หลังคาเขียว

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ภานุวัฒน์ สุภางาม

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

นวมินทร์ วงค์ไชย

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย เชียงราย

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2563

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ในสภาวะที่เหมาะแก่การอยู่อาศัยหรือสภาวะที่สมดุลเมื่อรังสีดวงอาทิตย์มาถึงผิวโลกจะถูกสะท้อนกลับสู่อวกาศคิดเป็น ร้อยละ 30 เมฆและไอน้ำบนชั้นบรรยากาศดูดซับ ร้อยละ 20 ภาคพื้นดินดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ไว้เกือบร้อยละ 50 แต่ปัจจุบันมนุษย์ได้ก้าวเข้าสู่ยุคอุตหกรรม มีการใช้ทรัยากร อย่างสิ้นเปลือง และ ปรับเปลี่ยนธรรมชาติสร้างเป็นสภาพแวดล้อมและระบบนิเวศของตนเอง ทำให้เกิดความไม่สมดุลของระบบนิเวศ ปลดปล่อยก๊าชเรือนกระจกอย่างมหาศาลโดยปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 26 กิกะตันต่อ และทำลายพื้นที่สีเขียว (ป่า ป่าไม้ ทุ่งหญ้า) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และกักเก็บในรูปสารอินทรีย์ ในตัวพืช และดิน ทำให้ก๊าซเรือนกระจกเพิ่มเข้าไปมากขึ้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะลดความสามารถในการสะท้อนรังสีออกสู่อวกาศ ทำให้ชั้นบรรยากาศร้อนขึ้นไปอีกเกิดเป็นปัญหาสภาวะโลกร้อนที่เราพบเจอกันในปัจจุบัน ซึ่งผลที่ตามมาของสภาวะโลกร้อนคือ อุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้อากาศร้อนเหตุการณ์ของสภาพอากาศที่รุนแรง (ไฟป่า ภัยแล้ง อุทกภัย คลื่นความร้อน ความเข้มข้นของภัยแล้ง) ความเสี่ยงการดูดซับคาร์บอนของธรรมชาติต่ำลง (โลกร้อน 5 c, น.88 ,2020) การชะลอสภาวะโลกร้อนทำได้ด้วยการปลูกต้นไม้ซึ่งจากงานวิจัยพบว่าทุ่งหญ้าสามารถกับเก็บคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่าต้นไม้ในสภาวะที่เปราะบางทางภูมิอากาศ โดยต้นไม้เก็บคาร์บอนไว้ส่วนของชีวะมวล แต่หญ้าเก็บคาร์บอนไว้ใต้ดิน

มนุษย์ได้ทำลายพื้นที่สีเขียว (ป่า ป่าไม้ ทุ่งหญ้า ) ปัจจุบันประเทศไทยเหลือพื้นที่ป่าไม้คิดเป็นร้อยละ 31.68

(มติชนออนไลน์.ข้อมูลป่า 77 จังหวัดล่าสุด ปี 2560-2561,2020) และสร้างพื้นที่รายล้อมด้วยวัสดุที่มนุษย์สร้างขึ้นมาทดแทน (ตึก ถนน บ้าน คอนกรีต) คิดเป็นพื้นที่ร้อยละ 68.31 ของพื้นที่ประเทศไทยพื้นที่ประกอบด้วยสิ่งปลูกสร้าง (ตึก ถนน บ้าน คอนกรีต) มีคุณสมบัติที่ต่างไปจากพื้นที่ธรรมชาติพื้นที่ประกอบด้วยสิ่งปลูกสร้าง (ตึก ถนน บ้าน คอนกรีต) สามารถดูดซับความร้อนได้ดีและคายความร้อนออกมาทำให้รู้สึกร้อนจากงานวิจัยพบว่าเมื่อพื้นที่สีเขียวเพิ่มขึ้นรอยละ50 อุณหภูมิจะลดลง 3.5 องศาเซลเซียสเมื่อความหนาแน่นของเมืองปริมาณพื้นที่สิ่งปลูกสร้างปกคลุมเพิ่มขึ้นร้อยละ 50 อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น 0.9 และ 6.5 องศาเซลเซียสตามลำดับ (อรรฆพล ห่อมณี.ปัจจัยทางกายภาพและความแตกตางของอุณหภูมิในพื้นที่เมือง.(น.ง).2020) ความร้อนจากความหนาแน่นของสิ่งปลูกสร้างบวกกับปัญหาสภาวะโลกร้อนทำให้พื้นที่ในประเทศไทยที่มีอุณหภูมิที่สูงตลอดทั้งปี มีอุณหภูมิที่ร้อนขึ้น และจากงานวิจัยพบว่าการใช้ชีวิตอยู่กับธรรมชาติส่งผลดีต่อสุขภาพทั้งทางกายและสุขภาพจิต โดยนักวิจัยกล่าวว่าในแต่ละวัน ใช้เวลาอย่างน้อยสักชั่วโมงฟังเสียงนก ฟังเสียงน้ำไหลในแต่ละสัปดาห์ ใช้เวลาสักชั่วโมงอยู่ในสวนสาธารณะที่มีต้นไม้อยู่รอบๆในแต่ละเดือน ใช้เวลากับธรรมชาติ เดินเข้าป่า สัมผัสแม่น้ำ ทะเลสาป หรือเดินตามชายหาดในแต่ละปี ควรใช้วันหยุดพักผ่อน ทำกิจกรรมใกล้ชิดธรรมชาติ ในที่ห่างไกล

วัสดุกรอบอาคารมีผลต่ออุณหภูมิต่อสภาพแวดล้อมทั้งทางตรงและทางอ้อม ปัจจุบันเราแก้ไขปัญหาอากาศร้อนด้วยการเปิดเครื่องปรับอากาศ ซึ่งส่งผลต่อค่าใช้จ่ายเนื่องจากเครื่องปรับอากาศใช้พลังงานไฟฟ้าที่ค่อนข้างมาก และจากการศึกษา พบความร้อนภายในอาคารส่วนมากเป็นความร้อนที่เกิดจากภายนอก ซึ่งเกิดมาจากรังสีของดวงอาทิตย์และส่วนที่ได้รับความร้อนมากที่สุด คือส่วนของหลังคาพบว่าหลังคาปกติธรรมดาในตอนกลางวันสามารถมอุณหภูมิสูงสุดถึง 60 องศาเซลเซียส (รชฎ สุมานนท์,2002) ความร้อนนี้จะถูกนำพาจากเปลือกอาคารเข้าสู่ตัวบ้าน และความร้อนอีกส่วนจะถูกคายสู่สิ่งแวดล้อม เมื่ออยู่ในชุมชนที่แออัดความร้อนจึงสะสมในสภาพแวดล้อมมาก จากการศึกษาพบว่าวัสดุแต่ละชนิด พบว่าหญ้าเป็นวัสดุที่มีการดูดซับพลังงานความร้อนได้ดีที่สุดโดยหญ้าจะเปลี่ยนพลังงานที่จะก่อเป็นพลังงานความร้อนที่ทำให้ประสาทสัมผัสของเรารู้สึกร้อน กลายเป็นพลังงานในการระเหย การที่จะทำให้ตัวอาคารและสภาพแวดล้อมโดยรอบเย็นได้ เราต้องมีพื้นที่สีเขียวซึ่งในพื้นที่แออัดอย่างเช่นตัวเมืองแทบจะทำไม่ได้เนื่องจากมีปัญหาพื้นที่ที่จำกัด จึงเปลี่ยนพื้นที่บนหลังคาบ้านให้กลายเป็นพื้นที่สีเขียวจะเป็นตัวดูดซับความร้อนและนำความร้อนเปลี่ยนเป็นพลังงานการระเหย พื้นที่กรีนสเปซกว้าง 300 ตารางเมตร เย็นลงถึงระยะ 300 เมตร และกรีนสเปซกว้าง 400 ม. เย็นลงถึงระยะ 400 เมตร พวกเขาแนะนำว่ากรีนสเปซควรอยู่ห่างกันไม่เกิน 300 เมตร เพื่อการทำความเย็นที่เหมาะสมภายในพื้นที่ใกล้เคียง และพื้นที่สีเขียวนี้สามารถลดอุณหภูมิของตัวบ้าน และสภาพแวดล้อมได้ถึง 2-8 องศาเซลเซียส (Honjo et al,1990 ) หลังคาเป็นส่วนที่ได้รับพลังงานความร้อนมากที่สุด โดยอุณหภูมิสูงสุดของตัวกระเบื้องสูงสุดได้ถึง 60 องศาเซลเซียส ( รชฎ สุมานนท์,2002) และหลังคาเป็นส่วนที่นำความร้อนเข้าสู่ตัวอาคารมากที่สุด การลดความร้อนในตัวอาคารจึงเล็งไปที่ตัวหลังคา

การพัฒนาของประเทศไทยทําให้เกิดการขยายตัวของเมือง รวมถึงการมีประชากรเพิ่มมากขึ้นอย่าง ต่อเนื่อง ส่งผลให้มีการใช้ทรัพยากรน้ำเพื่อการอุปโภคและบริโภคเพิ่มมากขึ้นเป็นล้าดับ ปัญหาตามมาที่ส้าคัญ คือ ปริมาณน้ำเสียมีแนวโน้มที่จะเพิ่มมากขึ้น โดยทั่วไปน้้าเสียในเขตเมืองที่ปล่อยทิ้งลงสู่แหล่งน้ำมาจาก 2 แหล่งใหญ่ คือ น้้าเสียจากอุตสาหกรรมและน้้าเสียจากแหล่งชุมชน น้้าเสียที่เกิดจากแหล่งชุมชนจะมีสารฟอสเฟตสูง อยู่ในช่วง 2-10 mg/L และคาดว่าอัตราการเพิ่มฟอสเฟตให้กับสิ่งแวดล้อมอาจสูงถึง 1 กรัม/ลบ.เมตร/วัน เมื่อสารเหล่านี้ถูกปล่อยลงสู๋แหล่งน้ำทำให้สภาพทางเคมีและชีวภาพของแม่น้ำเปลี่ยนไป การที่มีฟอตเฟตสูงจะทำให้พืชเช่นผักตบชวา สาหร่าย เจริญเติบโตได้มากกว่าเดิม หากสามารถจัดการน้ำเสียและนำไปใช้ประโยชน์จะสามารถชะลอการสร้างมลพิษแก่แหล่งน้ำ

เนื่องจากหลังคาเป็นพื้นที่ว่างเปล่าไม่มีการใช้ประโชน์ และเป็นส่วนที่ได้รับพลังงานแสงดวงอาทิตย์ตลอดทั้งวันทำให้หลังคามีอุณหภูมิสูงสุดได้ถึง 60 องศาเซลเซียส ผู้วิจัยได้เล็งเห็นปัญหาจึงมีความสนใจในการสร้างเป็นนวัตกรรม สร้างพัฒนาแผ่นปูหลังคากระเบื้องซีเมนต์(เนื่องจากกระเบื้องซีเมนต์เปราะบางที่สุดเมื่อใช้กับกระเบื้องซีเมนต์ได้ก็สามารถใช้กับหลังคาชนิดอื่นได้) ที่สร้างมาจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรในชุมชน มีราคาถูก ย่อยสลายได้ และพืชสามารถเจริญเติบโต เพื่อสร้างเป็นพื้นที่สีเขียวบนหลังคา ผลิตเป็นสินค้าชุมชน หญ้าจะเป็นตัวฉนวนที่ดี โดยเปลี่ยนพลังงานความร้อนกลายเป็นพลังงานการระเหย ส่วนหนึ่งสะท้อนกลับ ส่วนหนึ่งถูกดูดซับเพื่อสังเคราะห์ พืชเป็นสิ่งมีชีวิตจึงต้องการทั้งอาหารและน้ำการจะใช้น้ำประปามารดนั้นเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรผู้จัยจึงมีแนวคิดว่าจะนำน้ำเสียที่ใช้แล้ว(น้ำซักผ้า น้ำล้างจาน) ซึ่งมีสาร ฟอสเฟต และไนเตรดสูง และเป็นพิษแก่แหล่งน้ำ นำมารวมกันและสูบขึ้นไปรด พืชบนหลังคา เมื่อหมดอายุการใช้งานให้นำมาตัดเป็นวงกลมและนำไปใช้ในขั่นตอนการปลูกป่าเพื่อลดการลุกรามของวัชพืช ผู้วิจัยคาดว่าจะได้พื้นที่สีเขียวเพิ่มขึ้นซึ่งมีผลต่ทรรศนะและจิตใจของมนษย์ และสามารถลดอุณหภูมิของอาคารได้จริงโดยเชื่อว่าสามารถลดได้ 2-8 องศาเซลเซียส