การประยุกต์ใช้ท่อนำแสงบนหลังคาทดแทนแสงประดิษฐ์เพื่อประหยัดพลังงานภายในอาคาร

Abstract

This research studies the illuminance, light transmission efficiency, light distribution on the floor, and daylight factor of the vertical solar tubes integrating the building envelope. These tubes were made from different materials to investigate an increase of indoor illuminance and a reduction of energy demand from the artificial lighting. The vertical light tubes with diameters of 0.20 m, 0.25 m, and 0.30 m and lengths of 0.50 m, 1.00 m and 1.50 m were designed in a testing room model, with dimensions of 1 m x 1 m x 1 m. A 20-W light-emitting diode (LED) lamp was used as the light source for the lighting simulations, which was placed away from the top of the light tube. The incident elevation angle of the light source was changed between 0o and 80o for obtaining the optimal condition and testing the actual weather condition. According to the study, it was found that an increase of the incidence angle of light, an increase of the diameters of solar tube and a decrease of tube length affected to an increase of light transmission efficiency. The commercial aluminum alloy tube promotes greater light transmission and daylight factor when compared with the commercial zinc alloy tube and the Polyvinylchloride tube in each condition. In the actual weather, average illuminant values on the floor in the range of 300–750 lux and the 1.5% -2.5% daylight factor were observed between 9:00 a.m. and 3:00 p.m. This demonstrates to decrease the demand of energy consumption in the artificial lighting of buildings.

งานวิจัยนี้ศึกษาค่าการส่องสว่างแสง ประสิทธิภาพการส่งผ่านแสง การกระจายแสงบนพื้น และตัวประกอบแสงธรรมชาติ ของท่อนำแสงแนวตั้งซึ่งใช้วัสดุต่างชนิดกันเพื่อเพิ่มความสว่างในอาคาร และลดความต้องการพลังงานไฟฟ้าจากแสงประดิษฐ์ โดยศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพของท่อนำแสงแนวตั้งที่ทำจากวัสดุโลหะผสมอลูมิเนียม และท่อนำแสงแนวตั้งที่ทำจากวัสดุโลหะผสมสังกะสี ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.20 0.25 และ 0.30 เมตร และมีความยาว 0.50 1.00 และ 1.50 เมตร ตามลำดับ ที่ใช้ทดสอบการนำแสงสำหรับเพิ่มความสว่างภายในห้องทดลองขนาดความกว้าง 1.00 เมตร ความยาว 1.00 เมตร และความสูง 1.00 เมตร โดยใช้หลอดไฟ (LED) ขนาด 20 วัตต์ เป็นแหล่งกำเนิดแสง สำหรับการจำลองแสงในสภาวะควบคุมที่มุมตกกระทบ 0o 10o 20o 30o 40o 50o 60o 70o และ 80o ตามลำดับ เพื่อหาเงื่อนไขที่เหมาะสม และนำไปทดสอบภายใต้สภาพแวดล้อมอากาศจริง จากการศึกษาพบว่ามุมของแสงที่ตกกระทบภายในท่อนำแสงเพิ่มขึ้น ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้น จะมีผลต่อการส่งผ่านแสงเพิ่มขึ้น ขณะที่ความยาวของท่อนำแสงเพิ่มขึ้น จะมีผลต่อการส่งผ่านแสงลดลงที่บริเวณปลายท่อของท่อนำแสงอีกด้าน ส่วนท่อนำแสงชนิดโลหะผสมอลูมิเนียมมีการส่งผ่านแสงภายในท่อนำแสงดีกว่าท่อนำแสงชนิดโลหะผสมสังกะสี และพีวีซีในทุกกรณี สำหรับเงื่อนไขที่ศึกษาภายใต้สภาพอากาศจริงพบว่า ค่าความส่องสว่างบนพื้นห้องทดสอบอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานการส่องสว่าง ในช่วงเวลา 9.00-15.00 น. ซึ่งมีค่าอยู่ในช่วง 300 ถึง 750 ลักซ์ และมีค่า Daylight Factor ร้อยละ 1.5-2.5 ส่งผลทำให้ช่วงเวลาดังกล่าว สามารถประหยัดพลังงานจากระบบแสงประดิษฐ์ของอาคารได้