ออกแบบอาคารอย่างไร ให้สำนึกเรื่องพลังงาน

จากการวิเคราะห์ การใช้พลังงานภายในอาคารพบว่า ระบบปรับอากาศมีสัดส่วนการใช้พลังงาน 65% ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง 25% และอื่นๆ 10% ดังนั้นการประหยัดพลังงานในอาคาร ส่วนใหญ่จึงมุ่งเน้นไปที่การลดใช้พลังงานในการดำเนินกิจกรรมในอาคาร และการออกแบบระบบปรับอากาศรวมไปถึงระบบไฟฟ้าแสงสว่างให้มีประสิทธิภาพสูง แต่อย่างไรก็ตาม หากตัวอาคารเองไม่มีประสิทธิภาพในการป้องกันความร้อนแล้วนั้น การประหยัดพลังงานก็ไม่สามารถบรรลุเป้าหมายได้อย่างยั่งยืน

ในทางกลับกัน ถ้าตัวอาคารเองมีการออกแบบโดยคำนึงถึงการสำนึกเรื่องพลังงาน (Energy Conscious Design) แต่ระบบปรับอากาศและระบบไฟฟ้าแสงสว่างมีประสิทธิภาพต่ำและไม่สอดคล้องกับการดำเนินกิจกรรมในอาคารตามที่ออกแบบไว้แล้วนั้น อาคารก็ไม่สามารถใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นกัน ด้วยเหตุนี้การทำงานร่วมกันระหว่างผู้ออกแบบทั้งสถาปนิกและวิศวกรจึงสำคัญมากต่อการออกแบบอาคารให้ประหยัดพลังงาน โดยควรเริ่มต้นออกแบบอาคารให้ได้รับความร้อนน้อยที่สุด และเลือกระบบให้สอดคล้องกับการใช้งานและมีประสิทธิภาพสูง

ปัจจัยภายนอกต่อการออกแบบอาคารเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน

ทิศทางแสงแดด ควรออกแบบให้ด้านแคบของอาคารหันไปทางทิศตะวันออก-ทิศตะวันตก เพื่อให้ด้านที่มีพื้นที่ผนังน้อย รับความร้อนจากรังสีอาทิตย์ โดยเฉพาะในช่วงบ่ายที่มีแสงแดดร้อนจัด ส่งผลให้ความร้อนเข้าสู่อาคารลดลง และลดการสิ้นเปลืองค่าไฟฟ้าของระบบปรับอากาศ

พืชพันธุ์ธรรมชาติ การปลูกต้นไม้ขนาดใหญ่ที่มีทรงแผ่กว้างและพุ่มใบโปร่งบริเวณรอบๆ อาคารเพื่อให้ร่มเงา ช่วยลดความร้อนที่เกิดจากรังสีโดยตรงจากดวงอาทิตย์ หรือการปลูกไม้พุ่มและการสร้างบ่อน้ำ เพื่อสร้างความเย็นให้กับสภาพแวดล้อม หรือการปลูกหญ้าและพืชคลุมดินเพื่อป้องกันความร้อน

สภาพภูมิประเทศ การออกแบบอาคารให้สามารถประหยัดพลังงานได้เต็มที่ มีปัจจัยที่จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องนำมาพิจารณา คือ สภาพภูมิประเทศที่อาคารจะสร้างขึ้นเหนือพื้นที่นั้น การปรับสภาพภูมิอากาศให้เหมาะกับการก่อสร้างอาคาร สามารถทำได้หลายวิธีด้วยกัน เช่น การปรับพื้นดินให้ลาดเอียงไปทางทิศเหนือเพื่อให้รับแสงแดดน้อยลง หรือการสร้างบ่อน้ำขนาดใหญ่เพื่อให้ลมพัดผ่านสร้างความเย็นให้กับสภาพแวดล้อม เป็นต้น

สภาพภูมิอากาศ การสร้างอาคารควรคำนึงถึงสภาพภูมิอากาศของท้องถิ่นนั้นๆ เนื่องจากการสร้างอาคารที่เหมาะสมกับสภาพภูมิอากาศ ไม่ว่าจะเป็นเขตร้อนหรือเขตหนาวจะช่วยลดการใช้พลังงานได้ เช่น การใช้ประโยชน์จากลมประจำถิ่น ด้วยการวางตัวอาคารและช่องเปิดให้ขวางทิศทางลม สำหรับประเทศไทยมีลมประจำถิ่น ได้แก่ ลมฤดูร้อนพัดจากทางทิศใต้ หรือตะวันตกเฉียงใต้ และลมฤดูหนาวพัดจากทางทิศเหนือหรือตะวันออกเฉียงเหนือ

ปัจจัยภายในต่อการออกแบบอาคาร เพื่อการอนุรักษ์พลังงาน

ผนังทึบ เป็นส่วนสำคัญในการช่วยให้อาคารมีประสิทธิภาพในการประหยัดพลังงาน เนื่องจากพลังงานส่วนใหญ่ในอาคารใช้เพื่อควบคุมอุณหภูมิในอาคารให้เหมาะสม กับกิจกรรมต่างๆ ของผู้ใช้อาคาร การเลือกใช้ผนังทึบที่เหมาะสมจะเป็นส่วนสำคัญในการลดภาระการใช้พลังงานสำหรับระบบปรับอากาศภายในตัวอาคารลงได้

แนวทางการออกแบบผนังทึบ เพิ่มความสามารถการต้านทานความร้อนให้สูง (R-value) หรือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมให้ค่า (U-value) ด้วยการติดตั้งฉนวนกันความร้อนที่ผนังด้านนอกหรือใช้ผนัง 2 ชั้นที่มีช่องว่างอากาศระหว่างชั้นเพื่อกันความร้อนจากภายนอก รวมทั้งสีของผนังทึบภายนอกควรเป็นสีโทนอ่อน เช่น ขาว สีโทนอ่อนมีคุณสมบัติดูดกลืนรังสีแสงอาทิตย์น้อยกว่าสีโทนเข้ม แต่ถ้าจำเป็นใช้สีโทนเข้มไม่ควรใช้ในตำแหน่งที่โดนแสงอาทิตย์มาก หรือต้องมีการติดตั้งฉนวนกันความร้อนด้านหลังบริเวณที่ใช้สีเข้ม

ผนังโปร่งแสง หรือกระจกเป็นส่วนประกอบหนึ่งของอาคาร ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานในอาคาร เนื่องจากเป็นส่วนที่รับความร้อน และถ่ายเทความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์เข้าสู่ในอาคารได้มากกว่าผนังทึบ 5-10 เท่า การเลือกชนิดกระจกและเทคนิคการติดตั้ง จึงเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยลดการใช้พลังงานในอาคารได้

คุณสมบัติของกระจกที่เหมาะสม

• Visible Transmittance (VT) ค่าการส่องผ่านของแสงไม่ควรน้อยกว่า 20% เพื่อสามารถนำแสงธรรมชาติมาใช้ประโยชน์ในอาคารได้
• U-value ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากการถ่ายเทความร้อนจากภายนอกเข้าสู่ภายในอาคาร เช่น กระจกเขียวตัดแสง กระจก Low-E เป็นต้น
• Solar Heat Gain Coefficient (SHGC) คือผลรวมของรังสีแสงอาทิตย์ที่ส่งผ่านกระจกกับส่วนของรังสีที่ถูดูดซับอยู่ภายในกระจก ซึ่งควรมีค่าน้อย เพื่อป้องกันรังสีแสงอาทิตย์ และเพื่อความสบายตาของผู้ใช้อาคาร การถ่ายเทความร้อนจากภายนอกเข้าสู่ภายในอาคาร เช่น กระจกเขียว ตัดแสงกระจก Low-E เป็นต้น

หลังคา อาคารควรมีการติดตั้งฉนวนกันความร้อน เพื่อทำให้ตัวอาคารมีประสิทธิภาพในการประหยัดพลังงานได้ดีขึ้น เช่น ฉนวนใยแก้ว ฉนวนโพลียูรีเทนยิปซัมบอร์ด แผ่นสะท้อนความร้อน อะลูมิเนียมฟอยล์ เป็นต้น

อุปกรณ์บังแดดภายนอก มีประสิทธิภาพภายใน การลดปริมาณความร้อนเข้าสู่ภายในอาคารดีกว่าแบบภายใน ดังนั้นการออกแบบช่องเปิดของอาคาร ต้องมีอุปกรณ์บังแดดภายนอกติดตั้งด้วยเสมอ สำหรับการออกแบบอุปกรณ์บังแดดภายนอกอาคารที่ดี ควรคำนึงหลายปัจจัยประกอบกัน เช่น การวางทิศทางตัวอาคาร ขนาดช่องเปิด และช่องว่างระหว่างอุปกรณ์บังแดดกับผนังอาคาร

ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง การลดการใช้ไฟฟ้าจากแสงประดิษฐ์หรือหลอดไฟต่างๆ ให้น้อยลง แต่ความสว่างต้องเพียงพอกับการใช้งาน เพราะหากการประหยัดแสงสว่างแล้วทำให้ประสิทธิภาพของผู้ใช้งานอาคารลดลง เช่นนั้นแล้วก็ถือว่าไม่ใช่การประหยัดค่าใช้จ่ายสุทธิที่แท้จริง แนวทางการออกแบบ เช่น การเลือกใช้หลอดไฟที่มีประสิทธิภาพสูงหรือหลอดไฟ LED การใช้ประโยชน์จากแสงธรรมชาติในเวลากลางวัน ด้วยเทคนิคการติดตั้งแยกสวิตช์เปิด-ปิดดวงโคมสำหรับพื้นที่ตามแนวกรอบอาคาร

ระบบปรับอากาศ การใช้เครื่องปรับอากาศต้องคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น เลือกเครื่องปรับอากาศที่มีกำลังทำความเย็นเหมาะสมกับภาระการทำความเย็น และมีประสิทธิภาพสูงหรือเป็นรุ่นประหยัดไฟเบอร์ 5 เป็นต้น

แนวทางการออกแบบอาคารต้นแบบประหยัดพลังงาน

โครงการนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและพัฒนาต้นแบบอาคารประหยัดพลังงานสำหรับภาครัฐ โดยการคัดเลือกอาคารของภาครัฐ 4 ประเภท จำนวน 5 แบบ ได้แก่ อาคารสถานศึกษา อาคารชุมนุมคน อาคารสำนักงานขนาดใหญ่ อาคารสำนักงานทั่วไป และอาคารสถานพยาบาล มาวิเคราะห์การใช้พลังงาน และพัฒนาให้เป็นอาคารต้นแบบประหยัดพลังงาน ปัจจัยที่พิจารณาในการออกแบบอาคาร ได้เน้นไปที่ 3 ปัจจัยหลัก ประกอบด้วย การเลือกใช้วัสดุก่อผนังทึบและผนังโปร่งแสง การเลือกใช้วัสดุหลังคาและการติดตั้งฉนวนกันความร้อน และการเลือกใช้หลอดไฟประสิทธิภาพสูง LED

ข้อมูลจาก : คู่มือเผยแพร่อาคารต้นแบบประหยัดพลังงานภาครัฐ