ความร้อนจากแสงอาทิตย์ตอนที่ 1

ในปัจจุบันการออกแบบอาคารเน้นพื้นที่กระจกให้มากขึ้น ด้วยข้อดีหลายประการคือ สวยงาม ทันสมัย ให้ความโปร่งสบาย ผู้อาศัยรู้สึกใกล้ชิดกับสิ่งแวดล้อมภายนอก ทำให้เมื่ออยู่ในบริเวณพื้นที่ภายในที่มีจำกัดผู้อาศัยจะไม่รู้สึกอึดอัด แต่ในประเทศเขตแถบร้อนชื้นเ่ช่นเมืองไทยหากจะใช้กระจกในการทำเป็นผนังอาคารหรือ ที่พักอาศัย โดยส่วนใหญ่มีปัญหาว่าจะทำให้ภายในอาคารร้อนมาก การทำความเข้าใจคร่าวๆว่าความร้อนจะผ่านกระจกเข้ามาในอาคารได้อย่างไรจะทำให้ง่ายต่อการเลือกกระจกหรือหาวิธีลดความร้อนเข้าสู่อาคาร 

โดยทั่วไปแล้วความร้อนผ่านเข้าอาคารผ่านกระจกได้จาก 2 ทางหลักๆ  คือ

 

1. จากแสงอาทิตย์ เช่น แสงแดดส่องผ่านผนังกระจกเข้าสู่อาคาร จะนำความร้อนเข้าสู่อาคารโดยตรง

2.  จากความแตกต่างของอุณหภูมิภายในและภายนอกอาคาร  ทำให้เกิดการนำหรือพาความร้อนผ่านผนังกระจกและ ขอบกระจก

 

ซึ่งหากคิดเป็นสัดส่วนคร่าวๆ ความร้อนเข้าอาคารจะเกิดจากแหล่งที่ 1 ประมาณ 70-80 % และจากแหล่งที่ 2 ประมาณ 20-30% สัดส่วนนี้แสดงให้เห็นว่าการเลือกใช้กระจกที่ลดความร้อนจากแสงแดดได้ดีจะมีผลต่อความร้อนที่เข้ามาในอาคารค่อนข้างมากมาดูกันว่าแสงแดดที่ผ่านกระจกมา มีอะไรอยู่ในแสงแดดบ้าง  และแต่ละส่วนก่อให้เกิดความร้อนอย่างไร และจะป้องกันแต่ละส่วนได้อย่างไร ผลที่ได้จะเป็นอย่างไร

แสงอาทิตย์ประกอบด้วยรังสีหลักๆ 3 ชนิดที่ก่อให้เกิดความร้อนคือ

รังสีอินฟาเรด (IR) 53% (มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า)
รังสีอุลตร้าไวโอเลต (UV) 3% (มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า)
แสงสว่าง ( แสงที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า Visible Light ) 44%
ดังนั้นแล้วความร้อนที่เกิดขึ้นจากแสงอาทิตย์ เกิดจากทั้งสามส่วนรวมกัน ดังนั้นหากต้องการกันความร้อนให้ได้ดี จะต้องกันรังสีทุกส่วนให้ได้เกือบหมด

ตัวอย่างเช่น กระจกที่ลดพลังงานจากรังสีอินฟาเรดได้สูง ไม่ได้หมายความว่ากระจกนั้นสามารถลดความร้อนจากแสงอาทิตย์ ได้สูงไปด้วย เพราะรังสีอินฟาเรดเป็นเพียงส่วนประกอบหนึ่ง ( ประมาณ 50% ) ส่วนหนึ่งของพลังงานของแสงอาทิตย์เท่านั้น    ในทำนองเดียวกันกระจกที่่มืดก็ไม่ได้หมายความว่ากระจกนั้นสามารถลดความร้อนได้ดีเนื่องจาก กระจกอาจจะกันรังสีอินฟาเรดได้ต่ำมาก  ดังนั้นกระจกที่กันความร้อนที่ดี ต้องสามารถป้องกันความร้อนได้ทั้ง แสงสว่างและอินฟาเรด

แต่กระจกที่กันรังสีอินฟาเรดได้มากจะให้ความรู้สึกที่เย็นกว่า เนื่องจากรังสีอินฟาเรดจะให้ความรู้สึกร้อนโดยตรง ส่วนความร้อนจากแสงสว่างต้องมีการแปรรูปจากแสงที่มองเห็นไปเป็นคลื่นความร้อนอีกครั้งหนึ่ง

ดังนั้นกระจกที่กันความร้อนจากแสงแดดได้ดีและให้ ความสว่างมาก แสงสะท้อนน้อย จะกันความร้อนรวมจากแสงแดดได้เพียงประมาณ 50-60% (และโดยส่วนใหญ่จะกันความร้อนจากอินฟาเรด) เท่านั้น ซึ่งเป็นข้อจำกัดที่มีอยู่ในปัจจุบันจากเหตุที่ว่าการใช้กระจกเพื่อต้องการให้แสงสว่างส่องผ่านเข้ามาได้มาก ให้ความโปร่งใส


 

นอกจากความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์แล้ว ยังมีความร้อนอีกส่วนที่ผ่านเข้าผนังกระจก นั่นคือ ความร้อนจากความต่างของอุณหภูมิภายนอกและภายในอาคาร เช่น ถึงแม้ว่าไม่มีแสงอาทิตย์ หากอากาศภายนอกร้อน ความร้อนจากอากาศร้อนยังสามารถผ่านเนื้อกระจกเข้าไปภายในได้นั่นเอง  ดังนั้นจึงมีการพัฒนาระบบกระจกที่สามารถลดการส่งผ่านความร้อนที่เกิดจากผลต่างของอุณหภูมิขึ้นมา ซึ่งจะขออธิบายในตอนต่อไป.........