การวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อนของฟิล์มกรองแสงอาคารด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และการประเมินความคุ้มค่าเชิงเศรษฐศาสตร์ในภูมิอากาศเขตร้อน
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ศึกษาพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนภายในอาคารภายใต้สภาวะคงตัว โดยเปรียบเทียบสมรรถนะของฟิล์มกรองแสง 5 ประเภท ได้แก่ ฟิล์มเคลือบโลหะ ฟิล์มแบล็กฟอสฟอรัส ฟิล์มใสกันความร้อน ฟิล์มนิรภัย และฟิล์มเซรามิก แม้ว่างานวิจัยที่ผ่านมาได้มีการศึกษาคุณสมบัติของฟิล์มกรองแสงแล้ว แต่ยังขาดการวิเคราะห์เชิงเปรียบเทียบภายใต้แบบจำลองเชิงตัวเลขเดียวกัน ควบคู่กับการประเมินความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ในบริบทของภูมิอากาศเขตร้อน ในการศึกษานี้ได้ประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite Element Method: FEM) เพื่อวิเคราะห์การกระจายอุณหภูมิแบบสองมิติ โดยพัฒนาแบบจำลองเชิงตัวเลขด้วยโปรแกรมภาษาซี และทำการทวนสอบความถูกต้องของผลลัพธ์กับซอฟต์แวร์ COMSOL Multiphysics ผลการวิจัยพบว่า ฟิล์มเซรามิกมีสมรรถนะในการลดการถ่ายเทความร้อนดีที่สุด ภายใต้เงื่อนไขของแบบจำลอง โดยสามารถลดอุณหภูมิที่ผิวกระจกด้านในได้ตํ่าสุดที่ 35.12 องศาเซลเซียส และลดปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทผ่านกระจกได้ร้อยละ 31.67 ในด้านการประเมินเชิงเศรษฐศาสตร์ พบว่าฟิล์มเซรามิก ช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ประมาณ 929.39 บาทต่อปี ส่งผลให้ค่าไฟฟ้าลดลงเหลือ 2,005.51 บาทต่อปี และมีระยะเวลาคืนทุนเฉลี่ยประมาณ 3.87 ปี ซึ่งสะท้อนถึงแนวโน้มความคุ้มค่าในการลงทุนภายใต้สมมติฐานของแบบจำลอง อย่างไรก็ตาม แบบจำลองนี้พิจารณาเฉพาะการนำความร้อน (Conduction) และไม่ได้รวมผลของการพาความร้อน (Convection) และการแผ่รังสี (Radiation) ดังนั้นผลลัพธ์จึงควรถูกตีความภายใต้ข้อจำกัดดังกล่าว งานวิจัยนี้มีส่วนช่วยเชื่อมโยงการวิเคราะห์เชิงอุณหพลศาสตร์กับการตัดสินใจเชิงเศรษฐศาสตร์ เพื่อสนับสนุนการเลือกใช้วัสดุสำหรับการออกแบบอาคารประหยัดพลังงานในสภาพภูมิอากาศร้อน
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
Bahadori-Jahromi, A., Rotimi, A., Mylona, A., Godfrey, P. and Cook, D. (2017). Impact of Window Films on the Overall Energy Consumption of Existing UK Hotel Buildings. Sustainability, 9(5), https://doi.org/10.3390/su9050731
Baskar, I. and Chellapandian, M. (2022). Experimental and Finite Element Analysis on the Developed Real-Time form Stable PCM-Based Roof System for Thermal Energy Storage Applications. Energy and Buildings, 276. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112514
Bathe, K.J. (1996). Finite Element Procedures. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.
Callister, W.D., Jr. (2007). Materials Science and Engineering: An Introduction (7thed). New York, NY: John Wiley & Sons.
Çengel, Y.A. (2002). Heat Transfer: A Practical Approach (2nded). New York, NY: McGraw-Hill.
Chen, Z. (2023). Finite Element Analysis on Heat Convection Effect on Air Temperature Distribution in a Heated Room. Theoretical and Applied Natural Science, 5, 482-489. https://doi.org/10.54254/2753-8818/5/20230291
Fleury, B., Abraham, E., De La Cruz, J.A., Chandrasekar, V.S., Senyuk, B., Liu, Q., Cherpak, V., Park, S., ten Hove, J.B. and Smalyukh, I.I. (2020). Aerogel from Sustainably Grown Bacterial Cellulose Pellicles as a Thermally Insulative Film for Building Envelopes. ACS Applied Materials & Interfaces, 12(30), 34115-34121. https://doi.org/10.1021/acsami.0c08879
Huang, H.-Y., Hu, W.-C., Chen, C.-K., Lin, T.-H., Lin, F.-Y., Cheng, C.-C., Su, T.-C. and Yu, P.-Y. (2024). Evaluation of the Effects of Window Films on the Indoor Environment and Air-Conditioning Electricity Consumption of Buildings. Energies, 17(6), https://doi.org/10.3390/en17061388
Incropera, F.P., DeWitt, D.P., Bergman, T.L. and Lavine, A.S. (2007). Fundamentals of Heat and Mass Transfer (6th ed). John Wiley & Sons.
Karim, M.A. (2025). Analytic Modeling to Study the Insolation Heat Gain of Semi Insulated Building in Hot Climate. Academy Journal For Basic and Applied Sciences, 7(1), 1-5. https://doi.org/10.5281/zenodo.15507447
Lampert, C.M. (1981). Heat Mirror Coatings for Energy Conserving Windows. Solar Energy Materials, 6(1), 1-41. https://doi.org/10.1016/0165-1633(81)90058-1
Luo, Z., Maassen, J., Deng, Y., Du, Y., Garrelts, R.P., Lundstrom, M.S., Ye, P.D. and Xu, X. (2015). Anisotropic In-Plane Thermal Conductivity Observed in Few-Layer Black Phosphorus. Nature Communications, 6. https://doi.org/10.1038/ncomms9572
Mayer, R., Enache-Pommer, E., Parsons, G., Mazor, M., Hansbro, J., Lastovica, J., Buck, C. and Maurer, M. (2014). Finite Element Thermal Modeling and Correlation of Various Building Wall Assembly Systems. Energy and Buildings, 75, 410-418. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2013.11.034
Rawat, P. (2017). Performance Evaluation of Parabolic Solar Concentrator with Carbon Credit Assessment. Journal of Emerging Technologies and Innovative Research, 4(11), 697-702. https://www.jetir.org/papers/JETIR1711118.pdf
Reddy, J.N. (2019). An Introduction to the Finite Element Method (4thed). New York, NY: McGraw-Hill Education.
Roache, P.J. (1994). Perspective: A Method for Uniform Reporting of Grid Refinement Studies. Journal of Fluids Engineering, 116(3), 405-413. https://doi.org/10.1115/1.2910291
Thai Meteorological Department. (2025). Climate and Temperature Data Services. https://www.tmd.go.th/service/tmdData
United Nations. (2017). Global Indicator Framework for the Sustainable Development Goals and Targets of the 2030 Agenda for Sustainable Development (A/RES/71/313, Annex). https://unstats.un.org/sdgs/indicators/indicators-list/
Valachova, D. and Skotnica, J. (2019). Using the Finite Element Method to Predict Heat Dissipation in a Timber Frame Building Construction. Wood Research, 64(5), 859-870. https://www.woodresearch.sk/wr/201905/10.pdf
Zhou, H., Fransson, Å. and Olofsson, T. (2021). An Explicit Finite Element Method for Thermal Simulations of Buildings with Phase Change Materials. Energies, 14(19). https://doi.org/10.3390/en14196194
Zienkiewicz, O.C. and Taylor, R.L. (2000). The Finite Element Method (5th ed., Vols. 1-3). Oxford, England: Butterworth-Heinemann.
