แสงธรรมชาติทางด้านบนสำหรับอาคารในประเทศไทย
Toplighting techniques for buildings in Thailand
ยิ่งสวัสดิ์ ไชยะกุล
รองศาสตราจารย์ คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น
บทคัดย่อ
งานศึกษานี้นำเสนอความเป็นไปได้ในการใช้แสงธรรมชาติจากด้านบนกับอาคารในประเทศไทย โดยเทคนิคในการออกแบบ 4 รูปแบบ ได้แก่: (1) ช่องเปิดพื้นฐาน (Base-case skylight); (2) ช่องเปิดแบบ Skylight; (3) ช่องเปิดแบบ Monitor; และ (4) ช่องเปิดแบบ Sawtooth ทำการศึกษากับอาคารชั้นเดียวที่มีความสูงพื้นถึงฝ้าเพดาน 8 เมตร ส่วนแรกของบทความนำเสนอการวิเคราะห์รูปตัดของห้องและช่องเปิดต่างๆ เพื่อพิจารณาทิศทางของแสงตรงจากดวงอาทิตย์ (Direct sunlight) และการมองเห็นพื้นที่โดมท้องฟ้าที่เข้าสู่ช่องเปิดด้านบน และใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ DIALux 4.13 จำลองแสงสว่าง เพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างด้านปริมาณที่ระดับพื้นห้อง และระดับ 3 เมตร จากฝ้าเพดาน (เสมือนห้องที่มีความสูงพื้นถึงฝ้าเพดาน 3 เมตร) ช่วงเวลาที่ทำการจำลอง ได้แก่ 9:00 น. 12:00 น. และ 15:00 น. ภายใต้สภาพท้องฟ้าแบบมีเมฆปกคลุมบางส่วน (Partly cloudy sky) ของวันที่ 21 ในเดือนมีนาคม มิถุนายน กันยายน และธันวาคม ส่วนที่สองของการศึกษาสมการคำนวณตัวประกอบแสงธรรมชาติ (Daylight factor) สำหรับการให้แสงสว่างทางด้านบนที่แนะนำในทฤษฎีในต่างประเทศ และเปรียบเทียบค่าที่คำนวณกับผลที่ได้จากการจำลองในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ผลการศึกษาพบว่า ปริมาณแสงสว่างเฉลี่ยที่ ขึ้นกับรูปแบบช่องเปิด ช่วงเวลาที่พิจารณา สอดคล้องกับการวิเคราะห์แสงสว่างด้วยรูปตัด ช่องเปิดแบบพื้นฐานให้ค่าความสว่างสูงสุด ช่องเปิดแบบ Skylight ช่องเปิดแบบ Monitor และช่องเปิดแบบ Sawtooth มีปริมาณแสงเฉลี่ยลดลงตามลำดับ ช่องแสงแบบ Skylight มีความสว่างเฉลี่ยสูงที่สุดในเวลา 12:00 น. ช่องเปิดแบบ Monitor และSawtooth จะมีความสว่างเฉลี่ยในเวลา 9:00 น. และ 15:00 น. ที่สูงกว่าความสว่างเฉลี่ยในเวลา 12:00 น. ผลที่ได้จากบทความแสดงให้เห็นว่าค่าที่คำนวณจากสมการทางคณิตศาสตร์ใกล้เคียงกับค่าที่ได้จากการจำลองด้วยโปรแกรมทางคอมพิวเตอร์สำหรับช่องเปิดแบบ Monitor และ Sawtooth การกระจายแสงสว่างจากช่องแสงด้านบนในทุกรูปแบบจะมีปริมาณแสงสว่างสูงสุดบริเวณพื้นที่ใต้ช่องเปิด และลักษณะของการกระจายแสงสามารถประเมินเบื้องต้นได้ด้วยการใช้รูปตัดของห้องในการวิเคราะห์ได้
คำสำคัญ: แสงธรรมชาติ, การให้แสงสว่างจากด้านบน, ประเทศไทย
Abstract
This work investigated how toplighting techniques perform in buildings in Thailand. Four toplighting techniques are included in the study, which comprises: (1) base-case skylight; (2) skylight; (3) monitor; and (4) sawtooth. A single story building with 8 m. height ceiling was taken as a studied building. Firstly, room sections showing each toplighting techniques were analyzed to illustrate sunlight directions and sky dome areas seen by the openings. Then a simulation program, DIALux 4.13 was used to compute illuminance for each technique. The computed illuminance values were obtained on the floor and on the 3 m. plane below the ceiling. The simulation times were 9:00, 12:00 and 15:00 hrs. under partly cloudy sky on the 21st of March, June, September and December. The second part of this work investigated toplighting guidelines for calculating daylight factor by comparing computed daylight factor values with calculated daylight factor. The results suggest that the calculated daylight factors are comparable in particular values calculated by monitor and sawtooth techniques. Daylight distributions from all toplighting included in this study show that highest daylight levels are approximately below the ceiling openings. Daylight distribution patterns could be assessed by section analysis.
Keywords: Daylighting, Toplighting, Thailand
References
[1] Egan, M. D., & Olgyay, V. (2002). Architectural Lighting. (2nd ed.). Boston: McGraw Hill.
[2] Chirarattananon, S., & Limmechokchai, B. (1996). Daylight potential in Thailand. Energy Sources, 18, 875-883.
[3] ยิ่งสวัสดิ์ ไชยะกุล. (2549, 27-29 กรกฎาคม 2549 ). กฎอย่างง่ายและแบบจำลองคณิตศาสตร์เพื่อหาระดับความส่องสว่างจากหน้าต่าง. การประชุมวิชาการเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 2, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี จังหวัดนครราชสีมา.
[4] ศิวดล อุปพงษ์, & ยิ่งสวัสดิ์ ไชยะกุล. (2556). การใช้แสงธรรมชาติในอาคารผ่านท่อนำแสงแนวดิ่ง. วารสารวิชาการคณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น, ปีที่ 12, 78-85.
[5] วัชรินทร์ วิมานจตุรงค์, & ธาริณี รามสูต. (2559). การใช้แสงธรรมชาติในห้างค้าปลีกขนาดใหญ่ผ่านท่อนำแสงแนวดิ่ง. การประชุมวิชาการเทคโนโลยีอาคารด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม ครั้งที่ 3, โรงแรม เซ็นทารา คอนเวนชั่นเซ็นเตอร์ ขอนแก่น.
[6] Chaiyakul, Y. (2013). Daylighting in building through a vertical light pipe in Thailand. TSkylight basecase he Lux Pacifica 2013, Bangkok.
[7] Chirarattananon, S., Chedsiri, S., & Renshen, K. (2000). Daylighting through light pipes in the tropics. Solar Energy, 69(4), 331-341.
[8] Lechner, N. (1991). Heating, Cooling, Lighting Design Methods for Architects. New York: John Wiley & Sons.
[9] Stein, B., & Reynolds, J. S. (2000). Mechanical and Electrical Equipment for Buildings. (9th ed.). New York: John Wiley & Sons.
[10] DIALux. (2018). DIALux (Version Version 4.13): DIALux. Retrieved from http://www.dial.de
[11] พงศักดิ์ จงหมายกลาง, & ยิ่งสวัสดิ์ ไชยะกุล. (2558). การให้แสงสว่างในอาคารโฮมสโตร์ในปัจจุบัน. วารสารวิชาการโฮมภูมิ ปีที่ 2 ฉบับที่ 2, 193-212.
[12] TIEA. (2003). TIEA-GD003(WD): TIEA Guide of Recommended Interior Illumination level. Bangkok: TIEA.