CHALLENGES AND OPPORTUNITIES FOR SUSTAINABLE BUILDING DEVELOPMENT TO REDUCE PRODUCTION COST​

Article by Pornphimol Winyuchakrit (Ph.D.), Sustainable Energy and Low Carbon Research Unit

Sirindhorn International Institute of Technology, Thammasat University

Source: MEGA Tech Magazine, Nov-Dec 2017

ความท้าทายและโอกาสการพัฒนาอาคารอย่างยั่งยืนเพื่อลดต้นทุนการผลิต​

 

“อาคารเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน (Sustainable building)” หรือ “อาคารเขียว (Green building)” มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาอาคารให้มีประสิทธิภาพพลังงาน เพิ่มคุณภาพสิ่งแวดล้อม และลดผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ ทั้งนี้การที่จะมุ่งไปสู่การพัฒนาอาคารอย่างยั่งยืนได้นั้นต้องกล่าวรวมถึงการออกแบบอาคารและการเลือกใช้วัสดุที่ใช้ในอาคารอีกด้วยในปัจจุบัน การใช้พลังงานในอาคารคิดเป็น 1 ใน 3 ของการใช้พลังงานขั้นสุดท้ายทั้งหมดของโลก ซึ่งเป็นที่แน่นอนว่าต้นทุนทางพลังงานที่ใช้ในอาคารหรือสำนักงานย่อมส่งผลกระทบต่อต้นทุนของสินค้าหรือผลผลิตจากบริษัทผู้ผลิตเช่นกัน จากข้อมูลขององค์กรพลังงานระหว่างประเทศมีการรายงานว่า การใช้พลังงานไฟฟ้าในอาคารทั่วโลกเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 6 ต่อปี ในประเทศกลุ่ม non-OECD (1) โดยมีปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอันเป็นผลจากการใช้พลังงานในอาคารทั่วโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องคิดเป็นประมาณร้อยละ 1 ต่อปี ตั้งแต่ปี 2010 เป็นต้นมา อย่างไรก็ตาม หลังจากที่มีการนำเกณฑ์มาตรฐานอาคารด้านพลังงาน หรือ “Building energy codes” รวมถึงการพัฒนามาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานในอาคารในประเทศต่างๆ ทั่วโลกส่งผลให้ความเข้มข้นทางพลังงาน (ในรูปแบบของพลังงานที่ใช้ต่อตารางเมตร) ลดลงประมาณร้อยละ 1.3 ต่อปี ระหว่างปี 2010 ถึง 2014(2).

 

 

(1) “OECD” หรือ Organization for Economic Co-operation and Development คือ องค์การเพื่อความร่วมมือและการพัฒนาทางเศรษฐกิจเป็นองค์กรระหว่างประเทศของกลุ่มประเทศที่พัฒนาแล้ว

(2) International Energy Agency (2017), “Energy Technology Perspectives 2017: Catalysing Energy Technology Transformations.

 

คำว่า “Building energy codes” เป็นที่รู้จักกันดีซึ่งอาจมีชื่อเรียกต่างกันไปในแต่ละประเทศ อาทิเช่น  “energy standard for buildings” “thermal building regulations” หรือ “energy conservation building codes” เกณฑ์มาตรฐานอาคารด้านพลังงานเป็นนโยบายหลักของรัฐบาลในการพัฒนาประสิทธิภาพพลังงานในอาคาร อันประกอบไปด้วยข้อกำหนดในการใช้พลังงานและการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของอาคารโดยเฉพาะอาคารที่มีการก่อสร้างใหม่ โดยทั่วไปอาคารเก่าที่ไม่มีการปรับปรุงตามเกณฑ์มาตรฐานอาคารด้านพลังงานมักจะมีการใช้อุปกรณ์พลังงานที่ไม่มีประสิทธิภาพ ยกตัวอย่างเช่น การใช้หน้าต่างที่มีกระจกชั้นเดียว ไม่มีการใช้ฉนวนกันความร้อน และมีการรั่วซึมของอากาศภายนอกเข้าสู่ภายในอาคารสูง สำหรับอาคารที่มีการปรับปรุงตามเกณฑ์มาตรฐานอาคารด้านพลังงานแล้วนั้นจะมีการพัฒนาประสิทธิภาพพลังงานของอาคารเพิ่มขึ้น โดยมีการพัฒนาประสิทธิภาพของอุปกรณ์พลังงาน อาทิเช่น หลอดไฟ เครื่องปรับอากาศ เครื่องทำความร้อน เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีการนำกระจกสะท้อนแสงกันความร้อน หรือกระจกสุญญากาศมาใช้เพื่อเป็นฉนวนกันความร้อนจากภายนอกเข้าสู่ภายในอาคาร อย่างไรก็ตามในอนาคตเกณฑ์มาตรฐานอาคารด้านพลังงานจะมีการพัฒนาขึ้นไปตามระดับของเทคโนโลยีที่มีการพัฒนามากขึ้นเพื่อก้าวไปสู่อาคารที่มีพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ (zero-energy buildings) หรือ อาคารเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน (Sustainable building) โดยมีรูปแบบการพัฒนาประกอบด้วย

1. การลดความต้องการใช้พลังงาน

2. การออกแบบอาคารเพื่อลดความต้องการใช้พลังงาน หรือการปรับปรุงระบบระบายอากาศของอาคาร และ

3. การใช้พลังงานทดแทนสำหรับผลิตไฟฟ้าใช้เองในอาคาร (3) (Figure 1)

  

(3) International Energy Agency and United Nations Development Programme (2013), “Modernising Building Energy Codes to Secure our Global Energy Future”.

Figure 1: Transforming construction to sustainable buildings​ (4)

(4) Dulac, J. and Lafrance, M. “Transition to Sustainable Buildings: Strategies and Roadmaps to 2050”, Retrieved from https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/Building2013_free.pdf​

การออกแบบกรอบอาคารเป็นองค์ประกอบสำคัญอีกส่วนหนึ่งสำหรับการลดภาระของระบบทำความเย็นและความร้อน ในขณะที่การออกแบบด้านหน้าของตึกและลักษณะภายนอกจะเป็นการใช้ประโยชน์จากแสงอาทิตย์ในการเพิ่มแสงสว่างธรรมชาติในเวลากลางวัน และการให้ความอบอุ่นสำหรับประเทศเมืองหนาว ซึ่งประโยชน์จากการออกแบบนี้จะสามารถช่วยลดการใช้พลังงานของระบบแสงสว่าง ระบบทำความเย็น และการลดความต้องการไฟฟ้าสูงสุด (Peak electricity demand) ของอาคารได้ในปริมาณมาก นอกจากนี้ การผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทดแทนในอาคารไม่เพียงแต่สามารถช่วยลดความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าจากสายส่งของอาคารได้ แต่ยังเพิ่มโอกาสในการพัฒนาไปเป็นผู้ผลิตไฟฟ้าที่สามารถส่งหรือขายไฟฟ้าเข้าสู่ระบบสายส่งได้อีกด้วย โดยที่การนำพลังงานทดแทนมาใช้สามารถใช้ได้ในหลายรูปแบบ ยกตัวอย่างเช่น การผลิตความร้อนหรือไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ การใช้ชีวมวลสำหรับทำความร้อน เป็นต้น

 

อย่างไรก็ตาม การออกแบบอาคารที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นนับเป็นหนึ่งในโอกาสที่มีความคุ้มค่ามากที่สุด กุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานของอาคารคือการออกแบบอาคารแบบบูรณาการ (Integrated design) ซึ่งกล่าวรวมถึงการตัดสินใจในการวางแนวอาคาร การออกแบบด้านหน้าของตึกและลักษณะภายนอก การวางแผนระบบทำความเย็นและความร้อน รวมถึงการออกแบบกรอบอาคารและวัสดุที่ใช้ ดังนั้นเพื่อเป็นโอกาสและความท้าทายในการก้าวสู่การพัฒนาอาคารอย่างยั่งยืนที่มีการลดการใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งจากการปรับปรุงอาคารที่มีอยู่และการก่อสร้างอาคารใหม่ นอกจากสถาปนิกแล้ววิศวกรจึงเป็นตัวแปรที่สำคัญที่ควรเข้ามามีส่วนร่วมกระบวนการออกแบบอาคารและการดำเนินการตั้งแต่ระยะเริ่มต้น ซึ่งทั้งหมดก็นับเป็นอีกหนึ่งโอกาสของการลดต้นทุนของสินค้าอีกทางหนึ่งเช่นกัน

A sustainable building, or green building integrates a design philosophy and building materials which focus on increasing the efficient management of energy, protection of environmental quality and reduction of human health impacts. One-third of the global final energy is consumed in buildings, which imply that it certainly effects on cost of goods or products coming from energy cost in factory building or marketing office of the company. Moreover, global building-related CO2 emissions have continuously increased by nearly 1 percent per year since 2010. Global use of electricity in building grew by nearly 6 percent per year in non-OECD (Organization for Economic Co-operation and Development) countries. However, due to adoption of building energy codes and efficiency standards, global buildings energy intensity (in term of energy consumption per square meter) fell by 1.3 percent per year between 2010 to 2014 .​

 

Building energy codes are also well-known as “energy standard for buildings”, “thermal building regulations” or “energy conservation building codes”. This is the main policy used by governments, which consist of a set of mandatory requirements to reduce energy consumption and improve energy efficiency of buildings, especially for all new buildings. Without reveal of building energy codes, energy services were very common by inefficient energy systems such as single pane windows, no insulation and high air leakage. Afterwards, building energy codes have been promoted to improve energy efficiency of the buildings. The traditional or typical building energy codes aim at improving energy efficiency of energy services, i.e. lighting, air-conditioning, space heating, etc. Additionally, Low E or low-emissivity glasses and double-glazing window are also utilized to be thermal insulation in the most energy-efficient and sustainable way. However, new wave of building energy codes provides a comprehensive and effective path to zero-energy buildings or sustainable buildings which require: (1) reduction amount of energy need for energy services; (2) building designs to reduce the need for energy services or improve the ventilation of the buildings; and (3) use of on-site renewable energy to generate energy by building itself  (Figure 1).

 

Building envelopes design will play an essential role in minimizing cooling and heating loads while advanced facades with increasing daylight and passive heating will enact a large saving potential of lighting, cooling loads, and peak electricity demand. Supply form renewable energy sources not only reduce the need for grid-based energy supplies but also can transform the buildings from an energy consumer to a power generator that supplies energy to the grid. Renewable energy can be used in various forms, i.e. the capture of solar for water heating or electricity, the use of biomass for heating, etc.

 

However, more efficient building design represents one of the most cost-effective opportunities. The key to improve building energy performance is integrated design, including the decisions about building orientation, facade systems, heating and cooling strategies, and glazing windows. Therefore, in order to achieve the sustainable buildings, not only architects but also engineers should play a crucial role in the earliest stages of building design process helping to reduce energy consumption and carbon emissions of existing and new buildings. Finally, buildings are widely recognized as the largest opportunity for reducing production cost in another way.
 

© 2018 Advance Industry Media Plus Co., Ltd. All Rights Reserved.​​

megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching

Advance Industry Media Plus Co., Ltd.
1104/339 Pattanakarn Road Suanluang, Suanluang, Bangkok, 10250 Thailand

Tel. +66 2136 1406-7

Fax. +66 2187 2899

www.aimplus.co.th   

info@aimplus.co.th​

Ms. Khemruji Pruankaewmanee

Tel: +66 2 136 1406-7
Email: khemruji@aimplus.co.th​

aimplus.co.th

Reader voices

Advertisers

Subscribe

ADVERTISE WITH US 

LINKS

FOLLOW US ON SOCIAL MEDIA

megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
www.toyoda-tmsea.com