รู้จักแนวทางการออกแบบโดยผสมผสานระหว่าง วิธีธรรมชาติ และการใช้เครื่องกล เพื่อออกแบบ บ้านเย็นวิถีธรรมชาติ ช่วยลดการใช้พลังงาน
แนวทางการออกแบบบ้านให้เย็นสบายมี 2 วิธี คือ การออกแบบโดยอาศัยธรรมชาติ (Passive Cooling Design) เพื่อให้สอดคล้องกับสภาพอากาศ ทิศทางแสงแดดและลม อีกวิธีเป็นการออกแบบโดยใช้เครื่องกล (Active Cooling Design) ซึ่งจะช่วยในสภาวะที่สภาพแวดล้อมตามธรรมชาติไม่เอื้ออำนวย โดยควรใช้ทั้งสองวิธีร่วมกัน เพราะเมื่อออกแบบโดยอาศัยธรรมชาติได้ดีแล้ว แม้จะใช้เครื่องกลก็จะลดการใช้พลังงานได้ในระยะยาว แบบ บ้านเย็นวิถีธรรมชาติ มีแนวทางการออกแบบ ดังนี้
1. วางแปลนบ้านถูกทิศให้หลบแดด รับลม
วางแปลนบ้านตามทิศเหนือ-ใต้ จุดเริ่มต้นของ บ้านเย็น ที่อยู่สบาย คือ การวางตำแหน่งบ้านให้ถูกต้อง ด้วยการวางตัวบ้านขนานแนวโคจรของดวงอาทิตย์ ให้ด้านแคบของบ้านหันไปทิศตะวันออกและตะวันตกซึ่งมีแดดแรง แล้วหันด้านยาวของบ้านไปทางทิศเหนือและใต้ซึ่งได้รับแดดน้อยกว่า และทำช่องหน้าต่างเปิดรับลมธรรมชาติให้มากที่สุด โดยมีทิศทางลมและแสงแดดดังนี้
ทิศทางลมประจำฤดู คือ ลมที่พัดผ่านเป็นประจำและมีทิศทางแน่นอนมี 2 ทิศทางคือ
- a.ช่วงกลางเดือนตุลาคม-กลางเดือนกุมภาพันธ์ มีลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือพัดพาอากาศหนาวมา และช่วงกลางเดือนกุมภาพันธ์-กลางเดือนพฤษภาคม เป็นช่วงลมเปลี่ยนทิศจากลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือเป็นลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้
- b.ช่วงกลางเดือนพฤษภาคม-กลางเดือนตุลาคม มีลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้พัดพาฝนและความชื้นมา
ทิศทางแดด
- c.ช่วงเดือนมีนาคม และกันยายน เป็นช่วงที่ดวงอาทิตย์โคจรใกล้โลกมากที่สุด แสงแดดช่วงเช้าจะมาทางทิศตะวันออก แสงแดดช่วงบ่ายและเย็นจะมาทางทิศตะวันตก ส่วนทางทิศเหนือและใต้จะได้รับแสงแดดระหว่างวันในปริมาณน้อย
- d.ตั้งแต่เดือนมิถุนายน เป็นช่วงที่ดวงอาทิตย์โคจรอ้อมไปทางทิศเหนือมากที่สุด ดังนั้นแสงแดดช่วงเช้าจะมาทางทิศตะวันออกและเหนือ แสงแดดช่วงบ่ายถึงเย็นจะมาทางทิศตะวันตกและทิศเหนือบางส่วน ในช่วงนี้ทิศใต้จะได้รับแสงแดดในปริมาณน้อย
- e.ตั้งแต่เดือนธันวาคม เป็นช่วงที่ดวงอาทิตย์โคจรอ้อมไปทางทิศใต้มากที่สุด ทิศใต้จึงได้รับแสงแดดตลอดทั้งวัน และทิศเหนือจะได้รับแสงแดดน้อย
2. จัดห้องตามทิศและช่วงเวลาการใช้งาน
เนื่องจากเราไม่สามารถจัดวางทุกห้องให้อยู่เฉพาะทิศเหนือและตะวันออกซึ่งโดนแดดน้อยได้ทั้งหมด แต่สามารถจัดตามช่วงเวลาการใช้งานได้ เช่น ห้องน้ำและห้องครัวซึ่งมีความชื้นสูง มีการใช้งานเป็นครั้งคราวก็เหมาะกับทิศตะวันตกและทิศใต้ หรือถ้าเราใช้ห้องทำงานเฉพาะช่วงเช้าถึงช่วงกลางวัน การจัดห้องทำงานไว้ในทิศตะวันตกก็สามารถทำได้เพราะแดดจะเข้าช่วงบ่าย โดยหลีกเลี่ยงห้องที่ใช้งานช่วงบ่ายถึงกลางคืนไว้ในทิศที่ร้อน เช่น ห้องนอน ห้องนั่งเล่น เพราะผนังที่รับแดดมาทั้งวัน จะคายความร้อนมาในช่วงกลางคืน ทำให้ห้องนั้นยังคงร้อนในช่วงเวลาที่เราใช้งาน
3. เทคนิคการวางแปลนหลบแดด รับลม
การวางแปลนบ้านที่ดีสามารถช่วยให้ บ้านเย็น ได้ด้วยตัวเอง มีไอเดียการวางแปลนดังนี้
- วางแปลนให้บังแดดกันเอง เช่น การยื่นอาคารบางส่วนเพื่อช่วยบังแดดให้กับพื้นที่ใช้งานหลัก
- วางส่วนเซอร์วิส ทางเดิน ที่เก็บของ ซึ่งไม่ได้ใช้งานบ่อยให้บล็อกความร้อนเข้าบ้าน
- เพิ่มพื้นที่ผิวอาคาร เช่น การทำวางแปลนเป็นรูปตัวแอลและรูปตัวยู ช่วยระบายอากาศและเปิดมุมมองได้มากขึ้น
- ลดขนาดอาคาร จัดวางเป็นกลุ่ม แทนการทำอาคารขนาดใหญ่หลังเดียว
- ปิดนอก เปิดใน สไตล์คนเมือง โดยสร้างพื้นที่เปิดโล่งไว้ภายในบ้าน สามารถเปิดรับลมได้แบบเป็นส่วนตัว
4. สร้างสภาพแวดล้อมรอบบ้านให้เย็น
สภาวะน่าสบายไม่ใช่เพียงการออกแบบตัวบ้าน แต่ยังรวมถึงการสร้างสภาพแวดล้อมรอบบ้านด้วย โดยลดความรุนแรงของความร้อนในช่วงกลางวัน เช่น ปลูกต้นไม้ใหญ่ ไม้พุ่ม ไม้คลุมดิน มีพื้นดินเปียกชื้นอยู่ในที่ร่ม อีกทั้งลดการสะสมความร้อนที่จะทำให้บริเวณโดยรอบมีอุณหภูมิสูงขึ้น โดยสามารถใช้องค์ประกอบเหล่านี้ช่วยในการออกแบบได้
- น้ำ ช่วยเพิ่มความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศผ่านการระเหยของน้ำและลดการกักเก็บความร้อนของพื้นที่ อุณหภูมิที่ต่างกันของผิวน้ำและผิวดินจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอากาศเป็นกระแสลม
- ต้นไม้ ช่วยดูดซับความร้อน สร้างร่มเงา ลดการสะท้อนความร้อน และเพิ่มปริมาณความชื้นในอากาศ โดยบริเวณที่มีการปลูกต้นไม้จะมีอุณหภูมิต่ำกว่าพื้นที่โดยรอบประมาณ 2-2.5 องศาเซลเซียส อีกทั้งการปลูกกลุ่มต้นไม้จะช่วยกำหนดทิศทางลมได้ อาจสร้างช่องลมให้พัดเข้ามา หรือกำบังลมให้พื้นที่ที่มีลมแรงเกินไป
- พื้นที่เปิดโล่ง การสร้างพื้นที่เปิดโล่งจะทำให้อากาศร้อนสามารถระบายออกจากพื้นที่ได้สะดวก และอากาศเย็นจะพัดพาเข้ามาแทน จึงช่วยทำให้อุณหภูมิภายในพื้นที่ลดลง
- วัสดุพื้นผิว เลือกใช้วัสดุที่สามารถกักเก็บความชื้นได้ เช่น แนวรั้วไม้ พื้นกรวด พื้นหญ้า แทนวัสดุที่สะสมความร้อน เช่น พื้นคอนกรีต เพราะหากพื้นที่รอบบ้านมีความร้อน ตัวบ้านและภายในบ้านก็จะถ่ายเทความร้อนออกมาได้ช้าลง
5. ใช้ประโยชน์จากแสงธรรมชาติ
การทำช่องเปิดให้แสงธรรมชาติเข้ามาภายในบ้านจะช่วยให้รู้สึกสบายไม่อึดอัด และลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้มาก แต่แสงธรรมชาติจะมาพร้อมกับความร้อนและความจ้า ถ้าเข้ามามากเกินไปก็จะทำให้อยู่ไม่สบาย โดยสามารถออกแบบช่องเปิดเพื่อรับแสงสว่างทางอ้อม (Indirect light) ซึ่งมีแสงนวลตาและความร้อนน้อยได้หลายวิธี เช่น
- ทำกันสาดบังแดดและเปิดช่องแสงด้านบนให้แสงสะท้อนขึ้นฝ้าเพดาน
- ทำหลังคาสกายไลต์ด้านทิศเหนือให้ส่องลงกระทบผนังเพื่อกระจายแสงภายในห้อง
- ทำหลังคาสกายไลต์แล้วทำฝ้าเพดานอีกชั้นเพื่อสะท้อนแสงขึ้นฝ้าเพดาน
6. การระบายความร้อนภายในอาคาร
ความร้อนจากแสงอาทิตย์ผ่านเข้ามาในบ้านได้หลายทาง เช่น การแผ่ความร้อนจากหลังคา การแผ่ความร้อนผ่านผนังบ้าน และลมร้อนพัดเข้ามาทางช่องประตูหรือหน้าต่าง เมื่อความร้อนเข้ามาแล้วจะสะสมอยู่ภายในบ้าน จึงควรออกแบบให้มีการระบายอากาศร้อนออกเพื่อให้อากาศเย็นไหลเข้ามาแทนที่ ปกติอากาศร้อนจะลอยตัวขึ้นจึงควรทำช่องระบายอากาศที่ส่วนบนของห้อง หรือใช้หลักการ Stack effect ventilation เป็นการระบายอากาศในแนวตั้ง โดยอาศัยอุณหภูมิที่ต่างกันภายในปล่องระบายอากาศ ทำให้ความหนาแน่นอากาศแตกต่างกัน จะเกิดแรงพยุงตัวให้อากาศลอยขึ้น ยิ่งอุณหภูมิต่างกันมาก และปล่องระบายอากาศมีความสูงมาก อากาศก็จะลอยตัวแรงขึ้นตามไปด้วย
7. ลดพื้นที่ดาดแข็ง ลดการสะสมความร้อน
พื้นที่ดาดแข็ง คือพื้นที่ลักษณะเป็นผืนทำจากวัสดุที่มีมวลหนาแน่น เช่น พื้นคอนกรีต หลังคาคอนกรีต ผนังปูน ซึ่งกักเก็บความร้อนได้นาน โดยเฉพาะพื้นลานคอนกรีตด้านทิศตะวันตกและหลังคาคอนกรีตจะสะสมความร้อนไว้ตลอดทั้งวัน แล้วค่อยๆ คายความร้อนออกมาในตอนเย็นและกลางคืน ทำให้พื้นที่รอบๆ ยังคงอุ่นอยู่ มีผลให้ลมพัดพาความร้อนเข้าบ้าน และตัวบ้านระบายความร้อนออกมาได้ช้า คนในบ้านจึงยังรู้สึกร้อนแม้จะไม่มีความร้อนจากแสงอาทิตย์แล้วก็ตาม แม้จะเปิดเครื่องปรับอากาศ เครื่องก็จะทำงานหนักและเปลืองค่าไฟฟ้า ซึ่งป้องกันได้โดยการเพิ่มร่มเงาให้พื้นที่ดาดแข็ง ใช้วัสดุที่มีมวลหนาแน่นน้อยกว่าแทน หรือสามารถดูดซับความชื้นได้ดีแทน เช่น บล็อกหญ้า พื้นไม้ พื้นกรวด
8. ใช้วัสดุผนังอาคารที่มีค่าต้านทานความร้อนสูง
ผนังก่ออิฐมอญ อิฐมวลเบามีคุณสมบัติป้องกันความร้อนได้ดีระดับหนึ่ง แต่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการต้านทานความร้อนให้มากขึ้น โดยการเพิ่มความหนาผนังให้หนาขึ้น เช่น การก่อผนังหนาสองชั้น การทำผนังสองชั้นโดยมีช่องวางตรงกลางให้ระบายอากาศได้ และการเพิ่มฉนวนกันความร้อนให้ผนังอีกชั้น โดยเฉพาะผนังด้านทิศตะวันตกและทิศใต้ที่โดดแดดเกือบทั้งวัน
9. สร้างร่มเงาให้ช่องเปิด
ประตูและหน้าต่างเป็นจุดที่ความร้อนผ่านเข้ามาได้โดยตรง และแสงแดดในแต่ละทิศจะมีองศาต่างกัน โดยมีแนวทางการทำกันสาดและแผงบังในแต่ละทิศดังนี้
- ช่องเปิดทิศตะวันออก แดดช่วงก่อน 9 โมงเช้าจะยังไม่แรงมาก แต่หลังจากนั้นจึงควรป้องกันโดยติดตั้งแผงบังแดดไว้เหนือช่องเปิด ป้องกันแสงแดดจากด้านบนในมุมสูง
- ช่องเปิดทิศตะวันตก แดดทิศตะวันตกมีการสะสมความร้อนตลอดวัน จึงควรต้องติดตั้งแผงบังแดดให้บังช่องแสงในทุกๆ ด้าน
- ช่องเปิดด้านทิศใต้ ช่วง 9 โมงเช้า และ 4 โมงเย็น แดดจะส่องมาด้านข้างแบบทแยงมุม ส่วนช่วงเที่ยงจะส่องมาทางด้านบนในมุมสูง จึงควรทำแผงบังแดดเป็นแนวตั้งและแนวนอน
10. การออกแบบหลังคา
หลังคาของบ้านในเขตร้อนชื้นซึ่งได้รับแสงแดดจัดและมีฝนชุกควรให้ความสำคัญกับการออกแบบหลังคาดังนี้
- ทำชายคายื่นยาวโดยรอบ ป้องกันแสงแดดและน้ำฝนที่สาดเข้ามารอบทิศทางตามแรงลมและพายุ เพื่อการป้องกันที่ดีควรทำชายคายื่นยาวอย่างน้อย 1.50 เมตร
- หลังคามีความลาดเอียง ช่วยให้ระบายน้ำเร็ว และการทำหลังคามีความลาดเอียงจะลดพื้นที่ผิวในการรับแสงแดดได้ด้วย (หลังคาแบนราบจะได้รับแสงแดดตลอดทั้งวัน)
- มีการระบายอากาศใต้หลังคา เช่น การทำฝ้าชายคาเว้นร่อง หรือทำหลังคาสองชั้น เพื่อให้ลมพัดพาความร้อนใต้หลังคาออกไปได้
- ติดตั้งระบบป้องกันความร้อน ได้แก่ ฉนวนกันความร้อนประเภทต่างๆ ซึ่งมีหลักการทำงาน 2 แบบ คือ แบบสะท้อนความร้อนไม่ให้มาสะสมที่อาคาร เช่น เซรามิกโค้ตติ้ง แผ่นสะท้อนความร้อน อีกชนิดคือแบบหน่วงความร้อน เช่น ฉนวนใยแก้ว ฉนวนเยื่อกระดาษ ทำหน้าที่หน่วงความร้อนให้แผ่เข้ามาช้าลง ประสิทธิภาพการป้องกันความร้อนขึ้นอยู่กับชนิดและความหนาของผลิตภัณฑ์
Tips: รู้จัก “สภาวะน่าสบาย” (Comfort Zone)
หัวใจของการออกแบบบ้าน คือ ทำให้ผู้อยู่อาศัยรู้สึกสบาย บ้านในแต่ละประเทศจึงออกแบบให้สอดคล้องกับสภาพภูมิอากาศและพฤติกรรม เพื่อสร้าง “สภาวะน่าสบาย” (Comfort Zone) เป็นช่วงอุณหภูมิและความชื้นของอากาศที่ทำให้คนส่วนใหญ่รู้สึกสบายตามธรรมชาติ ซึ่งไม่ได้มีปัจจัยเพียงการลดอุณหภูมิของอากาศรอบตัวเท่านั้น แต่ยังมีอีกหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อความรู้สึกสบาย คือ
1. อุณหภูมิอากาศ (Air Temperature) ช่วงอุณหภูมิที่ให้ความรู้สึกสบายคือ 22 – 29 องศาเซลเซียส
2. ความชื้นสัมพัทธ์ (Relative Humidity) ความชื้นสัมพัทธ์ที่เหมาะสมคือ 40 – 75 เปอร์เซ็นต์ หากความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศสูง แม้อากาศไม่ร้อนก็ทำให้รู้สึกเหนียวตัวเพราะเหงื่อระเหยน้อย
3. อุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นผิวโดยรอบ (Mean Radiant Temperature) เช่น อุณหภูมิของพื้นดิน สนามหญ้า พื้นคอนกรีต ส่งผลอย่างมากที่จะทำให้เรารู้สึกสบาย เช่น ถ้าอุณหภูมิอากาศอยู่ที่ 35 องศาเซลเซียส เมื่อผ่านตัวกรอง อย่างต้นไม้ ลำธาร อุณหภูมิก็จะลดลงเหลือประมาณ 32 องศาเซลเซียส และเมื่ออุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นผิวโดยรอบเย็นกว่า เช่น บริเวณพื้นดินใต้ร่มไม้ ผิวหญ้าเปียก ร่างกายจะถ่ายเทความร้อนให้กับสภาพแวดล้อม ทำให้รู้สึกเย็นกว่าอุณหภูมิจริงถึง 4 องศาเซลเซียส เราจึงรู้สึกว่าบริเวณนั้นมีอุณหภูมิเพียง 28 องศาเซลเซียส
4. ความเร็วลม (Air Velocity) เมื่อมีลมพัดผ่านที่ความเร็วประมาณ 10 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (เท่ากับความเร็วปานกลางของพัดลมปกติ) เราจะรู้สึกเสมือนอุณหภูมิลงลดประมาณ 4 องศาเซลเซียส
5. เสื้อผ้าที่สวมใส่ (Clothing Insulation) การใส่เสื้อผ้าสบายๆ ระบายอากาศได้ดี จะทำให้รู้สึกเย็นลงได้
6. อัตราการเผาผลาญพลังงานของร่างกาย (Metabolism Rate) การทำกิจกรรมที่ใช้พลังงานต่ำจะไม่ก่อให้เกิดความร้อนมากเกินไป ร่ายกายก็จะปรับตัวให้รู้สึกสบายได้ง่าย และขึ้นอยู่กับการเผาผลาญพลังงานที่แตกต่างกันของแต่ละคน เช่น คนอ้วนกับคนผอม ก็ทำให้รู้สึกร้อนและเย็นไม่เท่ากัน
คอลัมน์ สถาปัตยกรรม นิตยสารบ้านและสวน ฉบับ เมษายน 2564
เรื่อง ศรายุทธ ศรีทิพย์อาสน์
ภาพประกอบ เอกรินทร์ พันธุนิล
ภาพ คลังภาพบ้านและสวน
