Smart Living Unit "ZEN model" ต้นแบบบ้านแห่งอนาคตที่ประหยัดพลังงานและอยู่สบาย ควบคุมด้วยระบบดิจิทัล เชื่อมโยงทุกอุปกรณ์ในบ้านด้วย Home IoT ผลงานวิจัยของคณะสถาปัตย์ฯ ร่วมกับวิศวฯ จุฬาฯ และ Panasonic Solutions (Thailand) Co., Ltd. เพื่อความเป็นอยู่ที่สบาย ประหยัดค่าไฟ ลดการใช้พลังงานและผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน
การเปิดแอร์ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส อาจไม่ใช่วิธีการประหยัดพลังงานที่ดีที่สุด และไม่ใช่อุณภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับคนไทย! ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.เทิดศักดิ์ เตชะกิจขจร คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เผยข้อมูลจากโครงการวิจัย "บ้านประหยัดพลังงานต้นแบบ Smart Living Unit "ZEN model" ที่ท้าทายแนวปฏิบัติที่หลายคนเชื่อและทำอยู่เพื่อร่วมประหยัดพลังงานไฟฟ้าและค่าใช้จ่าย
"การเปิดแอร์ที่อุณหภูมิ 26 องศาเซลเซียสขึ้นไป และเพิ่มการหมุนเวียนของอากาศภายในห้อง เช่น เปิดพัดลม จะช่วยให้ร่างกายสบายขึ้นและประหยัดค่าไฟได้มากกว่า จากการวิจัย เราพบว่าการปรับอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส จะช่วยประหยัดพลังงานแอร์ได้ถึง 10% หรือแม้แต่การเปิดแอร์ที่อุณหภูมิ 29 องศาเซลเซียส เมื่อไม่มีคนอยู่ภายในห้อง จะประหยัดมากกว่าการเปิด-ปิดแอร์บ่อยๆ เสียอีก"
ตั้งแต่ปี 2565 คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ ร่วมมือกับคณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีสารสนเทศ จุฬาฯ และ Panasonic Solutions (Thailand) Co., Ltd. ดำเนินโครงการวิจัย "บ้านประหยัดพลังงานต้นแบบ Smart Living Unit "ZEN model" เพื่อวิจัยหาและสร้างบ้านต้นแบบที่ประหยัดพลังงานและอยู่สบายสำหรับผู้อยู่อาศัยในประเทศไทย โดยปัจจุบัน บ้านต้นแบบ (Prototype) สร้างเสร็จแล้ว ตั้งอยู่บริเวณหน้าคณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ จุฬาฯ และมีผู้สนใจเข้ามาเยี่ยมชมเป็นระยะๆ
"คณะสถาปัตย์ฯ และวิศวฯ จุฬาฯ มีความเชี่ยวชาญเรื่องอุตสาหกรรมดิจิทัล และอุตสาหกรรมในอนาคต ส่วนทาง Panasonic จะดูแลเรื่องการอยู่อาศัย คุณภาพอากาศภายในที่อยู่อาศัยและระบบประหยัดพลังงาน (Energy Saving)" ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ กล่าวถึงความร่วมมือที่นำเอาความเชี่ยวชาญของแต่ละหน่วยและองค์กรมาร่วมสร้างนวัตกรรม
จุดเริ่มต้นบ้านประหยัดพลังงานและอยู่สบาย
บ้านประหยัดพลังงานต้นแบบสร้างขึ้นครั้งแรกที่โรงงานของ Panasonic เป็นบ้านขนาดประมาณ 10 ตารางเมตร เพื่อทดลองการควบคุมสภาพภูมิอากาศและการแปลงอุปกรณ์ในบ้านให้เป็นระบบดิจิทัล โดยการเขียนแบบบ้านใช้ระบบ BIM (Building Information Modeling) ที่เป็นการเขียนแบบสมัยใหม่ที่ทุกเส้นและทุกองค์ประกอบสามารถใส่ข้อมูลดิจิทัล (Digital data) เข้าไปได้
"ผลการวิจัยและทดลองเป็นที่น่าพอใจ เราจึงได้ขยายเป็นบ้านประหยัดพลังงานต้นแบบ Smart Living Unit "ZEN model" ขนาด 36 ตารางเมตร ที่ปัจจุบันตั้งอยู่บริเวณหน้าคณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ จุฬาฯ เป็นต้นแบบบ้านประหยัดพลังงานจำลองให้สมจริงยิ่งขึ้น" ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ กล่าว
บ้านต้นแบบ Smart Living Unit ประกอบด้วย 1 ห้องนอน ห้องนั่งเล่น ห้องครัว ห้องน้ำ และระบบต่างๆ ภายในบ้านถูกควบคุมด้วยระบบดิจิทัล Home IoT (the Internet of Things) ทั้งหมด
"ปัจจุบัน ยูนิตนี้ใช้สำหรับทดสอบการใช้พลังงานและการสั่งการระบบต่างๆ ภายในบ้าน แต่ในอนาคต เราจะเปิดให้คนเข้ามาทดลองอยู่เพื่อเก็บข้อมูลที่เสมือนจริงขึ้น" ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ กล่าว
บ้านสบายเพื่อคนทุกวัย ควบคุมด้วยระบบดิจิทัล Home IoT
คุณสิรินดา มธุรสสุคนธ์ ผู้ประสานงานโครงการ บริษัทพานาโซนิค โซลูชั่นส์ (ประเทศไทย) กล่าวถึงคอนเซ็ปต์ของบ้านต้นแบบ Zen Model ว่าเป็นที่อยู่อาศัยที่ออกแบบสำหรับพฤตพลัง (ผู้สูงอายุที่ยังมีสุขภาพแข็งแรงอยู่) นอกจากนี้ยังใช้โครงสร้างโมดูลาร์เพื่อความยั่งยืนในการใช้อาคาร ทั้งในด้านความรวดเร็วในการก่อสร้าง รวมไปถึงความสะดวกในการเปลี่ยนแปลงการใช้งาน และสถานที่ในอนาคต
"บ้านต้นแบบเป็นบ้านกึ่งสำเร็จรูป และที่พิเศษคือมีการออกแบบให้ผนังภายนอกบ้านสามารถเปิดออกได้ เพื่อเปลี่ยนฉนวนกันความร้อน (Insulation) เป็นแบบต่างๆ ทดสอบดูว่าวัสดุกันความร้อนแบบไหนสามารถประหยัดพลังงานได้มากกว่ากัน"
ที่สำคัญ อุปกรณ์ในบ้านมีทดลองการสั่งการและเชื่อมโยงถึงกันทั้งหมดผ่านระบบ Home IoT (Internet of Things) ได้แก่ ระบบแอร์ ไฟฟ้า ระบบปรับอากาศ ระบบเสริมอื่นๆ เช่น ม่าน ฯลฯ
ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ กล่าวว่า "การสั่งงานผ่านระบบ Digital ไม่ใช่เรื่องยาก เพียงแต่ยังไม่เคยมีใครนำระบบเหล่านี้มา Integrated เข้ากับพื้นที่ใช้งานจริงเท่านั้น"
บ้านประหยัดพลังงานต้นแบบนี้เป็น Prototype เพื่อทดสอบความเป็นไปได้ว่าสามารถใช้งานและอยู่อาศัยได้จริง หลังจากนั้นจึงจะคำนวณค่าบริการและค่ากระบวนการในการสร้างบ้านต่อไป
"บ้านไม่ควรรองรับเฉพาะคนที่มีเงินเท่านั้น แต่ควรจะตอบโจทย์ผู้คนในระดับกลางด้วยเช่นเดียวกัน เราต้องการให้ทุกคนสามารถเข้าถึงบ้านประหยัดพลังงานและอยู่สบายได้จริงในอนาคต" ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ กล่าว
ภาวะน่าสบายในบ้านสำหรับคนไทย
บ้านต้นแบบประหยัดพลังงาน Smart Living Unit แบบ Zen model นอกจากจะมีการทดสอบเรื่องการประหยัดพลังงานแล้ว ยังมีการทดลองเกี่ยวกับ PMV (Predicted Mean Vote) หรือ "ค่าสภาวะความสบายของคน" ด้วย โดยจะวัดค่าอุณหภูมิ ความเร็วลมของที่อยู่อาศัย และปัจจัยอื่นๆ เช่น ความชื้น การเผาผลาญ (เมทาบอลิซึม) ในร่างกายของผู้อยู่อาศัย กิจกรรมที่ทำ รวมไปถึงเสื้อผ้าที่สวมใส่
คุณสิรินดา จาก Panasonic บริษัทที่รับผิดชอบและดูแลเรื่องระบบต่างๆ ภายในบ้านต้นแบบ เผยผลการวิจัยค่า PMV ว่า "ค่าสภาวะสบายของคนไทยแตกต่างจากค่าของสากล คนไทยไม่ได้มีภาวะน่าสบายเหมือนคนในประเทศอื่นๆ"
ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ กล่าวเสริมว่าสิ่งที่ท้าทายคือการทำให้ระบบควบคุมคุณภาพอากาศ (Indoor Air Quality) ภายในห้องมีความเสถียร ซึ่งทีมวิจัยต้องจัดเก็บข้อมูลอย่างต่อเนื่อง ค้นหาอุณหภูมิและความชื้นที่เหมาะสมและสบายที่สุดสำหรับผู้อยู่อาศัย ไม่ว่าภายในบ้านจะมีคนอยู่หนึ่งคน สองคน สามคน อยู่ตอนเที่ยง ตอนเย็น หรือตอนนอน และยังต้องสะท้อนไปที่ค่าไฟว่าจะต้องประหยัดด้วย
"ในโครงการวิจัยนี้ เราต้องเก็บและทำฐานข้อมูล (Data) ที่เกี่ยวกับการอยู่อาศัย ซึ่งการได้ทำงานกับหน่วยงานที่มีศักยภาพและให้เรามีส่วนร่วมในการรับรู้การใช้งานระบบและเข้าไปจัดการรกับข้อมูลดิจิทัล ทำให้เราลดต้นทุนในการซื้อข้อมูลจากต่างชาติได้เยอะ" ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ กล่าวถึงประโยชน์จากการร่วมวิจัยกับภาคเอกชนอย่าง Panasonic Solutions (Thailand) Co., Ltd.
เปิดแอร์อย่างไร รู้สึกสบายและประหยัดไฟ
สภาพภูมิอากาศในปัจจุบันเปลี่ยนแปลงรวดเร็วและคาดเดายาก เราจึงต้องเรียนรู้ที่จะปรับตัวให้เข้ากับความเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
"เราจะออกแบบบ้านอิงตามฤดูกาลตามธรรมชาติแบบในอดีตไม่ได้แล้ว เราต้องปรับตัวและคุมสภาพ ให้เราอยู่ภายใต้พื้นฐานใกล้เคียงกับธรรมชาติมากที่สุด" ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ กล่าวพร้อมยกตัวอย่างสถานการณ์ฝุ่น PM2.5
"จากเดิม เราสามารถเปิด-ปิดหน้าต่างบ้านได้ตลอดเวลาตามที่ต้องการ แต่กลายเป็นว่าช่วงเดือนมกราคม - เมษายน ค่าฝุ่น PM2.5 สูงมาก เราเปิดหน้าต่างไม่ได้เพราะมีความเสี่ยงต่อสุขภาพ ดังนั้น การควบคุมสภาพอากาศภายในบ้านจึงเป็นสิ่งสำคัญ"
นอกจากควบคุมสภาพอากาศภายในบ้านให้เหมาะสมต่อสุขภาพของผู้อยู่อาศัยแล้ว อุณหภูมิที่น่าสบายและเหมาะสมก็สำคัญ
"จริงๆ แล้วอุณหภูมิ 25 องศาไม่ใช่อุณภูมิที่ดีที่สุดสำหรับคนไทย เราอาจเปิดแอร์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 25 องศา แล้วใช้พัดลมช่วย จะดีกว่าและประหยัดไฟได้มากขึ้น ถ้าภายในบ้านมีการหมุนเวียนของอากาศดี เราสามารถเปิดแอร์ที่ 26 องศาเซลเซียสได้ การเพิ่มอุณหภูมิแอร์ทุกๆ 1 องศา จะช่วยประหยัดไฟได้ 10%"
ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ แนะนำต่อไปว่า "เวลาที่ไม่มีคนอยู่ในห้อง ก็ไม่จำเป็นต้องปิดแอร์ทุกครั้ง เราแค่ปรับอุณหภูมิแอร์ขึ้นมาที่ 29 องศาเซลเซียส ไม่ต้องปิดแอร์ เมื่อไรที่มีคนกลับเข้ามาในห้อง ค่อยปรับเป็นอุณหภูมิปกติ ทำแบบนี้จะสามารถประหยัดไฟได้เกือบ 30% และต้องมีพัดลมดูดอากาศช่วยด้วย เพราะยังมีเรื่องคาร์บอนไดออไซด์กับออกซิเจนที่เป็นตัวแปรที่เรากำลังศึกษาอยู่"
บ้านต้นแบบ BCG เพื่อสุขภาวะและความยั่งยืน
การสร้างบ้านที่ประหยัดพลังงานไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดค่าใช้จ่าย แต่ยังมีส่วนสำคัญในการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสร้างสิ่งแวดล้อมที่ยั่งยืน ตามโมเดลเศรษฐกิจสู่การพัฒนาที่ยั่งยืน หรือ Bio-Circular-Green Economy Model (BCG) ซึ่งเป็นเรื่องที่จุฬาฯ ให้ความสำคัญและดำเนินการมาตั้งแต่ต้น
"ผมว่าตั้งแต่ช่วงหลังการระบาดของโรคโควิด-19 (Post Covid-19) คนมีความตระหนักมากขึ้นในเรื่องพลังงาน คุณภาพชีวิต และสุขภาพ แทนที่เราจะลงทุนเพียงเฉพาะด้านเทคโนโลยีที่ไกลเกินตัว เราสามารถผนวกความรู้ที่ประยุกต์ได้เลย นำมาจัดการข้อมูลผ่านเทคโนโลยีหรือระบบดิจิทัล เพื่อช่วยให้เราใช้ทรัพยากรที่มีอยู่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ช่วยประหยัดเวลา ค่าใช้จ่าย และทำให้การอยู่อาศัยภายในบ้านมีความสบายและมีความสุขยิ่งขึ้น ส่งผลต่อสุขภาพของผู้อยู่อาศัยในอนาคต" ผศ.ดร.เทิดศักดิ์ กล่าวทิ้งท้าย