Enhancing Indoor Ventilation Efficiency Through the Open Space Design of Detached Houses in Housing Estates

Abstract

This study aims to explore the effect of Open Space Beneath the Building (OSBB) design on the Natural Ventilation for Thermal Comfort of detached houses in housing estates, thereby reducing reliance on air conditioning systems. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were employed as the primary analytical tool. The study analyzed three main variables 1) The OSBB ratio, 25% versus 50% 2) Increasing the distance between buildings from the plot line from 2 m to 2.5 and 3 m and 3) Arranging the OSBB positions into an aligned layout. The dependent variable for analysis was the average air velocity within the 1st-floor living room at a height of 1.2 m, evaluated against the ASHRAE 55-2023 (Adaptive Model) comfort zone standards.

The results showed that increasing the OSBB ratio from 25% to 50% could increase the average air velocity by 38%. For increasing the building distance, although the average air velocity increased, this was mostly a result of the increased OSBB ratio. Meanwhile, arranging the OSBB in an aligned layout could create continuity of the airflow channel, especially for the windward direction in the 50% OSBB case. This research indicates that increasing the OSBB ratio can enhance ventilation efficiency, which can be adopted as design guidelines for housing estate projects.

งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาผลกระทบของการออกแบบพื้นที่เปิดโล่งใต้อาคารต่อประสิทธิภาพการระบายอากาศด้วยวิธีธรรมชาติเพื่อความสบายภายในอาคารของบ้านเดี่ยวในโครงการหมู่บ้านจัดสรร และเพื่อเสนอแนะแนวทางการออกแบบพื้นที่ว่างดังกล่าวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการระบายอากาศภายในอาคารและนำไปสู่การลดการพึ่งพาระบบปรับอากาศ โดยใช้การจำลองพลศาสตร์การไหล (CFD) เป็นเครื่องมือหลักในการวิเคราะห์ โดยได้เลือกรูปแบบบ้านเดี่ยวที่พบได้ในปัจจุบันของกรุงเทพฯ และปริมณฑลเป็นกรณีศึกษา การศึกษาได้วิเคราะห์ 3 ตัวแปรหลักคือ 1) อัตราส่วนพื้นที่เปิดโล่งใต้อาคาร 25% เทียบกับ 50% 2) การเพิ่มระยะห่างระหว่างอาคารจากแนวเขตที่ดินจาก 2 ม. เป็น 2.5 และ 3 ม. และ 3) การจัดวางตำแหน่งพื้นที่เปิดโล่งใต้อาคารให้มาอยู่ในแนวเดียวกัน โดยมีตัวแปรตามในการวิเคราะห์ผลคือ ความเร็วลมเฉลี่ยภายในห้องนั่งเล่นชั้น 1 ที่ระดับความสูง 1.2 ม. อ้างอิงขอบเขตสภาวะสบายของ ASHRAE 55-2023 (Adaptive Model)

ผลการศึกษาพบว่า การเพิ่มอัตราส่วนพื้นที่เปิดโล่งใต้อาคารจาก 25% เป็น 50% สามารถเพิ่มความเร็วลมเฉลี่ยได้ 37.83% และการเพิ่มระยะห่างระหว่างอาคาร แม้จะมีความเร็วลมเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้น แต่ส่วนใหญ่ยังเป็นผลมาจากการเพิ่มอัตราส่วนพื้นที่เปิดโล่งใต้อาคาร ขณะที่การจัดวางพื้นที่เปิดโล่งใต้อาคารในแนวเดียวกัน สามารถสร้างความต่อเนื่องของช่องทางลมได้ เฉพาะทิศทางลมเข้าด้านหน้าของอาคารที่มีพื้นที่เปิดโล่งใต้อาคาร 50% งานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มอัตราส่วนพื้นที่เปิดโล่งใต้อาคารมีประสิทธิภาพในการนำไปใช้เป็นแนวทางในการออกแบบโครงการหมู่บ้านจัดสรรได้