อัพเดทล่าสุด: กรกฎาคม 2569 · เขียนโดยทีมวิศวกร SacredLight ผู้จัดจำหน่ายโคมไฟถนนโซล่าเซลล์และโคมไฟ LED อุตสาหกรรมกว่า 10 ปี
เวลาพูดถึง "มุมแสงโคมไฟถนนโซล่าเซลล์" หลายคนคิดว่ามีมุมเดียว แต่ในการออกแบบจริงมีมุมสำคัญอย่างน้อย 2 ส่วนที่ต้องแยกออกจากกัน คือมุมของแผงโซลาร์เซลล์ที่มีผลต่อพลังงานที่ชาร์จเข้าแบตเตอรี่ กับมุมของหัวโคมที่มีผลต่อความสว่างและการกระจายแสงบนถนน บทความนี้อธิบายทั้งสองส่วน พร้อมงานวิจัยในประเทศไทยและแนวทางกรมทางหลวง พ.ศ. 2569
ส่วนที่ 1
มุมเอียงและทิศทางของแผงโซลาร์เซลล์
มีผลต่อพลังงานที่ผลิตได้และนำไปชาร์จแบตเตอรี่ กำหนดว่าโคมจะมีไฟใช้พอตลอดคืนหรือไม่
ส่วนที่ 2
มุมติดตั้งและการกระจายแสงของหัวโคม
มีผลต่อความสว่าง ความสม่ำเสมอ แสงจ้า และพื้นที่ที่แสงส่องถึงบนถนน
เครื่องคำนวณมุมเอียงแผงอย่าง Solar Panel Tilt Angle Calculator อธิบายเฉพาะมุมเอียงของแผง ไม่ได้ครอบคลุมมุมกระจายแสงของหัวโคม ดังนั้นการนำข้อมูลมาใช้กับโคมไฟถนนโซล่าเซลล์ต้องคำนวณสองส่วนนี้แยกจากกันเสมอ
มุมแผง: เริ่มจากหันแผงไปทางทิศใต้จริง และใช้มุมเอียงใกล้เคียงละติจูดของสถานที่ งานวิจัยในกรุงเทพฯ และชลบุรีพบว่า 15 องศาหันใต้เหมาะสมที่สุดในแบบจำลองของพื้นที่ศึกษา ส่วนงานวิจัยที่พัทลุงพบว่า 10 องศาหันใต้ให้พลังงานสูงสุดในชุดที่ทดสอบ ทั้งสองเป็นกรณีศึกษาเฉพาะพื้นที่ ไม่ใช่ค่ามาตรฐานทั่วประเทศ
มุมหัวโคม: แนวทางกรมทางหลวง พ.ศ. 2569 กำหนดว่าโคมที่ติดตั้งสูง 9 หรือ 12 เมตร หน้าโคมต้องไม่เงยเกิน 5 องศา และโคมสูงไม่เกิน 7 เมตรควรปรับไว้ที่ 0 องศา หากต้องเงยมากกว่านั้นต้องตรวจสอบความจ้าตาและมลภาวะทางแสงเพิ่มเติม
| ชนิดของมุม | ความหมาย | ผลต่อระบบ |
|---|---|---|
| มุมเอียงแผง (Tilt) | มุมระหว่างผิวแผงกับแนวราบ 0 องศาคือวางราบ 90 องศาคือตั้งฉาก | ปริมาณรังสีอาทิตย์ที่ตกบนแผง |
| ทิศทางแผง (Azimuth) | ทิศที่ด้านหน้าของแผงหันไป | ช่วงเวลาที่แผงรับพลังงานได้มาก |
| มุมตกกระทบของแสง | มุมระหว่างรังสีอาทิตย์กับแนวตั้งฉากของผิวแผง | เปลี่ยนตลอดวันและแต่ละฤดูกาล |
| มุมเงยหัวโคม | มุมของหน้าโคมเทียบกับแนวราบ | แสงจ้า แสงรบกวน และตำแหน่งที่แสงตก |
| Throw และ Spread | การกระจายแสงตามแนวยาวและแนวขวางของถนน | ระยะเสา ความกว้างถนน และความสม่ำเสมอของแสง |
จึงไม่ควรใช้คำว่า "มุมแผง" กับ "มุมแสงของโคม" แทนกัน เพราะการปรับมุมรับแสงของแผงไม่ได้ทำให้การกระจายแสงบนถนนดีขึ้นเสมอไป
กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ อธิบายว่า สำหรับแผงแบบคงที่ในซีกโลกเหนือ การหันแผงไปทางทิศใต้และใช้มุมเอียงเท่ากับละติจูดของพื้นที่เป็นหลักเบื้องต้นสำหรับเพิ่มผลผลิตพลังงานรายปี แต่มุมจริงยังขึ้นกับทิศทางโครงสร้าง สภาพพื้นที่ และลักษณะโหลดไฟฟ้า (อ้างอิง: U.S. Department of Energy)
หลัก "มุมเอียงเท่ากับละติจูด" จึงเป็นแค่ค่าเริ่มต้น ไม่ใช่คำตอบสุดท้ายของทุกพื้นที่ เพราะพลังงานที่ผลิตได้จริงยังขึ้นกับรังสีอาทิตย์ตรงและรังสีกระจาย ปริมาณเมฆและฤดูฝน อุณหภูมิของแผง ฝุ่นบนผิวแผง เงาจากต้นไม้ อาคาร เสา หรือหัวโคมเอง รวมถึงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ควบคุมการชาร์จและแบตเตอรี่
Global Solar Atlas คำนวณมุมที่เหมาะสมจากข้อมูลรังสีหลายองค์ประกอบ ตำแหน่งดวงอาทิตย์ อุณหภูมิ และแบบจำลองระบบ ไม่ได้ใช้ละติจูดเพียงค่าเดียว และระบุชัดว่าผลลัพธ์เหมาะสำหรับศึกษาความเป็นไปได้เบื้องต้น เพราะแบบจำลองไม่รวมเงาจากสิ่งกีดขวางหน้างานจริง
| พื้นที่ศึกษา | ผลที่รายงาน | ข้อจำกัดในการนำไปใช้ |
|---|---|---|
| กรุงเทพฯ และชลบุรี | มุมเอียง 15 องศาหันใต้ให้ผลเหมาะสมที่สุดในแบบจำลอง | เป็นผลจากพื้นที่และแบบจำลองที่ศึกษา ไม่ใช่ค่ามาตรฐานทั่วประเทศ |
| พัทลุง (ม.ทักษิณ) | มุมเอียง 10 องศาหันใต้ให้พลังงานรายปีสูงสุดในชุดมุมและทิศที่ทดสอบ | เป็นแบบจำลองของโครงการและอุปกรณ์เฉพาะ |
| พื้นที่ มศว | มุมที่ให้กระแสสูงสุดเปลี่ยนตามช่วงเวลาของปี อยู่ระหว่างลบ 8 ถึง 36 องศา | แสดงว่าไม่มีมุมเดียวที่ดีที่สุดทุกฤดู |
แหล่งอ้างอิง: งานวิจัยกรุงเทพฯ และชลบุรี, งานวิจัยพัทลุง และงานวิจัยพื้นที่ มศว
สรุปคือ มุมประมาณ 10 ถึง 15 องศาหันใต้เป็นจุดเริ่มต้นที่มีหลักฐานรองรับในบางพื้นที่ของไทย แต่ไม่ควรใช้เป็นค่าตายตัวโดยไม่ตรวจสอบพิกัดและข้อมูลรังสีอาทิตย์ของสถานที่จริง
โคมไฟถนนโซล่าเซลล์เป็นระบบผลิตไฟฟ้าแบบแยกอิสระ แผงผลิตพลังงานกลางวัน แบตเตอรี่เก็บพลังงาน แล้วจ่ายให้ LED ตอนกลางคืน ระบบแบบนี้ต้องมีอุปกรณ์ควบคุมการชาร์จและการจ่ายพลังงาน (อ้างอิง: U.S. Department of Energy)
การเลือกมุมแผงโดยดูเฉพาะพลังงานรวมทั้งปีจึงไม่พอ ต้องตรวจผลผลิตรายเดือน โดยเฉพาะช่วงฝนตกต่อเนื่องหรือรังสีอาทิตย์ต่ำ ควบคู่กับชั่วโมงเปิดไฟ รูปแบบการหรี่ไฟ ความจุแบตเตอรี่ และจำนวนคืนสำรองที่โครงการต้องการ
ข้อมูลประเทศไทย: ใช้ฐานข้อมูลความเข้มรังสีอาทิตย์ของกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) ซึ่งมีข้อมูลรายเดือนและค่าเฉลี่ยระยะยาวจากข้อมูลดาวเทียมช่วง พ.ศ. 2544 ถึง 2563 ประกอบกับ Global Solar Atlas และการสำรวจหน้างาน
แนวทางการออกแบบและติดตั้งไฟฟ้าแสงสว่างบนทางหลวงของกรมทางหลวง พ.ศ. 2569 ให้แนวทางมุมหน้าโคมดังนี้
สูงไม่เกิน 7 เมตร
ปรับมุมเงยไว้ที่ 0 องศา
หน้าโคมขนานพื้นถนน ลดแสงจ้าเข้าตาผู้ขับขี่
สูง 9 หรือ 12 เมตร
ไม่เงยเกิน 5 องศา
เป็นเพดานสูงสุดสำหรับหน้าโคมตามแนวทาง
จำเป็นต้องเงยเกิน 5 องศา
ต้องตรวจความจ้าตาเพิ่ม
ต้องผ่านเกณฑ์ระดับชั้นแสง และไม่ก่อมลภาวะทางแสง
ข้อกำหนดนี้ใช้กับงานในขอบเขตของกรมทางหลวง ส่วนถนนท้องถิ่น ลานจอดรถ พื้นที่โรงงาน หรือพื้นที่เอกชน ต้องตรวจสอบข้อกำหนดของหน่วยงานเจ้าของพื้นที่เพิ่มเติม
แนวทางกรมทางหลวงจัดประเภทการกระจายแสงตามแนวคิดของ CIE เป็น 2 ทิศทาง คือ Throw ตามแนวยาวถนน และ Spread ตามแนวขวางถนน
| คุณสมบัติ | ช่วงมุม | ประเภท |
|---|---|---|
| Throw ตามแนวยาวถนน | ต่ำกว่า 60 องศา | Short |
| Throw ตามแนวยาวถนน | 60 ถึง 70 องศา | Intermediate |
| Throw ตามแนวยาวถนน | มากกว่า 70 องศา | Long |
| Spread ตามแนวขวางถนน | ต่ำกว่า 45 องศา | Narrow |
| Spread ตามแนวขวางถนน | 45 ถึง 55 องศา | Average |
| Spread ตามแนวขวางถนน | มากกว่า 55 องศา | Broad |
ตัวเลขเหล่านี้ใช้จำแนกรูปแบบการกระจายความเข้มแสง ไม่ใช่ Beam Angle ตัวเดียวตามข้อความบนกล่องสินค้า จึงสรุปไม่ได้ว่าโคมมุม 60, 90 หรือ 120 องศาเหมาะกับถนนแบบไหนถ้าไม่รู้ข้อมูลอื่น กรมทางหลวงกำหนดให้คำนวณด้วยไฟล์การกระจายแสงจริงรูปแบบ IES หรือ LDT พร้อมตรวจค่าความส่องสว่าง ความสม่ำเสมอ และความจ้าตา
ทีมวิศวกร SacredLight คำนวณให้ฟรีตามพิกัดและรูปแบบถนนของโครงการ พร้อมไฟล์ IES/LDT และรายงานพลังงานรายเดือน
ปรึกษาทีมวิศวกรฟรีทาง LINE15 องศาเป็นค่าที่งานวิจัยในกรุงเทพฯ และชลบุรีพบว่าเหมาะสมในแบบจำลองของพื้นที่ศึกษา แต่ไม่ใช่ค่ามาตรฐานของทุกจังหวัด งานวิจัยที่พัทลุงพบว่า 10 องศาหันใต้เหมาะที่สุดในชุดที่ศึกษา จึงควรคำนวณจากพิกัดจริงทุกครั้ง
ระบบติดตั้งคงที่ในประเทศไทยใช้ทิศใต้จริงเป็นค่าเริ่มต้นสำหรับการรับพลังงานรายปี แล้วตรวจสอบผลด้วยข้อมูลรังสีและแบบจำลองของพื้นที่จริง ระวังว่าทิศใต้จากเข็มทิศเป็นทิศใต้แม่เหล็ก ซึ่งอาจไม่ตรงกับทิศใต้จริง
ไม่เสมอไป แสงกว้างอาจออกนอกพื้นที่หรือสว่างไม่พอในตำแหน่งสำคัญ แสงแคบเกินไปอาจเกิดจุดสว่างสลับจุดมืด ต้องเลือกจากผลคำนวณแสงด้วยไฟล์ IES หรือ LDT ไม่ใช่ชื่อประเภทเลนส์อย่างเดียว
ไม่จำเป็นสำหรับทุกโครงการ ควรเทียบพลังงานที่เพิ่มขึ้นกับค่าใช้จ่ายและภาระบำรุงรักษา สำหรับโคมไฟถนนจำนวนมาก มุมคงที่ที่ผ่านการจำลองรายเดือนมักเหมาะสมกว่า
ถ้าการปรับมุมทำให้แผงและหัวโคมเคลื่อนพร้อมกัน ต้องตรวจว่าพลังงานที่ผลิตได้และผลการกระจายแสงยังผ่านเกณฑ์ทั้งคู่ ถ้าทำให้เหมาะทั้งสองส่วนพร้อมกันไม่ได้ ควรเลือกรุ่นที่ปรับแผงและหัวโคมแยกจากกัน
สินค้า โคมไฟถนนโซล่าเซลล์ All in One และ All in Two มอก. 1955-2551
สินค้า โคมไฟถนน LED สำหรับระบบใช้ไฟฟ้าจากสายส่ง
บริการ บริการออกแบบแสงสว่าง (Lighting Design) คำนวณแสงตามหน้างานจริง
เขียนโดยทีมวิศวกร SacredLight · อ้างอิง: แนวทางการออกแบบและติดตั้งไฟฟ้าแสงสว่างบนทางหลวง กรมทางหลวง พ.ศ. 2569, U.S. Department of Energy, Global Solar Atlas, ฐานข้อมูลความเข้มรังสีอาทิตย์ พพ. · อัพเดทล่าสุด: กรกฎาคม 2569
21 กรกฎาคม 2569
ผู้ชม 38 ครั้ง