การออกแบบ "หน้าต่างและกันสาด" ให้ประหยัดพลังงาน
"หน้าต่างและกันสาด"เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของอาคารทุกชนิดรวมทั้งบ้านที่อยู่
อาศัยทุกประเภท การออกแบบหน้าต่างและกันสาดที่ดีนั้น ต้องคำนึงถึงการลดปริมาณความ
ร้อนจากแสงอาทิตย์ไม่ให้เข้าสู่อาคารน้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็ต้องพยายามให้แสงธรรมชาติ
ที่ช่วยในการมองเห็นผ่านเข้าสู่ตัวอาคารและบ้านพักอาศัยมากที่สุด ซึ่งช่วยลดการใช้ไฟฟ้าของ
ระบบปรับอากาศและระบบแสงสว่างของอาคารและบ้านพักอาศัยลงได้
หน้าต่างเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญต่อการออกแบบอาคาร บ้าน ที่อยู่อาศัย วัตถุ
ประสงค์เพื่อการระบายอากาศ รับแสงสว่างจากธรรมชาติ และให้เห็นทัศนียภาพภายนอก มี
รูปแบบ แบ่งได้ตามความเหมาะสมกับการใช้งาน ดังต่อไปนี้
 1. หน้าต่างชนิดบานเลื่อนขึ้นลง
หน้าต่างชนิดนี้จะมีลักษณะสี่เหลี่ยมเลื่อนขึ้นลง ข้อเสียของหน้าต่างชนิดนี้ คือ
ปิด เปิดไม่สะดวกและจะรับลมได้เพียงครึ่งหนึ่งของหน้าต่างชนิดที่สามารถเปิดได้ทั้งบาน
แต่ สามารถรับแสงสว่างจากธรรมชาติได้อย่างเต็มที่
2. หน้าต่างชนิดบานเลื่อนด้านข้าง 
หน้าต่างชนิดนี้สามารถประหยัดเนื้อที่ภายนอกสำหรับปิดเปิดได้ แต่การเปิดจะเปิด ได้เพียงครึ่งหนึ่งของบานหน้าต่างชนิดอื่น
อีกทั้งอุปกรณ์ในการติดตั้งหน้าต่างในรูปแบบนี้มี ราคาแพงเพราะต้องใช้รางเลื่อน แต่สามารถรับแสงสว่างจากธรรมชาติได้อย่างเต็มที่
 3. หน้าต่างชนิดบานกระทุ้ง
หน้าต่างชนิดนี้จะมีลักษณะผลักออกจากตัวกรอบหน้าต่างในเวลาเปิด และใช้แรงดึง เข้าหาตัวในกรณีที่จะปิดหน้าต่าง
โดยบานพับจะอยู่ส่วนบนของบานหน้าต่าง หน้าต่างชนิดนี้ มีข้อเสียคือ เปิดปิดลำบาก
และทำความสะอาดยาก แต่สามารถรับลมและแสงสว่างจาก ธรรมชาติได้ดี
4. หน้าต่างชนิดบานเปิดข้าง
หน้าต่างชนิดบานเปิดข้างเป็นหน้าต่างที่นิยมโดยทั่วไปตามบ้านเรือน โดยเฉพาะ อย่างยิ่งบ้านไม้
โรงเรียน ประโยชน์ของหน้าต่างชนิดนี้คือปิดเปิด และทำความสะอาดง่าย สามารถรับลมและแสงสว่างจากธรรมชาติได้อย่างเต็มที่
 
5. หน้าต่างชนิดบานพลิก
หน้าต่างชนิดนี้มีทั้งแบบบานพลิกแนวนอนและแนวตั้ง ข้อเสียของหน้างต่างชนิดนี้ คือ
ง่ายต่อการรับฝุ่นตลอดเวลา และไม่สามารถติดตั้งมุ้งลวดได้ แต่สามารถรับลมและแสง สว่างจากธรรมชาติได้ดี
6. หน้าต่างชนิดบานเกล็ด
หน้าต่างชนิดนี้ใช้สะดวกในด้านการเปิดรับลมจากภายนอก โดยทั่วไปบานเกล็ด มักจะเป็นกระจก
ซึ่งจะมองเห็นภายนอกได้ชัดเจน แต่ถ้าเป็นบานเกล็ดทำด้วยไม้จะมอง เห็นภายนอกไม่ชัดเจน
หน้าต่างชนิดนี้ไม่มีบานเปิดปิดออกสู่ภายในหรือภายนอก จึงไม่ต้อง คำนึงพื้นที่หรือบริเวณสำหรับการปิดเปิดหน้าต่าง
ถ้าเป็นบ้าน อาคาร หรือห้องที่ต้องติดตั้งระบบปรับอากาศ จะต้องปิดหน้าต่างเหล่า นี้ตลอดเวลา
และต้องป้องกันไม่ให้มีรอยรั่ว และที่สำคัญวัสดุที่ใช้ทำเป็นหน้าต่างต้องมีคุณ สมบัติในการป้องกันความร้อนจากภายนอกได้ดีด้วย
เพราะหากมีความร้อนจากภายนอก ผ่านเข้ามาในตัวบ้านหรืออาคารที่ใช้ระบบปรับอากาศ จะทำให้เครื่องปรับอากาศต้องทำงาน
มาก เพื่อให้ภายในห้องนั้น หรือภายในอาคารเย็นตามอุณหภูมิที่เราตั้งใจไว้ จึงสิ้นเปลือง
พลังงานไฟฟ้ามาก
ชนิดของหน้าต่าง
หน้าต่างที่นำมาใช้ประกอบตัวอาคาร บ้านพักอาศัย สามารถแบ่งตามวัสดุที่ใช้ 2
ชนิดหลักๆ คือ ไม้และกระจก
1. หน้าต่างไม้
มักจะใช้กับบ้านพักอาศัยที่เป็นไม้ (บ้านทรงไทย) หรือใช้ตามโรงเรียน หน้าต่างชนิด
นี้ใช้เป็นช่องลมในการถ่ายเทอากาศ มีคุณสมบัติในการป้องกันความร้อนเข้ามาภายในตัวบ้าน
อาคารได้ดีกว่ากระจก แต่ไม่เหมาะสมกับอาคารหรือบ้านพักอาศัยที่ติดตั้งระบบปรับอากาศ
เพราะจะทำให้ไม่สามารถเห็นทัศนียภาพภายนอได้ เนื่องจากต้องปิดไว้ตลอดเวลา
 2. หน้าต่างกระจก
หน้าต่างกระจกเป็นหน้าต่างที่ได้รับความนิยมอย่างมากทั้งในบ้านพักอาศัยและอาคาร เนื่องจากทำให้เห็นทัศนียภาพภายนอกบ้านพักอาศัยและอาคาร
สามารถติดตั้งง่าย รวดเร็ว และสะดวกกว่าการก่อสร้างผนังทึบด้วนคอนกรีต ดังนั้นจึงมีการพัฒนาหน้าต่างกระจกให้
มีคุณ สมบัติด้านประหยัดพลังงาน คือ ป้องกันความร้อนได้ดีและยอมให้แสงผ่านเข้าได้มาก
แต่ถ้า เป็นบ้านพักอาศัยที่ปลูกสร้างด้วยไม้ ถ้าจะติดตั้งหน้าต่างกระจกจะต้องแน่ใจว่าบ้านไม่มีรอย
รั่วของอากาศ เพราะถ้าเปิดเครื่องปรัะบอากาศความเย็นที่ได้จากการปรับอากาศจะรั่วซึมออก
มาภายนอก เครื่องปรับอากาศจึงต้องทำงานมากกว่าเดิมทำให้สูญเสียพลังงานไฟฟ้ามาก
ดังนั้นในกรณีนี้ถึงแม้ว่าจะใช้หน้าต่างกระจกที่มีคุณภาพดีก็ไม่ได้ช่วยอนุรักษ์พลังงานแต่อย่างไร
หน้าต่างกระจกจัดว่าเป็นหน้าต่างที่ได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์ และความร้อนจากภายนอกอาคาร
เข้าสู่ภายในอาคารได้มากที่สุดทางหนึ่ง กล่าวคือ ถึงแม้ว่าอาคารมีพื้นที่ กระจกเพียงร้อยละ
20 ของพื้นที่อาคารทั้งหมด แต่พื้นที่กระจกเหล่านี้มีการถ่ายเทความร้อน เข้าสู่ภายในอาคารได้ถึงร้อยละ
75 ของความร้อนภายในอาคารทั้งหมด ทั้งนี้เนื่องจากความ ร้อนผ่านกระจกหน้าต่างได้
โดยทั้งวิธีการนำความร้อนและการแผ่รังสีความร้อนในขณะที่ ความร้อนผ่านผนังทึบโดยวิธีการนำความร้อนเท่านั้น
กระจกที่สามารถป้องกันความร้อนได้ดี
กระจกสะท้อนความร้อน (Heat Mirror) มีคุณสมบัติคล้ายกระจกเงา ทำหน้าที่
สะท้อนรังสีความร้อนของแสงอาทิตย์ได้ประมาณร้อยละ 60 โดยคุณสมบัติในการสะท้อนจะ
มากกว่าการดูดกลืน และมีสีหลากหลายแปรเปลี่ยนไปตามช่วงเวลาของวันและฤดูกาล
เป็นการสร้างชีวิตชีวาให้กับตัวอาคาร กระจกชนิดนี้เหมาะสำหรับอาคารที่ใช้งานตอนกลางวัน
เช่น อาคารสำนักงาน เนื่องจากคุณสมบัติการสะท้อนแสงจึงทำให้บุคคลภายนอกที่อยู่ในด้าน
สว่างกว่ามองเห็นภาพภายในอาคารไม่ชัดเจน จึงช่วยสร้างความเป็นส่วนตัวให้กับผู้อาศัยภาย
ในอาคาร แต่ในตอนกลางคืนแสงที่เกิดขึ้นภายในอาคารจากหลอดแสงสว่างจะทำให้ผู้คนจาก
ภายนอกสามารถเห็นผู้คนที่อยู่ภายในได้ชัดเจน ซึ่งในกรณีหลังนี้จะเหมาะสำหรับอาคารธุรกิจ
บางประเภท เช่น ภัตตาคาร ร้านอาหาร
 กระจก 2 ชั้น (Low Emittance Glass) มีคุณสมบัติในการแผ่รังสีความร้อนต่ำ
กระจกชนิดนี้จะเป็นตัวป้องกันความร้อนจากแสงอาทิตย์
กระจกอัจฉริยะ (Smart Glass) มีสารเคลือบผิวที่มีคุณสมบัติพิเศษในการตอบสนอง
ต่อแสงที่ตกกระทบ โดยสามารถควบคุมความยาวคลื่นแสงที่ต้องการให้ผ่านกระจกได้
เช่น ให้แสงที่มีความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ผ่านเข้ามาเท่านั้น
สำหรับกระจกใสซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันในอาคารเก่า ความร้อนจากภายนอกจะผ่านทะลุ เข้าตัวอาคารได้มาก
(ร้อยละ 83) แต่มีแสงสว่างที่ตามองเห็นทะลุผ่านสูง (ร้อยละ 88) ดังนั้น กระจกใสจะให้แสงสว่างเข้ามามาก
แต่ในขณะเดียวกันก็จะมีปริมาณความร้อนผ่านเข้ามามาก ด้วย ดังนั้น วิธีป้องกันความร้อนที่ผ่านกระจกใส คือ ติดฟิล์มกรองแสงที่ผิวกระจกด้านใน
ซึ่งมีคุณสมบัติในการสะท้อนความร้อนได้สูงถึงร้อยละ 72
สำหรับบ้านหรืออาคารที่ใช้หน้าต่างกระจก ควรดูแลและบำรุงรักษา ดังนี้
1. ไม่ควรให้ลมเย็นจากเครื่องปรับอากาศกระทบผิวหน้ากระจกโดยตรง เพราะจะทำ ให้อุณหภูมิของผิวกระจกภายนอกและภายในอาคารแตกต่างกันมาก
ทำให้กระจกแตกร้าวได้
2. ไม่ควรทาสี ติดกระดาษ ติดผ้าม่านหนา หรือวางตูทึบมิดชิด บริเวณกระจก เพราะ จะทำให้เกิดการสะสมความร้อนในเนื้อกระจก
ทำให้กระจกแตกร้าวได้ง่าย
3. ควรทำความสะอาดกระจกด้วยน้ำธรรมดา หรือน้ำยาทำความสะอาดที่ไม่มีผงขัด อย่างน้อยทุก
2 เดือน
4. ควรตรวจสอบรอยรั่วตามขอบกระจกหน้าต่างทุกปี เพื่อป้องกันความร้อนเข้ามา ในอาคาร
 การเลือกใช้แบบของหน้าต่างควรพิจารณาดูให้เหมาะสมเพราะไม่ว่าจะทำด้วยวัสดุที่
เป็นไม้หรือกระจกก็ตาม หากต้องติดตั้งในทิศทางที่รับแสงอาทิตย์โดยตรงจะเป็นช่องทางรับ
ความร้อนเข้าสู่ตัวบ้านหรือตัวอาคารได้มาก เราสามารถป้องกันไม่ให้หน้าต่างถูกแสงอาทิตย์
ได้โดยทำอุปกรณ์บังแสงอาทิตย์ให้กับหน้าต่าง
โดยทั่วไปแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบลงบนหน้า ต่างแบ่งเป็น 2 ประเภท
1. ลำแสงตรง คือลำแสงที่พุ่งตรงจากดวงอาทิตย์มาตกยังหน้าต่างโดยตรง ซึ่งนำ ความร้อนผ่านหน้าต่างเข้ามาในบ้านหรืออาคารจำนวนมาก
2. ลำแสงกระจายคือลำแสงจากดวงอาทิตย์ที่สะท้อนมาจากชั้นบรรยากาศของโลก หรือจากเมฆหมอก
ละอองน้ำ และก๊าซต่างๆ ในชั้นบรรยากาศก่อนที่จะตกลงบนหน้าต่าง โดยลำแสงกระจายที่ตกบนหน้าต่างจะเข้ามาทุกทิศทุกทาง
แต่ในกรณีหน้าต่างที่เป็นกระจก ความร้อนที่ผ่านกระจกหน้าต่างเข้ามาในอาคารจะน้อยกว่าความร้อนจากลำแสงตรง
และเป็น ประโยชน์ในการส่องสว่างภายในอาคารเวลากลางวัน
 กันสาด
กันสาดเป็นอุปกรณ์บังแสงอาทิตย์ให้กับหน้าต่าง ซึ่งสามารถป้องกันลำแสงตรง
ของแสงอาทิตย์ไม่ให้เข้าสู่ตัวบ้านหรือตัวอาคารได้อย่างมีประสิทธิภาพ การติดตั้งกันสาดให้กับ
หน้าต่างมีทั้งในแนวราบ แนวดิ่ง และทั้งแนวราบและแนวดิ่งผสมกัน
กันสาดในแนวราบ
กันสาดในแนวราบเหมาะสมสำหรับหน้าต่างที่อยู่ทางด้านทิศเหนือและทิศใต้ เพราะ สามารถบังแสงอาทิตย์ในช่วงเที่ยงและช่วงบ่ายได้ดี
การออกแบบกันสาดสำหรับอาคารใน ประเทศไทย สามารถทำได้ดังนี้
หน้าต่างที่อยู่ด้านทิศเหนือจะใช้ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ในช่วงเดือนมิถุนายน
เป็นค่าอ้างอิงในการออกแบบกันสาด ในเดือนมิถุนายนซึ่งเรามองเห็นดวงอาทิตย์เบี่ยงเบนมา
ทางทิศเหนือมากที่สุด ดังนั้นจึงใช้ค่ามุมที่ดวงอาทิตย์ทำมุมกับแนวดิ่งของผนังอาคารเป็นตัว
กำหนดตำแหน่งของดวงอาทิตย์ตามตารางด้านล่าง
หน้าต่างที่อยู่ด้านทิศใต้จะใช้ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ในช่วงเดือนธันวา คมเป็นตัวกำหนดค่าอ้างอิงในการออกแบบกันสาดตามตาราง
เนื่องจากเป็นช่วงที่ เรามองเห็นดวงอาทิตย์เบี่ยงเบนไปทางทิศใต้มากที่สุด
ตารางแสดงมุมดวงอาทิตย์ทำกับแนวดิ่งผนังอาคารในช่วงเวลาต่างๆ ของประเทศไทย
| |
เวลา
|
8.00 น.
|
10.00 น.
|
12.00 น.
|
14.00 น.
|
16.00 น.
|
|
21มิ.ย.
|
มุมดวงอาทิตย์
ทำกับแนวดิ่ง
(องศา)
|
66 ํ
|
33 ํ
|
10 ํ
|
33 ํ
|
66 ํ
|
|
21ธ.ค.
|
มุมดวงอาทิตย์
ทำกับแนวดิ่ง
(องศา)
|
72 ํ
|
48 ํ
|
37 ํ
|
48 ํ
|
72 ํ
|
สามารถสรุปได้ว่า  กันสาดสำหรับหน้าต่างในทิศเหนือควรมีระยะยื่นของกันสาดทำมุมอย่างน้อย 10
องศากับขอบล่างของหน้าต่าง ส่วนกันสาดสำหรับหน้าต่างทางทิศใต้ควร มีระยะยื่นของกันสาดทำมุมอย่างน้อย
37 องศากับขอบล่างของหน้าต่าง จะเห็นว่าถ้ามุมยิ่งมากต้องใช้กันสาดที่มีระยะยื่นที่ยาวมากด้วย
หรือกล่าวได้ว่าถ้า ต้องการป้องกันลำแสงตรงตกกระทบหน้าต่างตลอดทั้งวัน (8.00 -
16.00 น.) ต้องใช้ระยะ ยื่นยาวมาก ซึ่งแก้ไขได้โดยหักมุมกันสาดลง
 กันสาดในแนวดิ่ง
กันสาดแนวนี้เหมาะสมสำหรับหน้าต่างที่อยู่ทางด้านทิศตะวันออกและทิศ ตะวันตก
เพราะสามารถบังแสงอาทิตย์ในช่วงเช้าและช่วงเย็นได้ดี แต่การออกแบบกันสาด ในแนวดิ่งเพื่อบังแสงอาทิตย์ในทุกช่วงเวลาทำได้ยาก
ทั้งนี้เพราะตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ณ ประเทศไทยที่เวลาต่างๆ ในแนวทิศตะวันออกและทิศตะวันตกจะมีการเบี่ยงเบนมาก
แต่อย่างไรก็ตามหลักเกณฑ์ง่ายๆ  ในการออกแบบกันสาดแนวดิ่งสำหรับประเทศ ไทย
มุมกันสาดที่เหมาะสมคือ กำหนดกันสาดในแนวดิ่งให้ทำมุมประมาณ 30 องศากับ ระนาบผนัง
 กันสาดผสม
กันสาดแบบผสมเป็นกันสาดที่รวมเอาคุณสมบัติที่ดีของกันสาดในแนวราบและแนว ดิ่งมารวมกัน
เพื่อให้สามารถป้องกันลำแสงตรงได้ตลอดวัน การออกแบบก็ใช้หลักเช่นเดียว กับการออกแบบกันสาดในแนวราบและแนวดิ่งมาประกอบกัน
นอกจากนี้การปลูกต้นไม้เป็นกันสาดธรรมชาติอาจจะเป็นวิธีเสริมวิธีหนึ่ง ในการช่วย
ลดความร้อนเข้ามาในบ้านและอาคาร โดยต้นไม้สามารถให้ร่มเงาและสามารถปรับทิศทางลม
ไปในทิศทางที่ต้องการได้
|
