แนวทางการออกแบบรูปทรงอาคารเบื้องต้นในอาคารพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ในประเทศไทย

สภาวะโลกร้อนที่มีสาเหตุจากการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นปัญหาใหญ่ที่ทุกภาคส่วนกำลังให้ความสำคัญ ซึ่งพบว่าคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 27 มาจากการใช้พลังงานของอาคาร(IEA, 2565) ในปัจจุบันจึงมีการผลักดันในระดับประเทศให้อาคารเป็นอาคารพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ เพื่อลดการใช้พลังงานและลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ยังมีข้อจำกัดทั้งขนาดอาคารและการผลิตพลังงานของอาคารที่ไม่เพียงพองานวิจัยนี้จึงเป็นการศึกษาขนาด รูปทรง และทิศทางการวางตัวของอาคารสำนักงานที่ส่งผลต่อการความต้องการและการผลิตพลังงานของอาคารเพื่อมีศักยภาพในการเป็นอาคารพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ โดยแบ่งกลุ่มอาคารเป็น 3 กลุ่มได้แก่ อาคารขนาดเล็ก (2,000 – 5,000 ตารางเมตร), อาคารขนาดกลาง (5,000 – 10,000 ตารางเมตร) และอาคารขนาดใหญ่ (มากกว่า10,000 ตารางเมตร) ในแต่ละกลุ่มอาคารจะแบบจำลองทั้งหมด 5 สัดส่วน 1:1 1:1.5 1:2 1:2.5และ1:3 โดยนำแบบจำลองมาจำลองทั้งหมด 4 ทิศทาง ขนานกับทิศใต้ (0 องศา), ขวางกับทิศใต้ (90 องศา) และขวางกับทิศใต้ (45 และ315 องศา) ทุกแบบจำลองจะมีข้อมูลพื้นฐานอาคารเหมือนกันทั้งหมด โดยเลือกใช้วัสดุมาตรฐานและจากการสำรวจของอาคารสำนักงาน (สไบทิพย์ บุญยงค์, 2551)และถูกจำลองในโปรแกรม Rhinoceros ที่ใช้ Plug-in Ladybug และ Honeybee ในข้อมูลสภาพอากาศกรุงเทพมหานคร จากผลการทดลองพบว่าในอาคารขนาดเล็กสัดส่วน 1:1.5 ขนานกับทิศใต้ (0 องศา) สัดส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตร (S/V :Surface to Volume) 0.28 ,อาคารขนาดกลางสัดส่วน 1:3 ขนานกับทิศใต้ (0 องศา) S/V 0.24 และอาคารขนาดใหญ่สัดส่วน 1:3 ขนานกับทิศใต้ (0 องศา) เป็นสัดส่วนที่มีการใช้พลังงานน้อยที่สุด และในการผลิตพลังงานได้มากที่สุด อาคารขนาดเล็กสัดส่วน 1:3 ขวางกับทิศใต้ (90 องศา) S/V 0.42, อาคารขนาดกลางสัดส่วน 1:2.5 ขวางกับทิศใต้ (90 องศา) S/V 0.25 และ อาคารขนาดใหญ่สัดส่วน 1:3 ขวางกับทิศใต้ (90 องศา) S/V 0.14 ซึ่งในการเป็นอาคารพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ (ZEB :Zero Energy Building) จะพบว่าในอาคารขนาดเล็กสัดส่วนที่น้อยกว่าแม้จะมีความต้องการพลังงานที่น้อยที่สุด แต่ด้วย S/V ที่น้อยทำให้พื้นที่ผิวอาคารส่งผลให้มีพื้นที่การติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่เพียงพอ ซึ่งทำให้สัดส่วนที่มากอย่าง 1:3 มีความเป็นไปได้ในการเป็นอาคาร ZEB ได้มากกว่าทั้งในกรณีศึกษาอาคารขนาดเล็กและขนาดกลาง แต่ในอาคารขนาดใหญ่ไม่มีกรณีศึกษาใดที่สามารถเป็นอาคารพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ได้ ซึ่งสาเหตุมาจากการที่ไม่สามารถผลิตพลังงานได้เพียงพอต่อความต้องการอาคารผลการวิจัยนี้จึงสามารถนำไปเป็นแนวทางในการออกแบบอาคารพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ในระยะเริ่มต้น (Preliminary Design) ในการออกแบบรูปทรงและสัดส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรที่แตกต่างกันในแต่ละทิศของการวางอาคารที่ส่งผลกระทบต่อการความต้องการและการผลิตพลังงานอาคารที่มีผลต่อการเป็นอาคารพลังงานสุทธิเป็นศูนย์