Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

เทคนิคการออกแบบและการเลือกวัสดุหลังคา เพื่อใช้ประโยชน์จากน้ำค้าง

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

A roof design and material selection for utilization of roof condensation

Year (A.D.)

2000

Document Type

Thesis

First Advisor

สุนทร บุญญาธิการ

Faculty/College

Faculty of Architecture (คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์)

Degree Name

สถาปัตยกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีอาคาร

DOI

10.58837/CHULA.THE.2000.1459

Abstract

การสังเกตปรากฏการณ์ของการเกิดนํ้าค้างตามธรรมชาติ พบว่า นํ้าค้างจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อ ไอนํ้าในอากาศกระทบกับพื้นผิววัสดุที่มีอุณหภูมิผิวตํ่ากว่าอุณหภูมิจุดนํ้าค้าง อุณหภูมิผิวที่ตํ่านี้เป็นผลจากการคายรังสีความร้อนกลับสู่ท้องฟ้าซึ่งเป็นแหล่งความเย็นขนาดใหญ่ในช่วงเวลากลางคืน ปรากฏการณ์การเกิดน้ำค้างนี้แสดงให้เห็นว่าทรัพยากรนํ้ามีอยู่รอบตัวเรา ปริมาณนํ้าค้างที่เกิดขึ้นในแต่ละคืนจะมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับภูมิภาคที่ขาดแคลนนํ้าของประเทศไทย ดังนั้น การวิจัยครั้งนี้จึงกำหนดบทบาทใหม่ในการออกแบบหลังคาเพื่อใช้ประโยชน์จากน้ำค้าง โดยมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดนํ้าค้าง สำหรับภูมิอากาศเขตร้อนขึ้นของประเทศไทยขั้นตอนการวิจัยประกอบด้วย 1) การทดสอบตัวแปรที่มีผลต่อการเกิดนํ้าค้าง 2) การทดลองหาแนวทางการออกแบบและเลือกวัสดุเพื่อเพิ่มปริมาณน้ำค้างให้แก่หลังคา โดยมีตัวแปรที่ใช้ในการศึกษาได้แก่ วัสดุหลังคา มุมเอียงหลังคาที่เหมาะสมกับการเกิด การไหลของปริมาณนํ้าค้าง ทิศทางการวางหลังคา และรูปแบบการติดตั้งหลังคา 3) การวิเคราะห์หาเทคนิคแนวทางเพื่อประยุกต์ใช้น้ำค้างและความเย็นแก่อาคารสำหรับภูมิอากาศร้อนชื้นของประเทศไทยผลการวิจัยพบว่า ในช่วงเวลากลางคืน ผิวหลังคาจะมีการคายรังสีความร้อนกลับสู่ท้องฟ้า จนมิอุณหภูมิผิวต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศและอุณหภูมิจุดน้ำค้างตามลำดับ การลดลงของอุณหภูมิผิวนี้จะมีความแตกต่างตามวัสดุหลังคาที่ต่างกัน วัสดุหลังคาที่ทำจากอลูมิเนียมอะโนไดช์ มีปริมาณน้ำค้างที่เกิดขึ้นมากที่สุดเนื่องจากมีอุณหภูมิผิวต่ำกว่าอุณหภูมิจุดน้ำค้างมากที่สุด การเอียงหลังคาทำมุม 15 องศากับแนวระนาบของวัสดุอลูมิเนียมอะโนไดซ์ จะมีความสมดุลระหว่างการเกิดและการไหลของปริมาณน้ำค้าง การวางหลังคาในทิศทางตรงข้ามกับลมที่พัดผ่านผิวหลังคาในช่วงเวลากลางคืนจะมีปริมาณน้ำค้างที่เกิดขึ้นมากกว่าการวางในทิศทางที่รับลมโดยตรง เนื่องจากได้รับอิทธิพลความร้อนจากลมที่พัดผ่านผิวน้อยกว่าการวางในทิศทางที่รับลมโดยตรง รูปแบบหลังคาที่มีการติดตั้งฉนวนกันความร้อนใต้แผ่นหลังคาลามารถเพิ่มปริมาณน้ำค้างได้ เนื่องจากสามารถลดอิทธิพลการนำความร้อนใต้แผ่นหลังคา ผลจากการวิเคราะห์พบว่าตัวแปรที่มิอีทธิพลต่อการเกิดปริมาณน้ำค้างในเบื้องต้นได้แก่ สภาพท้องฟ้า ค่าการคายรังสีของหลังคา ค่ามุมที่เปิดสู่ท้องฟ้าของหลังคาความชื้นในอากาศ และอุณหภูมิอากาศการวิจัยนี้สรุปได้ว่า ในการออกแบบหลังคาเพื่อให้เกิดปริมาณนํ้าค้างต่อพื้นที่ต่อคืนมากที่สุด คือการทำให้ผิวหลังคามีอุณหภูมิผิวตํ่าที่สุด โดยมีเทคนิคการออกแบบหลังคาและเลือกใช้วัสดุดังนี้ 1) เลือกใช้วัสดุเคลือบผิวหลังคาที่มีค่าการคายรังสีมากกว่า 0.90 ค่าการคายรังสีนี้จะพิจารณาในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 3 ไมครอนขึ้นไป โดยเฉพาะช่วงความยาวคลื่น 8-13 ไมครอน เนื่องจากวัสดุสามารถคายรังสีความร้อนกลับสู่ท้องฟ้าได้ดีที่สุด 2) เลือกใช้วัสดุเคลือบผิวหลังคาที่มีสภาพผิวเป็นมันเรียบเพื่อลดการยึดเกาะของปริมาณน้ำค้างที่ไหลลงสู่ภาชนะกักเก็บ 3) เลือกใช้วัสดุหลังคาที่มีมวลสารน้อยเพื่อความรวดเร็วในการคายความร้อนกลับสู่ท้องฟ้า 4) เลือกมุมเอียงหลังคาให้มีมุมที่เปิดสู่ท้องฟ้ามากที่สุด โดยเน้นความสมดุลระหว่างการเกิดและการไหลของปริมาณนํ้าค้างที่เกิดขึ้น 5) การวางหลังคาในทิศทางที่ไม่ได้ริบอิทธิพลจากลมที่พัดผ่านผิวหลังคาโดยตรง 6) การป้องกันความร้อนจากใต้แผ่นหลังคา ผลการวัดปริมาณนํ้าค้างที่เกิดขึ้นในเขตกรุงเทพมหานครสรุปได้ว่า ปริมาณนํ้าค้างที่เกิดขึ้นโดยเฉลี่ยประมาณ 140 ซีชีต่อตารางเมตรต่อคืน และมีปริมาณน้ำค้างที่เกิดขึ้นมากที่สุดประมาณ 340 ซีชีต่อตารางเมตรในช่วงเดือนพฤศจิกายน

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The observation of natural condensation shows that dew is formed when vapor in the air comes into contact with the surface of materials whose temperature is lower than that of the dew point. Such low temperature results from the emissivity of long-wave radiation into the sky during the night. This phenomenon emphasizes the existence of the natural water resources around us. Therefore, the amount of dew formed each night can be considered significant for arid areas in Thailand. This research introduces a new concept of roof design focusing on the use of condensation. The main purpose is to study the factors causing condensation in a tropical country like Thailand. The research methodology consists of 3 phases. 1) an experiment on variables that affect condensation. 2) an experiment on design concept and material selection to enhance condensation on the roof. Materials, suitable angles promoting condensation and flow of condensation, roof orientation and method of installation are all considered. 3) an analysis of ways to make use of condensation and to cool down buildings in tropical countries. The research reveals that the roof emits long-wave radiation into the sky during the night that results in lower temperature than the dew point temperature. The temperature loss is different when various materials are used. Anodized Aluminum roofs yield the highest amount of dew since its temperature is much lower than the dew point temperature. An angle of 15 degrees of an Anodized Aluminum roof is the right position for condensation and the flow of dewdrops. Orienting the roof opposite the night wind direction also leads to more condensation. In terms of roof installation, an insulation material installed underneath the roof results in a higher amount of dew since it reduces the effects of heat transfer under the roof. The analysis revealed that variables that influence the primary condensation are nightsky condition, the emissivity of roof surfaces, the roof angle, relative humidity and air temperature. In conclusion, the roof that enhances the highest condensation is the one with the lowest surface temperature. Design technique and material selection are as follows: 1) using the surface coat with the emissivity value of more than 0.90. This emissivity value is considered when the wavelength is more than 3 microns, especially from 8 to 13 microns. 2) using the smooth and shiny surface coat to help dewdrops flow into a container more effectively. 3) using materials that have low mass to emit long-wave radiation into the sky rapidly. 4) rotating the angle of the roof to expose the sky. 5) orienting the roof against the direct wind. 6) installing insulation underneath the roof. The average amount of condensation in Bangkok stands approximately 140 cc per square meters per night. The highest amount of 340 cc per square meters was recorded in November.

Link to Full Text

Share

COinS