เทคนิคการใช้แสงธรรมชาติผ่านแผงควบคุมช่องเปิดด้านบน

Abstract

การนำแสงธรรมชาติเข้ามาใช้ทางช่องเปิดด้านบนเป็นรูปแบบหนึ่งที่ผู้ออกแบบนิยมนำมาใช้กับอาคาร ในทางปฏิบัติมักจะพบปัญหาในเรื่องของการควบคุมความแปรปรวนและปริมาณความส่องสว่างที่เหมาะสมต่อการใช้งานภายในอาคาร การวิจัยครั้งนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อหาเทคนิคอย่างง่ายที่จะนำมาใช้ในการออกแบบช่องเปิดด้านบนที่สามารถควบคุมความแปรปรวนของระดับความส่องสว่างและการกระจายของแสงภายในอาคาร การศึกษาครั้งนี้อาศัยเทคนิคการสร้างหุ่นจำลองเพื่อวิเคราะห์และทดสอบ การศึกษาประกอบด้วยรูปแบบช่องเปิดด้านบนในสองลักษณะคือ รูปแบบช่องเปิดด้านบนที่ไม่มีการป้องกันแสงตรงจากดวงอาทิตย์และแบบช่องเปิดด้านบนที่มีการป้องกันแสงตรงจากดวงอาทิตย์ในช่วงเวลา 8.00-16.00 น. อุปกรณ์ที่ใช้ในการป้องกัน ได้แก่ แผงกันแดดระนาบนอนและแผงกันแดดระนาบตั้ง ในการวิจัยนี้ได้ทำการทดสอบที่ค่าสัดส่วนของพื้นที่ช่องเปิดต่อพื้นที่ใช้งานที่ 4% 8% และ 12% และค่าการสะท้อนหลังคาเป็น 10% 40% 60% และ 75% ทุกกรณีการทดลอง การวิจัยทำการทดสอบภายในห้องจำลองสภาพท้องฟ้าและภายใต้สภาพท้องฟ้าจริง ผลการวิจัยพบว่า รูปแบบช่องเปิดด้านบนที่มีการใช้แผงป้องกันแสงตรงจากดวงอาทิตย์สามารถลดความแปรปรวนของปริมาณแสงภายในอันเนื่องจากอิทธิพลการเปลี่ยนแปลงของสภาพท้องฟ้าภายนอกได้มากกว่าช่องเปิดที่ไม่มีการใช้แผงควบคุมถึงสามเท่า เมื่อไม่มีอิทธิพลของแสงตรงจากดวงอาทิตย์พบว่าปริมาณความส่องสว่างภายในขึ้นอยู่กับค่าสัดส่วนของพื้นที่ช่องเปิดต่อพื้นที่ใช้งาน ค่าการสะท้อนแสงของหลังคา และลักษณะของแผงควบคุมของแผงกันแดดที่ใช้ป้องกันแสงตรงของดวงอาทิตย์รูปแบบช่องเปิดด้านบนที่ให้ค่าสัดส่วนความส่องสว่างภายในต่อภายนอกสูงสุดคือรูปแบบที่ใช้แผงกันแดดระนาบตั้งที่ค่าการสะท้อนแสงสูง จากการศึกษานี้พบว่า ปริมาณแสงภายในที่ได้รับเฉลี่ยตลอดวันประกอบด้วย รังสีกระจายของท้องฟ้า 20% แสงสะท้อนจากหลังคา 35% และแสงสะท้อนจากแผงควบคุม 45% ผลการทดลองทำให้สามารถสรุปได้ว่าแผงกันแดดของช่องเปิดด้านบนมีบทบาทสำคัญต่อปริมาณความส่องสว่างภายในทั้งทางด้านคุณภาพและปริมาณ การนำไปประยุกต์ใช้งานจริง ได้นำข้อมูลที่ได้จากการวิจัยมาเป็นเครื่องช่วยในการคาดการณ์ปริมาณความส่องสว่างภายในสำหรับการออกแบบช่องเปิดด้านบน การวิจัยนี้นำเสนอในรูปของแผนภูมิแสดงความสัมพันธ์ของรูปแบบช่องเปิดด้านบน ขนาดช่องเปิด ค่าการสะท้อนแสงของหลังคา ค่าการสะท้อนแสงภายใน กับปริมาณความส่องสว่างภายในสำหรับการออกแบบการใช้แสงธรรมชาติผ่านทางช่องเปิดด้านบนในภูมิอากาศเขตร้อนชื้น นอกจากนี้ผลของงานวิจัยยังสามารถนำไปเป็นต้นแบบในการประยุกต์ใช้กับอาคารลักษณะต่างๆ หรืออาคารที่มีพื้นที่ใช้งานกว้างขึ้นได้ โดยการจัดวางช่องเปิดในรูปแบบที่ต่อเนื่องกัน ตามรูปร่างของพื้นที่ใช้งาน