หลังคาเขียวเพื่อการประหยัดพลังงานในอาคารสำนักงานและความคุ้มค่าต่อการปรับปรุงหลังคาอาคารให้เป็นหลังคาเขียว ในจังหวัดนครปฐม ประเทศไทย

Abstract

พลังงานประมาณ 63% ถูกใช้ไปในระบบปรับอากาศสำหรับอาคารสำนักงานซึ่งเป็น อาคารที่มีมากที่สุดในประเทศไทยโดยความร้อนส่วนใหญ่มาจากกรอบอาคาร หลังคานั้นเป็นส่วนหนึ่ง ของกรอบอาคารที่ได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์ตลอดทั้งวันและมากกว่ากรอบอาคารส่วนอื่นๆ วิธีการลดความร้อนเข้าสู่หลังคานั้นมีหลายวิธีและหลังคาเขียวก็เป็นหนึ่งในวิธีการลดภาระปรับอากาศ ซึ่งกำลังได้รับความสนใจอย่างมากในขณะนี้เพราะมีประโยชน์มากกว่าการลดความร้อน โดยงานวิจัยนี้ จะกล่าวถึงหลังคาเขียว 2 ชนิดคือ หลังคาต้นไม้และหลังคาเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งใช้อาคารส านักงาน 4 ชั้น 1 แห่งตั้งอยู่ที่จังหวัดนครปฐมเป็นกรณีฐาน โดยทำการจำลองพลังงาน 144 กรณีสหรับหลังคา ต้นไม้ ซึ่งทำการแปรค่า 3 ตัวแปรคือดัชนีพุ่มใบ(Leaf Area Index: LAI) ของต้นไม้(6 กรณีคือ 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 5) ค่าความหนาของชั้นดิน(6 กรณี คือ 0.1m., 0.15m., 0.2m., 0.25m., 0.3m., 0.7m.) และพื้นที่ของต้นไม้บนหลังคา(4 กรณีคือ 25%, 50%, 75%, 100%) และท าการจำลอง พลังงานทั้งหมด 48 กรณีสำหรับหลังคาเซลล์แสงอาทิตย์ โดยทำการแปรค่า 3 ตัวแปร คือองศาใน การติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ (4 กรณีคือ 0°,10°,15°,18° โดยหันไปทางทิศใต้) ระยะห่างในการติดตั้ง (3 กรณีคือ 0m., 0.5m., 1m.) และพื้นที่ในการติดตั้ง(4 กรณีคือ 25%, 50%, 75%, 100%) ซึ่ง ติดตั้งแผงมากที่สุดในแต่ละพื้นที่ โดยจะเปรียบเทียบปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้ากับกรณีฐานซึ่งเป็น หลังคาแบบธรรมดาและเลือกกรณีที่ประหยัดพลังงานได้มากที่สุดสำหรับหลังคาแต่ละชนิดและนำมา วิเคราะห์ความคุ้มค่าทางการเงิน ผลจากการจำลองพลังงานพบว่า กรณีที่ดีที่สุดของหลังคาต้นไม้ซึ่งมี ค่า LAI 5, ความหนาของชั้นดิน 0.1m. และปลูกต้นไม้บนพื้นที่ทั้งหมดของหลังคา สามารถประหยัด พลังงานได้ 3.04% และกรณีที่ดีที่สุดของหลังคาเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งท ามุม 10° โดยไม่เว้นช่องว่าง ระหว่างแผง และใช้พื้นที่บนหลังคาทั้งหมดในการติดตั้งนั้น สามารถประหยัดพลังงานได้ทั้งหมด 63.25% มาจากผลของการบังแดด 2.87%และมาจากการผลิตไฟฟ้าที่ผลิตได้ 60.38% ซึ่งสามารถ ผลิตพลังงานได้ 84,141.67kWh ต่อปี และเป็นพลังงานไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้สูงที่สุดด้วย สำหรับ การวิเคราะห์ความคุ้มค่าต่อการลงทุนพบว่าหลังคาเขียวของงานวิจัยไม่คุ้มค่าต่อการลงทุน อย่างไรก็ ตามยังสามารถใช้ประโยชน์จากหลังคาต้นไม้ในด้านสิ่งแวดล้อม และหากค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเซลล์ แสงอาทิตย์ลดลงหรือมีการรับซื้อไฟฟ้าจากหน่วยงานของรัฐก็จะทำให้หลังคาเซลล์แสงอาทิตย์นั้น คุ้มค่าในการลงทุน Around 63% of energy use in an office building is spent on air conditioning systems. Most of the cooling load comes from building envelope where roof contributes the most since it receives heat from the sun all day. Using green roofs is one way to reduce heat gain and building energy use that gets more attention nowadays since it also provides environmental benefits. This paper presents a study on applying 2 types of green roof (vegetation roof and PV rooftop) on a 4-story office building located in Nakhon Pathom province. The study covered 144 cases of vegetation roof and 48 cases of PV rooftop installed facing due south. For vegetation roof, leaf area index (LAI) was varied for 6 cases (0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 5.0); soil thickness was varied for 6 cases (0.10 m, 0.15 m, 0.20 m, 0.25 m, 0.30 m, 0.70 m); and roof coverage area was varied for 4 cases (25%, 50%, 75%, 100%.). For PV rooftop, inclination angle was varied for 4 cases (0°, 10°, 15°, 18°); distance between PV panels was varied for 3 cases (0 m, 0.5 m, 1.0 m); and roof coverage area was varied for 4 cases (25%, 50%, 75%, 100%.) with maximum number of PV modules. The results showed that the best case for vegetation roof was the case of LAI of 5.0, soil thickness of 0.10 m, and roof coverage area of 100% where the energy saving was 3.04%. The best case for PV rooftop was the case of inclination angle of 10°, 0 distance between panels, and roof coverage area of 100% where the energy saving was 63.25% in total (2.87% from shading effect and 60.38% from generated electricity.) However, all cases were not financially feasible so if building owners want to use green roofs, they should consider mainly the environmental benefits such as carbon emission reduction or green building scores. and PV rooftop will be value the investing if installed prices decreasing or supported by government.