คำแนะนำ
มีหลายเหตุผลที่เรามักต้องการควบคุมระดับความร้อนที่ส่องเข้ามาในอาคาร และด้วยสภาพอากาศที่อบอุ่นและมีแดดจัด การได้รับแสงอาทิตย์มากเกินไปอาจส่งผลต่อการใช้พลังงานความเย็นสูงขึ้น เพราะสภาพอากาศที่เย็นและอบอุ่น โดยมีแสงแดดช่วงฤดูหนาวส่องผ่านเข้ามาทางหน้าต่างที่หันหน้าทางทิศใต้ แน่นอนว่าอาจส่งผลให้เกิดความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ (passive solar) และการควบคุมในแทบทุกสภาพอากาศ รวมถึงการส่องแสงสว่างโดยธรรมชาติจะช่วยเพิ่มการรับแสงช่วงกลางวันได้ดี
อุปกรณ์ควบคุมและบังแดดที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีสามารถลดปริมาณความร้อนและความเย็นสูงสุดของอาคารได้อย่างมาก รวมทั้งช่วยยกระดับคุณภาพแสงธรรมชาติจากการตกแต่งภายในอาคาร ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณและตำแหน่งของช่องหน้าต่างด้วย ซึ่งมีรายงานว่าจะช่วยลดการใช้พลังงานทำความเย็นได้ถึง 5-15% ต่อปี นอกจากนี้อุปกรณ์ควบคุมและบังแดดยังช่วยเพิ่มการมองเห็นของผู้ใช้ได้ด้วยการควบคุมแสงจ้าและลดอัตราส่วนคอนทราสต์ลง
อุปกรณ์บังแดดช่วยเสริมความโดดเด่นบริเวณส่วนหน้าอาคารหนึ่งให้มีความแตกต่างจากอีกอาคารหนึ่ง อุปกรณ์ชนิดนี้สามารถทำให้เป็นที่น่าสนใจ และยังสามารถออกแบบให้เป็นแบบธรรมดาได้ตามคุณสมบัติทางกายภาพนั้นเอง
คำอธิบาย
การใช้อุปกรณ์ควบคุมและบังแดดเป็นกลยุทธ์สำคัญของการออกแบบอาคารที่ช่วยประหยัดพลังงานหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งอาคารที่ใช้ระบบทำความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟหรือไฟส่องสว่างในเวลากลางวัน มักต้องพึ่งอุปกรณ์ควบคุมและบังแดดที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสม
ในช่วงฤดูหนาว การบังแดดหน้าต่างภายนอกเป็นวิธีที่ดีในการป้องกันความร้อนจากแสงอาทิตย์เข้าสู่พื้นที่ที่มีการปรับอากาศ ทั้งนี้สามารถสร้างร่มเงาได้โดยการจัดสวนธรรมชาติ หรือโดยส่วนประกอบของอาคาร เช่น ผ้าใบบังแดด กันสาดและระแนงบังตา อุปกรณ์บังแดดบางชนิดสามารถทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนแสงที่เรียกว่า หิ้งสะท้อนแสง ซึ่งจะช่วยสะท้อนแสงธรรมชาติให้ส่องเข้ามาภายในอาคาร
การออกแบบอุปกรณ์บังแดดที่มีประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับการวางเปลือกอาคารตามแนวแสงอาทิตย์ ยกตัวอย่างเช่น ในช่วงฤดูร้อนที่มุมดวงอาทิตย์อยู่สูง กันสาดที่ยึดติดอาคารจะช่วยบังแดดบริเวณหน้าต่างที่หันหน้าทางทิศใต้ อย่างไรก็ตามหากอยู่ในช่วงฤดูร้อน อุปกรณ์แนวขนานประเภทเดียวกันนี้ไม่สามารถบังแดดอ่อน ๆ ช่วงบ่ายได้ เพราะแสงแดดอยู่ต่ำและสามารถผ่านช่องหน้าต่างที่หันหน้าทางทิศตะวันตกได้
อุปกรณ์บังแดดภายนอกมีประโยชน์อย่างมากโดยเฉพาะเมื่อใช้ร่วมกับอาคารกระจกใส อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันนี้มีการเคลือบผิวกระจกที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การบังแดดต่ำ (SC) หากเลือกใช้บริการเคลือบกระจกชนิดนี้จะช่วยลดความจำเป็นในการใช้อุปกรณ์บังแดดภายนอกได้
ดังนั้นการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์และการบังแดดอาคาร สามารถทำได้หลากหลายแบบ ดังนี้ :
- เสริมลักษณะทางภูมิทัศน์ เช่น ต้นไม้ที่โตเต็มที่หรือบานเกล็ดปรับได้
- เสริมองค์ประกอบภายนอก เช่น กันสาดหรือครีบแนวตั้ง
- เสริมพื้นผิวสะท้อนแนวขนานพื้นที่เรียกว่า หิ้งสะท้อนแสง
- เคลือบกระจกที่มีค่าสัมประสิทธิ์การบังแดด (SC) และ
- ติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมแสงสะท้อนภายใน เช่น มู่ลี่หรือบานเกล็ดแบบปรับได้
อลูมิเนียมที่ออกแบบเพื่อบังแดด, แผงควบคุมแสงแดดแนวขนาน, ครีบบังแดดแนวตั้ง
อุปกรณ์บังแดดภายนอกแบบยึดติดอาคาร เช่น กันสาด ที่มักใช้งานได้จริงสำหรับอาคารพาณิชย์ขนาดย่อม ระยะกันสาดที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับขนาดของหน้าต่าง และความสำคัญของการทำความร้อนและความเย็นในอาคารที่สอดคล้องกัน
ในช่วงฤดูร้อน มุมของดวงอาทิตย์จะอยู่สูงสุดซึ่งจะเกิดขึ้นในวันที่ 21 มิถุนายน แต่อุณหภูมิและความชื้นสูงสุดมักจะเกิดขึ้นในเดือนสิงหาคม ดังนั้นจำไว้ว่า ขนาดกันสาดที่ยื่นออกมาบังแดดหน้าต่างที่หันหน้าทางทิศใต้ในเดือนสิงหาคม จะช่วยบังแดดหน้าต่างในช่วงเดือนเมษายนด้วย ซึ่งอาจเป็นช่วงที่ต้องการความร้อนจากแสงอาทิตย์ก็ได้
ขอบคุณภาพจาก SBIC และ
การออกแบบอุปกรณ์บังแดดอย่างถูกต้องจำเป็นต้องศึกษาเรื่องตำแหน่งของดวงอาทิตย์ในช่วงฤดูหนาว เพราะตำแหน่งของดวงอาทิตย์จะปรากฏในระดับมุมสูงและมุมราบ
- มุมสูง คือมุมของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าซึ่งจะขึ้นสูงสุดของวันในตอนเที่ยงสุริยะ
- มุมราบหรือที่เรียกว่ามุมแบริ่ง คือมุมของการฉายแสงดวงอาทิตย์ไปตามแนวขนานพื้นดินที่สัมพันธ์กับทิศใต้
- แหล่งข้อมูลที่สามารถเข้าดูข้อมูลของมุมดวงอาทิตย์และแผนภาพเส้นทางสุริยะ คือ Architectural Graphic Standards, 12th Edition ซึ่งหาได้จากสำนักพิมพ์ John Wiley & Sons, Inc.
มุมราบ
ดูข้อมูลเพิ่มเติมจาก pveducation.org
อุปกรณ์บังแดดช่วยเสริมภาพลักษณ์ของตัวอาคารภายนอก แต่ภาพลักษณ์นี้อาจจะดูดีขึ้นหรือดูแย่ลงก็ได้ ก่อนหน้านี้ในขั้นตอนการออกแบบอุปกรณ์บังแดดถือว่ามีแนวโน้มที่ดีและน่าดึงดูด และสามารถปรับให้เข้ากับสถาปัตยกรรมโดยรวมของโครงการได้เป็นอย่างดี
ในมาตรฐาน ANSI / ASHRAE / IES 90.1 การออกแบบอาคารใหม่อย่างมีประสิทธิภาพยกเว้นอาคารที่อยู่อาศัยแนวราบ (ซึ่งใช้มาตรฐานเทียบเท่า 10 C.F.R. § 435) ระดับการบังแดดของหน้าต่างเป็นข้อพิจารณาสำคัญที่ต้องประเมินทั้งปัจจัยการฉายแสง (PF) ในส่วนการบังแดดภายนอก และค่าสัมประสิทธิ์การบังแดด (SC) ของกระจก เมื่อใช้วิธีการออกแบบเปลือกหุ้มส่วนประกอบเสริม
ระบบการออกแบบอุปกรณ์บังแดด
ด้วยความหลากหลายของอาคารและช่วงฤดูของสภาพอากาศที่สามารถเกิดขึ้นได้ จึงค่อนข้างสรุปข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับการออกแบบอุปกรณ์บังแดดได้ยาก อย่างไรก็ตามคำแนะนำการออกแบบต่อไปนี้ โดยทั่วไปถือปฏิบัติได้จริง:
- ใช้กันสาดยึดติดเหนือกระจกที่หันหน้าไปทางทิศใต้เพื่อควบคุมลำแสงโดยตรงจากดวงอาทิตย์ การควบคุมการแผ่รังสีทางอ้อม (แบบกระจาย) สามารถทำได้โดยมาตรการอื่น ๆ เช่น การเคลือบกระจกสะท้อนแสง
- ให้จำกัดปริมาณกระจกทางด้านตะวันออกและตะวันตกให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เนื่องจากบังแสงแดดได้ยากกว่ากระจกฝั่งทางใต้ ลองพิจารณาการปรับภูมิทัศน์ให้ช่วยบังแสงแดดทางทิศตะวันออกและทิศตะวันตก
- หมดกังวลกับการบังแดดของกระจกที่หันหน้าไปทางทิศเหนือในละติจูดของทวีปอเมริกาเนื่องจากได้รับแสงอาทิตย์โดยตรงน้อยมาก ส่วนในเขตร้อนอาจไม่ต้องสนใจกฎข้อนี้ เนื่องจากด้านทิศเหนือของอาคารจะได้รับพลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงมากกว่า นอกจากนี้ในเขตร้อนให้พิจารณาการบังแดดหลังคาแม้ว่าจะไม่มีสกายไลท์ เนื่องจากหลังคาเป็นส่วนสำคัญของการรับแสงอาทิตย์ที่ส่งเข้ามาในอาคาร (หลังคาโพลีคาร์บอเนต ตารางเมตรละ)
- จำไว้ว่าการบังแดดส่งผลต่อแสงสว่างตอนกลางวัน ที่ควรพิจารณาทั้งสองอย่างพร้อมกัน ตัวอย่างเช่น หิ้งสะท้อนแสง จะช่วยสะท้อนแสงธรรมชาติเข้ามาในห้องได้มากผ่านช่องหน้าต่างบานสูง ในขณะที่การบังแดดอาศัยช่องหน้าต่างที่ต่ำกว่า
- อย่าคาดหวังว่าอุปกรณ์บังแดดภายใน เช่น มู่ลี่หรือบานเกล็ดแนวตั้ง จะช่วยลดภาระการทำความเย็นเพราะได้รับแสงอาทิตย์เข้าสู่พื้นที่ทำงานแล้ว อย่างไรก็ตามอุปกรณ์ติดตั้งภายในเหล่านี้ มีการควบคุมแสงสะท้อนและสามารถช่วยเรื่องการมองเห็นและความสบายตาในที่ทำงาน
- ศึกษาเรื่องมุมของดวงอาทิตย์ การที่เข้าใจเกี่ยวกับมุมของดวงอาทิตย์นั้นสำคัญต่อการออกแบบภายด้านต่าง ๆ รวมถึงการกำหนดแนวอาคารขั้นพื้นฐาน การเลือกอุปกรณ์บังแดด และการวางแผงเซลล์แสงอาทิตย์แทนวัสดุอาคาร (BIPV) หรือตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์
- พิจารณาความทนทานของอุปกรณ์บังแดดให้ดี เมื่อเวลาผ่านไปอุปกรณ์บังแดดที่ใช้งานได้อาจต้องชำรุดได้และควรพิจารณาเรื่องการซ่อมแซมที่อาจเกิดขึ้นบ่อยครั้ง
- เมื่อเน้นใช้องค์ประกอบทางภูมิทัศน์ช่วยบังแดด ให้พิจารณาค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา ตามวงจรชีวิตของมัน
- กลยุทธ์การบังแดดที่ใช้งานได้ดีในละติจูดหนึ่ง อาจไม่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับพื้นที่อื่น ๆ ที่ละติจูดต่างกัน ดังนั้นจงระวังเมื่อใช้แนวคิดการบังแดดจากโครงการหนึ่งไปใช้กับอีกโครงการหนึ่ง
ตัวอย่างลักษณะภูมิทัศน์ด้านข้างที่ช่วยเรื่องการประหยัดพลังงาน
ดูข้อมูลเพิ่มเติม: greenglobes.com
ผนังม่านและหิ้งสะท้อนแสงในพื้นที่ห้องสมุดชั้นสอง
วัสดุและวิธีการก่อสร้าง
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีอุปกรณ์บังแดดและกระจกสำหรับติดตั้งในอาคารเพิ่มขึ้นจำนวนมาก ผลิตภัณฑ์บังแดดที่เปลี่ยนได้ หลายแบบมีวางจำหน่ายทั่วไปตั้งแต่กันสาดผ้าใบไปจนถึงฉากกั้นแสงอาทิตย์เช่น มู่ลี่ ม้วนบานเกล็ด และบานเกล็ดตั้ง แม้ว่าอุปกรณ์เหล่านี้จะช่วยบังแดดได้ดีแต่การนำมาใช้งานจริงมักมีข้อจำกัดในเรื่องการจัดการด้วยตนเองหรือเชิงกล นอกจากนี้ ยังมีปัญหาด้านความคงทนและการบำรุงรักษาที่ต้องพิจารณาด้วยเช่นกัน
ควรให้ผู้เชี่ยวชาญด้าน A&E ระบุชนิดกระจกทั้งหมดอย่างครบถ้วน ซึ่งควรเลือกเป็นกระจกที่มีค่าการถ่ายเทพลังงานความร้อน (U-value) , กระจกที่มีค่าสัมประสิทธิ์การบังแดดต่ำ และ กระจกที่ช่วยเรื่องการมองเห็นที่ดี รวมถึงหน้าต่างที่ถ่ายเทความร้อนสำหรับระบบช่องหน้าต่างทั้งหมด ค่าสัมประสิทธิ์การบังแดดต่ำ (SC) ของกระจกจะบ่งบอกถึงปริมาณความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่จะส่องเข้าสู่อาคารเทียบกับกระจกที่เคลือบชั้นเดียว ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การบังแดดที่ต่ำกว่าจึงหมายถึงการได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์น้อยลง การส่องผ่านที่ช่วยเรื่องการมองเห็น (Tvis) ของวัสดุเคลือบ แสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของแสงที่มีอยู่ในส่วนที่มองเห็นได้จากสเปกตรัมที่เข้าสู่อาคาร ดูเพิ่มเติมจาก WBDG Windows และ Glazing
เมื่อออกแบบอุปกรณ์บังแดด ให้ประเมินการทำงานและการบำรุงรักษา (O&M) รวมถึงผลกระทบด้านความปลอดภัยทั้งหมดอย่างรอบคอบ ในบางสถานที่อาจมีอันตรายเกิดขึ้นได้ เช่น นกทำรังหรือแผ่นดินไหว ซึ่งอาจจะใช้อุปกรณ์บังแดดผสมผสานกับตัวอาคารไม่ค่อยได้ ความจำเป็นในการบำรุงรักษาและทำความสะอาดอุปกรณ์บังแดด โดยเฉพาะอุปกรณ์ที่ใช้งานจะต้องพิจารณาเรื่องต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน
การใช้งาน
ในจำนวนอาคารหลัก ๆ ที่สามารถใช้ประโยชน์จากการใช้อุปกรณ์บังแดด ได้แก่:
- ค่ายทหารและโครงการที่อยู่อาศัยสำหรับครอบครัวใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศหนาวเย็นหรือเขตอบอุ่น
- สำนักงานอาคารบริหารและโครงสร้างอื่น ๆ ที่ใช้แสงกลางวัน และ
- เกือบทุกโครงสร้างในสภาพอากาศอบอุ่นและมีแดดร้อนจัด
