APPLICATION OF BUILDING INFORMATION MODELING FOR REDUCING ENERGY COSTIN AIR CONDITIONING SYSTEM OF GOVERNMENT BUILDINGS

Abstract

This research aims to study the application of Building Information Modeling (BIM) in its sixth dimension (6D BIM) to reduce energy costs in air conditioning systems of government buildings, with a focus on improving the energy efficiency of existing structures. The study applies BIM technology to analyze air conditioning energy performance, beginning with the creation of building models using Autodesk Revit. These models are then developed into energy models to calculate the peak cooling load. The resulting data is used to estimate annual energy costs in Thai Baht and is compared with results from the BEC software. Two prototype buildings were selected: a Provincial Public Health Office and a three-story Outpatient Building, each with a usable area exceeding 2,000 square meters. The analysis includes the impact of building orientation (0°–360°) and the improvement of building envelope materials such as walls, roofs, and transparent walls. Various insulation materials were considered, including glass wool, rock wool, and PU foam, as well as Low-E glass, reflective glass, and tinted glass, to evaluate the energy performance of air conditioning systems. The results show that BIM provides accurate energy analysis, with only a 6.46% deviation from BEC results. Adjusting building orientation can reduce cooling loads by up to 27%, depending on building type and location. Comprehensive envelope retrofitting (walls + roof + transparent walls) yields the highest energy savings—up to 34% for the Public Health Office and 19% for the hospital. The comparative analysis of retrofit strategies reveals that full-system upgrades (Strategy 1), which involve upgrading opaque walls and roof ceilings with glass wool insulation and windows with Low-E glass, offer the greatest energy savings. However, material selection should also consider cost. Strategy 10, which upgrades only opaque walls with glass wool insulation, provides the lowest cost-to-energy-saving ratio, achieving 17% savings in the office building (cost: 121,500 THB) and 7% in the hospital (cost: 63,034 THB). This study demonstrates that BIM is an effective tool for planning energy-efficient building retrofits. It supports informed engineering decisions and contributes to energy policy implementation at both organizational and national levels.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี แบบจำลองสารสนเทศอาคาร (Building Information Modeling: BIM) ในมิติที่ 6 (6D BIM) เพื่อช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานในระบบปรับอากาศของอาคารราชการโดยเน้นการปรับปรุงอาคารเดิมให้มีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากขึ้น โดยทำการศึกษาการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี Building Information Modeling (BIM) ในการวิเคราะห์พลังงานของระบบปรับอากาศซึ่งเริ่มกระบวนการด้วยการสร้างโมเดลอาคารจากโปรแกรม Autodesk Revit จากนั้นนำโมเดลดังกล่าวไปพัฒนาเป็น Energy Model เพื่อใช้ในการคำนวณภาระการทำความเย็นของอาคาร (Peak Cooling load) ข้อมูลที่ได้จะถูกนำไปวิเคราะห์ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของระบบปรับอากาศในรูปแบบบาทต่อปีด้วย และวิเคราะห์ผลพลังงานเปรียบเทียบกับโปรแกรม BEC โดยเลือกอาคารต้นแบบ 2 ประเภท ได้แก่ สำนักงานสาธารณสุขจังหวัด และอาคารผู้ป่วยนอก 3 ชั้น ซึ่งมีพื้นที่ใช้สอยมากกว่า 2,000 ตารางเมตร โดยทำการวิเคราะห์ผลกระทบจากการเปลี่ยนทิศทางอาคาร (0°–360°) และการปรับปรุงวัสดุเปลือกอาคาร เช่น ผนัง หลังคา และผนังโปร่งแสง ด้วยวัสดุฉนวนต่าง ๆ ได้แก่ ฉนวนใยแก้ว ฉนวนใยหิน และฉนวน PU โฟม รวมถึงการใช้กระจก Low-E กระจกสะท้อนแสง และกระจกสี เพื่อประเมินผลด้านการใช้พลังงานระบบปรับอากาศอาคาร ผลการศึกษาพบว่า BIM สามารถให้ผลการวิเคราะห์ที่แม่นยำ โดยมีความคลาดเคลื่อนจากโปรแกรม BEC เพียง 6.46% การปรับทิศทางอาคารสามารถลดภาระความเย็นได้สูงสุดถึง 27% ขึ้นอยู่กับลักษณะอาคารและ ตำแหน่งที่ตั้งอาคาร สำหรับการปรับปรุงวัสดุเปลือกอาคาร พบว่า การปรับปรุงแบบครบระบบ (ผนัง + หลังคา + ผนังโปร่งแสง) ให้ผลประหยัดพลังงานสูงสุดถึง 34% ในสำนักงานสาธารณสุข และ 19% ในอาคารโรงพยาบาล การวิเคราะห์เปรียบเทียบกลยุทธ์การปรับปรุงวัสดุเปลือกอาคาร พบว่า กลุ่มที่ปรับปรุงครบทุกระบบ (ผนัง หลังคา และผนังโปร่งแสง) ให้ผลประหยัดพลังงานสูงสุด ได้แก่ แนวทางที่ 1 ซึ่งเป็นการปรับปรุงผนังทึบและฝ้าหลังคาด้วยฉนวนใยแก้ว และปรับปรุงหน้าต่างด้วยกระจก Low_E โดยสามารถลดการใช้พลังงานได้ 34% ในอาคารสำนักงาน และลดการใช้พลังงานได้ 19% ในอาคารโรงพยาบาล อย่างไรก็ตาม การเลือกใช้วัสดุควรพิจารณาจากต้นทุนร่วมด้วย ดังนั้นจึงได้สรุปแนวทางที่มีอัตราส่วนราคาของวัสดุต่อค่าพลังงานที่ลดลงต่ำที่สุด ได้แก่ แนวทางที่ 10 ซึ่งเป็นการปรับปรุงผนังทึบด้วยฉนวนใยแก้ว โดยสามารถลดการใช้พลังงานได้ 17% ในอาคารสำนักงาน ด้วยต้นทุน 121,500 บาท และ 7% ในอาคารโรงพยาบาล ด้วยต้นทุน 63,034 บาท งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่า BIM เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการวางแผนปรับปรุงอาคารเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน โดยสามารถสนับสนุนการตัดสินใจ เชิงวิศวกรรมและนโยบายด้านพลังงานในระดับองค์กรและระดับประเทศได้อย่างมีประสิทธิภาพ