แนวทางการปรับปรุงอาคารสำนักงานภาครัฐในประเทศไทยให้เป็นอาคารที่ใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์

Abstract

แผนอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี (พ.ศ. 2554-พ.ศ. 2573) มีเป้าหมายในการปรับศักยภาพพลังงานอาคารภาครัฐและเอกชนให้สูงขึ้น จากเกณฑ์การใช้พลังงานขั้นต่ำ (BEC) ตามกฎกระทรวง พ.ศ. 2552 ที่ใช้ในปัจจุบัน สู่เกณฑ์การใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ (ZEB) ในปี พ.ศ. 2573 การศึกษานี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินว่า อาคารสำนักงานภาครัฐที่สร้างตามแบบมาตรฐานต่าง ๆ ในปัจจุบัน จะสามารถพัฒนาเป็นอาคารที่ใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero Energy Building, NZEB) ได้หรือไม่ หากยังคงรูปลักษณ์และสัดส่วนอาคารแบบเดิม โดยการนำแบบมาตรฐานอาคารสำนักงานภาครัฐ 3 รูปแบบ ตั้งแต่ขนาดน้อยกว่า 2,000 ตารางเมตร ขนาด 2,000-10,000 ตารางเมตรและขนาดมากกว่า 10,000 ตารางเมตร มาศึกษาการใช้พลังงานและเสนอวิธีลดการใช้พลังงาน เพื่อเปรียบเทียบระหว่างความต้องการใช้พลังงานรวมทั้งอาคาร กับความสามารถในการผลิตพลังงานจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ บนพื้นที่หลังคาที่มีอยู่อย่างจำกัด ซึ่งประเมินด้วยโปรแกรม PVsyst Photovoltaic Software ให้เกิดสมดุลพลังงานตามหลักการอาคารที่ใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ ผลการศึกษาพบว่า อาคารทั้ง 3 รูปแบบก่อนปรับปรุงมีการใช้พลังงานสูงกว่าที่ผลิตได้เอง โดยมีค่าการถ่ายเทความร้อนรวมผ่านผนัง (OTTV) และหลังคา (RTTV) ไม่ผ่านเกณฑ์ที่กฎหมายกำหนด ซึ่งประเมินด้วยโปรแกรม Building Energy Code (BEC) มีค่ากำลังไฟฟ้าส่องสว่างสูงสุดผ่านเกณฑ์ทุกอาคาร แต่ค่าประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศที่ใช้ในบางอาคารต่ำกว่าเกณฑ์ จึงแบ่งแนวทางลดการใช้พลังงาน ดังนี้ แนวทางที่ 1 ปรับปรุงกรอบอาคารเพียงอย่างเดียว ให้ผ่านเกณฑ์ตามกฎหมาย คือ OTTV≤50 วัตต์ต่อตารางเมตร และ RTTV≤15 วัตต์ต่อตารางเมตร โดยเปลี่ยนวัสดุผนังทึบและกระจก เพิ่มฉนวนใยแก้วใต้หลังคา ซึ่งพบว่าความต้องการพลังงานรวมทุกอาคาร ยังสูงกว่าที่สามารถผลิตได้ จึงยังเป็นอาคารที่ใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ไม่ได้ แนวทางที่ 2 ปรับปรุงการจัดการระบบภายในอาคาร โดยเปลี่ยนหลอดฟลูออเรสเซนต์ เป็นหลอดไฟประสิทธิภาพสูงแอลอีดี (LED) เปลี่ยนเครื่องปรับอากาศให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ใช้อุปกรณ์สำนักงานและคอมพิวเตอร์ที่มีเครื่องหมายประหยัดพลังงาน Energy Star โดยไม่ปรับปรุงกรอบอาคาร ซึ่งพบว่าแนวทางนี้สามารถลดพลังงานรวมในทุกอาคารได้มากกว่าแนวทางแรก จนสามารถเป็นอาคารที่ใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ได้ แต่อาคารที่ใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ นอกจากจะเป็นอาคารที่ประหยัดพลังงานแล้ว ยังต้องมีศักยภาพสอดคล้องตามเกณฑ์มาตรฐานพลังงานและกฎหมายด้วย ซึ่งการปรับปรุงผนังและหลังคา ให้มีค่าการถ่ายเทความร้อนรวมผ่านผนังและหลังคา (OTTV, RTTV) ผ่านเกณฑ์ตามกฎหมาย ควบคู่กับการเปลี่ยนหลอดไฟ เครื่องปรับอากาศและอุปกรณ์สำนักงาน จะยิ่งทำให้การใช้พลังงานมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น และยังช่วยลดจำนวนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ต้องการได้อีกด้วย

Ministry of Energy had Thailand 20 Year Energy Efficiency Development Plan (2011– 2030), aimed to increase the energy efficiency of the government and private buildings beyond the Building Energy Code (BEC) toward Net Zero Energy Building (NZEB) within 2030. This study aimed to evaluate the possibility of using the current prototypes of governmental standard buildings design as NZEB without changing their appearance. The study was conducted by using three government buildings with different sizes from less than 2,000 sq.m., 2,000–10,000 sq.m. to over 10,000 sq.m. To study the total energy and reduce the energy use. Comparative the total energy demand of each building and the total energy produced from rooftop solar cells predicted by PVsyst Photovoltaic Software was analyzed. The results showed that the energy demand was higher than that being produced. If without any changes, these buildings were not capable of being NZEBs. The building envelops of these buildings have Overall Thermal Transfer Value (OTTV) and Roof Thermal Transfer Value (RTTV) exceed the values allowed by code, estimated by BEC software, while the lighting power density passed. The air-conditioning efficiency in some buildings also did not meet the code. Thus, the methods to reduce the energy consumption to be lower than energy supply from rooftop solar cells can be divided as follows. The first approach was to increase thermal performance of building envelope to pass the building energy code, OTTV≤50 W/sq.m., and RTTV≤15 W/sq.m. By changing envelope materials and strengthening fiberglass insulation under the roof. This was found that the energy demand was still higher than that being produced, not achieving NZEB target. The second approach was to replace the fluorescent lamps with LED, to use high efficient air-conditioners and use energy-star computers. The second approach showed that the total energy use was lower than the energy supply. The second approach has greater impact in reducing energy to be NZEB. However, the building envelop should be improved to pass the code in addition to the second approach. If reduced energy consumption by using suitable technology, designing and improving in accordance with the criteria of the energy law and energy production, this will be a net-zero energy building, benefit in energy balancing and reducing the number of solar panels required.