การประหยัดไฟฟ้าแสงสว่างภายในอาคารสำนักงาน (Energy Saving for Lighting System in Office Building)

การให้แสงสว่างภายในอาคารสำนักงานนั้น ผู้ออกแบบระบบส่องสว่างในปัจจุบันคงต้องคำนึงถึงความสว่างตามมาตรฐานของพื้นที่ที่ต้องการใช้งานให้ได้ตามค่ามาตรฐาน และต้องมีความสวยงามโดยต้องเลือกชนิดของโคมไฟและสีของแสงให้สอดคล้องกับงานตกแต่งภายใน เฟอร์นิเจอร์ ทั้งนี้เพื่อความสวยงามตรงตามวัตถุประสงค์ของผู้ออกแบบและผู้ใช้งาน และเนื่องด้วยปัจจุบันประเทศไทยได้มีข้อกำหนดด้านสมรรถนะพลังงานของระบบส่องสว่างภายในอาคาร ตาม กฎกระทรวงกำหนดประเภท หรือขนาดของอาคาร และมาตรฐาน หลักเกณฑ์

และวิธีการในกรออกแบบอาคารเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน พ.ศ. 2563 สำหรับอาคารสำนักงานที่มีพื้นที่รวมกันตั้งแต่ 2,000 ตารางเมตรขึ้นไป ต้องออกแบบระบบไฟฟ้าแสงสว่างตามเกรฑ์ที่กำหนดในประกาศกระทรวงพลังงาน เรื่อง หลักเกณฑ์ วิธีการคำนวณ และการรับรองผลการตรวจประเมินในการออกแบบอาคารเพื่อการอนุรักษ์พลังงานแต่ละระบบ การใช้พลังงานโดยรวมของอาคาร และการใช้พลังงานหมุนเวียนในระบบต่าง ๆ ของอาคาร พ.ศ. 2564

ในหมวด 2 การคำานวณค่ากำลังไฟฟ้าส่องสว่างสูงสุดของอาคาร ข้อ 7 การคำนวณค่ากำลังไฟฟ้าส่องสว่างสูงสุด (Lighting Power Density; LPD) ของอาคาร ให้คำนวณตามหลักเกณฑ์ และวิธีการที่กำหนด ดังต่อไปนี้

ค่ากำลังไฟฟ้าส่องสว่างสูงสุดที่ติดตั้งในพื้นที่ i คือ ค่ากำลังไฟฟ้าส่องสว่างที่ติดตั้งเฉลี่ยต่อหน่วยพื้นที่ใช้งานทั้งหมดของบริเวณพื้นที่ i ให้คำนวณจากสมการ ดังต่อไปนี้

เมื่อ

LPD_i คือ กำลังไฟฟ้าส่องสว่างที่ติดตั้งเฉลี่ยต่อหน่วยพื้นที่ i มีหน่วยเป็นวัตต์ ต่อตารางเมตร (W/m²)
LW_i คือ ผลรวมของค่าพิกัดกำลังไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าทั้งหมดที่ติดตั้งในพื้นที่ i มีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
BW_i คือ ผลรวมของกำลังไฟฟ้าสูญเสียของบัลลาสต์ทั้งหมดที่ติดตั้งในพื้นที่ i มีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
NW_i คือ ผลรวมของค่าพิกัดกำลังไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าแสงสว่างในพื้นที่ i ที่ถูกทดแทน ด้วยแสงธรรมชาติภายใต้เงื่อนไขการใช้พลังงานหมุนเวียน ในอาคาร มีหน่วยเป็น วัตต์ (W) ในหมวด 6 ของประกาศกระทรวงฉบับนี้
A_i คือ พื้นที่ใช้สอยทั้งหมดของบริเวณพื้นที่ i มีหน่วยเป็นตารางเมตร (m²)

ค่ากำลังไฟฟ้าส่องสว่างสูงสุดที่ติดตั้งในอาคาร คือ ค่ากำลังไฟฟ้าส่องสว่างที่ติดตั้งเฉลี่ย ต่อหน่วยพื้นที่อาคารโดยไม่รวมพื้นที่ที่จอดรถ ให้คำนวณจากสมการ ดังต่อไปนี้

เมื่อ LPD คือ กำลังไฟฟ้าส่องสว่างที่ติดตั้งเฉลี่ยต่อหน่วยพื้นที่อาคารมีหน่วยเป็นวัตต์ ต่อตารางเมตร (W/ m²)

ทั้งนี้ค่ากำลังไฟฟ้าส่องสว่างสูงสุด (Lighting Power Density; LPD) ของอาคารสำนักงานต้องมีค่าไม่เกิน  10 วัตต์/ตร.เมตร

ถึงแม้ว่าอาคารสำนักงานของท่านอาจไม่เข้าข่ายตามกฎหมายกำหนด แต่มาตรฐานข้างต้นย่อมเป็นพื้นฐานขั้นต่ำที่เราจะนำมาใช้เริ่มต้นสำหรับการประหยัดพลังงานไฟฟ้าของระบบส่องสว่างในอาคารสำนักงาน ส่วนมาตรการประหยัดพลังงานของระบบไฟฟ้าส่องสว่างนั้นขึ้นอยู่กับข้อจำกัดต่าง ๆ ดังที่กล่าวมาแล้ว ส่วนที่สามารถนำมาเป็นแนวทางในการพิจารณามาตรการประหยัดพลังงานในระบบส่องสว่างในอาคารสำนักงานมีดังนี้

1.การเลือกใช้หลอดไฟ LED ประสิทธิภาพสูง เบอร์ 5

ฉลากประหยัดไฟฟ้าเบอร์ 5 ติดดาว

การประหยัดพลังงานโดยตรงที่อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานโดยการเปลี่ยนมาใช้หลอดไฟประสิทธิภาพสูง ประเภท LED นั้น เป็นมาตรการประหยัดพลังงานที่เห็นได้เร็วและชัดเจนโดยไม่มีความเบี่ยงเบนจากตัวแปรอื่นใด ทั้งนี้เราสามารถศึกษาข้อมูลด้านประสิทธิภาพพลังงาน (ลูเมนต่อวัตต์, l/W) ของหลอดไฟฟ้าแต่ละประเภทที่ได้รับการติดฉลากไฟฟ้าเบอร์ 5 ได้จาก Website LabelNo5 (http://labelno5.egat.co.th/) ของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย โดยเกณฑ์ด้านประสิทธฺภาพพลังงานขั้นต่ำแสดงในตารางด้านล่างนี้ เพื่อเลือกใช้หลอดประหยัดพลังงานที่เหมาะสมกับสำนักงานของเราซึ่งจะสามารถประหยัดพลังงานได้ประมาณ 20-50 % ขึ้นอยู่กับชนิดของหลอดไฟฟ้าเดิมที่เราทดแทนด้วยหลอด LED
ตารางเกณฑ์ระดับประสิทธิภาพพลังงานผลิตภัณฑ์ LED ปี 2562

2. การประยุกต์ใช้แสงธรรมชาติ (Daylight)

การออกแบบอาคารในปัจจุบันต้องคำนึงถึงสภาวะโลกร้อน และความยั่งยืนการออกแบบการใช้แสง ธรรมชาติในอาคารมากขึ้น ซึ่งกลยุทธ์สำคัญในการปรับลดการใช้พลังงานลง คือการลดแสงแดดและความร้อนที่เข้าสู่ ตัวอาคารที่มีการปรับอากาศ โดยการนำกลยุทธ์และระบบแสงธรรมชาติขั้นสูงนี้มาประยุกต์ใช้สามารถลดการใช้ ไฟฟ้าของอาคารได้ ปรับปรุงได้ง่าย และควบคุมคุณภาพของแสงในอาคารได้ การนำแสง ธรรมชาติเข้าสู่ตัวอาคารเพื่อลดการใช้พลังงาน จำนวน 12 แบบดังนี้

1. หิ้งสะท้อนแสง (Light Shelves)
2. บานเกล็ดและมู่ลี่ (Louvers and Blind Systems)
3. แผงปริซึม (Prismatic Panels)
4. แผงบังแดดที่ตัดด้วยเลเซอร์(Laser-Cut Panels)
5. สกายไลท์แบบเลือกมุม (Angular Selective Skylight)
6. อุปกรณ์กำหนดทิศทางแสง (Light-Guiding Shades)
7. กระจกนำแสง (Sun-Directing Glass)
8. กระจกนำแสงซีนิทัล (Zenithal Light-Guiding Glass with Holographic Optical Elements)
9. ระบบบังแดดแบบเลือกทิศทาง (Directional Selective Shading Systems Using)
10. ระบบเพดานท่อแสง (Anidolic Ceilings)
11. ท่อนำแสงแอนโดลิก (Anidolic Zenithal Openings)
12. มู่ลี่แสงอาทิตย์แอนโดลิก (Anidolic Solar Blinds)

รูปตัวอย่างของหิ้งสะท้อนแสง (Light Shelves)

ที่มา: https://mysunglow.com/photo-galleries/light-shelf-gallery/

ทั้งนี้ถ้าเป็นอาคารที่ออกแบบใหม่คงไม่ใช่เรื่องยากที่จะนำส่งข้อมูลความต้องการด้านการประหยัดพลังงานให้ผู้ออกแบบอาคารได้ดำเนินการตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบอาคาร แต่สำหรับอาคารที่ใช้งานอยู่แล้วคงต้องนำข้อมูลต่าง ๆ ของรูปแบบการใช้งานภายในสำนักงานและทิศทางของแสงแดดที่ส่งมายังผนังอาคารแต่ละด้านมาประกอบการพิจาณาเพื่อกำหนดวิธีการที่เหมาะสมในการนำแสงธรรมชาติมาใช้เพื่อลดการใช้งานของระบบไฟฟ้าส่องสว่างทั้งนี้ต้องไม่ส่งผลให้ความร้อนจากภายนอกเข้ามาภายในอาคารมากขึ้นด้วย โดยจะสามารถประหยัดการใช้ไฟฟ้าจากการส่องสว่างได้ 10-30% ขึ้นอยู่กับการควบคุมการใช้งานของระบบส่องสว่างที่ต้องมีความสัมพันธ์กันอย่างเหมาะสมกับแสงจากธรรมชาติโดยไม่กระทบต่อคุณภาพการปฏิบัติงานของผู้ใช้อาคาร

3. การใช้อุปกรณ์ควบคุมการทำงานเพื่อการประหยัดพลังงาน

• • อุปกรณ์ควบคุมการทำงานของระบบส่องสว่างโดยใช้มือ
    การควบคุมการทำงานของระบบไฟฟ้าแสงสว่างตามความจำเป็นของการใช้งานจะสามารถประหยัดพลังงานของระบบแสงสว่างได้ 5-10%  เช่น การติดตั้งสวิทช์แยกโซนตามพื้นที่ใช้งาน หรือรูปแบบของการใช้งาน และการใช้สวิทช์กระตุก (Pull down switch) เพื่อเลือกเปิดหรือปิดไฟส่องสว่างเฉพาะจุดที่บริเวณปฏิบัติงาน แต่สิ่งที่สำคัญคือ การสร้างความตระหนักในการประหยัดของพนักงานในพื้นที่นั้น เป็นสิ่งที่มีความสำคัญอย่างมาก

• • ระบบการควบคุมการส่องสว่างอัจฉริยะ (SMART/IOT)
    ด้วยเทคโนยีที่ทันสมัยในปัจจุบันการใช้หลอด LED อย่างเดียวอาจไม่เพียงพอสำหรับการประหยัดพลังงานไฟฟ้าในปัจจุบัน  อาจมีความจำเป็นต้องมีการควบคุมการทำงานของระบบส่องสว่างภายในสำนักงานแบบอัตโนมัติรวมด้วย ระบบควบคุมการทำงานของระบบส่องสว่างที่สามารถปรับความเข้มของการส่องสว่างเพื่อให้เหมาะสมกับกิจกรรมของการใช้งาน รวมถึงการปิดไฟเมื่อไม่มีการใช้งานแต่คงเหลือไว้สำหรับพื้นที่จำเป็นเพื่อความปลอดภัยผ่านอุปกรณ์ Occupancy Sensors, Motion Sensors and Illumination Sensor ที่ควบคุมผ่านเครื่อข่ายอัฉริยะภายในอาคาร หรือ ผ่านระบบอินเตอร์เน็ท 5G (IOT) ทำให้สามารถตั้งค่าการส่องสว่างเฉพาะพื้นที่ตามความต้องการของผู้ใช้งาน และเกิดการประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ 10-40% ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรูปแบบการใช้งานของผู้ใช้อาคาร

แปลและเรียบเรียงโดย ดร.วิชาญ นาคทอง ทีมงาน iEnergy Guru

Reference

• http://berc.dede.go.th/?page_id=3981
• http://new.2e-building.com/sites/default/files/2021-12/notification-of-ministry-of-energy_criteria-method-of-calculation-for-building-energy-efficiency-standard-of-thailand-bec-standard-2021.pdf
• http://labelno5.egat.co.th/new58/?p=1442
• http://new.2e-building.com/sites/default/files/2020-ระบบการนำแสงธรรมชาติเข้าสู่ตัวอาคารเพื่อลดการใช้พลังงาน.pdf
• https://bec.dede.go.th/office/
• https://www.mori.co.jp/en/environment/lowcarboncities/technology.html