รู้ทันพลังงาน
•...ดร.พิพัฒน์ ชัยวิวัฒนวรกุล
บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม
ดร.พัฒนะ รักความสุข
คณะพลังงาน สิ่งแวดล้อมและวัสดุ
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
กระจกอนุรักษ์พลังงาน
ปกติแล้ว อาคารไม่ว่าจะขนาดใหญ่หรือเล็กก็มักต้องมีการปรับอากาศ อากาศที่มีระดับอุณหภูมิและความชื้นเหมาะสมย่อมส่งผลให้ผู้ใช้อาคารหรือพนักงานเกิดความรู้สึกสบาย และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การปรับอากาศโดยระบบปรับอากาศต้องการใช้พลังงานสูง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วคิดเป็น 60% ของการใช้พลังงานรวมของทั้งอาคาร
ดังนั้น หากต้องการที่จะลดการใช้ไฟฟ้าของระบบปรับอากาศลงแล้ว สิ่งที่ต้องดำเนินการก็คือ การลดภาระการปรับอากาศให้ต่ำลงนั่นเอง
เมื่อพิจารณาถึงแหล่งที่มาของความร้อนของระบบปรับอากาศ จะพบว่าประมาณ 60% เป็นผลจากความร้อนที่ถ่ายเทจากภายนอกอาคาร ผ่านผนังทึบและผนังโปร่งแสงเข้าสู่ภายในตัวอาคาร ส่วนที่เหลืออีก 40% เป็นภาระความร้อนที่เกิดขึ้นจากภายในตัวอาคารเอง เช่น ความร้อนจากหลอดไฟฟ้า อุปกรณ์สำนักงาน และความร้อนจากผู้อยู่ในอาคาร
ในสภาวการณ์ปัจจุบัน อาจกล่าวได้ว่ากระจกได้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญหลักของกรอบอาคารไปแล้ว สัดส่วนของพื้นที่กระจกต่อพื้นที่รวมของผนังอาคารมีค่อนข้างสูง และความร้อนที่ถ่ายเทผ่านผนังทึบเพื่อลดภาระปรับอากาศของอาคาร กระจกสะท้อนแสงได้รับความนิยมในการใช้ประรกอบเป็นกรอบอาคาร ด้วยเหตุที่ว่า กระจกประเภทนี้สามารถสะท้อนรังสีอาทิตย์ได้ดี
อย่างไรก็ตาม ข้อด้อยของกระจกประเภทนี้ก็คือ มีลักษณะที่ทึบแสง ซึ่งไม่เอื้อประโยชน์หากเราต้องการนำแสงธรรมชาติจากภายนอกอาคาร ซึ่งมีปริมาณและศักยภาพสูงมาใช้เพื่อส่องแสงสว่างในอาคารและลดการใช้ไฟฟ้าในระบบแสงสว่างและระบบปรับอากาศ
นอกจากนี้ กระจกดังกล่าวโดยทั่วไปจะมีการดูดกลืนรังสีอาทิตย์ค่อนข้างสูง ทำให้อุณหภูมิผิวกระจกสูงตามไปด้วย ส่งผลต่อระดับความสบายของผู้ที่อาศัยภายในอาคาร
มีความเป็นไปได้หรือไม่ ที่จะใช้กระจกที่มีทั้งความสามารถในการป้องกันความร้อน และยังสามารถนำแสงธรรมชาติจากภายนอกอาคารเข้ามาใช้ประโยชน์อีกด้วย
ก่อนอื่นคงต้องอธิบายอย่างคร่าว ๆ ถึงกลไกการถ่ายเทความร้อนและส่งผ่านแสงของกระจก ดังรูปที่ 1 เมื่อรังสีอาทิตย์ตกกระทบบนผิวด้านนอกของกระจก รังสีอาทิตย์ส่วนหนึ่งจะผ่านเข้าไปในอาคารได้โดยตรง บางส่วนถูกสะท้อนกลับ ขณะที่ส่วนที่เหลือจะถูกดูดกลืนไว้ในตัวกระจกเอง ซึ่งทำให้กระจกมีอุณหภูมิสูงขึ้น
ความร้อนที่สะสมนี้ส่วนหนึ่งจะถ่ายเทกลับสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก โดยส่วนที่เหลือจะถูกถ่ายเทเข้าสู่ภายในตัวอาคารและกลายเป็นภาระความร้อนของระบบปรับอากาศ ผลของความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิอากาศภายนอกและภายในอาคารก็เป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้ความร้อนถ่ายเทผ่านกระจกเข้าสู่อาคาร ดังนั้นความร้อนที่ถ่ายเทผ่านกระจกจึงมีทั้งส่วนที่เกิดจากการนำความร้อน (Conduction) การพาความร้อน (Convection) และการแผ่รังสี (Radiation) ทั้งนี้รูปแบบของการถ่ายเทความร้อนจะแตกต่างกันไปตามคุณสมบัติเฉพาะของกระจกแต่ละประเภท
สำหรับกระจกชนิดหนึ่ง ๆ เราสามารถกำหนดพารามิเตอร์ที่ใช้แสดงสมบัติทางแสงและความร้อนได้ดังต่อไปนี้
ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (U) เป็นค่าที่แสดงความสามารถในการถ่ายเทความร้อนเนื่องจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างสิ่งแวดล้อมด้านนอกและด้านในอาคาร
ค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนรังสีอาทิตย์ (SHGC) เป็นค่าที่แสดงถึงปริมาณพลังงานที่ผ่านจากกระจกเข้ามาในตัวอาคาร ซึ่งประกอบด้วย 2 ส่วน คือ (1) รังสีอาทิตย์ที่เป็นคลื่นสั้น ซึ่งผ่านเข้ามาในอาคารโดยตรง และ (2) ส่วนของความร้อนที่ดูดกลืนไว้ที่ตัวกระจก และค่อยถ่ายเทเข้ามาในอาคาร
ค่า U และ SHGC เป็นค่าที่แสดงสมบัติทางความร้อนของกระจก สำหรับสมบัติทางแสงของกระจก เราสามารถพิจารณาได้จากค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านแสง (tv) ค่าสัมประสิทธิ์นี้แสดงค่าเป็นร้อยละของกานส่งผ่านแสงของกระจกเทียบกับแสงที่ตกกระทบ ค่าสัมประสิทธิ์ทั้ง 3 นี้สามารถทราบได้จากเอกสารของผู้ผลิตผลิตภัณฑ์กระจก
ตารางที่ 1 ค่าสัมประสิทธิ์จำเพาะของกระจกบางประเภท | กระจก | ความหนา
(มม.) | U | SHGC | Tv | Tv/SHGC | กระจกใส | 6 | 5.25 | 0.815 | 0.886 | 1.087 | กระจกสีเขียว | 6 | 5.28 | 0.619 | 0.754 | 1.218 | กระจกสะท้อนแสง | 6 | 4.13 | 0.290 | 0.183 | 0.633 | กระจก Low-e | 6 | 2.49 | 0.458 | 0.734 | 1.603 |
ในตารางที่ 1 เราได้แสดงค่าสัมประสิทธิ์ต่าง ๆ ของกระจก ซึ่งประกอบด้วย กระจกใส กระจกเขียว กระจกสะท้อนแสง และกระจกประเภท Low-e ในตารางยังแสดงค่าอัตราส่วน tv ต่อ SHGC ของกระจกแต่ละชนิด สำหรับกระจกที่มีค่า U และ SHGC ต่ำ ก็แสดงว่ากระจกนั้นสามารถป้องกันการส่งผ่านความร้อนได้ดี เมื่อเทียบกับราคากระจกที่มีค่าสูงกว่า
จากตารางจะเห็นได้ว่า กระจกใสมีค่า tv สูง ดังนั้นกระจกใสจึงยอมให้แสงผ่านเข้ามาได้มาก เมื่อเทียบกับกระจกอื่น อย่างไรก็ตาม กระจกใสมีค่า SHGC สูงเช่นกัน ดังนั้นความร้อนที่ถ่ายเทผ่านกระจกใสก็มีค่าสูงด้วย
สำหรับกระจกเขียว ค่า tv มีค่าต่ำกว่ากระจกใส แต่ยังคงอยู่ในระดับที่สูง ขณะที่ค่า SHGC มีค่าค่อนข้างต่ำ จึงนับได้ว่าเป็นกระจกที่มีคุณลักษณะที่ดีเมื่อเทียบกับกระจกใส ทั้งกระจกเขียวและกระจกใสเป็นกระจกที่เอื้อต่อการใช้แสงธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม การนำไปประยุกต์ใช้กับอาคารอาจจำเป็นต้องใช้ร่วมกับอุปกรณ์บังแดด เพื่อป้องกันไม่ให้ความร้อนผ่านชั้นกระจกเข้ามามากเกินไป
สำหรับกระจกสะท้อนแสงซึ่งนิยมใช้ในอาคารสูงส่วนใหญ่นั้นมีค่า SHGC ที่ต่ำกว่ากระจกใสและกระจกเขียวมากความร้อนที่ผ่านเข้ามาในอาคารของกระจกประเภทนี้จึงต่ำแต่จะสังเกตได้ว่ากระจกมีค่า tv ต่ำด้วยเช่นกัน กระจกจึงมีลักษณะของความทึบแสง และโอกาสในการนำแสงธรรมชาติมาใช้เพื่อการส่องแสงสว่างในอาคารเป็นไปได้น้อยหรือแทบเป็นไปไม่ได้
กระจก Low-e (Low emissivity) เป็นกระจกที่มีค่า tv ค่อนข้างสูง ขณะที่ SHGC มีค่าต่ำ กระจกประเภทนี้มีการเคลือบสารบนผิวกระจกซึ่งจะยอมให้เฉพาะรังสีอาทิตย์ในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นหรือแสงสามารถผ่านเข้ามาได้มากขณะที่รังสีอาทิตย์ในช่วงที่เป็นความร้อนเข้าได้น้อย
ด้วยคุณค่าลักษณะดังกล่าว กระจก Low-e เริ่มได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในการใช้ประกอบเป็นกรอบอาคาร อย่างไรก็ตาม ยังมีราคาค่อนข้างแพง แม้ว่าด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่จะทำให้กระจกมีราคาที่ถูกลงแล้วก็ตาม
จากตารางที่ 1 หากพิจารณาค่าของอัตราส่วนของ tv และ SHGC จะพบว่า อัตราส่วนนี้สามารถใช้เป็นพารามิเตอร์หนึ่งสำหรับประกอบการพิจารณาว่า กระจกนั้นเอื้อต่อการใช้แสงธรรมชาติและอนุรักษ์พลังงานหรือไม่
จากการศึกษาวิจัยที่ผ่านมา พอสรุปได้ว่า กระจกที่มีค่าอัตราส่วน tv ต่อ SHGC สูงกว่า 1.2 และค่า SHGC ต่ำกว่า 0.5 จะเป็นกระจกที่ดี มีศักยภาพในการนำแสงธรรมชาติมาใช้ในอาคารขณะเดียวกันปริมาณความร้อนที่ผ่านเข้ามาในอาคารก็ไม่สูงจนเป็นภาระการปรับอากาศมากนัก
ดังนั้น อาจสรุปได้ว่า กระจกที่ดีสามารถช่วยอนุรักษ์พลังงาน ควรเป็นกระจกที่มีค่า SHGC ต่ำ ๆ และมีอัตราส่วน tv ต่อ SHGC สูง
หนังสือพิมพ์โพสต์ทูเดย์
ฉบับวันจันทร์ที่ 8 กันยายน พ.ศ.2551 หน้า B6 |
|
