การจัดวางแสงประดิษฐ์ให้สัมพันธ์กับผังห้องเรียนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยร่วมในโครงการโรงเรียนต้นแบบ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ การออกแบบระบบส่องสว่างภายในอาคาร สามารถทำได้ทั้งการใช้แสงธรรมชาติและแสงประดิษฐ์ จากการพิจารณาแสงธรรมชาติ พบว่ามีความเปลี่ยนแปลง ไม่คงที่ตลอดเวลา ดังนั้นการให้ความสว่างภายในห้องเรียนด้วยแสงธรรมชาติยังคงไม่สามารถควบคุมปริมาณแสงให้คงที่อย่างสมบูรณ์ได้ การออกแบบระบบส่องสว่างให้มีประสิทธิภาพสูงสุด จึงเป็นการผสมผสานการใช้แสงประดิษฐ์ร่วมกับการใช้แสงธรรมชาติ การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาหาอิทธิพลของตัวแปรในการออกแบบระบบแสงประดิษฐ์ ด้วยรูปแบบการใช้งาน การจัดวางตำแหน่งดวงโคม รวมทั้งผังการเปิด-ปิดที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยการศึกษาระดับความสว่างในหุ่นจำลอง ขั้นตอนการศึกษาเริ่มจาก การกระจายแสงธรรมชาติที่เกิดขึ้นในหุ่นจำลอง เมื่อปริมาณแสงธรรมชาติภายนอกอาคารเปลี่ยนแปลง และพิจารณาการกระจายแสงของแสงประดิษฐ์ โดยแบ่งพื้นที่ออกเป็นพื้นที่ศึกษาและพื้นที่ทางเดินโดยรอบคำนวณหาปริมาณและตำแหน่งติดตั้งดวงโคมในพื้นที่ศึกษา กำหนดระดับความสว่างมาตรฐานที่ระดับใช้งาน (Working Plane) 500 ลักซ์ พิจารณาลักษณะการกระจายแสงจากตำแหน่งติดตั้งดวงโคมในหุ่นจำลอง นำผลที่ได้ไปเปรียบเทียบกับลักษณะการกระจายแสงธรรมชาติเพื่อหาระดับความสว่างที่ต้องการเพิ่มในพื้นที่ศึกษา ประกอบด้วย ส่วนที่ 1 การส่องสว่างในพื้นที่ศึกษา ศึกษาอิทธิพลของมุมครึ่งลำแสง (Half Beam Angle) และประสิทธิภาพหลอดฟลูออเรสเซนต์ 3 ชนิด ได้แก่ หลอดมาตรฐาน หลอดประสิทธิภาพสูง และหลอด TL5 ส่วนที่ 2 การส่องสว่างบริเวณกระดาน (white board) ศึกษาอิทธิพลของมุมสะท้อนแสงมากที่สุดที่ไม่ก่อให้เกิดแสงสะท้อนเข้าตาผู้เรียน เพื่อให้ได้ระดับความส่องสว่างสูงสุดที่กระดาน นำผลที่ได้ทั้ง 2 ส่วนมาพิจารณาปริมาณความสว่างและตำแหน่งติดตั้งและผังการเปิด-ปิดดวงโคม ผลการวิจัยส่วนที่ 1 การส่องสว่างในพื้นที่ศึกษา พบว่า ตำแหน่งดวงโคมที่ระดับความสูงเดียวกัน การจัดทิศทางดวงโคมตามขวางห้องก่อให้เกิดแสงแยงตาน้อยกว่าแบบตามยาวห้องแต่ไม่เกินระดับที่สายตายอมรับได้ และปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าของดวงโคมต่อพื้นที่ ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของหลอด บัลลาสต์ และ ผังการเปิด-ปิดดวงโคมที่สัมพันธ์กับแสงธรรมชาติ โดยหลอดมาตรฐานใช้ทั้งหมด 14 หลอด สามารถลดการให้พลังงานไฟฟ้าลงได้ 1669.42 กิโลวัตต์ คิดเป็น 78.91% หลอดประสิทธิภาพสูงใช้ทั้งหมด 10 หลอด สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าลงได้ 1797.08 กิโลวัตต์ คิดเป็น 86.61% และหลอดTL5 ใช้ทั้งหมด 10 หลอด สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าลงได้ 1876.70 กิโลวัตต์ คิดเป็น 88.71% หลอดทั้ง 3 ชนิด ใช้งานที่ 1553 ชั่วโมงต่อปี ส่วนที่ 2 การส่องสว่างบริเวณกระดาน พบว่า แสงจากดวงโคมที่ทำมุมตกกระทบกระดาน 55 องศา เป็นมุมมากที่สุดที่ไม่เกิดการสะท้อนเข้าสู่สายตาผู้เรียนและให้ค่าความสว่างที่ระนาบกระดานสูงสุด ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบส่องสว่างด้วยแสงประดิษฐ์ขึ้นอยู่กับความสามารถในการบังคับมุมลำแสงตกตั้งฉากกับพื้นที่ใช้งานด้วยประสิทธิภาพของแผ่นสะท้อนแสง โดยยังคงระดับความสว่างตามมาตรฐาน พื้นที่โดยรอบจะได้รับความสว่างจากแสงสะท้อนขององค์ประกอบภายในห้อง การนำระบบส่องสว่างด้วยแสงประดิษฐ์ไปประยุกต์ใช้ด้วยการจัดผังเปิด-ปิดดวงโคมให้สัมพันธ์กับลักษณะการกระจายแสงธรรมชาติ สามารถช่วยลดอัตราการใช้พลังงานในอาคารได้