แนวทางในการพัฒนาโปรแกรมจ...

ผชวยศาสตราจารย ดร.ชนกานต ยมประยร

47

แนวทางในการพฒนาโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารส�าหรบประเทศไทย

ผชวยศาสตราจารย ดร.ชนกานต ยมประยรภาควชานวตกรรมอาคาร คณะสถาปตยกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

[email protected]

บทคดยอ

งานวจยนเปนสวนหนงของโครงการสงเสรมการใชพลงงานอยางมประสทธภาพในอาคารธรกจ โดยกรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน ทตองการพฒนาและสงเสรมโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานทเหมาะสมกบบรบทของประเทศไทย ผลจากการศกษาแนวทางในการพฒนาโปรแกรมพบวา โปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารทเปนทนยมใชในประเทศไทยไดแกโปรแกรม BEC Ecotect และ VisualDOE โดยใชในการประเมนอาคารประเภทส�านกงานเปนสวนใหญ เพอใหทราบการใชพลงงานรวมของอาคาร ใชในการประเมนแนวทางการออกแบบตางๆ รวมทงประเมนอาคารตามกฎหมายควบคมอาคาร ทงนโปรแกรมทจะพฒนาขนนนควรมความเชอมโยงกบโปรแกรมสองมตหรอสามมตทมอยแลว เพอไมใหผออกแบบตองท�างานซ�าซอน ใชงานงายแตมความแมนย�าในการค�านวณ มฐานขอมลของวสด งานระบบและภมอากาศของประเทศไทย อกทงควรมการดแลบ�ารงรกษาโปรแกรมทจะพฒนานอยางตอเนองในอนาคต จากผลการศกษาน แนวทางการพฒนาโปรแกรมทมอยแลวไดรบเลอกวาเหมาะสมกบความตองการ เวลา และงบประมาณ ในทนไดเลอกพฒนาโปรแกรม OpenStudio ซงเปนโปรแกรมเสรมในการค�านวณการใชพลงงานของอาคารทสรางดวยโปรแกรม SketchUp ใหเหมาะสมกบบรบทของประเทศไทยและพฒนาใหสามารถค�านวณคาตางๆ ตามกฎหมายพลงงานไดดวยโดยผใชไมตองกรอกขอมลใหม

ค�ำส�ำคญ : โปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคาร สถาปตยกรรมยงยน อาคารประหยดพลงงาน


48

Thailand Building Energy Simulation Models Development Guidelines

Asst. Prof. Dr. Chanikarn YimprayoonDepartment of Building Innovation, Faculty of Architecture, Kasetsart University

[email protected]

Abstract

This research is a part of the promotion of energy efficiency in commercial building project by the Department of Alternative Energy Development and Efficiency, Ministry of Energy. The objective of this project is to develop and promote the use of building energy simulation model that is suitable for Thailand’s context. The study results showed that BEC, Ecotect, and VisualDoe are the three most popular energy simulation programs being used in Thailand. They are mainly used to simulate a building’s total energy consumption and energy-efficient design measures in office buildings. The future building energy simulation model for Thailand should be able to accept files from other popular two- or three-dimensional design programs to mininize working time. The program’s graphic user interface structure must be designed for intuitive use, and should be easy to follow. The result must yield reasonable degree of correctness. Thailand’s database of building materials, building systems and weather data should be available within the program. The plan for the program’s future development and maintenance should also be available. The option to develop the existing open source program call OpenStudio, which is a SketchUp software plug-in, to suit Thailand context and to have an ability to calculate building performances in accordance with Thailand energy regulation is then selected.

Key words: building energy simulation model, sustainable architecture, energy conservation buildings


49

บทน�า

จากการศกษาปรมาณการใชไฟฟาในภาคธรกจในระยะ 10 ปทผานมาพบวามอตราการเพมตอปสงสดเมอเทยบกบการใชไฟฟาในภาคสวนอนๆ สงผลโดยตรงตอการเพมการปลอยกาซเรอนกระจก(ส�านกนโยบายและแผนพลงงาน, 2556) กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน (พ.พ.) ไดรวมมอกบส�านกงานโครงการพฒนาแหงสหประชาชาต (UNEP) ในการด�าเนนโครงการสงเสรมการใชพลงงานอยางมประสทธภาพในอาคารธรกจ (PEECB) ซงเปนโครงการความรวมมอระหวางประเทศทสนบสนนและสงเสรมเทคโนโลยการใชพลงงานอยางมประสทธภาพ จดมงหมายเพอลดการปลอยกาซเรอนกระจก โดยโครงการไดรบทนสนบสนนใหเปลาจากกองทนสงแวดลอมโลก (GEF) และงบประมาณสนบสนนจากภาครฐและภาคเอกชนภายในประเทศ โครงการ PEECB แบงการด�าเนนการออกเปน 3 ภารกจหลก ไดแก 1) การเพมความตระหนกถงประสทธภาพดานเทคโนโลยและแนวปฏบตในอาคาร 2) การจดกรอบนโยบายดานประสทธภาพพลงงานในอาคาร และ 3) การสาธตเทคโนโลยและการน�ามาใชดานประสทธภาพพลงงานในอาคาร

การพฒนาและสงเสรมการจ�าลองการใชพลงงานในการออกแบบอาคารธรกจ เปนเปาหมายหนงภายใตภารกจท 1 โดยตองการพฒนาและสงเสรมโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานทเหมาะสมกบบรบทของประเทศไทย โดยเฉพาะการประเมนการใชพลงงานในอาคารธรกจเพอใหผออกแบบอาคารน�าโปรแกรมดงกลาวไปใชงานมากขน สงผลใหใดอาคารทมประสทธภาพมากขน เปาหมายนประกอบไปดวยกจกรรม 3 สวน ไดแก 1) การประเมนสถานภาพการใชงานโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงาน ในการออกแบบอาคารในประเทศไทย 2) การพฒนาโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในการออกแบบอาคารใหเหมาะสมกบการใชงานเพอประเมนอาคารธรกจ ในประเทศไทย และ 3) การสงเสรมและการจดฝกอบรมการใช งานโปรแกรมจ�าลองการใช พลงงานในการออกแบบอาคารธรกจทพฒนาขนใหม โดยโครงการ

ประเมนการใชงานโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงาน ในอาคารของงานวจยน เปนสวนหนงของกจกรรม สวนท 1

กฎหมายพลงงานในประเทศไทยและโปรแกรมค�านวณการใชพลงงานในอาคารตามกฎหมาย

ประเทศไทยไดมการประกาศใชพระราชบญญตการ สงเสรมการอนรกษพลงงาน พ.ศ. 2535 (พระราชบญญตการสงเสรมการอนรกษพลงงาน พ.ศ. 2535, 2535) และมพระราชกฤษฎกา กฎกระทรวง และประกาศกระทรวงตางๆ ตามมาจนสามารถเรมการบงคบใชพระราชบญญตการสงเสรมการอนรกษพลงงาน พ.ศ. 2535 ไดในป พ.ศ. 2540 โดยอาคารและโรงงานทเขาขายอาคารควบคมหรอโรงงานควบคมตองจดใหมการด�าเนนการอนรกษพลงงานตามกฎหมายไดแกอาคารทมการตดตงมเตอรไฟฟาขนาดตงแต 1,000 กโลวตตขนไป หรอมปรมาณการใชพลงงานในอาคารตงแต 20 ลานเมกกะจลลขนไปในรอบ 1 ป การประกาศใชกฎหมายดงกลาวท�าใหวงการออกแบบสถาปตยกรรมหนมาสนใจแนวทางในการออกแบบอาคารเพอการอนรกษพลงงานมากขน โดยกฏหมายไดก�าหนดใหอาคารควบคมมคาการถายเทความรอนรวมผานผนง (overall thermal transfer value, OTTV) และหลงคาอาคาร (roof thermal transfer value, RTTV) คาปรมาณไฟฟาทใชในระบบแสงสวางตอตารางเมตร (lighting power density, LPD) และประสทธภาพของเครองปรบอากาศและเครองท�าน�ารอนในอาคารไมเกนคาทก�าหนด

กฎหมายพลงงานยงท�าใหมความตนตวในสวนของการเรยนการสอนทางดานการออกแบบสถาปตยกรรมประหยดพลงงานในประเทศไทย โดยหลกการออกแบบอาคารอนรกษพลงงาน ไดเรมมการเรยนการสอนครงแรกใน ป พ.ศ. 2537 ทคณะสถาปตยกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย ในขณะทกอนหนานนสถาบนสวนใหญมเพยงการเรยนการสอนเรองการออกแบบสถาปตยกรรมในเขตรอนชนซงเปนการท�าความเขาในเรองการออกแบบ


50

เพอใหอาคารมการกนแดดกนฝนทดและสงเสรมการน�าลมภายนอกเขามาใชในอาคาร

กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษ พลงงาน กระทรวงพลงงาน หรอ กรมพฒนาและสงเสรมพลงงาน สงกดกระทรวงวทยาศาสตร เทคโนโลย และการพลงงาน ในสมยนนไดจดท�าโปรแกรมเพอชวยในการค�านวณคา OTTV และ RTTV ขน ในป พ.ศ. 2540 โดยโปรแกรมในระยะแรกมลกษณะใหกรอกขอมลทละบรรทด และใชงานคอนขางยาก ตอมาไดมการพฒนาโปรแกรมทสามารถ ใชงานไดง ายขนอกสองโปรแกรม โดยบรษทสยาม ไฟเบอรกลาส และโดยสถาบนวจยพลงงาน จฬาลงกรณมหาวทยาลย (โปรแกรม OTTVEE 1.0a)

ใน ป พ.ศ. 2550 มประกาศใชพระราชบญญตการสงเสรมการอนรกษพลงงาน ฉบบท 2 (พระราชบญญตสงเสรมการอนรกษพลงงาน (ฉบบท 2) พ.ศ. 2550, 2550) และมขอบงคบเพมขน กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงานจงไดจดท�าโปรแกรมขนมาใหมชอวาโปรแกรม BEC ปจจบนนคอโปรแกรม BEC 1.0.6 เพอใชในการค�านวณคาตางๆ ตามประกาศและพระราชกฤษฎกาทออกตามความในพระราชบญญตดงกลาว

การออกแบบอาคารตามทกฎหมายพลงงานก�าหนดนนสามารถลดการใช พล งงานไฟฟ าในอาคารต อป ได ประมาณ 10%-20% (Ch i ra rat tananon, Chaiwiwatworakul, Hien, Rakkwamsuk, & Kubaha, 2010) หากจะลดการใชพลงงานลงไปอกสามารถเพมเตมมาตรการตางๆ โดยในชวงการออกแบบอาคารชวงแรกเปนชวงทมาตรการประหยดพลงงานสามารถถกสอดแทรกไดโดยงาย เครองมอในการประเมนการใชพลงงานในอาคารจะชวยในการวเคราะหแนวทางออกแบบทเหมาะสมและชวยในการสนบสนนการตดสนใจทางเลอกในการออกแบบอาคารตางๆ ไดด อยางไรกตามการออกแบบเพอการประหยดพลงงานในอาคารขนาดใหญหรออาคารธรกจยงคงประสบความส�าเรจคอนขางนอย สวนใหญมาตรการทง าย ไมตองการการวเคราะหแบบองครวม และลงทนต�าเทานน

ทมกจะถกน�าไปใชงานจรง โดยไมมการวเคราะหอาคารแบบประสานระบบโดยใชเครองมอในการประเมนการใชพลงงานในอาคารเพอใหไดมาตรการและแนวทางการออกแบบอาคารทสามารถลดการใชพลงงานไดมากขน เนองจากเวลาทจ�ากดและไมมบคลากรทสามารถใชงานโปรแกรมทมความซบซอนได

โปรแกรมจ�าลองพลงงานในอาคารทมการใชในประเทศไทย

ประเทศไทยมการใชโปรแกรมการจ�าลองการใชพลงงานในอาคารมามากกวา 20 ป สวนใหญอยในวงการการศกษาระดบบณฑตศกษาและการท�าวจยในสถาบนการศกษาเพอวเคราะหทางเลอกในการออกแบบอาคารประหยดพลงงานของอาคารจ�าลองหรออาคารตวอยาง ปจจบนโปรแกรมตางๆ ถกพฒนาใหใชงายขน บางโปรแกรมไมต องเสยคาใช จ ายในการใชงาน และคอมพวเตอรมความสามารถทสงขนท�าใหใชเวลาในการค�านวณไมมากเทายคเรมแรกของการใชโปรแกรม ท�าใหบางครงการจ�าลองการใชพลงงานในอาคารดวยโปรแกรมคอมพวเตอรใชเวลาสนกวา มคาใชจายต�ากวา และวเคราะหทางเลอกในการออกแบบไดหลากหลายกวาการท�าแบบจ�าลองยอสวน (scale model) โปรแกรมทมการใชงานมากทสดปจจบนไดแกโปรแกรม BEC 1.0.6 เนองจากการบงคบใชของกฎหมายพลงงาน นอกจากโปรแกรม BEC 1.0.6 แลว โปรแกรมทมการใชงานกนมากสวนใหญจะขนอยกบราคาของโปรแกรม และขนอยกบประสบการณของผใชโปรแกรมวาเคยเรยนรการใชโปรแกรมใดในระหวางการศกษาระดบบณฑตศกษา ตวอยางโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารทมผใชในประเทศไทย ไดแก VisualDOE, eQUEST, TRNSYS, Tas, Ecotect, EnergyPlus, และ Ener-Win

ในการปฏบตวชาชพทางดานการออกแบบอาคารนนมการน�าโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารมาชวยในการออกแบบนอยมาก โดยสวนใหญไมมผทสามารถท�าการจ�าลองการใชพลงงานในอาคารไดในองคกร


51

ออกแบบอาคาร หากจะตองท�าการวเคราะหดานพลงงานกจะตองจางบรษททปรกษา ปญหาทท�าใหมการใชงานโปรแกรมเพอการจ�าลองการใชพลงงานในอาคารไมมากนน จากการศกษาเบองตนพบวาเนองมาจาก

�ระยะเวลาในการออกแบบอาคารนอยและมการเปลยนแบบบอย ในขณะทการค�านวณการใชพลงงานในอาคาร จะกรอกขอมลไดตองทราบราย-ละเอยดของอาคารพอสมควร โดยตองทราบพนทและประเภทวสดของผนงและหลงคาอาคาร รวมทงต�าแหนงหองทมการปรบอากาศ ปรมาณการใชไฟฟาในระบบแสงสวางและประสทธภาพของเครองปรบ-อากาศ

�โปรแกรมสวนใหญผกรอกขอมลตองมพนฐานความรสง หรอมพนฐานความรพอสมควร

�อาคารทมความซบซอน ตองการแนวทางทตรงกนในการกรอกขอมล

�การประเมนผลการใชพลงงานเบองตน โดยโปรแกรม เชน BEC Ecotect Ener-Win และการประเมนผลการใชพลงงานแบบละเอยดโดยโปรแกรม เชน VisualDOE, eQUEST, TRNSYS, Tas เพอการวจยหรอเพอประเมนการใชพลงงานรวมในอาคารเพอขอรบรองอาคารในเกณฑอาคารเขยวของตาง-ประเทศใชโปรแกรมตางกน ท�าใหตองกรอกขอมลใหมทงหมด

�ขาดแนวทางทจะชวยออกแบบอาคารประหยดพลงงานในโปรแกรม

�ส�าหรบโปรแกรม BEC นนแมจะประเมนผลไดเพยงเบองตน แตมขนตอนการกรอกขอมลซ�าซอน หากอาคารมพนทมากหรอมรปดานทซบซอน จะใชเวลาในการกรอกขอมลมาก มความล�าบากในการยายขอมลระหวางเครองคอมพวเตอร การกรอกคา-สมประสทธการบงแดดของกระจกย งยากและตองการความรคอนขางมาก และมการค�านวณบางแหงไมเปนไปตามประกาศทออกตามความในกฎหมายอนรกษพลงงาน

การส�ารวจการใชโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารในประเทศไทย

ถงแมกรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน จะไดให บรการในการค�านวณพลงงานในอาคารดวยโปรแกรม BEC 1.0.6 โดยผขอรบบรการไมตองเสยคา- ใชจาย แตผขอรบบรการจะตองสงแบบอาคารทเสรจสมบรณแลวประกอบการค�านวณ ในขณะทหากจะ ใช โปรแกรมจ�าลองการใช พลงงานในอาคารให มประสทธภาพสงสดนน ผออกแบบอาคารควรจะสามารถใชโปรแกรมเพอประเมนผลการออกแบบไดดวยตนเองในชวงตนของการออกแบบ โดยผลการค�านวณตองมความแมนย�าพอสมควร กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงานตองการทจะสงเสรมใหมโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารท เหมาะสมกบบรบทของประเทศไทย โดยมเปาหมายเพอใหผออกแบบอาคารใชโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานเพอประเมนการใชพลงงานโดยรวมของอาคารโดยเฉพาะในอาคารธรกจในชวงออกแบบใหมากขน จงไดท�าการส�ารวจเพอประเมนการใชงานโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารในประเทศไทยเพอเปนขอมลพนฐานเบองตน โดยมเปา-หมายคอ

�เพอใหทราบสถานภาพการใชงานโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในการออกแบบอาคาร การปรบปรงอาคาร และการประเมนประสทธภาพทางพลงงานของอาคารธรกจในประเทศไทย

�เพอส�ารวจโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารทเปนทนยมใชในประเทศไทย

�เพอประเมนขอดและขอเสย ของโปรแกรมจ�าลองการใช พลงงานในการออกแบบอาคารแต ละโปรแกรม

�เพอส�ารวจวธการใชงานของโปรแกรมอยางนอย 2 โปรแกรมทมผใชงานมากทสด เชน โปรแกรมถกใชงานอยางไร และเพอจดประสงคอะไร ผใชงานสวน-ใหญเปนใคร หนาทการใชงานใดทถกใชมากทสด เปนตน


52

�เพอประเมนรายละเอยดของโปรแกรม หนาทการใชงาน สวนประกอบยอย เพอใหเขาใจถงความสามารถของโปรแกรมและความเหมาะสมกบการใชงานในประเทศไทย

�เพอใหทราบระดบความสามารถในการใชงานโปรแกรมของผ ทต องท�างานเกยวของกบการประเมนประสทธภาพของพลงงานในอาคาร เพอใหเขาใจวาสวนใดของโปรแกรมจะตองมการ แกไขปรบปรงเพอใหเหมาะสมกบผใชงาน

ในประเทศไทยยงไม มการรวบรวมผ ทสามารถใช โปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารไวมากอน รายชอ และรายละเอยดการตดตอผทใชงานโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคาร ไดมาจากบญชรายชอผทเขารวมการอบรมการใชโปรแกรมเพอจ�าลองการใชพลงงานในอาคารกบ พ.พ. และสถาบนสถาปนกสยาม (ISA) นอกจากนยงไดท�าการรวบรวมรายชอหนวยงานทเกยวของตางๆ เชน คณะสถาปตยกรรมศาสตรและคณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยตางๆ บรษททปรกษาดานการอนรกษพลงงาน (RC) บรษทจดการพลงงาน (ESCO) บรษทสถาปนก บรษททปรกษาดานอาคารเขยว บรษทเอกชนทเกยวของและหนวยงานราชการทเกยวของ การเกบขอมลใชแบบเกบขอมลออนไลน โดยทอยของแบบเกบขอมลดงกลาวถกสงใหกบผทเกยวของทางอเมลมากกวา 200 คน และทางจดหมายมากกวา 400 ฉบบ เรมตงแตวนท 11 ตลาคม พ.ศ. 2556 และสนสดเดอนมนาคม พ.ศ. 2557

กำรเกบขอมลชวงท 1

การเกบขอมลชวงแรกใชแบบเกบขอมลออนไลน โดยใชบรการของ SurveyMonkey Inc. ซงเปนบรษททใหบรการแบบสอบถามออนไลนทเปนทร จกและเปนทยอมรบในวงกวาง การเขาท�าแบบสอบถามกบ Survey Monkey มความสะดวกกบผตอบ และยงมบรการการประมวลผลขอมลแบบตางๆ ใหกบผใชงานอกดวย มผเขา

กรอกแบบเกบขอมลชวงท 1 ทงสนจ�านวน 93 ราย โดยเปนผทท�างานเกยวของกบการใชพลงงานของอาคาร แตมผทระบวาเคยใชงานโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารเพยง 47 รายเทานน ซงทง 47 รายสามารถท�าแบบสอบถามจนจบไดเนองจากค�าถามในแบบสอบถามจะเกยวของกบรายละเอยดในการใชงานโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคาร ผลการส�ารวจจากผตอบแบบเกบขอมลทง 47 รายพบวา โปรแกรม BEC เปนโปรแกรมทมการใชงานมากทสด โดยใชเพอการประเมนอาคารตามกฎหมายพลงงานของไทย ใชเพอการประเมนการใชพลงงานในอาคารเพอขอประเมนอาคารเขยว และใชในการวจย โดยโปรแกรมทมการใชงานรองลงมาอนดบทสองไดแก โปรแกรม Ecotect และอนดบทสาม ไดแกโปรแกรม VisualDOE (ภาพท 1) ประเภทของอาคาร มการน�าโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารไปใชมากทสดคอ อาคารส�านกงาน รองลงมาไดแกอาคารสถานศกษาและบานพกอาศยตามล�าดบ (ภาพท 2) ผตอบแบบสอบถามเกอบทงหมดท�างานเกยวของกบการประเมนการใชพลงงานในอาคาร และประมาณครงหนงท�างานอยในสถาบนการศกษา

กำรเกบขอมลชวงท 2

เมอทราบโปรแกรมทมผนยมใชงานแลว จงท�าการส�ารวจการใชงานของโปรแกรมทมผนยมใชมาก 3 ล�าดบแรก ไดแก โปรแกรม BEC (http://www.2e-building.com/) โปรแกรม Ecotect (http://usa.autodesk.com/ecotect-analysis/) และ โปรแกรม VisualDOE (http://staging.archenergy.com/products/visualdoe.html)

การเกบขอมลใชแบบเกบขอมลออนไลนของ Survey Monkey Inc. ในครงน ไดสงแบบสอบถามทสองถงเฉพาะผทใชงานโปรแกรม BEC (http://www.2e-building.com/) Ecotect (http://usa.autodesk.com/ecotect-analysis/) หรอVisualDOE เทานนจ�านวน 50 ราย โดยมผตอบแบบสอบถามทงสน 25 ราย ผลการส�ารวจพบวาผตอบแบบสอบถามสวนใหญจบการศกษาระดบปรญญาโท


53

ขนไป มเพยง 3 รายเทานนทจบการศกษาระดบปรญญาตร (ภาพท 3) โดยสวนใหญไดรบการศกษาถงวธการใชงานโปรแกรมระหวางทก�าลงศกษาตอ หรอเขารวมการอบรมการใชโปรแกรมนนๆ หรอศกษาดวยตนเอง (ภาพท 4) โดยการศกษาดวยตนเองชวยใหสามารถใชงานไดจรงมากทสด

ภาพท 1 ประสบการณเกยวกบการใชโปรแกรมในการค�านวณพลงงานในการออกแบบอาคารอนรกษพลงงาน

ภาพท 2 ประเภทของอาคารทใชในการประเมน ภาพท 3 ระดบการศกษาของผตอบแบบสอบถามชดท 2

รองลงมาคอการศกษาในระดบบณฑตศกษาทสามารถท�าใหใชงานโปรแกรมไดจรง (ภาพท 5) อาคารสวนใหญทท�าการศกษาการใชพลงงาน ไดแกอาคารส�านกงาน (ภาพท 6) โดย Ecotect เปนโปรแกรมทไดรบความนยมในการใชประเมนทางเลอกในการออกแบบอาคารเบองตน


54

ภาพท 4 วธการทไดรบการศกษาการใชโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคาร

ภาพท 5 การศกษาการใชโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารทท�าใหสามารถใชงานโปรแกรมไดจรง

ภาพท 6 ประเภทของอาคารทใชในการประเมนการใชพลงงาน


55

ภาพท 7 ชวงของการออกแบบกอสรางอาคารทมการใชงานโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคาร

ในขณะท BEC และ VisualDOE ใชในการประเมนอาคารเมอออกแบบแลวเสรจ ทงนโปรแกรม BEC จะไดรบความนยมในการใชประเมนอาคารเมอกอสรางแลวเสรจมากกวาโปรแกรม VisualDOE ประมาณ 3 เทา นอกจากนผตอบแบบสอบถามยงมการใชโปรแกรมอนๆ นอก-เหนอจากโปรแกรม BEC Ecotect และ VisualDOE ดวย (ภาพท 7)

ในการใชโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคาร สวนใหญมเปาหมายเพอศกษาปรมาณการใชพลงงานรวมของอาคาร รองลงมาคอใชในการศกษาทางเลอกในการออกแบบ เชน ศกษาอทธพลของแผงกนแดด อทธพลของ

การตดตงฉนวน อทธพลของการออกแบบชองเปดและการเลอกใชกระจก อทธพลของการหนทศทางอาคาร และการออกแบบระบบไฟฟาแสงสวาง (ภาพท 8) ส�าหรบการใชงานโปรแกรมเพอการจ�าลองพลงงานในอาคารนน ผใชงานใหความส�าคญกบความสามารถของโปรแกรมในการรองรบการปอนขอมล ความสามารถในการเรยกดขอมลทปอนไปแลว และความสามารถในการแกไขขอมลไดงาย มากทสด รองลงมาไดแก การมโครงสรางการใชงานทเปนระบบ ตดตามไดงาย มความแมนย�าในการค�านวณสง เปนเครองมอระดบงานวจย สามารถค�านวณเปรยบเทยบแนวทางการออกแบบตางๆ ไดโดยไมตองใสขอมลใหมทงหมด (ภาพท 9 และ ตารางท 1)


56

ภาพท 8 ขอมลทผประเมนสนใจในการใชโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารเพอหาค�าตอบ

ภาพท 9 ความส�าคญของคณสมบตตางๆ ทควรมของโปรแกรมเพอการค�านวณการใชพลงงานในอาคาร


57

หวขอมำกทสด

มำกปำนกลำง

นอยนอยทสด

จ�ำนวนผตอบ

1. ยดหยนและสามารถคาดเดาวธการใชงานได 11 12 1 0 0 24

2. มโครงสรางการใชงานทเปนระบบ ตดตามไดงาย 19 5 0 0 0 24

3. ใชเวลาในการเรยนรการใชงานไมนาน 11 8 4 1 0 24

4. มภาพประกอบในชวงของการปอนขอมล 10 7 6 1 0 24

5. มภาพประกอบในชวงของการแสดงผลขอมล 11 6 6 1 0 24

6. สามารถสรางภาพสามมตของอาคารทศกษาจากขอมลทปอนได

13 7 4 0 0 24

7. สามารถปอนขอมล ดขอมลทปอนไปแลว และแกไขขอมลไดงาย

20 4 0 0 0 24

8. มสมมตฐานและคา default ส�าหรบอาคารแตละประเภทไวให

12 8 3 1 0 24

9. การเกบขอมล การเคลอนยายขอมลระหวางเครองคอมพวเตอรและการเพมเตมขอมลลงในฐานขอมลเดมสามารถท�าไดโดยงาย

12 12 0 0 0 24

10. สามารถเพมเตมขอมลเฉพาะของอาคารทแตกตางกบอาคารอนได

9 13 2 0 0 24

11. มความแมนย�าในการค�านวณสง เปนเครองมอระดบงานวจย

15 5 3 1 0 24

12. สามารถค�านวณเปรยบเทยบแนวทางการออกแบบตางๆ ไดโดยไมตองใสขอมลใหมทงหมด

14 7 3 0 0 24

13. ใชเวลารวดเรวในการค�านวณการใชพลงงานในอาคาร 10 8 5 0 1 24

14. รองรบไฟล 2 มตจากโปรแกรมอนได 11 9 3 1 0 24

15. รองรบไฟล 3 มตจากโปรแกรมอนได 13 6 5 0 0 24

16. มแนวทางการออกแบบอาคารเพอใหสามารถผานการประเมนตาม พรบ. อนรกษพลงงานหรอเครองมอประเมนอาคารยงยนตางๆ

10 7 7 0 0 24

17. มแบบฝกหดตวอยางอาคารและแนวทางการปอนขอมลตางๆ

7 12 2 3 0 24

ตำรำงท 1 ความส�าคญของคณสมบตตางๆ ทควรมของโปรแกรมเพอการค�านวณการใชพลงงานในอาคาร


58

หวขอมำกทสด

มำกปำนกลำง

นอยนอยทสด

จ�ำนวนผตอบ

18. มขอมลภมอากาศของสถานทตางๆ ให 12 10 1 1 0 24

19. มฐานขอมลของกรอบอาคารทหลากหลาย 13 9 2 0 0 24

20. ม online help และการอบรมการใชโปรแกรม 7 12 5 0 0 24

21. ค�าสงตางๆ เปนภาษาไทย 3 3 11 4 3 24

นอกจากน ผตอบแบบสอบถามยงมความคดเหนอนๆ ดงน

โปรแกรม BEC

� ควรมการแสดงภาพสามมตของแผงกนแดดเมอกรอกขอมลเพอใหทราบวากรอกขอมลถกหรอไม

� ค�าสงควรใชภาษาองกฤษเปนหลก เพราะมศพทวชาการมาก

� ควรมการปรบปรงเกณฑใหทนสมย และเหมาะสมกบการใชงานจรงสอดคลองกบขอบงคบ พฒนามาตรฐานการประเมนใหชดเจน

� ควรมการรายงานตามฟอรมส�าหรบคาทใชในการ สงตรวจสอบตามทตองสงเพอการประเมนคา

� ควรรองรบไฟลสองมตจากโปรแกรมประเภท CAD ได

� อาจสามารถสรางภาพสามมต และสามารถแกไข โดยการ ยด ดง หด เอยง ไดระดบหนง

ความตองการและขอแนะน�าอนๆ ส�าหรบการพฒนาโปรแกรมค�านวณการใชพลงงานในอาคารธรกจเพอใหสามารถใชงานไดตรงตามจดประสงค และพฤตกรรมการใชงาน อยางมประสทธภาพ

� โปรแกรมควรใชงานไดอยางหลากหลาย รวมถงการประยกตใชไดกบอาคารใชแลว เพอปรบปรงอาคารได

� ควรมการพฒนาอยางตอเนอง มแผนการพฒนาโปรแกรมทชดเจน มศนยกลางทจะใหค�าแนะน�าเวลามปญหาการใชโปรแกรม

� ควรใชงานงาย

� สามารถปรบเปลยนขอมลผ ใชอาคารรายวนได เพราะแตละวนอาจมการใชงานตางกน ลดขนตอน ความยงยาก หรอเกณฑการประเมนทมผลตอการประหยดพลงงานต�า

� สามารถปอนขอมลบนพนฐานของแบบจ�าลองสองหรอสามมตได

� สามารถปรบปรงคาทค�านวณไดแบบทนท (real time) เมอมการปรบแกแบบ

� สนบสนนการรบสงไฟลกบโปรแกรมทนยมใชในการออกแบบ

� มขอมลอางองอาคารมาตรฐานในการเลอกออกแบบ เชน คา U ของกระจกใส 3 มม. เพอใชประเมนการออกแบบ เปนตน

� ตองค�านวนไดรวดเรว แกไขขอมลไดงาย (โดย Intuitive design) การปอนขอมลอาจสามารถใชวธเลอกขอมลจากฐานขอมลมาปอนไดเลยโดยการลากเมาส หรอสามารถแกไขขอมลไดจากภาพสามมต มกราฟทชดเจนแสดงการเปรยบเทยบในทกดานนอกเหนอจากการแสดงผลเปนคาตวเลขเพยงอยางเดยว

ตำรำงท 1 ความส�าคญของคณสมบตตางๆ ทควรมของโปรแกรมเพอการค�านวณการใชพลงงานในอาคาร (ตอ)


59

สรปแนวทางการพฒนาและปรบปรงโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารส�าหรบประเทศไทยและขอเสนอแนะ

ผลจากการศกษาและจากแบบสอบถามท�าใหพบวามความตองการทจะใชโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคารทเหมาะสมกบบรบทของประเทศไทย โปรแกรมควรใชงานงาย สามารถเชอมโยงกบโปรแกรมทเกยวของกบการออกแบบอาคารสองมตหรอสามมตอนๆ ไดเพอทผออกแบบจะไดไมตองท�างานซ�าซอน และคาทค�านวณไดสามารถปรบเปลยนตามการปรบแบบไดทนทโดยยงมความแมนย�าพอสมควร อยางไรกตามการพฒนาและปรบปรงโปรแกรม ยงตองขนอยกบงบประมาณและกรอบเวลาดวย ผลจากแบบสอบถามท�าใหสามารถสรปแนวทางในการพฒนาปรบปรงโปรแกรมการจ�าลองพลงงานในอาคารใหเหมาะสมกบบรบทของประเทศไทย โดยแบงออกเปน 4 แนวทางดงน

1. แนวทำงท 1 ปรบปรงโปรแกรม BEC V1.0.6

โปรแกรม BEC ปจจบนเปนโปรแกรมเดยวทไดรบการรบรองใหใช ในการค�านวณพลงงานในอาคารตามกฎหมายพลงงานของประเทศไทย พ.พ. ไดมการพฒนาโปรแกรมอยางตอเนอง อยางไรกตาม จากผลการศกษา ยงสามารถพฒนาปรบปรงโปรแกรมไดอก ยกตวอยาง เชน

� ท�าการทวนสอบการค�านวณประเภทอาคารทหลาก-หลายขน ท�าการแกไขหากพบการค�านวณทผดพลาด

� ปรบปรงโปรแกรมใหสามารถเปดไฟลทสรางขนจากโปรแกรม BEC ตางเวอรชนกนได

� เพมความสามารถในการยายขอมลวสดทกรอกเพมเตมระหวางไฟลและระหวางเครองคอมพวเตอรได

� ปรบปรงหนาตาใหเขาใจงาย ปรบปรงล�าดบและวธการกรอกขอมลใหรวดเรวมากขนและงายขน เชน

สามารถคดลอกขอมลซ�าๆ กนไดโดยไมตองกรอกใหม

� เพมการแสดงผลภาพสามมตของอปกรณบงแดดเมอกรอกขอมลเสรจเพอใหทราบวากรอกขอมลถกตองหรอไม

� เพมตวอยางการกรอกขอมลอาคารประเภทตางๆ ใหมากขน

2. แนวทำงท 2 สรำงโปรแกรม BEC ขนมำใหมโดยใชภำษำคอมพวเตอรใหมในกำรเขยนและเพมฟงกชนในกำรท�ำงำน

โปรแกรม BEC ถกเขยนขนมาจากภาษาวชวล เบสก (Visual Basic language) และบางสวนไดถกแกไขหลายครง ท�าใหเมอพบปญหาใหมและตองการแกไข การแกไขโปรแกรมจะยากขนเรอยๆ การเขยนโปรแกรมขนมาใหมโดยใชภาษาคอมพวเตอรและโครงสรางการเขยนท ทนสมยขน เชน การเขยนโปรแกรมดวยภาษา C++ จะชวยแกปญหาทปจจบนโปรแกรมเดมไมสามารถแกได นอกจากนยงสามารถเพมฟงกชนอนๆ ทไมสามารถเพมหรอท�าไดยากดวยภาษาวชวลเบสกอกดวย เชน

� สามารถรองรบรปแบบไฟล gbXML ทสงตอมาจากไฟลประเภททเปนแบบจ�าลองสารสนเทศอาคาร (building information model : BIM) เชน โปรแกรม SketchUp โปรแกรม 3D Max โปรแกรม Revit และโปรแกรม Rhino ได

� สามารถสรางภาพสามมตอยางงายของอาคารได

� สามารถเปลยนวธการกรอกขอมลของแผงบงแดด ใหงายขนได และใหโปรแกรมแสดงผลภาพสามมตของอปกรณบงแดดเมอกรอกขอมลเสรจได

3. แนวทำงท 3 ปรบโปรแกรมจ�ำลองกำรใชพลงงำนในอำคำรทมอยแลวและเปน open source code ใหเหมำะสมกบบรบทของประเทศไทย


60

โปรแกรม SketchUp เปนโปรแกรมในการสรางภาพสามมตของอาคารทไดรบความนยมทแพรหลาย รวมทงมเวอรชนทสามารถดาวนโหลดมาใชไดโดยไมมคาใชจายโดยมความสามารถในระดบหนง มผคดคนโปรแกรมเสรม (plug-in) เพอใชกบโปรแกรม SketchUp เพอเพมความสามารถตางๆ เชน การเพมตวอกษร การค�านวณการใชพลงงาน การสรางภาพสามมตอตโนมต การวางผง การสรางภาพเคลอนไหวอตโนมต เปนตน ในดานของโปรแกรมเสรมทเปนการค�านวณการใชพลงงานนน กระทรวงพลงงาน ประเทศสหรฐอเมรกา ไดจดท�าโปรแกรม OpenStudio ขนเพอเปนโปรแกรมเสรมของโปรแกรม SketchUp ในการค�านวณการใชพลงงานในอาคาร โปรแกรม OpenStudio นนใช EnergyPlus และ Radiance เปนเครองมอในการค�านวณการใชพลงงานและระบบแสงสวางในอาคาร โดยโปรแกรม OpenStudio เปดใหผใชงานสามารถปรบปรงโปรแกรมไดโดยไมมคาใชจาย หากเปนการปรบปรงเพอเผยแพรโดยไมแสวงหาก�าไร และ EnergyPlus ซงเปนโปรแกรมค�านวณการใชพลงงานในอาคารขนสงนน ผใชโปรแกรมสามารถน�าโปรแกรมไปปรบปรงตอไดโดยไมมคาใชจายเชนเดยวกน หากเปนการปรบปรงเพอเผยแพรโดยไมแสวงหาก�าไรและมระบวาดดแปลงมาจากโปรแกรม EnergyPlus เวอรชนใด (a modified version of EnergyPlus vX)

โปรแกรม OpernStudio บางสวนอาจปรบปรงให เหมาะสมกบบรบทของประเทศไทยได โดยการปรบปรง

อาจจะเปนการเพมสวนการค�านวณตามกฎหมายพลงงานเขาไป และเพมขอมลตามบรบทของประเทศไทย เชน ขอมลวสด ขอมลงานระบบ และขอมลภมอากาศ รวมถงการปรบวธการปอนขอมลใหใชงานงายขน โดยผใชงานสามารถใชโปรแกรม SketchUp ซงผออกแบบอาคารสวนใหญคนเคย เปนตวสรางภาพสามมตของอาคารกอนทจะสงขอมลตอไปยงโปรแกรม OpenStudio ทดดแปลงแลวเพอค�านวณการใชพลงงานในอาคาร โดยสามารถเลอกได ว าจะค�านวณแบบใช ข อมลสภาพอากาศ รายชวโมงโดย EnergyPlus หรอค�านวณแบบใชคาคงท โดย BEC ตามกฎหมายพลงงานของไทย

4. แนวทำงท 4 พฒนำโปรแกรมใหมเพอจ�ำลองกำรใชพลงงำนในอำคำรในประเทศไทย

ส�าหรบแนวทางท 4 นจะคลายกบแนวทางทสาม แตเปนการเขยนโปรแกรมขนมาใหมทงหมดเพอใหตอบสนองความตองการใชโปรแกรมในดานตางๆ และเขากบบรบทของประเทศไทย 5. กำรเปรยบเทยบแนวทำงแนวทำงกำรพฒนำและปรบปรงโปรแกรมจ�ำลองกำรใชพลงงำนในอำคำรส�ำหรบประเทศไทยทง 4 ทำงเลอก

การเปรยบเทยบขอด ขอเสย การลงทนและกรอบเวลาของแตละแนวทาง ดงแสดงในตารางท 2

รำยกำร

แนวทำงท 1 ปรบปรง

โปรแกรม BEC จำกเวอรชน

ลำสด

แนวทำงท 2เขยนโปรแกรม BEC ขนมำใหม

แนวทำงท 3 ปรบโปรแกรมจ�ำลองกำรใชพลงงำนทม

อยแลว

แนวทำงท 4 พฒนำโปรแกรม

ใหม

เวลาทใช 6 เดอน 12 เดอน 8 เดอน 3-5 ป

งบประมาณ 300,000 บาท 800,000 บาท 800,000 บาท 5-10 ลานบาท

ตำรำงท 2 การเปรยบเทยบแนวทางการพฒนาปรบปรงโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคาร


61

เมอประชมรวมกบ พ.พ. ถงความเปนไปไดในการด�าเนนการแตละทางเลอก พ.พ. มความเหนวา แนวทางทหนงมการด�าเนนการโดยผวจยอกชดหนงอยแลว แนวทางทสองนนจะท�าใหไดโปรแกรม BEC ทมการใชงานทดขนแตผใชงานยงคงเปนกลมเดม และแนวทางทสแมวานาจะเปนทางเลอกทจะท�าใหไดโปรแกรมทดทสด แตตดปญหาเรองงบประมาณและกรอบเวลา ดงนนทประชมจงสรปใหปรบปรงโปรแกรมการจ�าลองพลงงานในอาคารในประเทศไทย ตามแนวทางทสาม คอการปรบโปรแกรม EnergyPlus และโปรแกรม OpenStudio ใหเหมาะสมกบบรบทของประเทศไทย พรอมทงเพมเตมสวนของโปรแกรมทสามารถดงภาพสามมตจากโปรแกรม SketchUp ไปค�านวณตามโปรแกรม BEC ไดดวย

ขอเสนอแนะจากการประชมระดมความคดเหนในการปรบปรงโปรแกรมเพอการค�านวณพลงงานในอาคารใหเหมาะสมกบประเทศไทย

เมอไดแนวทางในการพฒนาโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคาร จงจดการสนทนากลมยอย (focus group meeting) ระหวางผเชยวชาญและผทมสวนเกยวของในการใชหรอพฒนาโปรแกรมเพอการจ�าลองพลงงานในอาคาร เพอหาแนวทางในการพฒนาและปรบปรงโปรแกรมใหเหมาะสมกบประเทศไทย ผลจากการระดมความคดเหนสามารถสรปไดดงน

รำยกำร

แนวทำงท 1 ปรบปรง

โปรแกรม BEC จำกเวอรชน

ลำสด

แนวทำงท 2เขยนโปรแกรม BEC ขนมำใหม

แนวทำงท 3 ปรบโปรแกรมจ�ำลองกำรใชพลงงำนทม

อยแลว

แนวทำงท 4 พฒนำโปรแกรม

ใหม

ความยากในการด�าเนนการ งาย ปานกลาง ปานกลาง ยาก

ความงายในการใชโปรแกรม ปานกลาง ปานกลาง งาย งาย

สามารถค�านวณการใชพลงงานตามกฎหมายพลงงาน

สามารถค�านวณการใชพลงงานโดยใชขอมลสภาพอากาศจรง

สามารถสรางภาพสามมตของอาคารได

แบบงาย

แบบซบซอน

แบบซบซอน

การค�านวณในรายละเอยดตรงกบบรบทของประเทศไทย

บางสวนอาจใชสมมตฐานทมาจากสภาพภมอากาศทแตกตางกบประเทศไทย

ตำรำงท 2 การเปรยบเทยบแนวทางการพฒนาปรบปรงโปรแกรมจ�าลองการใชพลงงานในอาคาร (ตอ)


62

1. ควำมเหมำะสมของกำรเลอกพฒนำโปรแกรมตำมแนวทำงทสำม ผเขารวมการระดมความคดเหนสวน-ใหญเหนดวยกบแนวทางทเลอก โดยมความกงวลเลกนอยถงทศทางทชดเจนในการบงคบใชกฎหมายพลงงานในอนาคตรวมทงทศทางแนวโนมหรอความนยมในการใชงานโปรแกรมจ�าลองสารสนเทศอาคารในอนาคต เนองจากแนวทางทเลอกเปนการคาดเดาวาจะมผ นยมใชโปรแกรม SketchUp มากกวา โปรแกรมอนๆ เชน โปรแกรม Revit ซงหากไมเปนไป ตามน อาจสงผลกระทบตอความนยมในการใชงานโปรแกรมทจะพฒนาขนในอนาคตได

2. ฐำนขอมลในโปรแกรม ควรมการน�าฐานขอมลวสดและระบบประกอบอาคารตางๆ ของประเทศไทยใสเขาไปในโปรแกรม ควรมฐานขอมลของอนเวอรเตอรและแผงเซลลแสงอาทตยดวย

3. ขอมลภมอำกำศ ในโปรแกรมจะมขอมลภมอากาศของกรงเทพมหานคร (484560 (IWEC)) ทประชมเสนอใหรวมขอมลภมอากาศของจงหวดเชยงใหม นครปฐม สงขลา และอบลราชธาน ทจดท�าโดย พ.พ. รวมกบภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลย ศลปากร เขาไปดวย

4. กำรแบงประเภทของอำคำร เวลำในกำรใชงำนอำคำร และผใช ควรแบงอาคารออกเปน 9 ประเภทและมตารางการใชงาน 3 แบบตามกฎหมายพลงงานไปกอน แตในอนาคต พ.พ. ควรมการศกษาเพมเตมเพอก�าหนดรายละเอยดของอาคารแตละประเภทดวย

5. ขอคดเหนเพมเตม ควรออกแบบหนาตาและขนตอนการปอนขอมลใหเขาใจงายขน สามารถพมพรายงานและขอเสนอแนะในการปรบปรงอาคารได สามารถเปนภาษาองกฤษได ควรมขอมลส�าหรบการเปรยบเทยบวาอาคารทออกแบบเมอค�านวณการใชพลงงานแลวเทยบกบอาคารทวไปประเภทเดยวกนเปนอยางไร (benchmarking) นอกจากนยงมความเหนวาหนวยงานราชการ เชน พ.พ. ควรตงงบประมาณ

ในการพฒนาและบ�ารงรกษาโปรแกรมใหมนในอนาคตดวย เพอใหมการใชงานอยางยงยนตอไป

กตตกรรมประกาศ

ผวจยขอขอบคณ กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน ส�านกงานโครงการพฒนาแหงสหประชาชาต กองทนสงแวดลอมโลก และบรษท ไบรท แมเนจเมนท คอนซลตง จ�ากด ในการสนบสนนเงนทนและขอมลประกอบการวจย

บรรณานกรม

Chirarattananon, S. et al. (2010). “Assessment of Energy Savings from the Revised Building Energy Code of Thailand, “Energy 35(4): 1741-1753. accessed April 30, 2015, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2009.12.027.

“พระราชบญญตการสงเสรมการอนรกษพลงงาน ฉบบท 2 พ.ศ. 2540.” (2550, ธนวาคม). ราชกจจานเบกษา. เลม 124 ตอนท 87 ก 4.

“พระราชบญญตการสงเสรมการอนรกษพลงงาน พ.ศ. 2535.” (2535, เมษายน). ราชกจจานเบกษา. เลม 109, ตอนท 33 ก หนา 1/2.

ส�านกนโยบายและแผนพลงงาน. รายงานสถตพลงงานของประเทศไทย 2556. กรเทพฯ : ส�านกงานนโยบายและแผนพลงงาน กระทรวงพลงงาน.

แนวทางในการพัฒนาโปรแกรมจ...

Documents