การประเมินผลของการส่งเสริมการเปลี่ยนอุปกรณ์ประหยัดพลังงานในโรงพยาบาล กรณีศึกษา โรงพยาบาลพุทธมณฑล

ดร. ชานนท์ บุญมีพิพิธ (เรียบเรียง)
____________________________

 

ปัญหาใหญ่ของสังคมที่สืบเนื่องจากการขาดความยั้งคิดการใช้พลังงานอย่างฟุ่มเฟือยและอย่างไม่เพียงพอต่อความต้องการเป็นสาเหตุให้มีปริมาณก๊าซเรือนกระจกทวีคูณในชั้นบรรยากาศส่งผลให้เกิดวิกฤตโลกร้อน วิกฤตการณ์พลังงาน ปัญหาสิ่งแวดล้อมมีผลต่อความมั่นคงทางเศรษฐกิจและพลังงาน [1-3] เป็นผลให้ปัจจุบันเกิดแนวคิดของการจัดการพลังงาน ทั้งภาครัฐและเอกชนเพื่อจะช่วยลดปัญหาภาวะโลกร้อนและการนำไปสู่การพัฒนาประเทศที่ยั่งยืน เช่น สถานศึกษา ห้างสรรพสินค้า อาคารชุด โรงแรมและโรงพยาบาล ซึ่งสภาพแวดล้อมของประเทศไทยอยู่ในเขตร้อนชื้น [4] ซึ่งกรอบอาคาร ถือว่า มีความสำคัญต่อการป้องกันความร้อนเพื่อช่วยรักษาอุณหภูมิภายในอาคาร [5] ที่จะสามารถลดพลังงาน ของระบบทำความเย็นและปรับอากาศ [6-8] ตลอดจนผลการประเมินการประหยัดในอาคาร มีสัดส่วน ของการใช้พลังงานในระบบแสงสว่างสูง จึงส่งเสริมให้ใช้อุปกรณ์ประหยัดพลังงาน เช่น หลอดไฟ T5 หรือ LED หรือจากการใช้แสงธรรมชาติ [7, 9] โดยภาครัฐกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน จึงจัดทำโครงการ สนับสนุนการลงทุนการปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ในโรงพยาบาลของรัฐ (Matching Fund) จากเงินงบประมาณกองทุน เพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน ปีงบประมาณ 2560 ซึ่งมีแนวทางสนับสนุนกับโรงพยาบาลภาครัฐ เพื่อสนับสนุนการลงทุน การปรับปรุง ปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ในโรงพยาบาลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ได้แก่ การติดตั้งวัสดุอุปกรณ์ ที่ช่วยให้เกิดการประหยัดพลังงานหรือการปรับเปลี่ยนเครื่องจักร วัสดุ อุปกรณ์ทดแทนของเดิมที่มีประสิทธิภาพต่ำ

เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดและหลักเกณฑ์สนับสนุน โดยมีกรณีศึกษาเป็นโรงพยาบาลพุทธมณฑล อ.พุทธมณฑล จ.นครปฐม ขนาด 30 เตียง ที่ดำเนินการตั้งแต่ พ.ศ. 2538 จนถึงปัจจุบัน ซึ่งมีการขยายอัตราการให้บริการสุขภาพ มาอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งได้รับผลกระทบจากอุทุกภัยรุนแรงในปี พ.ศ. 2554 ส่งผลต่อเครื่องใช้ไฟฟ้า และกรอบอาคารใน ส่วนใหญ่ชำรุด ในการศึกษาครั้งนี้เพื่อวิเคราะห์อัตราการใช้พลังงานและความคุ้มค่าในการปรับเปลี่ยน ให้มีประสิทธิภาพสูง ขึ้นเพื่อขอรับการสนับสนุนตามประกาศกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานของโรงพยาบาลพุทธมณฑล

 

ขั้นตอนการศึกษา

(1) ศึกษารวบรวมข้อมูลพื้นฐาน เช่น บิลค่าไฟฟ้า สภาพแวดล้อมภายในโรงพยาบาล กรอบอาคารและลักษณะการ ปฏิบัติงานประจำวัน และการให้บริการการดูแลสุขภาพตามวัตถุประสงค์ ของโรงพยาบาล วิเคราะห์อุปกรณ์ เครื่องใช้ไฟฟ้า 2 กลุ่มหลัก โดยใช้เทคนิคการตรวจวัดปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าตามป้ายไฟฟ้า (Electrical name plate) และระยะเวลาการใช้งานตามเวลาใช้งานปกติ เพื่อขอการสนับสนุนประกอบด้วย ระบบปรับอากาศแบบแยกส่วนที่มีอายุการใช้งานไม่น้อยกว่า 10 ปี เปลี่ยนเป็นชนิด Inverter ระบบแสงสว่าง ไปเป็นชนิด LED โดยทั้งหมดจะต้องมีเลขครุภัณฑ์และยังใช้งานอยู่ถึงค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในแต่ละปี และอัตราการลดลงเมื่อใช้อุปกรณ์ทดแทนที่ประหยัดพลังงานมากกว่า และการระบายอากาศและกรอบอาคาร เพื่อการป้องกันความร้อนจากภายนอกเข้าสู่อาคารและวิเคราะห์ความคุ้มค่าในการลงทุน

(2) การวิเคราะห์ข้อมูล นำข้อมูลหน่วยการใช้พลังงานจากใบเสร็จค่าไฟฟ้า มาวิเคราะห์หารูปแบบของการ ใช้พลังงานไฟฟ้า (พลังงานไฟฟ้าติดตั้งของเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละขนาด) ต่อปี ตามสมการที่ 1

 

พลังงานที่ใช้/ปี =  พลังงานที่ใช้ × ชั่วโมงการใช้งาน/วัน × วันทำงาน/ปี                                         (1)

ผลการประหยัดการปรับเปลี่ยนสามารถคำนวณได้จากสมการ 2

ผลการประหยัด = ชั่วโมงการใช้งาน/วัน × วันทำงาน/ปี × จำนวน × (ค่าพลังงานก่อนเปลี่ยน–หลังเปลี่ยน)  (2)

หาระยะเวลาคืนทุนของการปรับเปลี่ยนอุปกรณ์เพื่อประหยัดพลังงานโดยใช้สูตร ตามสมการที่ 3

ระยะเวลาคืนทุน = ค่าใช้จ่ายในการลงทุน/ผลประหยัดต่อปี                                                           (3)

 

ผลการศึกษา กรณีศึกษา โรงพยาบาลพุทธมณฑล

ผลการวิเคราะห์ข้อมูลการใช้พลังงานไฟฟ้าของโรงพยาบาลพุทธมณฑล พบว่า ลักษณะการใช้ไฟฟ้าเป็นประเภทอัตรา 3224 ที่เป็นกิจการขนาดกลาง อัตราคิดค่าไฟฟ้าตามช่วงเวลาการใช้ (Time of Use Rate, TOU) ของระดับแรงดันไฟฟ้า 22-33 KV สามารถแยกการใช้พลังงานไฟฟ้าออกได้เป็น 6 ประเภท คือ เครื่องปรับอากาศ ระบบแสงสว่าง ระบบระบายอากาศ เครื่องมือแพทย์ ระบบสาธารณูปโภคและระบบความปลอดภัย

จากข้อมูลการใช้พลังงานไฟฟ้าในปี พ.ศ. 2558-2559 ดังแสดงในตารางที่ 1 ของโรงพยาบาลพุทธมณฑล พบว่า มีลักษณะการใช้ไฟฟ้าในปี พ.ศ. 2559 ในช่วงเวลา 9.00-22.00 น. จันทร์-ศุกร์ (on peak, P) มีอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้า ต่ำกว่าปีก่อนหน้า 997 หน่วย ในช่วงเวลา 22.00-9.00 น. จันทร์-ศุกร์ (off peak, OP) สูงกว่า 1,175 หน่วย และในช่วงวันหยุด (holiday, H) สูงกว่า 542 หน่วย และข้อมูลครุภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าของโรงพยาบาลแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มจำนวนของครุภัณฑ์ ในปีก่อนหน้า พ.ศ. 2558 มีปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าที่สูงเป็นผลมาจากการใช้อุปกรณ์ที่หมดประสิทธิภาพ และเกิดจากการใช้มาเป็นระยะเวลายาวนาน เช่น เครื่องปรับอากาศ หลอดไฟแสงสว่าง พัดลมทุกประเภท จึงทำให้ในช่วงเวลา 9.00-22.00 น. จันทร์-ศุกร์ ที่เป็นเวลาการให้บริการด้านสุขภาพของโรงพยาบาลใช้พลังงานไฟฟ้าสูง และหลังจากปี พ.ศ. 2558 มีการพัฒนา ซ่อมแซมเครื่องใช้ไฟฟ้าและจัดหาของใหม่มาทดแทนในบางส่วน จึงทำให้อัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วงเวลา นี้ลดลงเพียง 4.71% และจากการขยายตัวเพื่อให้บริการตลอด 24 ชั่วโมงจึงทำให้การใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วงเวลา 22.00-9.00 น. จันทร์-ศุกร์ สูงขึ้น 10.06% และลดลงในช่วงวันหยุด 4.69% ซึ่งสอดคล้องกับลักษณะการให้บริการของโรงพยาบาลพุทธมณฑล

ตารางที่ 1 อัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของโรงพยาบาล

chanon01

เมื่อพิจารณาการใช้พลังงานในปี พ.ศ. 2559 ตลอดทั้งปีดังแสดงในรูปที่ 1 พบว่าแนวโน้มของการใช้พลังงานในช่วงเวลา on peak สูงที่สุดในการคิดอัตรา TOU และมีลักษณะสอดคล้องกับปี พ.ศ. 2558 รูปที่ 2 ที่มีลักษณะการเพิ่มปริมาณ การใช้พลังงานมากขึ้นตามฤดูกาล โดยในช่วงฤดูร้อนของปีในช่วงเดือน มี.ค.-พ.ค. จะมีการใช้พลังงานไฟฟ้าในการปรับอากาศ ให้เย็นลงโดยเครื่องปรับอากาศทั่วไป และลดลงอย่างเห็นได้จัดในช่วงฤดูฝนและฤดูหนาวสภาวะบรรยากาศ จะไม่มีอุณหภูมิไม่สูงนักจึงใช้พลังงานไฟฟ้าลดลงกว่าในช่วงฤดูร้อน และในช่วงเวลาเดียวกัน ปริมาณพลังงานไฟฟ้าในช่วงเวลา OP จะมีปริมาณการใช้สูงเช่นเดียวกันกับช่วง P เนื่องด้วยบุคลากรและการให้บริการในช่วงเวลากลางคืน ก็ยังคงต้องใช้ระบบปรับอากาศในปริมาณที่สูงเช่นเดียวกับในช่วงเวลา P แต่ปริมาณของการใช้พลังงานไฟฟ้า ในช่วงเวลาวันหยุด H จะมีปริมาณการใช้ที่ไม่สูงมากนักและมีอัตราการใช้ที่เพิ่มขึ้น ตามช่วงเวลาฤดูกาลที่มีอุณหภูมิ แตกต่างกันออกไป แต่การใช้พลังงานในช่วงเวลา H โดยส่วนใหญ่จะมีปริมาณน้อยกว่าในช่วงเวลา P และ OP อยู่แล้วเนื่องจาก ในวันหยุดจะไม่มีการให้บริการด้านสุขภาพกับประชาชนทั่วไป

chanon02

รูปที่ 1 ปริมาณพลังงานและค่าไฟฟ้าต่อหน่วยปี พ.ศ. 2559

chanon03

รูปที่ 2 ปริมาณพลังงานและค่าไฟฟ้าต่อหน่วยปี พ.ศ. 2558

จากผลการเก็บข้อมูลเฉพาะเครื่องปรับอากาศ (มีอัตราการใชพลังงานไฟฟ้ามากกว่า 30% ของเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมด) ทั้งโรงพยาบาลพบว่าใช้ระบบปรับอากาศแบบแยกส่วน 3 ขนาด คือ 9,000-13,000 BTU/Hr จำนวน 15 ชุด, 20,000-24,000 BTU/Hr จำนวน 20 ชุด และ 30,000-36,000 BTU/Hr จำนวน 30 ชุด (อัตราการใช้พลังงานไฟฟ้า 1200 W/unit 2500 W/unit และ 4500 W/unit ตามลำดับ) โดยพิจารณาการทำงาน 12 ชั่วโมง/วัน ตลอดปี และจำนวนที่แตกต่างกันไป ที่ใช้อัตราค่าพลังงานไฟฟ้าต่อหน่วย 4.4 บาท   (ค่าพลังงาน คือ อัตราค่าไฟฟ้าต่อหน่วยจากค่าไฟฟ้าผันแปรสูงสุด) ดังแสดงในรูปที่ 3

chanon04

รูปที่ 3 ค่าพลังงานไฟฟ้าของเครื่องปรับอากาศก่อนและหลังปรับเปลี่ยนของโรงพยาบาลพุทธมณฑล

ค่าพลังงานไฟฟ้าปัจจุบันเฉพาะเครื่องปรับอากาศของโรงพยาบาลพุทธมณฑลมีอัตราการสิ้นเปลือง 123,735 kWh/ปี หรือ 3,912,216 บาท/ปี เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดและหลักเกณฑ์สนับสนุน โดยมีกรณีศึกษาเป็นโรงพยาบาลพุทธมณฑล ผลการลงทุนเพื่อปรับเปลี่ยนระบบปรับอากาศทั้ง 3 ขนาด ให้เป็นชนิดอินเวอร์เตอร์ (ระบบปรับอากาศชนิดอินเวอร์เตอร์ทั้ง 3 ขนาดใช้พลังงานไฟฟ้า 1,050 W/unit 1,860 W/unit และ 4,060 W/unit ที่น้อยกว่าระบบปกติ 12.5% 25.6% และ 9.7% ตามลำดับ ) จะต้องใช้งบประมาณทั้งสิ้น 3,258,000 บาท โดยมีค่าพลังงานก่อนการปรับเปลี่ยน 3,912,216 บาท และผลการคำนวณค่าพลังงานจากระบบอินเวอร์เตอร์มีค่าพลังงานทั้งสิ้น  3,367,782 บาท โดยจะระยะเวลาการคืนทุนทั้งสิ้น 5.98 ปี และเพื่อให้การปรับเปลี่ยนมีประสิทธิภาพในการใช้งาน ต้องเพิ่มสมรรถนะในการปกป้องและรักษาอุณหภูมิ ของกรอบอาคารจากการใช้ฉนวนความร้อนใต้หลังคา เพิ่มระบายอากาศร้อนสะสมใต้หลังคาและ ในอาคารโดยใช้พัดลมดูดอากาศ พัดลมโคจร พัดลมตั้งพื้นและพัดลมดูดอากาศขนาดใหญ่ที่จะเพิ่มปริมาณการ ไหลเวียนอากาศและลดประมาณแสงผ่านหน้าต่างกระจกด้วยฟิล์มกรองแสงที่ลดปริมาณแสงไม่ต่ำกว่า 80%

ผลของการปรับปรุงกรอบอาคารจะลดปริมาณการถ่ายเทความร้อนและปริมาณแสงอาทิตย์ที่ส่องผ่านกระจกให้น้อยลงที่จะเป็นการสะสมเป็นความร้อนภายในอาคาร ฉนวนความร้อนลดปริมาณการถ่ายเทความร้อนที่สะสมใต้หลังคาและเพดานอาคาร ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ ให้สูงขึ้นที่จะลดการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยไม่จำเป็นตลอดจนการไหลเวียน ของอากาศจะช่วยให้การติดเชื่อโรคจากอากาศสู่มนุษย์น้อยลง เป็นผลดีต่อการให้บริการสุขภาพ

การปรับปรุงกรอบอาคารจะทำให้ปริมาณแสงในพื้นที่ของโรงพยาบาลลดลงจากการกรองแสง จึงยังคงต้องใช้แสงสว่างในการปฏิบัติงานจากหลอดไฟปกติ และในข้อกำหนดการปรับเปลี่ยนนั้นจะปรับเปลี่ยน หลอดไฟเป็นหลอดประเภท LED จะสามารถให้แสงสว่างได้ดีกว่าหลอดไฟแบบเก่า (หลอดฟลูออเรสเซนต์) แต่ใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่าอย่างเป็นนัยสำคัญ เมื่อพิจารณาการปรับเปลี่ยนหลอดไฟพบว่าปริมาณการใช้พลังงาน ก่อนการปรับเปลี่ยนมีค่า 684,772.70 บาท เมื่อปรับเปลี่ยนเป็นหลอดไฟชนิด LED แล้วค่าพลังงานมีค่าลดลงเหลือ 342,386.35 บาท ที่เมื่อปรับเปลี่ยนแล้วจะมีอัตราการคืนทุน 1.44 ปี

การปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ประหยัดพลังงานทั้งโครงการ พบว่า โรงพยาบาลพุทธมณฑล จะมีค่าใช้จ่ายพลังงานก่อนการ ปรับปรุงทั้ง 3 กรณี 4,791,944.36 บาท เมื่อปรับเปลี่ยนตามการวิเคราะห์แล้วจะมีค่าพลังงานหลังการปรับเปลี่ยน 3,905,123.90 บาท มีระยะการคืนทุนทั้งโครงการ 5.54 ปี

 

เอกสารอ้างอิง

  1. ประภัสสร วงศ์ยืน และ วิทยา ยงเจริญ (2558). การปรับปรุงอาคารตามเกณฑ์อาคารเขียวโดยเกณฑ์ตามมาตรฐาน การประเมินความยั่งยืนทางพลังงานและสิ่งแวดล้อมไทย. วารสารวิจัยพลังงาน.
  2. ณัฐศักดิ์ สุขศรี พรพรรณ วีระปรียากูร และ พิริยเทพ กาญจนดล (2554). นวัตกรรมระบบการจัดการพลังงานทดแทน: ความเป็นไปได้ในการพัฒนาโครงการบ้านเดี่ยวระดับกลางในเชิงนิเวศน์. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี.
  3. Borirak, T. (2016). Energy Management System 8 Step to ISO 50001. EAU HERITAGE JOURANL.
  4. ปรีดา จันทวงษ์ และ วิชาญ วิมานจันทร์ (2551). การศึกษาสมรรถนะทางความร้อนที่มีผลกระทบของสีทาภายนอก ระหว่างสีฟ้าอ่อนกับสีครีมต่อบ้านจำลองภายใต้สภาวะอากาศแบบร้อนชื่นของกรุงเทพมหานคร. วารสารการเทคโนโลยี อุตสาหกรรม.
  5. Ratanachotinum, J. and Pairojn, P. (2016). The Comparative Effectiveness of Practice of Autoclaved Concrete with Hollow Hole and Typical Autoclaved Concert. EAU HERITAGE JOURANL.
  6. ปรัชญา ปัตถาวงศ์ และ วิทยา ยงเจริญ (2557). การศึกษากรอบอาคารชุดและแนวทางการประหยัดพลังงาน. วารสารวิจัยพลังงาน.
  7. ธิดารัตน์ ชูชื่น และคณะ (2559). แนวทางของการส่งเสริมและสนับสนุนเพื่อพัฒนาสู่โรงพยาบาลสีเขียว. การประชุมวิชาการและนำเสนอผลงานวิจัยระดับชาติและนานาชาติ ครั้งที่ 6. กรุงเทพฯ: วารสารบัณฑิตศึกษา มหาวิทยาลัยราชภัฎสวนสุนันทา.
  8. พัฒนะ รักความสุข จตุพร วุฒิกนกกาญจน์ และ วัลลภ หาญณรงค์ชัย (2550). สีเคลือบสะท้อนรังสีอาทิตย์เพื่อ การอนุรักษ์พลังงาน. วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ฉบับพิเศษ.
  9. อัคราวุฒิ ครองยุติ พัฒนะ รักความสุข และ กูสกานา กูบาฮา (2557). การอนุรักษ์พลังงานไฟฟ้าแสงสว่างและการพัฒนา ระบบการจัดการพลังงานในอาคารสาธารณะ การประชุมวิชาการมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล ครั้งที่ 5. กรุงเทพฯ.