไทยมีความรุนแรงมากขึ้น โดยเฉพาะในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ แนวทางการออกแบบสถาปัตยกรรมยุคใหม่ โดยเฉพาะระบบเปลือกอาคาร ควรมีคุณสมบัติการป้องกันการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่อาคาร และสามารถทำให้อุณหภูมิภายในอาคารลดต่ำลง การออกแบบระบบเปลือกอาคารในส่วนหลังคา นับว่ามีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นพื้นที่รับการแผ่รังสีความร้อนโดยตรงจากดวงอาทิตย์ วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้ เพื่อหาอิทธิพลของตัวแปร ที่มีผลกระทบต่ออุณหภูมิภายในช่องใต้หลังคา และวิเคราะห์ผลนำมาประยุกต์ใช้หาแนวทางในการออกแบบระบบหลังคาเพื่อควบคุม อุณหภูมิภายในอาคารให้เข้าใกล้สภาวะน่าสบายมากที่สุด การวิจัยแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน คือ ขั้นตอนที่ 1 การหาอิทธิพลของตัวแปรของระบบหลังคา โดยใช้เซลทดลองเป็นตัวทดสอบ ตัวแปรที่ใช้ในการศึกษา ได้แก่ มวลสารวัสดุมุงหลังคา สีของวัสดุมุงหลังคา มวลสารของฉนวนความร้อน และการใช้การไหลเวียนอากาศในระบบหลังคา ขั้นตอนที่ 2 เทคนิคในการออกแบบระบบหลังคา เพื่อลดความรุนแรงของอุณหภูมิจากภายนอกเข้าสู่อาคาร โดยใช้อาคารโรงเรียนต้นแบบภาคตะวันออกเฉียงเหนือย่อมาตราส่วน เป็นอาคารทดลอง และประเมินผล ผลการทดลองในขั้นตอนที่ 1 พบว่าในช่วงเวลากลางวัน วัสดุมุงหลังคาที่มีมวลสารน้อย มีค่าการนำความร้อนสูง และมีค่าการดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ในช่วงคลื่นสั้นสูง ได้แก่ วัสดุหลังคาโลหะเคลือบสีดำ ส่งผลให้อุณหภูมิอากาศภายในเซลทดลองสูงกว่าอุณหภูมิอากาศภายนอก และสูงกว่าวัสดุมุงหลังคาที่มีมวลสารมาก มีค่าการนำความร้อนต่ำ และมีการดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ในช่วงคลื่นสั้นต่ำ ส่วนในช่วงเวลากลางคืน วัสดุมุงหลังคาที่มีมวลสารน้อย ค่าการนำความร้อนสูง และมีค่าการคายรังสีในช่วงคลื่นยาวสูง ได้แก่ วัสดุหลังคาโลหะเคลือบสีที่มีผิวด้านส่งผลให้อุณหภูมิในเซลทดลองต่ำกว่า อุณหภูมิอากาศภายนอก และต่ำกว่าอุณหภูมิในเซลทดลองที่ใช้วัสดุหลังคาที่มีมวลสารมาก มีค่าการนำความร้อนต่ำ และมีค่าการคายรังสีในช่วงคลื่นยาวต่ำ นอกจากนี้การใช้การไหวเวียนอากาศใต้หลังคา ยังส่งผลให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิภายในเซลทดลอง โดยในช่วงเวลากลางวัน กล่องที่ไม่ใช้การไหลเวียนอากาศใต้ช่องหลังคาจากภายนอก มีอุณหภูมิเฉลี่ยภายในกล่องสูงกว่าเซลที่ใช้การไหลเวียนอากาศประมาณ 1.8 องศาเซลเซียส ส่วนในช่วงเวลากลางคืน กล่องที่ไม่ใช้การไหลเวียนอากาศใต้ช่องหลังคาจากภายนอก มีอุณหภูมิเฉลี่ยภายในเซลต่ำกว่าเซลที่ใช้การไหวเวียนอากาศโดยเฉลี่ยประมาณ 2 องศาเซลเซียส และต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศภายนอกโดยเฉลี่ยมากกว่า 2 องศาเซลเซียส ขั้นตอนที่ 2 นำผลการทดลองจากการทดสอบในขั้นตอนที่ 1 มาประยุกต์ทดสอบในอาคารทดลองพบว่า การใช้หลังคาโลหะเคลือบสี กับฉนวนมวลสารน้อย ไม่ใช้การไหลเวียนอากาศในช่วงเวลากลางคืน ทำให้อุณหภูมิห้องชั้นบนในช่วงเวลากลางคืน ต่ำกว่าการใช้หลังคาในระบบทั่วไป กับฉนวนมวลสารน้อย ประมาณ 1.5 องศาเซลเซียส ผลการวิจัยสรุปว่า การออกแบบระบบหลังคาที่สามารถป้องกันการถ่ายเทความร้อนในช่วงเวลากลางวัน และสามารถนำความเย็นจากการคายรังสีความร้อนสู่ท้องฟ้าในเวลากลางคืนที่ผิว หลังคามาใช้ ควรออกแบบระบบหลังคาดังนี้ 1) ใช้หลังคาที่มีมวลสารน้อย มีค่าการนำความร้อนสูง และต้องใช้ร่วมกับระบบฉนวนป้องกันความร้อนที่มีค่าการต้านทานความร้อนสูง เพียงพอ เพื่อป้องกันความร้อนจากผิวหลังคาเข้าสู่อาคาร 2) ระบบฉนวนป้องกันความร้อนต้องมีมวลสารน้อย เพื่อลดการสะสมความร้อนในช่วงเวลากลางคืน 3) เลือกวัสดุหลังคาที่มีค่าการคายรังสีในช่วงคลื่นยาวสูง 4) ใช้การไหลเวียนอากาศใต้ช่องหลังคาจากภายนอกในเวลากลางวัน และไม่ใช้การไหวเวียนอากาศใต้ช่องหลังคาจากภายนอกในเวลากลางคืน เพื่อสะสมความเย็นที่เกิดขึ้น 5) ช่องอากาศใต้หลังคา และระบบท่อระบายอากาศ ในระบบหลังคาควรมีความฝืดน้อยที่สุด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการไหลเวียนอากาศใต้ช่องหลังคา การออกแบบหลังคารูปแบบนี้ เป็นแนวทางหนึ่งในการออกแบบอาคารประหยัดพลังงานด้วยระบบธรรมชาติ ที่เหมาะสมกับภูมิอากาศของประเทศไทย This thesis is a part of group research of "Non-air conditioned elementary school design in the Northeastern Thailand" as a main theme. Since temperatures are rising in Thailand, especially in the northeast area, new architectural design concepts, especially the "building envelope," are needed to be developed. Well design building envelope can reduce thermal heat transference from outside. The objective is to examine factors effecting to roof cavity design that possibly make inside temperature to comfort zone. This research has conducted in two parts. First, determining factors that affect foof system. Simulated boxes were employed to explore factors, which are mass and colors of roofing materials, insulation mass and the ventilation system. Second, exploring roof design techniques to reduce external heat transfer into interior space. Simulated school models were constructed and data has been collected. Results found from the first phase are as follows: during daytime, roof made from low mass materials with high conductivity and high solar absorption (especially metal roofing with black paint) makes inside air temperature higher than outside air temperature and also higher than roof made from high mass or hith-density with low conductivity and low solar absorption. During nighttime, roof made from low mass, high conductivity and high emissivity (such as enameled metal) can reduce inside air temperatures comparing to outside air and also lower than roof made from high mass, or high-density, roofing materials with low conductivity and low emissivity. Furthermore, comparing between ventilated and non-ventilated roof cavity, ventilation in roof cavity can reduce inside air temperature 1.8 degree Celsius in average during daytime and 2 degree Celsius during nighttime. In the second phase, results from phase 1 were employed in simulated school model. It is found that low mass enameled metal roof would reduce inside air temperature in second floor rooms during the nighttime compared to typical roof system roof by about 1.5 degree Celsius. In summary, a roof design can reduce thermal heat transfer during the daytime and reduce temperature from nighttime radiation. Recommendations of roof design are as follows: 1) use a low mass material roof with high conductivity and a high insulation to prevent heat transfer into building spaces, 2) insulation system should still be low mass, or low density, 3) roof materials should have a long-wave radiation 4) roof ventilation system should be employed during daytime and closed during the night for nighttime radiation benefit, 5) roof cavity and duct systems should have less friction loss, as much as possible for the best air flow. The roof design provided would be the way to reduce energy consumption and make inside temperature to comfort zone.

2 Bookmarks
 · 
461 Views